KR20080076609A - 데이터 기록매체 및 이를 이용한 데이터의 기록방법 - Google Patents

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KR20080076609A
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Abstract

데이터의 기록/저장 특성이 우수하여 고용량의 데이터 저장성능을 가질 수 있도록 그 구조가 개선된 데이터 기록매체가 개시된다. 본 발명에 따른 데이터 기록매체는 기판 상에 형성된 구리(Cu) 전극층 및 상기 Cu 전극층 상에 S, Se 및 Te 으로 이루어지는 그룹으로부터 선택된 어느 하나와 금속물질의 화합물로 형성된 데이터 기록층을 구비하며, 상기 데이터 기록층에 인가되는 전압펄스에 따라 상기 Cu 전극층으로부터 Cu 이온들이 상기 데이터 기록층으로 확산되거나 또는 상기 확산된 Cu 이온들이 상기 Cu 전극층으로 재확산되어 상기 데이터 기록층으로부터 제거됨으로써, 상기 데이터 기록층의 저항상태가 변화되어 상기 데이터 기록층에 데이터가 기록 또는 제거된다.

Description

데이터 기록매체 및 이를 이용한 데이터의 기록방법{Data-recording media for data storage and method of recording data using the same}
도 1은 종래 강유전체 기록매체의 단면도이다.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 데이터 기록매체의 개략적 단면도이다.
도 3a는 본 발명에 따른 데이터 기록매체에서 전압펄스의 인가 전에 데이터 기록층의 입계를 보여주는 사진이다.
도 3b는 본 발명에 따른 데이터 기록매체에서 전압펄스의 인가 후에 데이터 기록층의 입계로 Cu 이온들이 확산되어 편석(segregation)/석출(precipitation)된 상태를 보여주는 사진이다.
도 4는 도 3a 및 도 3b 각각에서 데이터 기록층의 저항상태를 보여주는 그래프이다.
도 5a는 본 발명에 따른 데이터 기록매체에 전압펄스를 인가함에 따라 데이터 기록층으로 Cu 이온들이 확산되어 상기 데이터 기록층에 Cu 이온들의 농도가 증가됨을 보여주는 시뮬레이션 결과이다.
도 5b는 도 5a에서 데이터 기록매체에 인가되는 전압펄스의 변화에 따라 데이터 기록층에 흐르는 전류를 측정한 결과그래프이다.
도 6은 본 발명의 제2 실시예에 따른 데이터 기록매체의 개략적 단면도이다.
< 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 >
12:기판 14:Cu 전극층
18:데이터 기록층 19:AFM 팁
112:기판 114:Cu 전극층
115:격벽 118:데이터 기록층
119:AFM 팁 200:멀티 프로브 장치
본 발명은 데이터 저장을 위한 기록매체 및 데이터의 기록방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 데이터의 기록/저장 특성이 우수하여 고용량의 데이터 저장성능을 가질 수 있도록 그 구조가 개선된 데이터 기록매체 및 이를 이용한 데이터의 기록방법에 관한 것이다.
종래 하드 디스크(hard disk), 광디스크(optical disk)와 같은 정보 저장(data storage) 장치 기술의 급격한 발달로 1 Gbit/inch2 이상의 기록밀도를 갖는 정보저장 장치가 개발되었으며, 디지털 기술의 급격한 발달은 더욱 고용량의 정보저장 장치를 요구하게 되었다. 그러나, 기존의 정보 저장 장치는 하드 디스크의 수퍼-파라마그네틱(superparamagnetic) 한계나 또는 광디스크의 레이저의 회절 한계 등으로 인하여 기록밀도가 제한된다. 최근, 근접장 광학(near-field optics) 기술 을 이용하여 광의 회절 한계를 극복하여 100 Gbit/inch2 이상의 기록 밀도를 갖는 정보 저장 장치를 개발하려는 연구가 진행되고 있다.
