KR100817309B1 - 고밀도 데이터 저장 장치 및 그 기록/재생 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 고밀도 데이터 저장 장치 및 그 기록/재생 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 접촉 없이 고밀도의 데이터를 기록/재생하여, 접촉에 의한 데이터의 오류를 방지할 수 있는 고밀도 데이터 저장 장치 및 그 기록/재생 방법에 관한 것이다. 이를 위한 본 발명의 고밀도 데이터 저장 장치는 기록매체와 탐침을 이용한 것으로, 상기 기록매체는 상(phase)변환 물질 또는 산화물 저항변화 물질로 형성된 박막이고, 상기 탐침의 하부에는 상기 기록매체의 상부에 이격되어 이동하는 팁(tip)이 형성된 것을 특징으로 한다. 본 발명에 의하면 탐침의 팁에서 발생되는 전기장이나 열방출에 의해서 기록매체와 탐침이 직접 접촉하지 않고 데이터의 기록/재생을 실시하여, 기록매체와 탐침의 접촉으로 인하여 발생하는 불안정성을 제거하고, 기록매체에 데이터를 에러 없이 안정되게 기록/재생할 수 있는 효과가 있다.
탐침, 기록매체, SPM, 상변환 물질, 전이 금속 산화물

Description

고밀도 데이터 저장 장치 및 그 기록/재생 방법{Device and method for storing the high density data}
도1은 종래의 고밀도 데이터 저장 장치에서 사용되는 구조를 개략적으로 도시하는 단면도.
도2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 고밀도 데이터 저장 장치의 단면도.
도3은 본 발명의 제2 실시예에 따른 고밀도 데이터 저장 장치의 단면도.
도4는 본 발명의 제3 실시예에 따른 고밀도 데이터 저장 장치의 단면도
*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*
10, 100 : 탐침 20, 200 : 기록매체
30, 300 : 도전막 110 : 제1 영역
120 : 제2 영역 130 : 돌출부
140 : 팁, 저농도 영역 150 : 제3 영역
210 : 데이터 부분 400 : 전원
본 발명은 고밀도 데이터 저장 장치 및 그 기록/재생 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 접촉 없이 고밀도의 데이터를 기록/재생하여, 접촉에 의한 데이터의 오류를 방지할 수 있는 고밀도 데이터 저장 장치 및 그 기록/재생 방법에 관한 것이다.
인터넷 관련 기술의 발전에 따라 동영상을 포함한 대용량의 정보를 기록할 수 있는 기록매체와 이러한 기록매체에 저장된 정보를 항상 자유롭게 휴대하며 사용하려는 수요의 증가는 차세대 정보 기록매체 시장을 이끄는 중요한 요인의 하나가 되고 있다.
현재, 휴대용 메모리 소자는 크게 플래시 메모리와 같은 고체 상태(solid-state) 메모리 소자와 하드 디스크와 같은 디스크 형태로 나누어지고 있다. 그런데 고체 상태 메모리 소자의 경우, 수년 내에 그 용량이 수십 GB 범위로 예상되기 때문에, 거대 규모의 데이터 저장 장치로 사용하기는 어렵다. 또한 휴대용 기기에 장착되는 하드 디스크의 경우에도 가까운 장래에 수십 GB 정도의 범위까지 커질 것으로 예상되지만, 그 이상의 자기기록 밀도는 달성하기 어려울 것으로 예상되고 있다.
이러한 한계를 극복하기 위하여 최근 기록 및 재생 수단으로 주사 탐침(scanning probe) 혹은 탐침을 사용한 기술, 즉 SPM(Scanning Probe Microscope) 기술을 이용하여 기록매체를 수 nm 내지 수십 nm 영역으로 나누어 고밀도의 데이터를 기록할 수 있는 방안이 소개되고 있다.
특히 미국 특허 번호 5374493, 5535185, 6985377 등에서 개시된 것과 같이 탐침을 이용하여 고밀도의 데이터를 기록/재생할 수 있는 여러 구조의 고밀도 데이터 저장 장치가 소개되고 있다.
