KR100695139B1 - 강유전체 기록 매체 및 그의 기록 방법 - Google Patents

강유전체 기록 매체 및 그의 기록 방법 Download PDF

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Abstract

강유전체 기록 매체 및 그의 기록 방법이 개시된다.
개시되는 본 발명에 따른 강유전체 기록 매체는 극성 반전(polarization reversal)이 이루어지는 소정의 강제 전압(coercive voltage)을 가지는 강유전체층(ferroelectric layer); 상기 강유전체층 위에 형성되는 것으로, 상기 강제 전압보다 낮은 전압인 제 1 전압에서 저항이 작아지고, 상기 강제 전압보다 높은 전압인 제 2 전압에서 저항이 커지는 비휘발성의 이방성 전도층(anisotropic conduction layer);을 구비하고, 상기 강유전체층의 분극 상태와 상기 이방성 전도층의 저항 상태의 조합에 의해 다중 비트의 정보를 저장하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 강유전체 기록 매체 및 그의 기록 방법에 의하면, 강유전체 기록 매체의 하나의 도메인에서도 다중 비트를 구현할 수 있다.

Description

강유전체 기록 매체 및 그의 기록 방법{Ferroelectric recording medium, and writing method of the same}
도 1은 종래의 강유전체 기록 매체의 한 예를 개략적으로 나타내는 도면.
도 2는 종래의 강유전체 기록 매체의 다른 예를 개략적으로 나타내는 도면.
도 3은 종래의 강유전체 기록 매체의 기록/재생 방법에 관한 도면.
도 4는 본 발명에 따른 강유전체 기록 매체의 일부를 나타내는 도면.
도 5는 본 발명에 따른 강유전체 기록 매체에 설치되는 비휘발성의 이방성 전도층이 전이되는 그래프를 나타내는 도면.
도 6은 본 발명에 따른 강유전체 기록 매체의 기록 방법을 나타내는 도면.
도 7은 본 발명에 따른 강유전체 기록 매체의 재생 방법을 나타내는 도면.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
100 : 강유전체 기록 매체 101 : 전극
102 : 읽기/쓰기 헤드 110 : 강유전체 기록층
111, 112, 113, 114 : 강유전체 기록층의 도메인
120 : 이방성 전도층
121, 122, 123, 124 : 이방성 전도층의 도메인
본 발명은 강유전체 기록 매체에 관한 것으로서, 더욱 상세히는, 다중 비트를 구현할 수 있는 강유전체 기록 매체 및 그의 기록 방법에 관한 것이다.
일반적으로 강유전체는 전기장에 의해 역전되는 자발분극을 가진다. 강유전체 기록 매체는 상기와 같은 강유전체의 물성을 이용하여, 정보를 기록, 수정, 보관할 수 있도록 한 고용량의 비휘발성 기록 매체이다.
일본 특허출원 공개번호 제 2002-175602호는 종래의 강유전체 기록 매체의 한 예를 개시한다. 종래의 강유전체 기록 매체에 대하여 도 1과 도 2를 참조하여 설명한다.
도 1은 종래의 강유전체 기록 매체의 한 예를 개략적으로 나타내는 도면이고, 도 2는 종래의 강유전체 기록 매체의 다른 예를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 1 및 도 2를 함께 참조하면, 종래의 강유전체 기록 매체는 읽기/쓰기 헤드(1, 11)와 연계하여 정보를 기록/재생하는 강유전체 기록층(2, 12)을 구비한다. 그리고, 상기 강유전체 기록 매체는 상기 헤드(1, 11)와 상기 강유전체 기록층(2, 12)의 직접적인 접촉으로 인한 상기 헤드(1, 11)과 상기 강유전체 기록층(2, 12)의 손상을 방지하기 위하여 별도의 보호 필름(13)을 구비하기도 한다.
여기서, 상기 강유전체 기록층(2, 12)은 다수개의 도메인(domain)(3, 14)으로 구획되어, 각각의 도메인(3, 14)에 정보가 기록되고, 이에 대한 재생이 이루어 진다. 종래의 강유전체 기록 매체의 기록/재생 방법에 대하여 도 3을 통하여 설명한다.
도 3은 종래의 강유전체 기록 매체의 기록/재생 방법에 관한 도면이다.
도 3을 참조하면, 종래의 강유전체 기록 매체는 다수개의 도메인(24, 25, 26, 27)으로 구획된 강유전체 기록층(22)과, 상기 강유전체 기록층(22)을 보호하는 보호 필름(23)을 구비한다.
