KR20040055616A - 데이터 저장 장치 - Google Patents

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Abstract

데이터 저장 장치(110, 210)는 저장 매체(116, 216) 및 콘택트 프로브(112)를 포함한다. 저장 매체(116, 216)는 제 1 폴리머층(118, 218) 및 제 1 폴리머층(118, 218) 상의 제 2 폴리머층(120)을 포함한다. 제 1 폴리머층(118, 218)은 전기적 도전성이다. 콘택트 프로브(112)는 제 2 폴리머층(120)과 마주본다.

Description

데이터 저장 장치{CONTACT PROBE STORAGE DEVICE INCLUDING CONDUCTIVE READOUT MEDIUM}
수십년 동안, 연구원들은 마그네틱 하드 드라이브, 광 드라이브 및 반도체 랜덤 액세스 메모리와 같은 데이터 저장 장치의 저장 밀도를 향상시키고 저장 비용을 감소시키는 연구를 하고 있다. 그러나, 저장 밀도의 증가는 종래의 기술이 저장 밀도에 대한 근본적 한계에 접근한다고 여겨지기 때문에 점점 더 어려워지고 있다. 예를 들면, 종래의 마그네틱 기록에 기초한 데이터 저장은, 마그네틱 비트는 실온(room temerature)에서 안정적이지 않은 초상자성 한계(superparamagnetic limit)와 같은 근본적 물리적 한계에 급속히 접근하고 있다.
이들 근본적 한계에 직면하지 않는 저장 장치 연구가 계속되고 있다. 이러한 정보 저장 장치의 예는 Choi 등의 미국 특허 출원 공보 제 2002/0066855 A1("공보")에 개시되어 있다. 이 공보에 따르면, 데이터 기록 및 판독 장치는 콘택트 프로브 및 저장 매체를 포함한다. 일 실시예에서, 저장 매체는 기판, 기판 상의 도전층 및 도전층 상의 유전층으로 형성된다. 프로브는 유전층 내에 홀(holes)을 형성함으로써 데이터를 저장 매체 내에 기록한다. 홀은 도전층의 표면을 노출시킨다. 판독 동작 동안에, 프로브는 저장 매체를 가로질러 스캔된다. 프로브의 팁이 홀에 도달하면, 팁은 홀 내로 빠지고, 프로브 팁과 도전층 간에 단락이 발생한다.
공보에서 제 1 실시예로 프로브 팁의 마모가 문제라는 것을 알 수 있다. 이 마모는, 프로브 팁이 도전층과 접촉하면 판독 및 기록 동작 동안에 발생할 수 있다. 이 마모는 팁이 닳게 한다. 마모는 저장 장치의 수명을 줄일 수 있다.
공보에서는 저장 매체가 기판 및 기판 상의 도전성 폴리머층으로 형성되는 제 2 실시예를 개시한다. 데이터는 도전성 폴리머 층 내에 홀을 형성함으로써 기록된다. 데이터는, 프로브가 도전성 폴리머층을 가로질러 스캔되는 스캔에 의해 판독된다. 팁과 도전성 폴리머층 간의 단락은 프로브가 도전성 폴리머 층 위를 지날 때 발생한다고 가정되고, 팁이 홀 위를 지날 때는 단락이 발생하지 않는다고 가정된다. 공보는 제 2 실시예가 팁의 마모를 감소시키고 빠른 데이터 판독 속도를 갖는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 데이터 저장 장치는 저장 매체 및 콘택트 프로브를 포함한다. 저장 매체는 제 1 폴리머층, 제 1 폴리머층 상의 제 2 폴리머층을 포함한다. 제 1 폴리머층은 전기적으로 도전성이다. 콘택트 프로브는 제 2 폴리머층과 마주본다.
본 발명의 다른 측면 및 장점은, 예로써 본 발명의 원리를 설명하는 첨부 도면과 관련된 다음 상세한 설명으로부터 명확해질 것이다.
도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 데이터 저장 장치를 도시,
도 2는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 데이터 저장 장치를 도시.
도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명
110, 210 : 데이터 저장 장치 116, 216 : 저장 매체
118, 218 : 제 1 폴리머층 120 : 제 2 폴리머층
112 : 콘택트 프로브
도 1을 참조하면, 데이터 저장 장치(110)는 콘택트 프로브 어레이(112) 및 저장 매체(114)를 포함한다. 저장 매체(114)는 기판(116), 기판 상의 바닥 폴리머층(bottom polymeric layer)(118) 및 제 1 폴리머층(118) 상의 상부 폴리머 층(120)을 포함한다.
콘택트 프로브(112)는 상부 폴리머층(120)과 마주본다. 도시를 간략히 하기 위해 하나의 콘택트 프로브(112)만 도시되어 있다. 실제로, 어레이는 다수의 콘택트 프로브(112)를 포함할 수 있다. 프로브(112)는 저장 매체(114)에 대해 고정부(stationary)이거나 판독 및 기록 동작 동안에 저장 매체(114)를 가로질러스캔될 수 있다. 예시적인 콘택트 프로브(112)는 스핀딧 팁(Spindit tips), 실리콘 팁 및 탄소 나노 튜브를 포함하나, 이에 제한되지 않는다. 저장 매체(114)를 가로질러 어레이를 스캔하는 메카니즘과 다른 예시적인 콘택트 프로브 어레이가 미국 특허 제 5,835, 477호에 개시되어 있다.