도1은 종래의 고밀도 데이터 저장 장치에서 사용되는 구조를 개략적으로 도시하는 단면도이다.
도1에 도시된 바와 같이, 종래의 고밀도 데이터 저장 장치에서 정보를 기록/재생하는 경우 탐침(10)의 팁 부분이 직접 기록매체(20)와 접촉하게 된다. 예를 들어, 기록매체(20)에 부분적으로 저항이 다르게 형성된 데이터 부분(21, 22)에 탐침(10)의 팁이 접촉하여 기록매체(20)에 기록된 데이터를 재생한다.
종래의 고밀도 데이터 저장 장치에서 기록매체(20)에 저장된 데이터를 재생하기 위하여 탐침(10)이 기록매체(20)와 접촉하는 경우, 탐침(10)에 연결된 전원(40)과 센서(50)를 통하여 탐침(10)과 기록매체(20) 및 기록매체(20)의 하부에 전기적으로 연결된 도전막(30)으로 연결된 경로로 흐르는 전류가 센서(50)를 통하여 감지하게 된다.
그런데 종래의 고밀도 데이터 저장 장치에서 기록매체(20)에 기록된 데이터를 기록 및 재생하는 경우에 탐침(10)이 기록매체(20)와 접촉하여야 하는데, 이때 탐침(10)과 기록매체(20)가 접촉하는 조건 및 환경에 따라 기록/재생의 특성이 달라지기 때문에, 종래의 고밀도 데이터 저장 장치에서 기록/재생되는 데이터가 달라지는 불안정한 특성을 가지는 문제가 있다.
또한 제1 데이터 부분(21)과 제2 데이터 부분(22)을 탐침(10)이 접촉하여 저 항 혹은 전류를 감지하는 경우, 전원(40) 혹은 센서(50)로부터 상기 제1 데이터 부분(21)과 제2 데이터 부분(22)으로 연결되는 도전막(30) 길이가 다르기 때문에, 이로 인하여 저항이 달라지고, 재생되는 데이터가 위치에 따라 변경되는 문제가 발생될 수 있다.
따라서 본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점을 해결하기 위하여 이루어진 것으로, 본 발명의 목적은 기록매체와 탐침의 접촉으로 인하여 발생하는 데이터 기록/재생의 불안정성을 제거하고, 기록매체에 데이터를 에러 없이 안정되게 기록/재생할 수 있도록, 기록매체와 탐침 사이에 접촉하지 않으면서 동작할 수 있는 고밀도 데이터 저장 장치를 제공하는데 있다.
또한, 본 발명은 기록매체와 탐침을 이용한 고밀도 데이터 저장 장치에서 고밀도의 데이터를 에러 없이 안정적으로 기록 및 재생할 수 있도록 기록매체와 탐침 사이에 접촉을 실시하지 않고, 기록매체에 데이터를 기록하거나 재생할 수 있는 고밀도 데이터의 기록/재생 방법을 제공하는데 있다.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 고밀도 데이터 저장 장치는 기록매체와 탐침을 이용한 것으로, 상기 기록매체는 상(phase)변환 물질 또는 산화물 저항변화 물질로 형성된 박막이고, 상기 탐침의 하부에는 상기 기록매체의 상부에 이격되어 이동하는 팁(tip)이 형성된 것을 특징으로 한다.
바람직한 실시예에 있어서, 상기 팁은 전계효과 트랜지스터의 채널 구조를 가지는 것을 특징으로 한다.
상기 상변환 물질은 GeSbTe 화합물 또는 InSbTe 화합물이고, 상기 산화물 저항변화 물질은 전이 금속 산화물인 것을 특징으로 한다.
상기 기록매체의 하부에 도전막이 형성되고, 상기 탐침과 상기 도전막 사이가 전기적으로 연결되는 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명에 따른 고밀도 데이터의 기록/재생 방법은 기판 상에 박막으로 형성된 기록매체와, 상기 기록매체의 표면에서 이격되어 이동되는 탐침을 포함하는 것으로서, 상기 탐침이 기록매체의 표면에서 이격되어 이동되는 단계; 상기 탐침에 크기가 다른 제1 전압 및 제2 전압을 인가되어 상기 탐침의 팁에서 열이 방출되는 단계; 및 상기 팁에서 발생되는 열로 인하여 상기 탐침 하부의 상기 기록매체의 결정 상태가 변경되는 단계를 포함한다.