상기 강유전체 기록 매체의 특정 부분에 읽기/쓰기 헤드를 통해 소정의 전압이 가해지면, 해당 도메인에서 극성 반전(polarization reversal)이 발생하고, 또 다른 전압에 의해 상기 도메인은 스위칭(switching)된다.
이러한 과정을 통해, 상기 강유전체 기록층(22)의 각 도메인(24, 25, 26, 27)에는 상향 분극 또는 하향 분극이 형성된다. 이러한 상향 분극 또는 하향 분극에 의해, 그 도메인(24, 25, 26, 27)의 상태가 정의된다.
상기와 같이 정보가 기록된 강유전체 기록층(22)의 소정 도메인 위에 읽기/쓰기 헤드가 위치하면, 그 도메인의 분극에 대응하는 유도 전류가 상기 읽기/쓰기 헤드에서 발생한다. 도면상에서 V1, V2는 분극량을, I1, I2는 상기 분극량에 각각 대응하여 발생하는 유도 전류를 나타낸다.
상기와 같이 정보를 기록/재생하는 종래의 강유전체 기록 매체의 기록/재생 방법에 의하면, 강유전체 기록 매체의 하나의 도메인에서 상향 분극, 하향 분극의 두 가지 상태만이 표현가능하여, 그 도메인에 하나의 비트만을 저장할 수 있다. 따라서, 기록 매체의 소형화, 고집적화를 위해, 이에 대한 개선이 필요하다.
본 발명은 다중 비트를 구현할 수 있는 강유전체 기록 매체 및 그의 기록 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명에 따른 강유전체 기록 매체는 극성 반전(polarization reversal)이 이루어지는 소정의 강제 전압(coercive voltage)을 가지는 강유전체층(ferroelectric layer); 상기 강유전체층 위에 형성되는 것으로, 상기 강제 전압보다 낮은 전압인 제 1 전압에서 저항이 작아지고, 상기 강제 전압보다 높은 전압인 제 2 전압에서 저항이 커지는 비휘발성의 이방성 전도층(anisotropic conduction layer);을 구비하고, 상기 강유전체층의 분극 상태와 상기 이방성 전도층의 저항 상태의 조합에 의해 다중 비트의 정보를 저장하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 실시예에 따르면, 상기 강유전체층의 상향 분극 및 하향 분극과, 상기 이방성 전도층의 고저항 및 저저항의 조합에 의해 다중 비트의 정보를 저장할 수 있다.
상기 조합에 의해, 상기 강유전체층이 하향 분극을 가지고 상기 이방성 전도층이 저저항을 가진 제 1 상태와, 상기 강유전체층이 하향 분극을 가지고 상기 이방성 전도층이 고저항을 가진 제 2 상태와, 상기 강유전체층이 상향 분극을 가지고 상기 이방성 전도층이 저저항을 가진 제 3 상태와, 상기 강유전체층이 상향 분극을 가지고 상기 이방성 전도층이 고저항을 가지는 제 4 상태가 표현될 수 있다.
본 발명에 따른 강유전체 기록 매체의 기록 방법은 극성 반전(polarization reversal)이 이루어지는 소정의 강제 전압(coercive voltage)을 가지는 강유전체층(ferroelectric layer); 상기 강유전체층 위에 형성되는 것으로, 상기 강제 전압보다 낮은 전압인 제 1 전압에서 저항이 작아지고, 상기 강제 전압보다 높은 전압인 제 2 전압에서 저항이 커지는 비휘발성의 이방성 전도층(anisotropic conduction layer);을 구비하는 강유전체 기록 매체에 관한 것으로서,
상기 제 1 전압과, 상기 강제 전압과, 상기 제 2 전압 중 어느 하나의 전압을 상기 강유전체 기록 매체에 인가하여, 상기 강유전체층의 분극 상태 및/또는 상기 이방성 전도층의 저항 상태를 변화시킴으로써, 다중 비트의 정보를 저장하는 것을 특징으로 한다.
상기 강유전체 기록 매체의 기록 방법은 상기 강유전체 기록 매체에 상기 강제 전압을 인가하여, 상기 강유전체층이 하향 분극을 가지게 하고, 상기 이방성 전도층이 저저항을 가지게 함으로써, 제 1 상태를 표현할 수 있다.
