KR20040092452A - 데이터 저장 장치와 데이터 저장 및 검색 방법 - Google Patents

데이터 저장 장치와 데이터 저장 및 검색 방법 Download PDF

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휴렛-팩커드 디벨롭먼트 컴퍼니, 엘 피
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Abstract

본 발명은 적어도 하나의 에너지 빔 에미터(energy beam emitter)(240)와, 유기 물질(200)을 포함하는 데이터 저장 매체를 포함하는 초고밀도 데이터 저장 장치(210)를 개시한다. 유기 물질은 하나 이상의 랭뮤어 블로젯층(Langmuir-Blodgett layers)을 포함할 수 있고, 도전성 폴리머를 포함할 수 있다. 랭뮤어 블로젯층에서의 국소적 비정렬이 존재하거나 국소적 비정렬이 존재하지 않는 데이터 저장 매체 내에 형성된 데이터 비트를 검출하기 위해 사용될 수 있다. 또한, 유기 물질에서의 1차원 전도성(one-dimensional conductivity)의 존재 또는 부재는 데이터 저장 매체 내에 형성된 데이터 비트를 판독하기 위해 사용할 수 있다.

Description

데이터 저장 장치와 데이터 저장 및 검색 방법{NEW CLASS OF ELECTRON BEAM BASED DATA STORAGE DEVICES AND METHODS OF USE THEREOF}
데이터 저장 장치는 컴퓨터 및 기타 전자 장비에서 정보를 데이터 비트의 형태로 저장하기 위해 사용될 수 있다. 초창기 데이터 저장 장치는 데이터가 밀리미터 크기의 홀로 구성된 컴퓨터 펀치 카드를 포함했다. 그 펀치 카드는 컴퓨터 내로 입력되어 펀치 카드 내의 데이터가 판독되었다. 오늘날, 펀치 카드는 반도체 칩에 의해 대체되고, 밀리미터 크기의 홀은 훨씬 더 작은 데이터 비트로 대체되었다.
데이터 비트가 점점 더 작아짐에 따라, 비트는 점점 더 가까이 배치되어 데이터 저장 장치 상에 저장된 데이터의 밀도가 증가할 수 있다. 데이터 비트가 마이크로미터, 서브 마이크로미터 또는 나노미터 크기이면, 데이터 저장 장치는 초고밀도 데이터 저장 장치라고 말해질 수 있다.
도 1은 초고밀도 데이터 저장 장치(10)의 사시도를 도시한다. 초고밀도 데이터 저장 장치(10)는 필드 에미터(field emitter)(100) 집합과, 필드 에미터 아래에 놓이는 무기 데이터 저장층(110)과, 필드 에미터 아래에 무기 데이터 저장층(110)을 지지하고 필드 에미터(100)에 대해 원하는 위치에 무기 데이터 저장층(110)을 배치할 수 있는 마이크로무버(micromover)(120)와, 필드 에미터(100)에 에너지를 공급할 수 있는 전기 접속부(120)를 포함한다. 에너지가 공급되면, 필드 에미터(100)는 전자빔으로 무기 데이터 저장층(110)에 충격을 가할(bombard) 수 있고, 나노미터 크기의 유기 데이터 저장층(110) 부분을, 도 1에 참조 번호(140)로써 표시한 기록되지 않은 데이터 비트로부터 참조 번호(150)로 표시한 기록 데이터 비트로 변형할 수 있다. 이러한 변형은 아래에 설명하는 기록 프로세스를 통해 이루어진다.
위에서 언급한 바와 같이, 무기 데이터 저장층(110)에 데이터를 기록할 때 전기 접속부(130)를 통해 선택된 필드 에미터(100)가 활성화되고(energized), 선택된 기록되지 않은 데이터 비트(140)에 전자빔으로 충격을 가한다. 기록 프로세스 동안에, 전자빔은 충격을 가한 기록되지 않은 데이터 비트(140)를 제 1 물질 상태(가령, "0"값으로 할당될 수 있는 결정 상태)로부터 적절한 냉각시, 제 2 물질 상태(가령, "1"값으로 할당될 수 있는 비정형 상태)로 변형하기에 충분한 파워 밀도를 가진다. 따라서, 결정형인 기록되지 않은 데이터 비트(140)에 충격을 가하고 기록되지 않은 데이터 비트(140)를 적절히 냉각시켜 비정형인 기록된 데이터 비트(150)를 형성함으로써 무기 데이터 저장층(100) 상에 "1"의 값을 갖는 데이터 비트가 기록 및 저장될 수 있다.