바람직한 실시예에 있어서, 상기 팁은 전계효과 트랜지스터의 채널 구조를 가지는 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명에 따른 고밀도 데이터의 기록/재생 방법은 하부 전극 상에 박막으로 형성된 기록매체와, 상기 기록매체의 표면에서 이격되어 이동되는 탐침을 포함하는 것으로서, 상기 탐침이 기록매체의 표면에서 이격되어 이동되는 단계; 상기 탐침과 상기 하부 전극 사이에 인가된 전압에 의해서 상기 탐침의 팁과 상기 하부 전극 사이에 전기장이 발생되는 단계; 및 상기 팁과 상기 하부 전극 사이의 전기장에 의해서 상기 탐침 하부의 상기 기록매체의 저항 상태가 변경되는 단계를 포함한다.
또한 본 발명에 따른 고밀도 데이터의 기록/재생 방법은 기판 상에 박막으로 형성된 기록매체와, 상기 기록매체의 표면에서 이격되어 이동되는 탐침을 포함하는 것으로서, 상기 탐침이 기록매체의 표면에서 이격되어 이동되는 단계; 상기 탐침에 크기가 다른 제1 전압 및 제2 전압이 인가되어 상기 탐침의 팁에서 열이 방출되는 단계; 및 상기 탐침 하부의 상기 기록매체의 열전도 특성에 의해서 상기 탐침의 팁에서 열의 방출량이 변동되고, 이로 인한 상기 팁 부분의 저항 변화가 상기 탐침에 인가된 상기 전압에 의해서 감지되는 단계를 포함한다.
또한 본 발명에 따른 고밀도 데이터의 기록/재생 방법은 하부 전극 상에 형성된 박막의 기록매체와, 상기 기록매체의 표면에서 이격되어 이동되는 탐침을 포함하는 것으로서, 상기 탐침이 기록매체의 표면에서 이격되어 이동되는 단계; 상기 탐침과 상기 하부 전극 사이에 전압이 인가된 상태에서 상기 기록매체의 저항에 따라 상기 기록매체의 표면 전기장이 변화하고, 이로 인하여 상기 탐침의 팁 부분의 저항이 변경되는 단계; 및 상기 탐침에 크기가 다른 제1 전압 및 제2 전압이 인가되어, 상기 팁 부분에서의 저항 변화가 감지되는 단계를 포함한다.
이하 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시예를 상세히 설명한다.
도2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 고밀도 데이터 저장 장치의 단면도이다.
도2에 도시된 바와 같이, 기록매체(200)와 탐침(100)을 이용하는 본 발명에 의한 고밀도 데이터 저장 장치는 기판(도면에 표시하지 않음) 상에 상(phase)변환 물질로 형성된 박막으로 이루어진 기록매체(200)와 상기 기록매체(200)의 상부에 이격되어 이동하는 팁(tip, 140)이 하부에 형성되어 있는 탐침(100)을 포함한다.
탐침(100)은 탐침(100)에 연결된 제어부(도면에 표시하지 않음)에 의해서 기록매체(200)의 표면과 이격되어 기록매체(200)의 표면에서 데이터가 기록되는 모든 위치로 이동될 수 있도록 제어되는 것이 바람직하다.
본 발명에 사용된 탐침(100)은 대한민국 특허 번호 10-0366701 또는 10-0468849 등에 개시된 것과 같은 전계효과 트랜지스터 채널(field effect transistor channel ; FET channel) 구조를 가지는 스캐닝 프로브 마이크로 스코프(scanning probe microscope; SPM)의 탐침과 동일한 형태를 가지는 것으로서, 탐침의 팁은 전계효과 트랜지스터 채널 구조를 가지는 것이 바람직하다.