여기서, 상기 제 1 상태를 표현하는 단계에 앞서, 상기 강유전체 기록 매체에 상기 제 1 전압을 인가하여, 상기 이방성 전도층의 저항을 작아지게 하는 것이 바람직하다.
상기 강유전체 기록 매체의 기록 방법은 상기 강유전체 기록 매체에 상기 제 2 전압을 인가하여, 상기 강유전체층이 하향 분극을 가지게 하고, 상기 이방성 전도층이 고저항을 가지게 함으로써, 제 2 상태를 표현할 수 있다.
상기 강유전체 기록 매체의 기록 방법은 상기 강유전체 기록 매체에 상기 강제 전압과 동일한 크기를 가지고 음의 극성을 가지는 전압을 인가하여, 상기 강유 전체층이 상향 분극을 가지게 하고, 상기 이방성 전도층이 저저항을 가지게 함으로써, 제 3 상태를 표현할 수 있다.
여기서, 상기 제 3 상태를 표현하는 단계에 앞서, 상기 강유전체 기록 매체에 상기 제 1 전압과 동일한 크기를 가지고 음의 극성을 가지는 전압을 인가하여, 상기 이방성 전도층의 저항을 작아지게 하는 것이 바람직하다.
상기 강유전체 기록 매체의 기록 방법은 상기 강유전체 기록 매체에 상기 제 2 전압과 동일한 크기를 가지고 음의 극성을 가지는 전압을 인가하여, 상기 강유전체층이 상향 분극을 가지게 하고, 상기 이방성 전도층이 고저항을 가지게 함으로써, 제 4 상태를 표현할 수 있다.
본 발명에 따른 강유전체 기록 매체 및 그의 기록 방법에 의하면, 강유전체층과 그에 대응하는 전기적 이방성 전도층의 하나의 도메인 쌍에서 네 가지 이상의 상태를 표현할 수 있고, 그 하나의 도메인 쌍에서 2 이상의 비트를 구성할 수 있는 효과가 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 강유전체 기록 매체 및 그의 기록 방법을 상세히 설명한다. 이하의 도면들에서 동일한 참조부호는 동일한 구성요소를 가리킨다.
여기서, 도면상에서 인가되는 전압이 스텝(step) 형태로 도시되었으나, 이는 예시적인 것이며, 인가되는 각 전압은 연속적인 형태를 가질 수 있음을 밝혀 둔다.
또한, 이하에서 강유전체층의 각 도메인과 이방성 전도층의 각 도메인은 별개로 구획되어 있으나, 이는 설명의 편의를 위한 것으로, 상기 도메인들의 각 상태 는 하나의 도메인에서 모두 구현될 수 있는 것임을 밝혀 둔다.
도 4는 본 발명에 따른 강유전체 기록 매체의 일부를 나타내는 도면이다.
도 4를 참조하면, 본 발명에 따른 강유전체 기록 매체(100)는 전극(101)과, 그 위에 마련되는 강유전체 기록층(110)과, 상기 강유전체 기록층(110)을 덮는 이방성 전도층(anisotropic conduction layer)(120)을 구비한다. 도면상에 표시된 미설명 부호는 각각 상기 강유전체 기록층(110)의 도메인(111, 112, 113, 114)과, 상기 도메인(111, 112, 113, 114)에 각각 대응하는 상기 이방성 전도층(120)의 도메인(121, 122, 123, 124)이다.
상기 강유전체 기록층(110)은 이동 가능한 읽기/쓰기 헤드(102)와 연계하여 읽기/쓰기 작업을 수행한다. 도면상에 표시된 각 도메인(111, 112, 113, 114)이 상기 헤드(102)와 연계하여 각각 독립적으로 정보를 저장할 수 있다. 이러한 강유전체 기록층(110)에는 그 가해지는 전압의 크기 및 극성에 따라 다른 정보가 기록될 수 있는데, 이에 대하여는 후술하기로 한다.
상기 이방성 전도층(120)은 상기 강유전체 기록층(110)을 덮고 있어, 상기 헤드(102)와 상기 강유전체 기록층(110)이 직접적으로 접촉하지 않도록 한다. 따라서, 상기 이방성 전도층(120)은 상기 강유전체 기록층(110)이 긁히지 않도록 하여 데이터의 손상을 방지하고, 상기 헤드(102)가 손상/파손되지 않도록 하여 읽기/쓰기 성능이 저하되는 것을 방지한다.
