JPS6331035A - 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、荷電粒子ビーム及び中性粒子ビームから選
ばれる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。

磁気記録および光記録はそれぞれ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小の記
録波長であると考えられるが、現在、記録再生に使用す
る磁気ヘッド等の装置側の制約から記録の最短波長は１
μｍ〜０．７μｍ程度となっている。一方、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１μｍ〜０．５μｍ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方法を提供すること
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に支持体上に、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、該原子層を構
成する元素が記録用ビーム照射により隣りあう原子層間
で混合物を形成することを特徴とする記録媒体に関する
。

第２に支持体上に、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
記録用ビームを用いて、該記録媒体表面に照射し、下層
の原子と混合物を形成せしめることにより、情報の記録
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
録再生方法に関する。

又第３に支持体上に、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用い、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
ばれる記録用ビームを用いて、該記録媒体表面に照射し
、下層の原子と混合物を形成せしめることにより、情報
の記録を行い、上記混合物の形成された部分をプラズマ
エツチング又は化学スパッタリングにより除去すること
により記録の消去を行い、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に関する。

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（ａ）・・・記録媒体の構成、　（ｂ＞・・・記録。

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

第１図（ａｌは本発明の記録媒体の一例を示す。支持体
１の上に、原子層として、第１の原子層２゜第２の原子
層３．第１の原子層４．及び第２の原子層５と交互に繰
り返し積み重ね、該各原子層は記録用ビームにより隣あ
う原子眉間で混合物を形成する原子層の組み合わせであ
る４１ｉｔｉ造とした記録媒体である。

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の一部に照
射し下層の第１の原子層４と混合物を形成せしめた記録
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の再生
用ビームを照射させ、記録部分６ａの混合部分より放出
される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ｆｃｌは第１図（ｂｌの記録部分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２の原子層５と第１の原子１ｉｉ４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
原子層３になるため再生時に最上層の第２の原子層５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（ｂ）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（８１は記録部分６ａ、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と第１の原子層４
と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２の原子層３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のため有
害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、物体から生ず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の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。

又、本発明における少（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。

層構成としては隣りあう２Ｎの元素間の混合物形成によ
って単体の層と異った２次電子放出特性を有する混合物
を含む層が出来る事が必要である。

２次電子放出効率の高い混合物として好ましいものは、 Ａｇ−Ｍｇ、Ｃｓ−Ｔｅ、５ｂ−Ｃｓ。

Ｃｕ−Ｂｅ、Ｇａ−ＡＳ−Ｃ３゜ Ｇａ−Ａｓ−Ｐ、Ｇａ−Ｐ。

Ａｇ−０−Ｃｓ等が知られており、 ２次電子放出効率の低い混合物として好ましいものは、 Ｂ１−Ｔｅ、Ｎａ−Ｃｌ等が知られている。

したがって、記録用ビーム照射により上記混合物を形成
するよう隣り合う層をそれぞれの成分元素の１種または
２種により形成しておくことが好ましい。

また、２次電子のエネルギースペクトルを検出する場合
、再生時に粒界からのノイズを少くするために、生成さ
れる混合物は非晶質（アモルファス）構造を有するもの
が望ましい。

アモルファス構造としては例えば、 Ｇａ−５ｂ、Ｇａ−Ｐ、Ｇａ−Ａｓ、Ｉｎ−３ｂ。

Ｃｄ−Ｇｅ−Ｐ、Ｃｄ−Ｇｅ−Ａｓ。

Ｚｎ−３ｎ−Ａｓ、Ｉｎ−３ｅ、Ｇａ−３ｅ。

Ｉ　ｎ−Ｔｅ、Ｇａ’−Ｔｅ、Ｉ　ｎ−３ｓ、Ｎ−３ｉ
。

（Ａｓ、Ｓｂ、５ｔ）−（Ｓ、Ｓｅ、Ｔｅ）。

イオン結合−酸化ガラス （Ｆ　ｅ、０３−　Ａ　１．０）−Ｓ　ｉ　Ｏｚ　）　
。

分子性アモルファス半導体（Ｓｉ−０，ＡＩ−○。

Ｓｉ　　Ｎ、　Ｂ　　Ｎ、・・・）。

Ａｇ−Ｃｕ、Ａｇ−Ｎｉ、Ａｕ−Ｇｏ。

Ａｕ−Ｃｎ、　Ａｕ−Ｆｅ。

Ｂ　−（Ｃｏ、　　Ｆｅ、　　Ｎｉ）、　　Ｂ−Ｆｅ。

Ｂ−Ｃｏ−Ｆｅ、　　Ｂｉ　−Ｍｇ、　　Ｂ１−Ｐｂ。

Ｃｕ−３ｎ、　　Ｆｅ−Ｇｅ、　　Ｆｅ−Ｎｉ。

Ｆｅ−３ｉ、Ｎｔ　　　Ｐ。

希土類遷移金泥として、 （Ｃ，ｄ−Ｆｅ、Ｇｄ−Ｆｅ−Ｃｏ−）。

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
ち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。上記アモルファス合金を形成する成分元素の
Ｌ種または２種により隣りあう層を形成することが好ま
しい。