탐침(100)의 팁(140)은 돌출부(130)의 정점을 포함하고, 전계효과 트랜지스터의 채널 부분을 형성한다. 돌출부(130)에 전기적으로 연결되는 제1 영역(110) 및 제2 영역(120)은 각각 전계효과 트랜지스터의 소스 및 드레인 영역으로서, 제1 전압(V1)및 제2 전압(V2)이 각각 제1 영역(110) 및 제2 영역(120)에 인가되는 구조를 가지는 것이 바람직하다.
이때 탐침(100)의 안쪽에는 제3 영역(150)이 존재하는데, 제3 영역(150)은 제1 영역(110) 및 제2 영역(120) 사이에서 제1 영역(110) 및 제2 영역(120)의 불순물과 다른 유형의 불순물, 예를 들어, 제1 영역(110) 및 제2 영역(120)이 n형이면, 제3 영역(150)은 p형 도전성 불순물로 도핑 되어 있다. 제1 내지 제3 영역의 도핑 농도는 상기 탐침(100)의 동작 조건에 따라 달라질 수 있고, 채널 부분인 팁(140)은 상대적으로 저농도 영역으로서 도핑 농도가 달라진다.
상기 기록매체(200)의 재질로 사용되는 상변환 물질은 온도의 변화에 반응하 여 부분적으로 그 결정 상태(phase)가 비정질(amorphous)과 결정(crystal) 사이에서 변환되는 물질로서, 예를 들어, GeSbTe 화합물 또는 InSbTe 화합물 등이 상변환 물질로 사용된다.
기판 상에 기록매체(200)로서 상기의 상변환 물질이 박막으로 형성된 경우, 상기 탐침(100)의 제1 영역(110)과 제2 영역(120) 사이에 인가된 제1 전압(V1)과 제2 전압(V2)의 차이로 인하여 두 단자 사이에 전류 펄스(pulse)를 발생시키고, 이로 인하여 전계효과 트랜지스터 채널인 팁(140)에서 열이 방출된다. 팁(140)에서 방출된 열로 인하여 팁(140) 부근의 기록매체(200)에 열이 전달되고, 이 열로 인하여 예를 들어, 상기 팁(140)에서 나노미터(nm)에서 수십 나노미터까지 거리가 이격된 기록매체(200)의 결정 상태가 변경됨으로써, 데이터가 결정 상태의 변화로 기록매체(200)에 기록되어 데이터 부분(210)이 형성된다. 이때 기록매체(200)가 결정질에서 비정질로의 변화 및 비정질에서 결정질로의 변화되는 것은 탐침(100)에 인가되는 전류의 크기를 조절하여 온도가 변화됨으로써 가능하게 된다.
이렇게 기록된 데이터에 의해서 결정 상태가 위치에 따라 달라진 기록매체(200)에서, 탐침(100) 하부의 결정 상태에 따라서 제1 전압(V1)과 제2 전압(V2)의 차이로 전압이 인가된 탐침(100)의 팁(140)에서 방출되는 열의 방출량이 달라진다. 이렇게 팁(140)에서 방출되는 열이 달라짐에 따라서 팁(140) 부분의 온도가 변하게 되고, 팁(140) 부분에 형성된 전계효과 트랜지스터 채널의 온도가 변화된다. 이때 온도 변화에 의해서 상기 전계효과 트랜지스터 채널의 저항이 바뀌게 됨으로써, 제1 영역(110)과 제2 영역(120) 사이의 전류가 바뀌는 것을 감지하여 기록매 체(200)의 결정 상태가 인접한 탐침(100)에 의해서 감지되고, 이를 데이터로 재생하게 된다.
따라서 본 발명의 고밀도 데이터 저장 장치에 의해서 기록매체(200)와 탐침(100)이 직접 접촉하지 않고, 기록매체(200)에 데이터를 기록/재생하는 것이 가능하게 된다.
도3은 본 발명의 제2 실시예에 따른 고밀도 데이터 저장 장치의 단면도이다.
도3에 도시된 바와 같이, 기록매체(200)와 탐침(100)을 이용하는 본 발명에 의한 고밀도 데이터 저장 장치는 기판(도면에 표시하지 않음) 상에 산화물 저항변화 물질로 형성된 박막으로 이루어진 기록매체(200)와, 기록매체(200)의 상부에 이격되어 이동하는 팁(140)이 하부에 형성되어 있는 탐침(100) 및 기판 상에서 상기 기록매체(200)의 하부에 형성된 도전막(300)을 포함한다.