그리고, 상기 이방성 전도층(120)은 임계 전압 이상에서 도체로 전이되어 전극의 역할을 하게 되므로, 상기 헤드(102)와 상기 강유전체 기록층(110)에 저전압 이 걸리더라도 상기 강유전체 기록층(110)의 자발 분극이 역전되도록 할 수 있다. 따라서, 저전압의 인가만으로도 상기 강유전체 기록층(110)에 정보를 기록할 수 있게 된다.
또한, 상기 이방성 전도층(120)은 상기 강유전체 기록층(110)과 연계하여 정보 저장의 기능을 수행할 수 있는데, 이에 대하여는 후술하기로 한다.
도 5는 본 발명에 따른 강유전체 기록 매체에 설치되는 비휘발성의 이방성 전도층이 전이되는 그래프를 나타내는 도면이다.
도 5를 참조하면, 본 발명에 따른 강유전체 기록 매체(100)에 설치되는 이방성 전도층(120)은 비휘발성(non-volatileness)을 가지고, 헤드(102)와 상기 전극(101) 사이에 인가되는 전압에 따라 전기 저항이 변한다. 도면상에서 설명의 편의를 위하여, Vth1을 제 1 전압으로, Vth2를 제 2 전압으로 정의한다.
상기 이방성 전도층(120)은 인가 전압이 제 1 전압인 Vth1에 이르기 전까지 부도체 상태에 있다. 그 후, 상기 인가 전압이 Vth1과 같거나 그보다 커지면, 상기 이방성 전도층(120)의 전기 저항이 감소하여 상기 이방성 전도층(120)이 도체로 전이되고, 상기와 같은 상태는 상기 인가 전압이 제거되더라도 유지된다. 만약 인가 전압이 제 2 전압인 Vth2과 같거나 그보다 커지면, 상기 이방성 전도층(120)의 전기 저항은 증가하여 상기 이방성 전도층(120)이 부도체 상태로 전이된다.
도 6은 본 발명에 따른 강유전체 기록 매체의 기록 방법을 나타내는 도면이다.
도 6을 참조하면, 본 실시예에 따른 강유전체 기록 매체(100)의 기록 방법은 제 1 전압과, 강제 전압과, 제 2 전압 중 어느 하나의 전압을 상기 강유전체 기록 매체(100)에 인가하여, 강유전체층(110)의 분극 및/또는 이방성 전도층(120)의 저항을 변화시킨다. 그러면, 하나의 도메인에서 네 가지의 상태가 표현가능하여, 하나의 도메인에 두 개의 비트가 저장될 수 있다. 이하에서 이를 상세히 설명한다.
본 실시예에 따르면, 하나의 도메인에서 네 가지의 상태가 표현가능하나, 이는 예시적인 것이다. 즉, 하나의 도메인에 또 다른 강유전체층, 이방성 전도층 및/또는 별도의 층을 더 부가하여, 표현가능한 상태의 수를 증가시킬 수 있다. 따라서, 요구되는 비트 수에 따라, 강유전체층, 이방성 전도층 및/또는 별도의 층을 소정 층수로 적층시켜, 그 비트에 대응하는 상태 수를 표현할 수 있다.
여기서, Vc는 외부 전압이 가해져 상기 강유전체층(110)의 도메인(111, 112, 113, 114)이 극성 반전(polarization reversal)되는 때의 전압으로, 이를 강제 전압(coercive voltage)으로 정의한다. 그리고, Vth1은 외부 전압이 가해져 상기 이방성 전도층(120)의 도메인(121, 122, 123, 124)의 전기 저항이 작아지는 때의 전압으로, 이를 제 1 전압으로 정의하고, Vth2는 그 도메인(121, 122, 123, 124)의 전기 저항이 커지는 때의 전압으로, 이를 제 2 전압으로 정의한다. 또한, Vs는 각 층간의 계면 전위(surface potential)를 나타낸다.
본 실시예에서 상기 전압들은 Vs < Vth1 < Vc < Vth2의 관계를 가진다.
상기 강유전체층(110)의 도메인(111, 112, 113, 114)과 상기 이방성 전도층(120)의 도메인(121, 122, 123, 124)은 다수개가 형성되는 것이 바람직하다. 또한, 상기 강유전체층(110)의 도메인(111, 112, 113, 114)과 상기 이방성 전도층(120)의 도메인(121, 122, 123, 124)은 각각 대응되는 위치에 배치되는 것이 바람직하다.