유기 데이터 저장층(110)으로부터 데이터를 소거할 때, 전기 접속부(130)를 통해 선택된 필드 에미터(100)가 활성화되고, 선택된 기록 데이터 비트(150)에 전자빔으로 충격을 가한다. 소거 프로세스 동안에, 전자빔은 충격이 가해진 기록된데이터 비트(150)를 제 2 물질 상태(가령, "1"값으로 할당될 수 있는 비정형 상태)로부터 적절한 시간 및 공간적 프로파일을 갖는 열 펄스를 인가하여 제 1 물질 상태(가령, "0"값으로 할당될 수 있는 결정 상태)로 변형하기에 충분한 파워 밀도를 가진다. 예컨대, 비정형인 기록된 데이터 비트(150)에 충격을 가하고 그 기록된 데이터 비트(150)를 적절히 가열 및 어닐링(annealing)하여 결정형인 소거된 데이터 비트(140)를 형성함으로써 무기 데이터 저장층(110) 상에 "0"의 값을 갖는 데이터 비트가 복구될 수 있다.
저장층(110)으로부터 데이터를 판독할 때, 필드 에미터(100)는 다시 전자빔으로 데이터 비트(140, 150)에 충격을 가했다. 그러나, 필드 에미터(100)는, 위에서 설명한, 데이터 비트(140, 150)를 제 1 및 제 2 물질 상태간에 변형하기에 충분한 에너지를 갖는 전자빔으로 데이터 비트(140, 150)에 충격을 가하는 대신에, 식별 작업은 하지만 변경은 유발하지 않는 상대적으로 파워가 낮은 밀도 전자빔을 이용하여 데이터 비트(140, 150)에 충격을 가한다. 그 후, 데이터를 판독하기 위해 파워 밀도가 낮은 빔과 데이터 비트(140, 150)간의 상호작용을 모니터링한다.
판독 동작 동안에 모니터링된 상호작용의 차이는 파워 밀도가 낮은 빔이 기록되지 않은 데이터 비트(140)와, 기록된 데이터 비트(150)와 다르게 상호작용하기 때문이다. 예컨대, 파워 밀도가 낮은 빔은 비정형인 기록된 데이터 비트(150)에 충격을 가할 때보다 결정형인 기록되지 않은 데이터 비트(140)에 충격을 가할 때 2차 전자를 적게 생성할 수 있다. 그러므로, 상대적으로 파워 밀도가 낮은 빔과, 그 빔이 충격을 가하고 있는 데이터 비트(140, 150)간의 상호작용을 모니터링함으로써(가령, 생성된 2차 전자의 개수를 모니터링함으로써) 충격이 가해진 데이터 비트(140, 150)가 "0" 또는 "1" 값을 저장하는 지 여부를 판단하여 데이터 저장층(110) 내에 저장된 데이터를 판독할 수 있게 된다.
도 1에 도시한 저장 매체(110) 내에서 전형적으로 사용되는 다수의 저장 물질, 예컨대 무기 상 변화 물질(inorganic phase-change materials)은 기록되지 않은 데이터 비트(140)를 기록된 데이터 비트(150)로 변형하고, 그 역으로 변형하기 위해 상당한 에너지를 요구한다. 또한, 전형적으로, 통상의 저장 매체는 증발 또는 스퍼터링(sputtering)과 같은 프로세스에 의해 진공 장치 내에 증착된다. 따라서, 기록 또는 소거 프로세스 동안에 에너지를 절약하고 제조 프로세스를 간략화하기 위해, 변형 에너지를 보다 적게 요구하고 진공 장치 없이도 프로세싱될 수 있는 대안의 저장 물질을 구하는 것이 바람직할 것이다. 종래 기술의 문제점은 본 명세서에서 설명한 실시예에 의해 극복된다.
본 발명에서 데이터 저장 장치는 제 1 전극과, 제 2 전극과, 제 1 전극 및 제 2 전극 사이에 배치되고 유기 물질을 포함하는 저장 매체와, 저장 매체 근방에 배치되고 저장 매체의 표면 상에 서브 마이크로미터 크기의 스폿 크기로 에너지 빔을 방사할 수 있는 에미터를 포함한다.
제 1 전극과, 제 2 전극과, 제 1 전극 및 제 2 전극 사이에 배치되고 유기 물질을 포함하는 저장하는 저장 매체와, 저장 매체 근방에 배치되고 저장 매체의표면 상에 서브 마이크로미터 크기의 스폿 크기로 에너지 빔을 방사할 수 있는 에미터를 구비하는 데이터 저장 장치 내에서 데이터를 저장 및 검색하는 방법을 제공한다. 본 방법은 에미터로부터의 에너지 밀도가 높은 빔으로 저장 매체에 충격을 가하여 저장 매체 내에 기록을 하거나 저장 매체 내의 기존 데이터를 소거하는 것과, 에미터로부터의 에너지 밀도가 낮은 빔으로 저장 매체에 충격을 가하여 저장 매체로부터 판독을 하는 것을 포함한다.