상부 폴리머층(120)은 데이터 기록층으로서 기능한다. 상부 폴리머층(120)은 콘택트 프로브(112)가 상부 폴리머층(120)의 위상 변화를 시킬 수 있는 재료로 이루어진다. 위상 변화의 예는 오목부(indentations)와, 바닥 폴리머층(118)을 노출시키는 관통홀을 포함한다. 오목부형 위상 변화는 도 1에 도시되어 있고, 관통홀형 위상 변화는 도시되어 있지 않다.
위상 변화의 유형은 부분적으로 제 2 층(120)의 도전성에 의존한다. 제 2 층(120)이 유전체(즉, 비도전성)이면, 위상 변화는 관통홀일 수 있다. 홀 개구의 용이함(ease)과 바닥 폴리머층(118)의 웨팅(wetting) 간에 충돌이 생기면, 관통홀은 소거 불가능할 수 있다. 그러나, 적당한 물질의 선택과, 프로브(112)에 인가되는 적당한 압력을 통해, 소거 가능하게 될 수 있다.
제 2 층(120)이 부분적으로 도전성이면, 위상 변화는 오목부(112)일 수 있다. 오목부(122)는 상부 폴리머층(120)이 전기적 도전성 물질로 도핑되고, 적당한 동적 점성률(viscosity) 및 표면 장력을 갖는 폴리(메탈 메탈크리레이트)(PMMA)와 같은 물질로 이루어지면, 소거 가능할 수 있다. 상부 폴리머층(120)의 저항은 오목부(122)의 깊이로써 조절된다.
바닥 폴리머층(118)은 여러 기능을 제공하는데, 바닥 폴리머층(118)은 안티마모층(anti-wear layer), 상부 폴리머층(120)의 위상 변화의 전파를 차단하는 배킹층(backing layer) 및 상부 폴리머층(118)으로부터 판독 회로(124)로 전류를 전달하는 도전층으로서 기능한다. 바닥층(118)이 폴리머성이기 때문에, 그것은 콘택트 프로브(112)의 마모를 감소시킨다. 바닥 폴리머층(118)은 위상 변화의 전파를 막도록 상부 폴리머층(120) 물질보다 높은 글래스 전이 온도(glass transition temperature)를 갖는 물질로 이루어질 수 있다.
바닥 폴리머층(118)은 유기적 LED용으로 사용되는 폴리머와 같은 도전성 폴리머로 이루어질 수 있다. 이와 다르게, 바닥 폴리머층은 도전성 물질을 야기하는 폴리머 조합으로 이루어질 수 있다. 예컨대, 폴리(3, 4-ethyleneoxythiophene)(PEDT)는 폴리(styrenesulfonate)(PSS)로 도핑될 수 있다. 또 다른 예로서, 바닥 폴리머층(118)은 도전성 물질로 도핑되는 열 경화 수지(thermoset)로 이루어질 수 있다.
기판(116)은 임의의 특정 물질에 제한되지 않는다. 기판에 대한 예시적인 물질은 유리, 금속 및 반도체를 포함한다.
판독 동작 동안에, 콘택트 프로브(112)의 팁은 상부 폴리머층(120)의 기판과 접촉하고 상부 폴리머층(120)의 기판을 가로질러 이동된다. 프로브가 오목부 또는 관통홀 내로 빠지면, 상부 폴리머층(120)의 저항은 변한다. 판독 회로(124)는 콘택트 프로브(112)와 상부 폴리머층(118) 사이에 접속되고, 상부 폴리머층(120)의 저항의 변화(the modulation of the resistivity)를 측정할 수 있다.
이제, 제 2 데이터 저장 장치(210)를 도시하는 도 2를 참조하라. 제 2 데이터 저장 장치(210)는 제 1 데이터 저장 장치(110)와 동일한 프로브 어레이 및 상부 폴리머층(120)을 가질 수 있다. 그러나, 제 2 데이터 저장 장치(210)의 기판(216)은 도전층으로서 작용한다. 기판(216)은 바닥 폴리머층(218)으로부터 판독 회로(124)로 전류를 전달한다. 바닥 폴리머층(218)은 안티마모층, 배킹층으로서 작용하고, 도전층으로서 작용하지 않는다. 바닥 폴리머층(218)은 배킹층으로부터 기판(216)으로 전류를 전달하기에 충분한 도전성을 가져야 한다. 그러나, 제 2 데이터 저장 장치(210)의 바닥 폴리머층(218)은 제 1 데이터 저장 장치(1220)의 바닥 폴리머층(118)보다 짧은 거리로 전류를 전달한다. 그러므로, 제 2 데이터 저장 장치(210)의 바닥 폴리머층(218)의 저항은 제 1 데이터 저장 장치(110)의 바닥 폴리머층(118)의 저항보다 큰 크기일 수 있다. 바닥 폴리머층(218)은 훨씬 적은 PSS를 가지는 PDET와 같은 폴리머로 이루어질 수 있다. 판독 회로(24)는 콘택트 프로브(112)와 기판(216) 사이에 접속되어 상부 폴리머층(120)의 저항의 변화를 측정한다.
그래서, 콘택트 프로브(1120)의 마모를 감소시키는 저장 매체(114, 214)를 포함하는 콘택트 프로브 저장 장치(110, 210)가 개시되어 있다. 이러한 저장 매체(114, 214)는 콘택트 프로브(112)가 플래티넘 이리디움(platinum-iridium) 및 텅스텐(tungsten)과 같은 보다 부드러운 물질로 이루어지게 하며 그 데이터 저장 장치(110, 210)의 수명을 연장시킨다.
본 발명의 특정 실시예가 설명되고 도시되었으나, 그렇게 설명되고 도시되는 부분의 특정 형태나 배치에 제한되지 않는다. 그 대신, 본 발명은 다음 청구 범위에 따라 구성된다.
본 발명에 따르면, 저장 매체에서 팁의 마모를 감소시키고 빠른 데이터 판독 속도를 갖게된다.