도 6에 나타낸 바와 같이, 상기 강유전체층(110)의 도메인(111)과 상기 이방성 전도층(120)의 도메인(121)은 제 1 상태를 표현하고 있다. 이를 상세히 설명한다.
상기 강유전체층(110)의 도메인(111)과 상기 이방성 전도층(120)의 도메인(121)에 상기 강제 전압과 같거나 그보다 크고, 상기 제 2 전압보다 작은 크기를 가지며, 양의 극성을 가지는 외부 전압을 가한다. 그러면, 상기 강유전체층(110)의 도메인(111)은 하향 분극을 가지게 되고, 상기 이방성 전도층(120)의 도메인(121)은 저저항을 가지게 되어 상기 이방성 전도층(120)의 도메인(121)이 도체 상태가 된다. 이러한 상태에서, 상기 이방성 전도층(120)의 도메인(121)의 전기 저항은 미소하므로, 상기 강유전체층(110)의 도메인(111)에 존재하는 하향 분극에 따라 상기 이방성 전도층(120)의 도메인(121)과 상기 강유전체층(110)의 도메인(111)의 상태가 결정된다.
이 때, 상기 도메인(111, 121)의 상태를 제 1 상태로 정의한다. 제 1 상태의 상기 도메인(111, 121)은 두 개의 비트를 구성할 수 있다. 예를 들어, 상기 강유전체층(110)의 도메인(111)에서 0, 상기 이방성 전도층(120)의 도메인(121)에서 0의 두 개의 비트를 구성할 수 있다.
여기서, 상기와 같이 제 1 상태를 표현하기에 앞서, 상기 강유전체층(110)의 도메인(111)과 상기 이방성 전도층(120)의 도메인(121)에 상기 제 1 전압과 같거나 그보다 크고, 상기 강제 전압보다 작은 크기를 가지는 외부 전압을 가한다. 그러 면, 상기 이방성 전도층(120)의 도메인(121)의 전기 저항이 감소하므로, 상기 강유전체층(110)의 도메인(111)에 대한 정보 저장이 용이하게 이루어질 수 있다.
도 6에 나타낸 바와 같이, 상기 강유전체층(110)의 도메인(112)과 상기 이방성 전도층(120)의 도메인(122)은 제 2 상태를 표현하고 있다. 이를 상세히 설명한다.
상기 강유전체층(110)의 도메인(112)과 상기 이방성 전도층(120)의 도메인(122)에 상기 제 2 전압과 같거나 상기 강제 전압 및 상기 제 2 전압보다 큰 크기를 가지는 외부 전압을 가한다. 그러면, 상기 강유전체층(110)의 도메인(112)은 하향 분극을 가지게 되고, 상기 이방성 전도층(120)의 도메인(122)은 고저항을 가지게 되어 상기 이방성 전도층(120)의 도메인(122)이 부도체 상태가 된다. 이러한 상태에서, 상기 이방성 전도층(120)의 도메인(122)의 전기 저항은 큰 값을 가지므로, 상기 전기 저항과 상기 강유전체층(110)의 도메인(112)의 하향 분극에 따라 상기 이방성 전도층(120)의 도메인(122)과 상기 강유전체층(110)의 도메인(112)의 상태가 결정된다.
이 때, 상기 도메인(112, 122)의 상태를 제 2 상태로 정의한다. 제 2 상태의 상기 도메인(112, 122)은 두 개의 비트를 구성할 수 있다. 예를 들어, 상기 강유전체층(110)의 도메인(112)에서 0, 상기 이방성 전도층(120)의 도메인(122)에서 1의 두 개의 비트를 구성할 수 있다.
도 6에 나타낸 바와 같이, 상기 강유전체층(110)의 도메인(113)과 상기 이방성 전도층(120)의 도메인(123)은 제 3 상태를 표현하고 있다. 이를 상세히 설명한 다.
상기 강유전체층(110)의 도메인(113)과 상기 이방성 전도층(120)의 도메인(123)에 상기 강제 전압과 같거나 그보다 크고, 상기 제 2 전압보다 작은 크기를 가지며, 음의 극성을 가지는 외부 전압을 가한다. 그러면, 상기 강유전체층(110)의 도메인(113)은 상향 분극을 가지게 되고, 상기 이방성 전도층(120)의 도메인(123)은 저저항을 가지게 되어 상기 이방성 전도층(120)의 도메인(123)이 도체 상태가 된다. 이러한 상태에서, 상기 이방성 전도층(120)의 도메인(123)의 전기 저항은 미소하므로, 상기 강유전체층(110)의 도메인(113)에 존재하는 상향 분극에 따라 상기 이방성 전도층(120)의 도메인(123)과 상기 강유전체층(110)의 도메인(113)의 상태가 결정된다.