도 1은 관련 기술에 따른, 저장 매체와 같은 무기 물질을 포함하는 초고밀도 데이터 저장 장치(ultra-high-density data storage device)의 사시도,
도 2는 저장 매체 내에, 기록되지 않은 유기 물질을 포함하는 초고밀도 데이터 저장 장치의 단면도,
도 3은 저장 매체 내에, 기록되지 않은 유기 물질을 포함하는 초고밀도 데이터 저장 장치의 단면도,
도 4는 저장 매체 내에, 저장 물질 및 신호 전극의 기능을 제공하는 유기 물질을 포함하는 초고밀도 데이터 저장 장치의 단면도,
도 5는 데이저 저장 장치 내에서, 데이터를 저장 및 검색하는 예시적인 방법의 순서도.
도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명
200 : 유기 물질 205 : 테일 영역
207 : 헤드 영역 210 : 저장 매체
240 : 에미터 250 : 마이크로 무버
260 : 전자 부품
상세한 설명은, 동일한 번호가 동일한 소자를 참조하는 위의 도면을 참조할 것이다.
위에서 설명한 바와 같이, 전체가 무기 물질로 구성된 데이터 저장 매체는 일반적으로 그 안에 데이터 비트를 기록/형성하기 위해 상당한 에너지를 필요로 한다. 데이저 저장 매체에 데이터 비트를 기록하기 위해 필요한 에너지량을 감소시키기 위해, 데이터 저장 매체 내에 유기 물질을 포함하는 것이 가능하다. 필요한 에너지의 감소는, 무기 물질에 비해 유기 물질의 본딩 강도가 낮은 것과 연관된다.
도 2 및 3은 데이터 저장 매체(210) 내에 유기 물질(200)을 포함하는 예시적인 초고밀도 데이터 저장 장치(20)의 단면도를 도시한다. 도 2에서, 전체 유기 물질(200)은 실질적으로 정렬된 구조를 가지며 기록되지 않은 상태다. 그러나, 도 3에서, 유기 물질(200)은 일부 붕괴되거나 교차 결합(cross-linked)되어 있고, 이는 유기 물질(200)에 데이터 비트가 기록되었다는 것을 나타낸다.
도 2 및 3에 도시한 데이터 저장 매체(210)는 제 1 전극(220) 및 제 2 전극(230)을 포함한다. 이들 전극(220, 230)은 유기 물질(200)의 어느 쪽에나 배치된다. 일련의 에미터(240)는 저장 매체(210) 근방(즉, 몇 마이크론 이내)에 배치되고, 제 2 전극(230)은 유기 물질(200)과 에미터(240) 사이에 배치되고, 제 1 전극(220)은 유기 물질(200) 아래에 배치된다. 본 명세서에서 설명한 데이터 저장 장치(20)를 사용하면 저장 매체(210), 전극(220, 230) 및 에미터(240)의 다른 구성도 가능하다는 것이 해당 기술 분야의 당업자에게 명백할 것이다.
저장 매체(210)에 대해 에미터(240)를 이동시키는 마이크로무버(micromover)(250)가 에미터(240)를 지지할 수 있다. 다른 실시예에서, 에미터(240)는 고정된 구조체에 부착되고, 마이크로무버(250)가 데이터 저장 매체(210)를 지지하고 데이터 저장 매체(210)를 에미터(240)에 대해 이동시킬 수 있다. 본 명세서에서 설명한 데이터 저장 장치(210)의 사용으로부터, 데이터 저장 매체(210)에 대해 에미터(240)를 이동시키는 다른 수단이 해당 기술 분야의 당업자들에게 명백할 것이고, 또한 본 명세서에서 설명한 장치 및 방법의 범주 내이다.
도 2 및 3에 도시한 바와 같이, 대표적인 전자 부품(260)은 제 1 전극(220) 및 제 2 전극(230)에 전기적으로 접속될 수 있다. 이들 전자 부품(260)은 전극(220, 230)을 가로지르는 전압 및/또는 전류를 제어 및/또는 측정할 수 있는 임의의 부품을 포함할 수 있다.
이들 데이터 저장 장치의 특정 실시예에 따라, 제 1 전극(220) 및 제 2 전극(230)은 전자 부품에 의해 실질적으로 동일한 전위로 유지된다. 전극(220,230)이 실질적으로 동일한 전위로 유지되는 경우, 에미터(240)가 유기 물질(200)의 기록되지 않은 부분에 전자로 충격을 가하여 유기 물질(200) 중심의 위 및 아래에서 동일한 중량을 가지게 깊이가 분포되면 제 1 전극(220) 및 제 2 전극(230)을 통해 실질적으로 동량의 전류가 흐른다. 그러나, 동일한 물질에 대해 양 전극 내의 전류의 비가 일정하면 판독을 위해 동일한 중량(weighting)이 요구되지 않는다. 이는 데이터 비트가 데이터 저장 매체(210)로부터 판독되는 방법의 논의에서 더 설명될 것이다.