本発明において、原子層を交互に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石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石
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。

上下の原子眉間で混合された際、単体の原子層と合金と
の電子放出効率の差を多く示す様に原子層の選択を行う
ことが好ましい。最も好ましい組み合わせとしては、混
合物を形成した場合の組成が Ａｇ−Ｍｇ、　　Ｃｓ−Ｔｅ、　　５ｂ−Ｃｓ。

Ｃｕ−Ｂｅ、Ｇａ−Ａｓ−Ｐになるように構成する単体
の元素を原子層とする様選ぶことである。

本発明において用いる記録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り、かつ
不活性であるものを用いる。例えばＡｒ、Ｎ、である。

本発明における記録用ビームは、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たビーム
を用い、記録媒体表面の最上層である原子層の一部とそ
の下の原子層との混合化を行うエネルギーの強さをもつ
ことが必要である。

本発明において、記録の消去は上下の原子層の混合が進
行しないようにプラズマエツチング、又は化学スパッタ
リングで行う。化学スパッタリングとは放電ガスとター
ゲットの反応を伴ないながら行うスパッタリングをいう
。

本発明において用いる荷電粒子ビーム又は中性粒子の消
去用ビームを発生させる元素としてはＣｔ、Ｃ，○、Ｓ
、Ｆ、Ｈ，Ａｒ、Ｎ等を含むもの例えばＣＦ　Ｃ＋Ｏｘ
　、　　Ｈ，Ｌ）　、　　ＣＣＩ’＋等が好ましい。こ
れらの混合気体を上下の原子層の合金化が進行しない状
態で消去を行うためには記録媒体を冷却しながらビーム
を照射させることが好ましい。

又記録媒体表面に収束される電子ビーム、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１０１′ビフト／ｄ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ふのエネルギーの強
さは記録媒体の表面の混合物形成を促進することな（、
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からは、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、交互に重ねた多層構造を有し、該各原子層は
記録用ビームにより隣りあう原子層間で混合物を形成す
る元素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の原子層の一部に
照射し、下層の異種原子層と混合せしめることにより、
記録部分をつくり、記録媒体に再生用ビームを照射した
とき、その混合部分か−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
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Ｎ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ピッＩ−／ｃｄ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、
記録媒体が２種以上の原子層を交互に積み重ねた多層構
造であるので、最上層の第２の原子層と下の第１の原子
層とが混合されているので、この混合された部分を消去
用ビームによって取り除き更にその下の第２の原子層を
露出させることにより、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、最上層とその下の第１
の原子層全部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２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くなり、新しい第２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２の原子層とその下の第１の原子層の合金
化によって記録がされることになる。

〔実　施　例〕

真空中で冷却した支持体Ｃｕ板の上にマグネトロンスパ
ッタ法により第１の原子層としてＢｅの原子層、第２の
原子層としてＣｕの原子層を、夫々１００人の厚みで交
互に２層づつ形成させ、全体で４Ｎよりなる記録媒体を
作成した。

記録媒体を冷却しなからＡｒ＋イオンを５００人に絞り
ドツト状に照射し、最上層の第２の原子層Ｃｕとその下
の第１の原子層Ｂｅとの混合層Ｃｕ−Ｂｅを作り、記録
とした。

電界放射型走査型電子顕微鏡を用い、２５ＫＶ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種類の原子層を、交互
に積み重ねた多層構造を有し、該各原子層は記録用ビー
ムにより上下の原子層間で合金化をおこす原子層の組み
合わせを持つ記録媒体を、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より選ばれる
記録用ビームを用いて、該記録媒体表面の最上層の原子
層の一部に照射し、下層の異種原子層との混合層を作る
ことにより、情報の記録を行い、該混合層の部分をプラ
ズマエツチング又は化学スパッタリングにより除去する
ことにより記録の消去を行い、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
録再生方法で、合名にない超高密度で、情報の記録、付
加、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。 （ｅ）・・・記録全面消去の状態を示す。 １・・・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

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）支持体上に、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、該原子層を構成する元
   素が記録用ビーム照射により隣りあう原子層間で混合物
   を形成することを特徴とする記録媒体。
2. （２）支持体上に、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
   記録用ビームを用いて、該記録媒体表面に照射し、下層
   の原子と混合物を形成せしめることにより情報の記録を
   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。
3. （３）支持体上に、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
   記録用ビームを用いて、該記録媒体表面に照射し、下層
   の原子と混合物を形成せしめることにより情報の記録を
   行い、該混合物の形成された部分をプラズマエッチング
   又は化学スパッタリングを用いて除去することにより記
   録の消去を行い、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。