이 때, 상기 도메인(113, 123)의 상태를 제 3 상태로 정의한다. 제 3 상태의 상기 도메인(113, 123)은 두 개의 비트를 구성할 수 있다. 예를 들어, 상기 강유전체층(110)의 도메인(113)에서 1, 상기 이방성 전도층(120)의 도메인(123)에서 0의 두 개의 비트를 구성할 수 있다.
여기서, 상기와 같이 제 3 상태를 표현하기에 앞서, 상기 강유전체층(110)의 도메인(113)과 상기 이방성 전도층(120)의 도메인(123)에 상기 제 1 전압과 같거나 그보다 크고, 상기 강제 전압보다 작은 크기를 가지며, 음의 극성을 가지는 외부 전압을 가한다. 그러면, 상기 이방성 전도층(120)의 도메인(123)의 전기 저항이 감소하므로, 상기 강유전체층(110)의 도메인(113)에 대한 정보 저장이 용이하게 이루어질 수 있다.
도 6에 나타낸 바와 같이, 상기 강유전체층(110)의 도메인(114)과 상기 이방성 전도층(120)의 도메인(124)은 제 4 상태를 표현하고 있다. 이를 상세히 설명한다.
상기 강유전체층(110)의 도메인(114)과 상기 이방성 전도층(120)의 도메인(124)에 상기 제 2 전압과 같거나 상기 강제 전압 및 상기 제 2 전압보다 큰 크기를 가지고, 음의 극성을 가지는 외부 전압을 가한다. 그러면, 상기 강유전체층(110)의 도메인(114)은 상향 분극을 가지게 되고, 상기 이방성 전도층(120)의 도메인(124)은 고저항을 가지게 되어 상기 이방성 전도층(120)의 도메인(124)이 부도체 상태가 된다. 이러한 상태에서, 상기 이방성 전도층(120)의 도메인(124)의 전기 저항은 큰 값을 가지므로, 상기 전기 저항과 상기 강유전체층(110)의 도메인(114)의 상향 분극에 따라 상기 이방성 전도층(120)의 도메인(124)과 상기 강유전체층(110)의 도메인(114)의 상태가 결정된다.
이 때, 상기 도메인(114, 124)의 상태를 제 4 상태로 정의한다. 제 4 상태의 상기 도메인(114, 124)은 두 개의 비트를 구성할 수 있다. 예를 들어, 상기 강유전체층(110)의 도메인(114)에서 1, 상기 이방성 전도층(120)의 도메인(124)에서 1의 두 개의 비트를 구성할 수 있다.
상기한 바와 같이, 본 발명에 따른 강유전체 기록 매체(100)에 의하면, 상기 강유전체층(110)과 상기 이방성 전도층(120)의 하나의 도메인 쌍에서 네 가지 상태를 표현할 수 있고, 그 하나의 도메인 쌍에서 2 비트를 구성할 수 있다.
도 7은 본 발명에 따른 강유전체 기록 매체의 재생 방법을 나타내는 도면이 다.
도 7을 참조하면, 본 발명에 따른 강유전체 기록 매체(100)의 재생 방법은 인가된 외부 전압의 크기에 따라 각각 다른 정보가 저장된 강유전체층(110)의 도메인(111, 112, 113, 114)과 전기적 이방성 전도층(120)의 도메인(121, 122, 123, 124)에 대하여, 상기 강유전체층(110)의 도메인(111, 112, 113, 114)의 분극과 상기 이방성 전도층(120)의 도메인(121, 122, 123, 124)의 전기 저항에 따라 재생부인 읽기/쓰기 헤드(102)를 통해 각각 그에 대응하는 정보를 재생하는 것이다. 이하에서 이를 상세히 설명한다.
여기서, V1, V2, V3, V4는 각각 상기 강유전체층(110)의 도메인(111, 112, 113, 114)과 그에 대응하는 상기 이방성 전도층(120)의 도메인(121, 122, 123, 124)에서 상기 헤드(102)에 인가되는 전압들이고, I1, I2, I3, I4는 각각 상기 V1, V2, V3, V4에 대응해 상기 헤드(102)에서 발생하는 유도 전류들이다.