도 2 및 3에서 저장 매체(210) 근방에 있는 것으로 도시하였으나, 위에서 설명한 에미터(240)는 특정 에미터(240)로부터 방사된 에너지 빔이 데이터 저장 매체(210)의 원하는 영역과의 사이에서만 상호 작용하게 해주는 임의의 거리에 배치될 수 있다. 특정 실시예에 따르면, 에미터(240)는 데이터 저장 매체(210)로부터 몇몇 미크론 내에 배치된다. 다른 실시예에 따르면, 에미터(240)는 저장 매체(210)와 직접 접촉한다. 원하는 영역에 초점을 맞추는 것을 용이하게 하기 위해, 빔 광학 장치는, 빔이 저장 매체(210)로부터 마이크로미터 또는 서브 마이크로미터 범위의 원하는 영역과만 상호 작용하게 하기 위해 선택적으로 사용될 수 있다.
에미터(240)의 각각은 데이터 비트를 아래에서 설명할 방법에 의해 데이터 저장 매체(210)에 기록 및/또는 판독할 수 있는 임의의 에너지 소스를 포함할 수 있다. 에미터(240)의 각각은 예컨대 장치, 가령, 필드 에미터(가령, 실리콘 필드 에미터), 스핀딧 에미터(Spindt emitter), 열 에미터(thermal emitter) 및/또는 광에미터를 포함할 수 있으나, 이에 국한되지 않는다.
도 2 및 3에 도시한 데이터 저장 매체(210)에 포함되는 유기 물질(200)은 이중층 랭뮤어 블로젯막(bi-layer Langmuir-Blodgett film)을 포함한다. 그러나, 다른 실시예에서, 유기 물질(200)은 단층 랭뮤어 블로젯막을 포함하거나 두 개보다 많은 랭뮤어 블로젯층을 포함할 수 있다. 또한, 다른 유기 물질, 예컨대 도전성 폴리머 및 1차원 음극 도전체(cathodoconductors) 등이 유기 물질(200)의 일부 또는 전체로서 사용될 수 있다.
전형적으로, 랭뮤어 블로젯막은 기계적으로 조립된 양성 친화적(amphiphillic) 분자 어레이로서 정의된다. 가장 일반적으로, 랭뮤어 블로젯막은 분자의 조립을 정렬된 주기적 구조로 진행시키기 위해 수성 환경 표면에서 양성 분자를 압축함으로써 형성된다. 그 후, 조립된 양성 분자는 고체 표면, 예컨대 위에서 설명한 전극(220, 230) 중 하나에 전달될 수 있다.
도 2 및 3에 도시한 랭뮤어 블로젯막의 단층에 도시한 분자는 헤드 영역(207)에 부착되는 테일 영역(205)을 포함한다. 테일 영역(205)은 극성 또는 비극성일 수 있고, 전형적으로 하나 이상의 탄소 체인으로 구성되지만, 다른 소자들도 체인을 구성할 수 있다는 것을 당업자라면 이해할 수 있을 것이다. 헤드 그룹(207)도 극성 또는 비극성일 수 있고, 양의 전하, 음의 전하를 띠거나 또는 전기적으로 중성일 수 있다.
적어도 랭뮤어 블로젯막이 유기 물질(200) 내에 포함되면, 제 1 전극(220) 및 제 2 전극(230)간에 두드러진 1차원 전기 전도성이 가능하게 된다. 도 2를 참조하면, 전자 부품(260)으로부터 제 1 전극(220)을 통해 이동하는 전자는 제 1 전극(220)에 인접하는 분자의 테일 그룹(205)을 통해 "전달(channel)" 된다. 즉, 전자가 테일 그룹(205)의 방향을 따라서 제 2 전극(230)을 향해 이동하고, 이들 전극이 제 1 전극(220) 상의 인접 분자의 테일 그룹(205)으로 "점프(jump)"하는 경향이 없으면 1차원 전도성이 발생한다. 또한, 이와 유사하게, 1차원 전도성은, 전자가 제 2 전극(230)으로부터 제 1 전극(220)으로 이동하면 발생할 수 있다.
도 2에서, 제 1 전극(220)에 인접하는 분자의 테일 그룹(205)에 의해 전달된 후에 전자가 제 2 전극(230)에 인접하는 분자의 테일 그룹(205)에 의해 후속적으로 "전달"되면, 1차원 전도성 경로 길이가 연장될 수 있다. 보다 많은 랭뮤어 블로젯 층이 존재하는 경우, 추가의 랭뮤어 블로젯 층 내의 분자의 테일 그룹(205)도 전자를 전달하여 1차원 도전성 경로 길이는 연장될 수 있다.