이때 탐침(100)은 상기 제1 실시예에서 설명한 것과 동일한 구조를 가지고 있으며, 도전막(300)은 기록매체(200)의 하부에서 하부전극의 역할을 한다.
상기 기록매체(200)의 재질로 사용되는 산화물 저항변화 물질은 전기장에 의해서 부분적으로 전도성의 필라멘트(filament)가 형성되는 물질로서, 예를 들어, 전이 금속 산화물인 NiO, Al2O3 및 TiO2 등이 있다.
기판 상의 도전막(300) 위에 산화물 저항변화 물질인 전이 금속 산화물로 형성된 박막이 기록매체(200)로 사용되는 경우, 상기 탐침(100)의 제1 영역(110) 및 제2 영역(120)과 도전막(300) 사이에 전압을 인가하여 탐침(100)의 팁(140)과 상기 도전막(300) 사이에 전기장이 발생되면, 팁(140)에서 나노미터(nm) 내지 수십 나노미터까지 거리가 이격된 절연체인 기록매체(200)에 부분적으로 전도성 필라멘트가 형성된다. 상기 전도성 필라멘트가 형성된 부분의 기록매체(200)가 부분적으로 저항이 변경됨으로써, 부분적인 저항의 변화에 의해서 데이터가 기록되는 영역인 데이터 부분(210)이 기록매체(200)에 형성된다. 이때 제1 영역(110)과 제2 영역(120)은 동일한 전압이 인가되어 하부전극에 대하여 하나의 전극 역할을 하게 된다.
탐침(100)과 도전막(300) 또는 탐침과 기록매체(200) 사이의 전압 이력(hysteresis)에 따라서 기록매체의 저항이 변화될 수 있는데, 이는 산화물 저항변화 물질의 일반적인 특징을 이용하는 것이다.
이렇게 기록된 데이터에 의해서 산화물 저항변화 물질이 위치에 따라 절연체 및 전도체로 달라진 기록매체(200)에서, 탐침(100) 하부의 저항에 따라서 제1 전압(V1)과 제2 전압(V2)의 차이로 전압이 인가된 탐침(100)의 팁(140)에서 방출되는 열의 방출량이 달라진다. 이렇게 팁(140)에서 방출되는 열이 기록매체(200)의 저항에 의해서 달라짐에 따라 팁(140) 부분의 온도가 변화게 되고, 제1 실시예에서와 같이 팁(140) 부분에 형성된 전계효과 트랜지스터 채널의 온도가 변화된다. 이때 온도 변화에 의해서 상기 전계효과 트랜지스터 채널의 저항이 바뀌게 됨으로써, 제1 영역(110)과 제2 영역(120) 사이의 전류가 바뀌는 것을 감지하여 기록매체(200)의 전기 전도 상태가 인접한 탐침(100)에 의해서 감지되고, 이를 데이터로 재생하게 된다.
따라서 상기 본 발명의 제1 실시예와 대등한 작용에 의해서 기록매체(200)와 탐침(100)이 직접 접촉하지 않고, 기록매체(200)에 데이터를 기록/재생하는 것이 가능하게 된다.
도4는 본 발명의 제3 실시예에 따른 고밀도 데이터 저장 장치의 단면도이다.
도4에 도시된 바와 같이, 기록매체(200)와 탐침(100)을 이용하는 본 발명에 의한 고밀도 데이터 저장 장치는 기판(도면에 표시하지 않음) 상에 상변환 물질 또는 산화물 저항변화 물질로 형성된 박막으로 이루어진 기록매체(200)와, 기록매체(200)의 상부에 이격되어 이동하는 팁(140)이 하부에 형성되어 있는 탐침(100) 및 기판 상에서 상기 기록매체(200)의 하부에 형성된 도전막(300)을 포함한다. 이때 탐침(100)과 도전막(300) 사이가 전기적으로 연결되어 전압이 인가될 수 있도록 전원(V0)에 연결되어 있다.