도면상에서 상기 강유전체층(110)의 도메인(111)과 상기 이방성 전도층(120)의 도메인(121)에는 제 1 상태가 표현되어 있다. 이와 마찬가지로, 상기 강유전체층(110)의 도메인(112)과 상기 이방성 전도층(120)의 도메인(122)에는 제 2 상태가, 상기 강유전체층(110)의 도메인(113)과 상기 이방성 전도층(120)의 도메인(123)에는 제 3 상태가, 상기 강유전체층(110)의 도메인(114)과 상기 이방성 전도층(120)의 도메인(124)에는 제 4 상태가 표현되어 있다.
상기 제 1 상태 내지 제 4 상태는 그 강유전체층(110)의 도메인에 존재하는 상향 분극 또는 하향 분극과, 그 이방성 전도층(120)의 도메인의 전기 저항에 따 라, 상기 헤드(102)에 V1, V2, V3, V4의 전압을 인가한다. 그러면, 상기 헤드(102)에서는 상기 V1, V2, V3, V4에 대응하여 각각 유도 전류 I1, I2, I3, I4가 발생한다.
본 발명에 따르면, 상기 헤드(102)에서 발생하는 유도 전류는 네 개의 값을 가질 수 있고, 각각의 유도 전류에 해당하는 정보가 재생될 수 있다. 이를 상세히 설명하면 다음과 같다.
상기 I1에 해당하는 정보는 기록 과정에서 강제 전압과 같거나 그보다 크고, 제 2 전압보다 작은 크기를 가지며, 양의 극성을 가진 외부 전압이 상기 강유전체층(110)의 도메인(111)과 상기 이방성 전도층(120)의 도메인(121)에 가해져, 그 도메인 쌍(111, 121)에 저장된 것이다. 예를 들어, 그 정보는 00이 될 수 있다.
상기 I2에 해당하는 정보는 기록 과정에서 상기 제 2 전압과 같거나 상기 강제 전압과 상기 제 2 전압보다 큰 크기를 가지고, 양의 극성을 가진 외부 전압이 상기 강유전체층(110)의 도메인(112)과 상기 이방성 전도층(120)의 도메인(122)에 가해져, 그 도메인 쌍(112, 122)에 저장된 것이다. 예를 들어, 그 정보는 01이 될 수 있다.
상기 I3에 해당하는 정보는 기록 과정에서 상기 강제 전압과 같거나 그보다 크고, 상기 제 2 전압보다 작은 크기를 가지며, 음의 극성을 가진 외부 전압이 상기 강유전체층(110)의 도메인(113)과 상기 이방성 전도층(120)의 도메인(123)에 가해져, 그 도메인 쌍(113, 123)에 저장된 것이다. 예를 들어, 그 정보는 10이 될 수 있다.
상기 I4에 해당하는 정보는 기록 과정에서 상기 제 2 전압과 같거나 상기 강제 전압 및 상기 제 2 전압보다 큰 크기를 가지고, 음의 극성을 가진 외부 전압이 상기 강유전체층(110)의 도메인(114)과 상기 이방성 전도층(120)의 도메인(124)에 가해져, 그 도메인 쌍(114, 124)에 저장된 것이다. 예를 들어, 그 정보는 11이 될 수 있다.
상기한 바와 같이, 본 발명에 따른 강유전체 기록 매체(100)에 의하면, 상기 강유전체층(110)과 상기 이방성 전도층(120)의 하나의 도메인 쌍에 표현된 네 가지 상태와, 그에 따른 그 하나의 도메인 쌍에 구성된 2 비트를 재생할 수 있다.
상기와 같이 구성되는 본 발명에 따른 강유전체 기록 매체 및 그의 기록 방법에 의하면, 강유전체층과 그에 대응하는 전기적 이방성 전도층의 하나의 도메인 쌍에서 네 가지 이상의 상태를 표현할 수 있고, 그 하나의 도메인 쌍에서 2 이상의 비트를 구성할 수 있는 효과가 있다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 분야에서 통상적 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위에 의해서 정해져야 할 것이다.