위에서 설명한 전극(220, 230)은 용해하기 어려운 금속 등과 같은 임의의 도전성 물질을 포함할 수 있다. 제 2 전극(230)이 유기 물질(200)과 에미터(240)간에 배치되면, 제 2 전극(230)은 낮은 에너지에 대해 침투 길이가 긴 물질로 이루어지는 것이 바람직할 수 있다. 일반적으로, 이러한 물질은 낮은 원자 번호 또는 낮은 중량 밀도를 갖는다. 에너지가 낮은 전자에 대해 침투 길이가 긴 물질은 에미터(240)가 전자빔을 방사하고 있을 때 전자가 에미터(240)로부터 유기 물질(200)로이동하는 것을 용이하게 할 것이다.
보다 두꺼운 전극(220, 230)이 사용될 수 있지만, 에미터(240)로부터 제 2 전극(230)을 통한 전자의 이동을 더 용이하게 하기 위해 매우 얇은 막이 제 2전극(230)으로서 사용될 수 있다. 예컨대, 100 나노미터 또는 10 나노미터 이하의 크기 두께를 갖는 막이 사용될 수 있다.
도 4에 도시한 것과 같은 특정 실시예에 따르면, 전극(220, 230)은 너무 얇아서 랭뮤어 블로젯층의 분자의 헤드 그룹(207)으로만 구성될 수 있다. 이러한 실시예에서, 헤드 그룹(207)은 전형적으로 유기 물질(200)의 중심으로부터 바깥을 향하고 있다. 이러한 구조는 약하지만(fragile), 에미터(240)로부터 유기 물질(200) 내로의 빔 전자의 이동은 훨씬 더 용이해진다.
동작시, 위에서 언급한 바와 같이, 데이터 저장 장치는 데이터 저장 매체(210)에 데이터 비트를 기록할 수 있고, 데이터 저장 매체(210)로부터 데이터 비트를 판독할 수 있다. 기록 프로세스 및 판독 프로세스는 아래에 설명되어 있다.
데이터 저장 매체(210)에의 기록은, 데이터 저장 매체(210)에 하나 이상의 에미터(240)로부터 하나 이상의 상대적으로 에너지 밀도가 높은 빔(가령, 전자 빔, 광 빔 또는 열 방사선)으로 충격을 가함으로써 수행될 수 있다. 물리 충격은 서브 마이크로미터 크기의 영역(가령, 대략 1 내지 대략 500 나노미터의 크기를 갖는 영역), 마이크로미터 크기의 영역(가령, 대략 0.5 내지 대략 100 마이크로미터의 크기를 갖는 영역) 또는 보다 큰 유기 물질 영역(200)으로 발생할 수 있다. 에미터(240)가 개별 선택되어 데이터 저장 매체(210)에 기록하거나 에미터(240)의 집합이 동시에 데이터 비트를 기록할 수 있다.
하나 이상의 에미터(240)가 도 2에 도시한 것과 같은 랭뮤어 블로젯막에 충격을 가하면, 랭뮤어 블로젯막이 겪는 물리적 변화는 도 3에 도시한 바와 같이 나타날 수 있다. 즉, 테일 그룹(205) 내의 본드가 에너지 밀도가 높은 빔에 의해(가령, 열 방사선 또는 전자 또는 광자 빔에 의해) 끊어질 수 있고, 적어도 일부의 끊어져 결합되어 있지 않은(dangling) 본드는 새로운 본드를 형성하여 유기 물질(200)의 국부를 효과적으로 화학 중합시킬(polymerizing) 수 있다. 이와 다르게, 헤드 그룹(207)은 테일 그룹(205)으로부터 분해 또는 분리될 수 있다. 도 2의 정렬된 구조 혹은 상(phase)은 비정렬된 유기 물질(200)의 국부 영역인 도 3의 부분적 화학 중합 구조 혹은 상으로 대체될 수 있다.
데이터를 저장할 때, 도 2에 도시한 기록되지 않은 정렬 구조체는 "0" 데이터 비트로서 간주될 수 있다. 도 3에 도시한 기록된 비정렬 구조체는 "1" 데이터 비트로서 간주될 수 있다. 비정렬 구조를 정렬 구조로 변형하기 위해 다른 고에너지 밀도 빔이 사용될 수 있다. 변형이 이루어질 수 있는 한 가지 경우는 구조체에 전기장을 인가하는 경우이다. 예컨대, 서로에 대해 전극(220, 230)을 바이어스하고 빔으로 비정렬 영역을 국부적으로 가열함으로써, 적절한 온도에서 몇몇의 극성 분자는 전기장으로 정렬될 수 있다. 이러한 환경 하에서, 비정렬된 구조는 "0" 데이터 비트로서 간주될 수 있고, 정렬된 구조는 "1" 데이터 비트로서 간주될 수 있다. 또한, 국부적으로 비정렬된 상태로 유도된 후에는 정렬 상태로 쉽게 복구될 수 없는 물질이 이 데이터 저장 장치의 "1회 기록(write once)의" 비소거 버전을 생성하기 위해서 사용될 수 있다.
