JPS6330290A - 記録媒体及びその記録再生方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は新規な記録媒体及びその記録再生方法、さらに
詳しくは超高密度記録媒体及びその記録媒体に真空中で
電子ビーム、荷電粒子ビーム、又は中性粒子ビームを使
用して高密度の記録再生を行う方法に関する。

〔従来の技術〕

高密度記録媒体、及びその記録再生方法としては従来か
ら種々の媒体及びその使用方法が知られているが、代表
的な方法として磁気記録および光記録がある。

これら磁気または光を利用して記録する場合、その記録
密度は記録波長にして１．０−０．５μｍ程度である。

磁気記録においては、強磁性体として存在できる最小の
粒子サイズである約１００人が原理的に可能な最短の記
録波長であると考えられるが、現在、記録再生に使用す
る磁気・＼ツ１′等の装置側の制約から記録の最短波長
は１）ｔｍ〜０．７μｍ程度となっている。また光記録
では、記録再生に使用される光ビームの径によって記録
密度が制限され、記録の最短波長は約１１ｔｍ程度であ
る。

〔発明が解決しようとする問題点〕

そこで、これらに代わり、さらに高い記録密度を実現す
る方式に対する要望が各種の技術分野において高まって
きている。

本発明はこれらの要望に応え、従来の磁気記録や光記録
よりもさらに高い密度での記録再生を可能とする新規な
超高密度記録媒体及びその記録再生力法を提供すること
を目的とするものである。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明は第１に、支楯体」二に、少くとも２種類の２次
電子放出特性が異なる原子層を、交互に積み重ねた多層
構造を有してなる記録媒体において、最上層が記録用ビ
ーム照射により取除かれ、かつ隣りあう原子層　を構成
する元素が互に実質的に合金を形成しないことを特徴と
する記録媒体に関する。

第２に支持体上に、少なくとも２種類の２次電子放出特
性の異なる元素からなり、かつ隣りあう原子層間で互に
実質的に合金を形成しない原子層を、交互に積み重ねた
多層構造を有してなる記録媒体を、真空雰囲気下におい
て電子ビーム、荷電粒子ビーム及び中性粒子ビームから
選ばれる記録用又は消去用ビームを用いて、該記録媒体
の最上層を除去し下層の異種原子層を表面に露出せしめ
ることにより、情報の記録、訂正、又は消去を行い、更
に情報を記録した該記録媒体の表面に電子ビーム、荷電
粒子ビーム及び中性粒子ビームから選ばれる再生用ビー
ムを照射し、該記録媒体の表面から２次電子を放出せし
め、２次電子放出特性以下本発明の詳細な説明する。

第１図は本発明の一実施態様として、記録媒体の構成及
びその記録媒体の記録消去時の状態を示した断面図であ
り（８１・・・記録媒体の構成、（ｈ）・・・記録。

（Ｃ１・・・記録部消去、（ｄ）・・・記録付加、（ｅ
）・・・記録全面消去１の状態を示す。

第１図（ａ）は本発明の記録媒体の一例を示す。支持体
１の上に、２次電子放出特性の異なる少くとも２種類の
原子層として、第１の原子層２．第２の原子層３．第１
の原子ｒｆ４４．及び第２の原子層５と交互に繰り返し
積み重ね、最上層は記録用ビーム照射により取除かれ隣
りあう上下の原子層間で実質的に合金を形成しない原子
層の組み合わせである４層構造をもつ記録媒体である。

第１図（ｂｌはこの記録媒体に記録用ビームを用いて該
記録媒体表面の最上層である第２の原子層５の一部を除
去した記録部分６ａの断面図を示す。

この情報を記録した記録媒体の表面に、電子ビーム、荷
電粒子ビーム及び中性粒子ビームから選ばれる再生用ビ
ームを照射させ、記録部分６ａより放出される第１の原
子層４よりの２次電子と、記録媒体の最上層箱２の原子
層５より放出される２次電子との放出特性の差を読み取
ることにより、記録した情報の再生を行うことが出来る
。

第１図ｔｅｌは第１図ｆｂｌの記録した部分６ａを消去
した状態を示したもので、記録部分６ａに消去用ビーム
を照射し、第１の原子層４を取除き消去部分７を作るこ
とにより、消去部分７の表面は第２の原子Ｎ３になるた
め再生時に最上層の第２の原子Ｎ５より発する２次電子
との放射特性に差異はなくなり、部分消去が完成するこ
とになる。