이때 탐침(100)은 상기 제1 실시예에서 설명한 것과 동일한 구조를 가지고 있고, 상변환 물질 또는 산화물 저항변화 물질이 사용되는 기록매체(200)에 데이터가 기록되는 방법은 상기에서 설명한 제1 실시예 또는 제2 실시예와 동일하다.
따라서 기록매체(200)에 기록된 데이터에 의해서 기록매체(200)는 위치에 따라 결정 상태나 저항이 달라지고, 탐침(100)과 도전막(300) 사이에 전원(V0)을 통하여 전압이 인가되는 경우에, 탐침(100) 부근의 기록매체(200)의 결정 상태나 또는 저항에 따라서 기록매체(200) 표면의 전기장이 변하게 되고, 이로 인하여 탐침(100)의 팁(140) 부분에 있는 전계효과 트랜지스터 채널 부분의 상태가 공핍층(depletion layer)에서 축적층(accumulation layer)으로 변하게 된다. 따라서 상기 채널 부근의 전하 농도가 변하여 채널 부분의 저항이 변하고, 제1 지역과 제2 지역 사이에 각각 인가된 제1 전압(V1)과 제2 전압(V2)의 차이로 채널 부분의 저항을 감지함으로써, 탐침(100) 하부의 기록매체(200)의 결정 상태 또는 저항 상태를 감지하여 이를 데이터로 재생하게 된다.
따라서 본 발명의 제3 실시예에서도 기록매체와 탐침(100)이 직접 접촉하지 않고, 기록매체에 데이터를 기록/재생하는 것이 가능하게 된다.
이하에서는 본 발명의 고밀도 데이터 저장 장치를 사용하여 고밀도로 데이터를 기록/재생하기 위한 방법에 대하여 설명한다.
상기의 본 발명의 고밀도 데이터 저장 장치에 대한 설명에서 각 실시예의 구조에 따라 달라지는 데이터 기록/재생 방법에 대한 원리에 대해서는 이미 설명하였다. 이하에서는 고밀도 데이터 저장 장치 구조에 따라 달라지는 본 발명의 고밀도 데이터 저장 장치의 기록/재생 방법을 순서에 따라 설명한다.
상기 제1 실시예와 같이 기판 상에 박막으로 형성된 기록매체와, 상기 기록매체의 표면에서 이격되어 이동되는 탐침을 포함하는 고밀도 데이터의 기록/재생 방법에서 데이터를 기록하기 위하여 먼저 탐침이 기록매체의 표면에서 이격되어 데이터를 기록할 위치로 이동하고, 탐침 하부의 기록매체에 데이터를 기록하기 위하여 탐침에 크기가 다른 제1 전압 및 제2 전압이 인가되어 상기 탐침의 팁에서 열이 방출된다.
다음에 기록매체의 표면에서 이격된 상기 팁에서 발생되는 열로 인하여 탐침 하부의 기록매체의 결정 상태가 변경되어 데이터가 기록된다. 이때 상기 팁은 전계효과 트랜지스터의 채널 구조를 가지고, 기록매체는 상기한 상변환 물질로 형성된 박막으로 이루어지는 것이 바람직하다.
이렇게 기록된 데이터를 재생하기 위하여 본 발명의 고밀도 데이터의 기록/재생 방법에 따라서, 다시 탐침이 기록매체의 표면에서 이격되어 이동되고, 탐침에 크기가 다른 제1 전압 및 제2 전압이 인가되어 상기 탐침의 팁에서 열이 방출되는 것은 동일하다.
다음에 부분적으로 결정 상태가 달려져서 데이터가 기록된 기록매체에서 탐침이 하부의 결정 상태에 의해서 부분적으로 기록매체의 열전도 특성이 달라지기 때문에, 기록매체의 결정 상태에 따라 탐침의 팁에서 열의 방출량이 변동되고, 이로 인한 상기 팁 부분의 저항 변화가 발생하는 것은 상기에 설명한 바와 같다. 따라서 탐침에 인가된 상기 전압에 의해서 상기 저항 변화를 전류의 변화로 감지됨으로써 데이터가 재생된다.