일반적으로, 도 3의 비정렬 막 구조는 에너지 밀도가 높은 빔으로 충격이 가해진 유기 물질(20)의 부분으로만 상당히 제한된다. 즉, 비정렬된 구조는 유기 물질(200) 전체에 나타나지 않고, 에너지 밀도가 높은 빔이 본드가 끊어지게 및/또는 인접하는 끊어진 본드와 화학 중합하게 하는 영역 내에서만 나타난다. 에너지 밀도 빔으로 충격을 가한 후의 이 국부적인 비정렬은 다른 유기 물질(200)(가령, 도전성 폴리머) 내에서도 보일 수 있다. 바람직하게, 국부적 유도 온도 또는 개별 빔 입자의 에너지가 어느 임계치를 초과할 때만 비정렬이 야기되는 물질이 사용된다. 그렇지 않으면, 판독 프로세스 동안에 누가된 원하지 않은 변화가 저장 물질 내에서 유도될 수 있다. 온도 임계치를 갖는 물질을 사용하면, 물질을 이 임계치를 초과하여 가열하지는 않는 파워 밀도가 낮은 빔이 판독을 위해 사용될 수 있다. 특정 에너지를 초과하는 에너지를 갖는 입자가 (본드를 끊거나 화학 중합시킴으로써) 비정렬을 야기하는 물질이 사용되는 경우라면, 판독을 위해서 이 임계치 미만의 에너지를 갖는 입자의 빔이 사용될 수 있다.
전형적으로, 비정렬된 국부(즉, 기록된 데이터 비트)는 인접하는 정렬된 비중합부(즉, 기록되지 않은 데이터 비트)와 상이한 전도성을 갖는다. 또한, 일반적으로, 비정렬된 중합부는 몇몇 이방성 정렬 구조에서 볼 수 있는 주된 1차원 도전성을 상실한다. 따라서, 비정렬 및/또는 화학 중합부는 아래에서 설명하는 여러 방법을 통해 검출될 수 있다.
저장 매체(210)로부터의 판독은 에미터(240)로부터의 상대적으로 에너지 밀도가 낮은 빔(바람직하게는, 전자 빔)으로 저장 매체(210)에 충격을 가함으로써 수행될 수 있다. 에너지 밀도가 낮은 빔은 저장 매체를 현저하게 변경할 수 있는 온도 상승을 야기하지 않는다. 또한, 에너지 밀도가 낮은 빔의 입자 모두는 충분히 낮은 에너지를 가져서 (가령, 본드를 끊거나 화학 중합시켜) 저장 매체를 현저하게 변경하지 않는다. 따라서, 에너지가 낮은 밀도 판독 빔에의 노출은 데이터 저장 매체(210)를 변경시키지 않을 것이다. 유기 물질(200)의 구조 또는 상은 에너지 밀도가 낮은 빔에 의해 충격을 받기 전이나 후가 동일하다.
데이터 저장 매체(210)로부터의 판독시, 제 1 전극(220) 및 제 2 전극(230)은 실질적으로 동일한 전위로 유지될 수 있다. 이는, 판독 빔에 의해 유도되는 신호 전류를 모니터링하는 것을 보다 어렵게 만들 수 있는 원하지 않는 전극간의 누설 전류를 최소화하도록 도울 것이다. 전극(220, 230)을 실질적으로 동일한 전위로 유지함으로써, (1) 에미터(240)는 전자로 유기 물질(200)에 충격을 가하여 유기 물질(200) 중심의 위 및 아래에 동일한 중량을 가지게 깊이가 분포되고, (2) 저장 매체(210)에 기록이 되지 않으면 각각의 전극(220, 230)을 통해 실질적으로 동량의 전류가 흐른다. 각각의 전극을 통해 실질적으로 동량의 전류가 흐르는 이러한 조건은 데이터 저장 매체(210)가 기록되지 않는 경우에 인식을 편리하게 해준다. 저항률이 저장층의 중심 평면에 대해 비대칭으로 변경된 기록 영역에서, 그 층의 상위 절반 위에 놓이게 되는 전자는 더 이상 상부 전극으로 흐르지 않을 것이다. 예컨대, 막의 상위 절반 부분에서만 저항률이 증가되는 경우, 빔이 이 영역 위로 입사하면 보다 큰 판독 전류가 바닥 전극으로 흐를 것이다. 따라서, 데이터 저장 매체(210)의 상이한 위치에 충격을 가하는 경우, 각각의 전극(220, 230) 내에서 실질적으로 동일한 전류가 검출되면 "0" 데이터 비트가 판독되고, 그 전류가 상이하면"1" 데이터 비트가 판독될 수 있다.