第１図ｆｄｌは第１図（ｂｌと同様な方法で、記録部分
６ａに対し記録部分６ｂの追加が出来ることを示す。

第１図＋ｅｌは記録部分５ａ、６ｂを全部消去して新し
い記録面を作るため、第２の原子層５を消去用ビームを
用いて全面的に取除いた状態を示し、最上層は第１の原
子層４に変る。

以上が概要であるが、次に本発明の各要素について説明
する。

本発明における支持体としては、真空中での使用時有毒
ガスを放出しないものが好ましく表面が平滑である金属
およびその酸化物、ガラス又はプラスチックフィルム等
が用いられ、その形状は板状でも、薄いフィルム状でも
良い。

本発明における２次電子放出特性とは、例えば２次電子
放出効率又は２次電子のエネルギースペクトル等をいう
。又、ここでいう２次電子とは電子ビーム、荷電粒子ビ
ーム及び中性粒子ビームから選ばれる再生ビームが物体
に当たった際、物体から放出される電子の総称であり、
オージェ電子も含んでいる。

記録した情報の再生における読み取り方式としては、出
力の強さからは２次電子放射効率を検出することが好ま
しく、固体表面の凹凸の影響を受けないことからはエネ
ルギースペクトルを検出する方式が好ましい。

本発明の原子層は真空蒸着法やスパッター法を用いて成
膜される。

本発明の交互に積層された少なくとも２種類の２次電子
放出特性が異なる原子層とは、それぞれの原子層を形成
している元素が単体元素で構成されていても良いし、２
種以上の元素から構成されていてもよい。