상기 제2 실시예와 같이 하부 전극 상에 박막으로 형성된 기록매체와, 상기 기록매체의 표면에서 이격되어 이동되는 탐침을 포함하는 고밀도 데이터의 기록/재생 방법에서 데이터를 기록하기 위하여 먼저 탐침이 기록매체의 표면에서 이격되어 데이터를 기록할 위치로 이동하고, 탐침과 상기 하부 전극 사이에 전압을 인가하여 탐침의 팁과 하부 전극 사이에 전기장이 발생된다.
다음에 팁과 하부 전극 사이에 발생된 전기장에 의해서 상기 탐침 하부의 기록매체의 저항 상태가 변경되어 데이터가 기록된다. 이때 상기 팁은 전계효과 트랜지스터의 채널 구조를 가지고, 기록매체는 상기한 산화물 저항변화 물질로서 전기장에 의해서 부분적으로 전도성의 필라멘트(filament)가 형성되는 것이 바람직하 다.
이렇게 기록된 데이터를 재생하는 방법은 상기의 제1 실시예에 대한 것과 동일한 순서에 의해서 실시된다.
상기 제3 실시예와 같이 하부 전극 상에 박막으로 형성된 기록매체와, 상기 기록매체의 표면에서 이격되어 이동되는 탐침을 포함하는 고밀도 데이터의 기록/재생 방법에서 데이터를 기록하기 위하여 사용된 기록매체가 상변환 물질 또는 산화물 저항변화 물질이냐에 따라서 상기 제1 실시예 및 상기 제2 실시예에 상술한 방법을 그대로 적용하는 것이 바람직하다.
다만 이 경우에 기록된 데이터를 재생하기 위하여 본 발명에 의한 고밀도 데이터의 기록/재생 방법에 따라서, 다시 탐침이 기록매체의 표면에서 이격되어 이동되고, 탐침과 하부 전극 사이에 연결된 전원을 통하여 전압이 인가된다.
이때 탐침과 하부 전극 사이에 인가된 전압에 의해서 기록매체의 표면에 전기장이 발생되는데, 이렇게 발생되는 전기장은 기록매체의 저항 상태 또는 결정 상태에 따라 달라지기 때문에 기록매체에 기록된 데이터에 따라서 기록매체의 표면 전기장이 변하게 된다.
그리고 기록매체의 표면 전기장에 의해서 탐침의 팁 부분에서 전하의 분포가 변경되고, 이로 인하여 탐침의 팁 부분에서의 저항이 변하게 된다. 이때 탐침에 크기가 다른 제1 전압 및 제2 전압이 인가되는 경우 팁 부분에서의 저항의 변화가 전류의 변화로 감지됨으로써 기록매체의 데이터가 탐침에 의해서 재생된다. 이때 탐침의 팁 부분에 있는 전계효과 트랜지스터 채널 부분의 상태가 공핍층에서 축적층 으로 변하여 기록매체의 결정 상태 및 저항에 따라서 전하의 분포가 달라진다.
이상에서, 본 발명의 구성 및 동작을 상기한 설명 및 도면에 따라 도시하였지만, 이는 예를 들어 설명한 것에 불과하며 본 발명의 기술적 사상 및 특허청구 범위를 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변화 및 변경이 가능함은 물론이다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 의하면 다음과 같은 효과를 달성한다.
본 발명의 고밀도 데이터 저장 장치는 기록매체로서 상변환 물질이나 산화물 저항변화 물질을 적용하고, 전계효과 트랜지스터 구조의 탐침을 사용함으로써, 탐침의 팁에서 발생되는 전기장이나 열방출에 의해서 기록매체와 탐침이 직접 접촉하지 않고 데이터의 기록/재생을 실시하여, 기록매체와 탐침의 접촉으로 인하여 발생하는 불안정성을 제거하고, 기록매체에 데이터를 에러 없이 안정되게 기록/재생할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 의한 고밀도 데이터의 기록/재생 방법에 의해서 기록매체와 탐침 사이에 접촉을 실시하지 않고, 기록매체에 데이터를 기록하거나 재생할 수 있음으로서, 기록매체에 데이터를 에러 없이 안정되게 고밀도로 기록/재생할 수 있다.