전형적으로, 유기 물질(200)의 국부적 비정렬은 유기 물질(200)의 영역의 저항률을 국부적으로 변경하기 때문에, 데이터 저장 매체(210)로부터 데이터 비트를 판독하는 대안적 방법은 제 1 전극(200) 내의 제 1 크기의 제 1 전류를 모니터링하고, 제 2 전극(230) 내의 제 2 크기의 제 2 전류를 모니터링하고, 에미터(240)가 데이터 저장 매체(210)에 대해 이동할 때 제 1 크기와 제 2 크기를 비교하는 것을 포함한다. 이 판독 방법은 충격을 가하는 입자가 유기 물질(200) 중심의 위 및 아래에 동일한 중량을 갖는 깊이 분포를 초래할 것을 필요로 하지는 않지만, 실질적으로, 일정한 물리적 충격의 깊이 분포는 신호 잡음을 감소시킨다.
물리적 충격의 깊이 분포는 전자의 초기 에너지 및 유기 물질(200)의 특성에 의해 결정된다. 일반적으로, 에미터(240)가 저장 매체(210)에 충격을 가할 때, (에너지가 높은 빔이 공평하게 사용되지 않으면), 저장 매체(210)의 바닥 절반 내보다 저장 매체(210)의 상부 절반 내에 전자가 더 많이 놓이게 될 것이다. 따라서, 기록되지 않은 영역 내에서 상부 전극(230) 상에서 보다 많은 전류가 모이게 될 것이다. 이러한 이유 때문에, 적어도 몇몇의 경우에는, 간단히 바닥 전극(220) 상에 모인 전류를 모니터링하거나 두 개의 전극 전류간의 차를 모니터링하는 것이 유리하다.
유기 물질(200) 내에, 랭뮤어 블로젯막 또는 고도로 이방성인 전기 전도성을 가능하게 하는 기타 물질이 포함되면, 비트간의 누화(cross-talk)가 최소화될 수 있다. 데이터 저장 매체(210)의 평면 내에 감지할 수 있을 정도의 전도성이 있고,판독 전자빔이 비트를 주사하면, 데이터 저장 매체(210)에 도입된 전자의 몇몇은 측면으로 이동하고, 그 후 위 또는 아래의 이웃하는 비트를 통해 전극(230 또는 220)으로 이동할 수 있다. 따라서, 그 빔이 주어진 비트에 영향을 미치면 그 이웃하는 비트는, 판독 전자빔이 생성하는 신호에 영향을 미칠 수 있다. 진성의 1차원 도전체는 이러한 간섭을 방지하고 서로 간섭하는 것 없이 비트들을 단단히 패킹하는 것을 더 용이하게 한다.
또한, 대안으로 랭뮤어 블로젯막 내에 저장되는 데이터는 랭뮤어 블로젯막 내에 공진 효과를 야기하고 모니터링함으로써 판독될 수 있다. 기록의 경우, 특정 입사 전자 에너지가 본드를 끊어지게 하면, 기록을 위해서 그 에너지를 초과하고, 판독을 위해서 그 에너지 미만의 전자로 조사하는 것은 기록 및 판독간의 차를 높인다.
도 5는 데이터 저장 장치에서 데이터를 저장 및 검색하는 예시적인 방법(500)을 도시하는 순서도이다. 특정 실시예에 따라, 예시적인 방법의 단계(505)는 제 1 전극과, 제 2 전극과, 제 1 전극과 제 2 전극 사이에 배치되고 유기 물질을 포함하는 저장 매체와, 저장 매체 근방에 배치되고 저장 매체의 표면상에 최대로 마이크로미터 크기의 스폿 크기로 에너지 빔을 방사할 수 있는 에미터를 포함하는 데이터 저장 장치를 제공한다.
예시적인 방법의 단계(510)는 에미터로부터의 에너지 밀도가 높은 빔으로 저장 매체에 충격을 가하여 저장 매체에 기록하는 것을 특정한다. 그 후, 예시적인 방법의 단계(520)는 에미터로부터의 에너지 밀도가 낮은 빔으로 저장 매체에 충격을 가하여 저장 매체로부터 판독하는 것을 특정한다.