本発明における少くとも２種類の原子層とは、２種類が
最も一般的だが必要に応じて３．４種類の原子層を用い
てもよいことを意味する。

又２次電子放出特性が異なる２種の原子層とは、２次電
子放出効率の高い原子層と、放出効率の低い原子層とか
ら成る構成であることが好ましい。

２次電子放出効率の高い原子層として好ましいものは、 Ａｇ−Ｍｇ、　　　Ｃｓ−Ｔｅ、５ｂ−Ｃｓ。

Ｃｕ−Ｂｅ、Ｇａ−Ａｓ−Ｃｓ。

Ｇａ−Ａｓ−Ｐ、Ｇａ−Ｐ、Ｃｓ、Ｎａ、Ｌｉ。

Ｃａ、Ａｇ−０−Ｃｓ等が知られており、２次電子放出
効率の低い原子層として好ましいものは、 Ａｓ、Ａｇ、ＡＩ、Ａｕ、Ｂｅ、Ｂｉ、Ｃ，Ｃｄ。

Ｃｏ、Ｃｒ、Ｃｕ、Ｇａ、Ｇｅ、Ｍｏ、Ｎｉ。

Ｐｔ、　　Ｒｅ、　　Ｓｂ、　　Ｓ、　　Ｓｕ、　　Ｔ
ｉ、　　Ｔａ、　　Ｔｅ。

Ｖ、　　Ｗ、　　Ｚｎ、　　Ｚｒ、　　Ｉｒ、　　Ｂ１
−Ｔｅ。

Ｎａ−ＣＩ等が知られている。

本発明において多層構成の最上層としては、用途に応じ
て２次電子放出効率の低い原子層、又は２次電子放出効
率の高い原子層が選ばれる。

又前記エネルギースペクトルを検出する場合には、再生
時に粒界からのノイズを少くするために非晶質（アモル
ファス）ｆｌ造を有するものが望ましい。

アモルファス構造としては例えば、 Ｓ　ｉ、Ｇｅ、Ｇａ−３ｂ、Ｇａ−Ｐ、Ｇａ−Ａｓ。

Ｉｎ−３ｂ、Ｃｄ−Ｇｅ−Ｐ、Ｃｄ−Ｇｅ−Ａｓ。

Ｚｎ−３ｎ−Ａｓ、Ｉｎ−３ｅ、Ｇａ−３ｅ。

Ｉｎ−Ｔｅ、Ｇａ−Ｔｅ、Ｉｎ−３ｅ。

Ｎ−３ｉ、Ｃ，Ａｓ、Ｓｂ。

（Ａｓ、Ｓｂ、５ｉ）−（Ｓ、Ｓｅ、Ｔｅ）。

３ｅ、Ｔｅ、Ｂ。

イオン結合−酸化ガラス （Ｆ　ｅｚ０３−Ａ　ＩｚＯｌ−Ｓ　ｉ　０２　）　。

分子性アモルファス半導体（Ｓ　ｉ　−０，Ａ　Ｉ　−
０゜Ｓ　ｉ　−Ｎ、　Ｂ−Ｎ、・・・）。

Ｂｅ、Ｂｉ、Ｃｏ、Ｃｒ、Ｆｅ、Ｇａ、Ｍｎ。

Ｎｂ、Ｎｉ、Ｐｄ、Ｓｂ、Ｓｅ、Ｔｅ、Ｔｉ。

Ｖ、Ｙ、Ａｇ−Ｃｕ、Ａｇ−Ｎｉ、Ａｕ−Ｃｏ。

Ａｕ−Ｃｎ、Ａｕ−Ｆｅ。

Ｂ−（Ｃｏ、Ｆｅ、Ｎｉ）、Ｂ−Ｆｅ。

Ｂ−Ｃｏ−Ｆｅ、Ｂ１−Ｍｇ、Ｂ１−Ｐｂ。

Ｃｕ−３ｎ、　　Ｆｅ−Ｇｅ、Ｆｅ−Ｎｉ。

Ｆｅ−３Ｌ、Ｎｔ−Ｐ。

希土類遷移金属として、 （Ｇｄ−Ｆｅ、Ｇｄ−Ｆｅ−Ｃｏ＝４゜Ｆｅ−Ｐ−Ｃ，
Ｃｏ−Ｐ、Ｇｅ−３，Ｇｅ−３ｅ。

Ｇｅ−Ａｓ−Ｔｅ等が知られている、特にここにあげた
もの以外でもアモルファスであればこれに限定されるこ
とはない。異なる２種以上の上記組成よりなる原子層を
交互に積層することにより、本発明の記録媒体を得るこ
とができる。

本発明において、２次電子放出特性が異なる少くとも２
種類の原子層を、交互に積み重ねた多層構造にするとい
うことは、記録・消去を多数回行う用途に対しては層は
４層に限らず更に多層構造にすることが好ましい。

本発明における原子層の厚さは、層が薄すぎると表面層
の下の層から２次電子が放出されることになりＳ／Ｎが
充分とれなくなる、又厚すぎると記録又は消去時に層の
必要な部分を除去するのに時間を多く必要とすること等
より、１０〜１００人が好ましい。

本発明において、最上層は記録用ビームにより取り除か
れ、隣りあう原子層間で実質的に合金を形成しない組み
合わせであることが必要である。

上記のうち最も好ましい組み合わせとしては、２次電子
放出効率の低い原子層として、Ｃ，Ｃｏ。

Ｎｉ、Ｍｏ、Ｔｉ、Ｔａ、Ｗ、ＡＩの少なくとも１つを
含むものと、２次電子放出効率の高い原子層として、 Ａｇ−Ｍｇ、Ｃｓ−Ｔｅ、５ｂ−Ｃｓ。

Ｃｕ−Ｂｅ、Ｇａ−Ａｓ−Ｐの少くとも１つを含む原子
層との組み合わせがある。

本発明において用いる記録用又は消去用ビームを発生さ
せる荷電粒子又は中性粒子の元素としては常温で気体で
あるものである。

例えばＡｒ、　Ｎ、　Ｏ，Ｃ１，Ｆまたは少くともその
一種を含んだものである。

本発明における記録用又は消去用ビームは、電子ビーム
、荷電粒子ビーム、又は中性粒子ビームを用い、記録媒
体の最上層を除去するエネルギーの強さをもつことが必
要である。

又記録媒体表面に収束される中性粒子ビームあるいは荷
電粒子ビームは約３００Å以下にまで絞ることが可能で
ある。従って約１０ビツト／　Ｃａの高記録密度の記録
が可能である。

本発明における　電子ビーム、荷電粒子ビーム。

又は中性粒子ビームによる再生ビームのエネルギーの強
さは記録媒体の表面を取除くことなく、原子層の表面か
ら２次電子を放出せしめるだけの程度に調節される。又
これらのビームは前記同様細いビーム径に絞って用いる
ことが出来る。

制御性およびビームの絞り易さの点で電子ビームが最も
好ましい。

〔作　　　用〕

本発明は少なくとも２種類の２次電子放出特性が異なる
原子層を、交互に積み重ねた多層構造を有し、記録用ビ
ームにより最上層の照射部が取除かれ上下の原子層間で
実質的に合金を形成しない原子層の組み合わせをもつ記
録媒体であるので、記録用ビームを用いて記録媒体表面
の最上層である原子層の一部を照射し除去することによ
り、そこにはその下の原子層が露出する。記録媒体に再
生用ビームを照射したとき、その場所からは最上層とは
異なった放出特性の２次電子が放出される。

従って放出される２次電子放出特性の場所による差を読
み取ることにより、記録した情報の再生を行うことがで
きる。

又本発明で用いる記録用ビームとしての荷電粒子ビーム
、又は中性粒子ビームを発生させる元素は常温で気宋ク
リ、例えばＡｒ、Ｎ、ＣＩ、Ｆ等を用いるので固体や液
体の元素を用いるのに比較して装置の稼動が極めて安定
となる。