Claims (10)

  1. 극성 반전(polarization reversal)이 이루어지는 소정의 강제 전압(coercive voltage)을 가지는 강유전체층(ferroelectric layer); 상기 강유전체층 위에 형성되는 것으로, 상기 강제 전압보다 낮은 전압인 제 1 전압에서 저항이 작아지고, 상기 강제 전압보다 높은 전압인 제 2 전압에서 저항이 커지는 비휘발성의 이방성 전도층(anisotropic conduction layer);을 구비하고,
    상기 강유전체층의 분극 상태와 상기 이방성 전도층의 저항 상태의 조합에 의해 다중 비트의 정보를 저장하는 것을 특징으로 하는 강유전체 기록 매체.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 강유전체층의 상향 분극 및 하향 분극과, 상기 이방성 전도층의 고저항 및 저저항의 조합에 의해 다중 비트의 정보를 저장하는 것을 특징으로 하는 강유전체 기록 매체.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 조합에 의해, 상기 강유전체층이 하향 분극을 가지고 상기 이방성 전도층이 저저항을 가진 제 1 상태와, 상기 강유전체층이 하향 분극을 가지고 상기 이방성 전도층이 고저항을 가진 제 2 상태와, 상기 강유전체층이 상향 분극을 가지고 상기 이방성 전도층이 저저항을 가진 제 3 상태와, 상기 강유전체층이 상향 분극을 가지고 상기 이방성 전도층이 고저항을 가지는 제 4 상태가 표현되는 것을 특징으로 하는 강유전체 기록 매체.
  4. 극성 반전(polarization reversal)이 이루어지는 소정의 강제 전압(coercive voltage)을 가지는 강유전체층(ferroelectric layer); 상기 강유전체층 위에 형성되는 것으로, 상기 강제 전압보다 낮은 전압인 제 1 전압에서 저항이 작아지고, 상기 강제 전압보다 높은 전압인 제 2 전압에서 저항이 커지는 비휘발성의 이방성 전도층(anisotropic conduction layer);을 구비하는 강유전체 기록 매체의 기록 방법에 있어서,
    상기 제 1 전압과, 상기 강제 전압과, 상기 제 2 전압 중 어느 하나의 전압을 상기 강유전체 기록 매체에 인가하여, 상기 강유전체층의 분극 상태 및 상기 이방성 전도층의 저항 상태 중 적어도 하나를 변화시킴으로써, 다중 비트의 정보를 저장하는 것을 특징으로 하는 강유전체 기록 매체의 기록 방법.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 강유전체 기록 매체에 상기 강제 전압을 인가하여, 상기 강유전체층이 하향 분극을 가지게 하고, 상기 이방성 전도층이 저저항을 가지게 함으로써, 제 1 상태를 표현하는 것을 특징으로 하는 강유전체 기록 매체의 기록 방법.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 제 1 상태를 표현하는 단계에 앞서, 상기 강유전체 기록 매체에 상기 제 1 전압을 인가하여, 상기 이방성 전도층의 저항을 작아지게 하는 것을 특징으로 하는 강유전체 기록 매체의 기록 방법.
  7. 제 4 항에 있어서,
    상기 강유전체 기록 매체에 상기 제 2 전압을 인가하여, 상기 강유전체층이 하향 분극을 가지게 하고, 상기 이방성 전도층이 고저항을 가지게 함으로써, 제 2 상태를 표현하는 것을 특징으로 하는 강유전체 기록 매체의 기록 방법.
  8. 제 4 항에 있어서,
    상기 강유전체 기록 매체에 상기 강제 전압과 동일한 크기를 가지고 음의 극성을 가지는 전압을 인가하여, 상기 강유전체층이 상향 분극을 가지게 하고, 상기 이방성 전도층이 저저항을 가지게 함으로써, 제 3 상태를 표현하는 것을 특징으로 하는 강유전체 기록 매체의 기록 방법.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 제 3 상태를 표현하는 단계에 앞서, 상기 강유전체 기록 매체에 상기 제 1 전압과 동일한 크기를 가지고 음의 극성을 가지는 전압을 인가하여, 상기 이방성 전도층의 저항을 작아지게 하는 것을 특징으로 하는 강유전체 기록 매체의 기록 방법.
  10. 제 4 항에 있어서,
    상기 강유전체 기록 매체에 상기 제 2 전압과 동일한 크기를 가지고 음의 극 성을 가지는 전압을 인가하여, 상기 강유전체층이 상향 분극을 가지게 하고, 상기 이방성 전도층이 고저항을 가지게 함으로써, 제 4 상태를 표현하는 것을 특징으로 하는 강유전체 기록 매체의 기록 방법.
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