Claims (11)

  1. 기록매체와 탐침을 이용한 고밀도 데이터 저장 장치에 있어서,
    상기 기록매체는 InSbTe 화합물 또는 전이 금속 산화물로 형성된 박막이고,
    상기 탐침의 하부에는 상기 기록매체의 상부에 이격되어 이동하는 팁(tip)이 형성되며, 상기 팁은 전계효과 트랜지스터의 채널 구조를 가지는 것을 특징으로 하는 고밀도 데이터 저장 장치.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 제1항에 있어서,
    상기 기록매체의 하부에 도전막이 형성된 것을 특징으로 하는 고밀도 데이터 저장 장치.
  6. 제1항 또는 제5항에 있어서,
    상기 탐침과 상기 도전막 사이가 전기적으로 연결되는 것을 특징으로 하는 고밀도 데이터 저장 장치.
  7. 기판 상에 박막으로 형성된 기록매체와, 상기 기록매체의 표면에서 이격되어 이동되는 탐침을 포함하는 고밀도 데이터의 기록/재생 방법에 있어서,
    상기 탐침이 기록매체의 표면에서 이격되어 이동되는 단계;
    상기 탐침에 크기가 다른 제1 전압 및 제2 전압이 인가되어 상기 탐침의 팁에서 열이 방출되는 단계; 및
    상기 팁에서 발생되는 열로 인하여 상기 탐침 하부의 상기 기록매체의 결정 상태가 변경되는 단계를 포함하고,
    상기 팁은 전계효과 트랜지스터의 채널 구조를 가지는 것을 특징으로 하는 고밀도 데이터의 기록/재생 방법.
  8. 삭제
  9. 하부 전극 상에 박막으로 형성된 기록매체와, 상기 기록매체의 표면에서 이격되어 이동되는 탐침을 포함하는 고밀도 데이터의 기록/재생 방법에서,
    상기 탐침이 기록매체의 표면에서 이격되어 이동되는 단계;
    상기 탐침과 상기 하부 전극 사이에 인가된 전압에 의해서 상기 탐침의 팁과 상기 하부 전극 사이에 전기장이 발생되는 단계; 및
    상기 팁과 상기 하부 전극 사이의 전기장에 의해서 상기 탐침 하부의 상기 기록매체의 저항 상태가 변경되는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 고밀도 데이터의 기록/재생 방법.
  10. 기판 상에 박막으로 형성된 기록매체와, 상기 기록매체의 표면에서 이격되어 이동되는 탐침을 포함하는 고밀도 데이터의 기록/재생 방법에서,
    상기 탐침이 기록매체의 표면에서 이격되어 이동되는 단계;
    상기 탐침에 크기가 다른 제1 전압 및 제2 전압이 인가되어 상기 탐침의 팁에서 열이 방출되는 단계; 및
    상기 탐침 하부의 상기 기록매체의 열전도 특성에 의해서 상기 탐침의 팁에서 열의 방출량이 변동되고, 이로 인한 상기 팁 부분의 저항 변화가 상기 탐침에 인가된 상기 전압에 의해서 감지되는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 고밀도 데이터의 기록/재생 방법.
  11. 하부 전극 상에 형성된 박막의 기록매체와, 상기 기록매체의 표면에서 이격되어 이동되는 탐침을 포함하는 고밀도 데이터의 기록/재생 방법에서,
    상기 탐침이 기록매체의 표면에서 이격되어 이동되는 단계;
    상기 탐침과 상기 하부 전극 사이에 전압이 인가된 상태에서 상기 기록매체의 저항에 따라 상기 기록매체의 표면 전기장이 변화하고, 이로 인하여 상기 탐침의 팁 부분의 저항이 변경되는 단계; 및
    상기 탐침에 크기가 다른 제1 전압 및 제2 전압이 인가되어, 상기 팁 부분에서의 저항 변화가 감지되는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 고밀도 데이터의 기록/재생 방법.
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