Claims (9)

  1. 제 1 폴리머층(118, 218)과,
    상기 제 1 폴리머층(118, 218) 상의 제 2 폴리머층(120)과,
    상기 제 2 폴리머층(120)과 마주본(facing) 콘택트 프로브(probe)(112)
    를 포함하되,
    상기 제 1 폴리머층(118,218)은 전기적 도전성인
    데이터 저장 장치(110, 210).
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 콘택트 프로브(112)는 기록 동작 동안에 상기 제 2 폴리머층(120)의 위상 변화를 일으키는 데이터 저장 장치(110, 210).
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 제 2 폴리머층(120)은 전기적 도전성이고,
    상기 위상 변화는, 상기 제 1 폴리머층(118, 218)으로 연장되지 않는, 상기 제 2 폴리머층(120)의 오목부(indentation)를 포함하는
    데이터 장치(110, 210).
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 제 2 폴리머층(120)은 비도전성이고,
    상기 위상 변화는 상기 제 2 폴리머층 내에 관통홀(through-holes)을 포함하는 데이터 장치(110, 210).
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 폴리머층(118, 218)은 상기 제 2 폴리머층(120)보다 높은 글래스 전이 온도(a higher glass transition temperature)를 갖는 데이터 장치(110, 210).
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 폴리머층(118)은 도전층으로서 기능하는 데이터 장치(110, 210).
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 제 2 폴리머층(120)의 저항 변화(resistivity modulation)를 측정하기 위해 상기 프로브(112)와 상기 제 1 폴리머층(118) 사이에 접속되는 회로(124)를더 포함하는 데이터 장치(110).
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 폴리머층(218)을 지지하는 기판(216)을 더 포함하되,
    상기 기판(216)의 전기적 도전성은 상기 제 1 폴리머층(218)의 전기적 도전성보다 훨씬 큰 데이터 장치(210).
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 제 2 폴리머층(120)의 저항 변화를 측정하기 위해, 상기 프로브(112)와 상기 기판(216) 사이에 접속된 회로(124)를 더 포함하는 데이터 장치.
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