특정 실시예에 따르면, 단계(510)는 에미터로부터의 에너지 밀도가 높은 빔으로 유기 물질의 서브 마이크로미터 크기의 영역에 충격을 가하는 것을 포함한다. 또한, 단계(510)는 유기 물질의 영역의 국부 저항률을 변경하는 것을 포함한다. 또한, 단계(510)는 유기 물질 내에 포함되는 랭뮤어 블로젯막의 구조를 국부적으로 변경하는 것을 포함한다. 또한, 단계(510)는 랭뮤어 블로젯막 내의 분자 본드를 국부적으로 끊어 결합되어 있지 않은 본드를 형성 및/또는 결합되어 있지 않은 본드의 적어도 일부를 화학 중합시키는 것을 포함한다.
특정 실시예에 따르면, 단계(520)는 전극들 중 하나의 전극 내의 전류를 모니터링하거나 양 전극 내의 전류를 모니터링하고 전류의 크기를 비교하는 것을 포함한다. 또한, 단계(520)는 저장 매체 내에 랭뮤어 블로젯막을 사용하여 제 1 전극과 제 2 전극간의 1차원 전도성을 조성하는 것을 포함할 수 있다. 언급한 바와 같이, 단계(510)는 에너지가 높은 밀도 전자빔으로 저장 매체에 충격을 가하는 것을 포함할 수 있고, 단계(520)는 에너지가 낮은 밀도 전자빔으로 저장 매체에 충격을 가하는 것을 포함할 수 있다.
전술한 상세한 설명은 본 발명의 예시적인 구현의 이해를 위해 제공된 것일 뿐, 제한적인 것이 아니며 해당 분야의 당업자라면 청구 범위에 속하는 다양한 변형예를 구현할 수 있을 것이다.
기록 또는 소거 프로세스 동안에 에너지를 절약하고 제조 프로세스를 간략화할 수 있다.

Claims (10)

  1. 데이저 저장 장치(20)로서,
    제 1 전극(220) 및 제 2 전극(230)과,
    상기 제 1 전극과 상기 제 2 전극 사이에 배치되고 유기 물질을 포함하는 저장 매체(200)와,
    상기 저장 매체 근방에 배치되고 에너지 빔을 방사할 수 있는 에미터(240)를 포함하는
    데이터 저장 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 전극은 상기 저장 매체와 상기 에미터 사이에 배치되는 데이터 저장 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 에미터는 서브 마이크로미터 크기의 스폿 크기로 에너지 빔을 방사할 수 있는 데이터 저장 장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 유기 물질은 랭뮤어 블로젯막(Langmuir-Blodgett film)을 포함하는 데이터 저장 장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 저장 매체는 상기 제 1 전극과 상기 제 2 전극간에 고도로 이방성인 전기 전도성을 허용하되, 상기 고도로 이방성인 전기 전도성은 보다 높은 전도성을 갖는 데이터 저장 장치.
  6. 데이터 저장 장치(20)에서 데이터를 저장 및 검색하는 방법(500)으로서,
    제 1 전극(220)과,
    제 2 전극(230)과,
    유기 물질(200)을 포함하고, 상기 제 1 전극과 상기 제 2 전극 사이에 배치되는 저장 매체(210)와,
    상기 저장 매체 근방에 배치되고 에너지 빔을 방사할 수 있는 에미터(240)를 포함하는 상기 데이터 저장 장치를 제공하는 단계와,
    상기 에미터로부터의 에너지 밀도가 높은 빔으로 상기 저장 매체에 충격을가하여(bombarding) 상기 저장 매체에 기록(510)을 하는 단계와,
    상기 에미터로부터의 에너지 밀도가 낮은 빔으로 상기 저장 매체에 충격을 가하여 상기 저장 매체로부터 판독(520)을 하는 단계를 포함하는
    데이터 저장 및 검색 방법.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 기록 단계는 상기 에미터로부터의 상기 에너지 밀도가 높은 빔으로 상기 유기 물질의 나노미터 크기의 영역에 충격을 가하는 것을 포함하는
    데이터 저장 및 검색 방법.
  8. 제 6 항에 있어서,
    상기 판독 단계는 상기 제 1 전극 및 상기 제 2 전극 중 하나의 전극 내의 전류를 모니터링하는 것을 포함하는
    데이터 저장 및 검색 방법.
  9. 제 6 항에 있어서,
    상기 기록 단계는 에너지 밀도가 높은 전자빔으로 저장 매체에 충격을 가하는 것을 포함하고,
    상기 판독 단계는 에너지 밀도가 낮은 전자빔으로 상기 저장 매체에 충격을 가하는 것을 포함하는
    데이터 저장 및 검색 방법.
  10. 제 6 항에 있어서,
    상기 기록 단계는 상기 유기 물질 내에 포함되는 랭뮤어 블로젯막(Langmuir-Blodgett film)의 구조를 국부적으로 변경하는 것을 포함하는 데이터 저장 및 검색 방법.
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