本発明の記録密度は、固体表面に収束される電子ビーム
、中性粒子ビーム又は荷電粒子ビームのビーム径まで記
録密度（解像度）を上げることができるので、約３００
Å以下にまで絞ることができる電子ビーム、中性粒子ビ
ームあるいは荷電粒子ビームを使用すれば、約１０　ビ
ット／　ｃＪ以上の高記録密度での記録が可能になる。

又本発明は、記録を訂正する場合又は消去する場合は、
最上層の下の第１の原子層を消去用ビームで取り除き更
にその下の第２の原子層を露出させればその部分は最上
層と同じ種類の原子層となるので、記録が消去されたこ
とになる。

又記録を全部消去するためには、最上層の全体を消去用
ビームにより取除くことにより最上層は次の第１原子層
となり、原子層より放出する２次電子放出特性の場所に
よる差はな（なり、新しい第１の原子層による記録面が
作られることになる。

次の記録の場合はこの第１の原子層を取除き第２の原子
層に記録がされることになる 〔実　施　例〕 支持体Ｎｉ板の上に対向ターゲットスパッタ法により第
１の原子層として５ｂ−Ｃｓの原子層、第２の原子層と
してＭｏの原子層を、夫々１００人の厚みで交互に２Ｉ
Ｗづつ形成させ、全体で４Ｎよりなる記録媒体を作製し
た。

記録媒体を冷却しなからＡｒ＋イオンを５００人径に絞
りドツト状に照射し、最上層の第２の原子層であるＮｉ
１ｉの上記照射部を除去し、記録した。

電界放射型走査型電子顕微鏡を用い、２５　Ｋ　Ｖの加
速電界で電子ビームで走査してこの膜面を観察したとこ
ろ、直径約５００人のドツト状に明るいパターンが読み
取れた。

〔発明の効果〕

本発明は支持体上に、少くとも２種類の２次電子放出特
性が異なる原子層を、交互に積み重ねた多層構造を有し
、最上層は記録用ビームにより取除かれ上下の原子層間
で実質的に合金を形成しない組み合わせをもつ記録媒体
を、真空雰囲気下で電子ビーム、荷電粒子ビーム及び中
性粒子ビームから選ばれる記録用ビーム又は消去用ビー
ムを用いて、情報を記録、訂正、又は消去を行い、更に
情報を記録した該記録媒体の表面に電子ビーム。

荷電粒子ビーム及び中性粒子ビームから選ばれる再生用
ビームを照射し、記録した情報を再生することにより、
今迄にない超高密度で、情報の記録、付力旧訂正、消去
が自由に出来る記録媒体及びその記録再生方法が得られ
た。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例としての記録媒体の構成、及
びその記録媒体を用いた記録・消去時の状態をしめした
断面図であり、（ａｌ・・・記録媒体の構造、（ｂ）・
・・記録、（Ｃ）・・・記録部消去、（ｄ）・・・記録
付加。 ｔｅｌ・・・記録全面消去の状態を示す。 ｌ・・・支持体 ２・・・第１の原子層 ３・・・第２の原子層 ４・・・第１の原子層 ５・・・第２の原子層 ６ａ、６ｂ・・・記録部分 ７・・・消去部分 田 、０

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）支持体上に、少くとも２種類の２次電子放出特性
   の異なる原子層を、交互に積み重ねた多層構造を有して
   なる記録媒体において、最上層が記録用ビーム照射によ
   り取除かれ、かつ隣りあう原子層を構成する元素が互に
   実質的に合金を形成しないことを特徴とする記録媒体。
2. （２）支持体上に、少くとも２種類の２次電子放出特性
   の異なる元素からなり、かつ隣りあう原子層間で互に実
   質的に合金を形成しない原子層を、交互に積み重ねた多
   層構造を有してなる記録媒体を、真空雰囲気下において
   電子ビーム、荷電粒子ビーム及び中性粒子ビームから選
   ばれる記録用又は消去用ビームを用いて、該記録媒体の
   最上層を除去し下層の異種原子層を表面に露出せしめる
   ことにより、情報の記録、訂正、又は消去を行い、更に
   情報を記録した該記録媒体の表面に電子ビーム、荷電粒
   子ビーム及び中性粒子ビームから選ばれる再生用ビーム
   を照射し、該記録媒体の表面から２次電子を放出せしめ
   、２次電子放出特性の場所による差を読み取ることによ
   り記録した情報の再生を行うことを特徴とする記録再生
   方法。