한편, 기존의 정보저장 장치와는 달리, AFM(Atomic Force Microscopy)에서 볼 수 있는 팁-형상의 프로브(tip-shaped probes)을 이용하여 고용량 정보저장 장치를 제작하고자하는 연구가 진행되고 있다. 상기 팁-형상의 프로브는 수 nm 크기까지 작게 할 수 있기 때문에 이러한 팁-형상의 프로브를 이용하여 원자레벨의 표면 미세 구조도 관찰할 수 있게 되었다. 이러한 특성을 갖는 팁-형상의 프로브를 이용하면, 이론적으로 테라 비트(tera bit)급의 정보저장 장치도 가능할 수 있다. 팁-형상의 프로브를 이용한 정보 저장 장치에서 중요한 것 중의 하나는 정보 저장 장치에 사용되는 기록매체의 종류와 기록 방법이다. 대표적인 것으로는 강유전체 기록매체를 이용하는 것이 활발히 연구되고 있다.
도 1은 종래 강유전체 기록매체의 단면도이다.
도 1을 참조하면, 일반적으로 강유전체 기록매체는 기판(2) 상에 순차적으로 하부전극(4, bottom electrode)과 기록매체층(8)이 적층된 구조를 가진다. 상기 기록매체층(8)으로 PbTiO3, PbZrxTi(1-x)O3(이하, 'PZT'라 함) 또는 SrBi2Ta2O9(이하, 'SBT'라 함) 등의 강유전체 박막을 이용한다. 하부전극(4)과 AFM 팁(9) 사이에 전압 펄스가 인가되면, 강유전체 매체(8)의 분극(polarization)이 국부적으로 변화될 수 있다. 상기 전압의 부호에 따라, 상향 또는 하향 분극이 기록될 수 있으며, 이러한 분극상태의 읽기(read-out)는 예를 들어 저항성 프로브(resistive probe)를 이용하여 검출될 수 있다. 상기 강유전체 기록매체의 구조와 동작에 관한 더욱 상세한 설명을 위하여는 대한민국 등록특허 0379415가 그대로 인용될 수 있다.
강유전체 박막을 기록매체로 이용하면 데이터의 쓰기속도가 빠르고, 전력소모가 극히 작으며, 반복쓰기가 가능하다는 장점이 있다. 그러나, 강유전체 기록매체는 데이터 유지특성이 나쁘다는 것이 큰 문제점으로 지적되고 있으며, 표면거칠기(surface roughness)가 나쁘다는 문제점이 있다. 기록매체의 표면거칠기가 나쁘면, AFM 팁과 기록매체와의 거리를 일정하게 조절하는데 많은 시간이 소요되기 때문에, 데이터의 읽기/쓰기 속도가 느려지게 되며, 팁의 마모를 가져올 수도 있다.
종래 이러한 문제점이 알려져 있기 때문에, 결정성 및 표면거칠기 특성이 우수하면서도, 고기록 밀도의 데이터 저장성능을 갖는 강유전체 박막 및 그 제조기술이 요구되었으나, 강유전체 재질 및 그 제조공정 상의 한계로 인하여 종래 강유전체 박막의 제조기술은 이에 대한 충분한 해결책을 제시하지 못하고 있었다.
최근, 새로운 대용량 저장매체 또는 기록매체를 구현하기 위한 노력으로 강자성체를 특정영역에 증착하여 이를 탐침(probing)하는 방식, 고분자의 용융 현상을 이용하여 데이타를 열기계적(thermomechanical)으로 읽어내는 방식 등의 다양한 연구가 진행되고 있다. 그러나, 강자성체의 경우, 저장공간이 작아지면, 상기 강자성체가 강자성(ferromagnetic) 성질로부터 상자성(paramagnetic) 성질로의 전환이 이루어져 저장용량에 한계가 있다. 또한, 고분자를 이용한 열기계(thermomechanical) 방식의 경우, 고분자로의 열전달이 수직방향이 아닌, 수평방향으로도 형성되는 경우에 저장공간에 한계가 있다. 따라서, 이러한 한계를 극복하 여 대용량의 데이터 저장성능을 가질 수 있는 신개념의 기록매체의 개발이 요구되었다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 상술한 종래기술의 문제점을 개선하기 위한 것으로, 데이터의 기록/저장 특성이 우수하여 고용량의 데이터 저장성능을 가질 수 있도록 그 구조가 개선된 데이터 기록매체 및 이를 이용한 데이터의 기록방법을 제공함에 있다.
본 발명에 따른 데이터 기록매체는,
기판 상에 형성된 구리(Cu) 전극층; 및
상기 Cu 전극층 상에 S, Se 및 Te 으로 이루어지는 그룹으로부터 선택된 어느 하나와 금속물질의 화합물로 형성된 데이터 기록층;을 구비하여,
상기 데이터 기록층에 인가되는 전압펄스에 따라 상기 Cu 전극층으로부터 Cu 이온들이 상기 데이터 기록층으로 확산되거나 또는 상기 확산된 Cu 이온들이 상기 Cu 전극층으로 재확산되어 상기 데이터 기록층으로부터 제거됨으로써, 상기 데이터 기록층의 저항상태가 변화되어 상기 데이터 기록층에 데이터가 기록 또는 제거된다.
본 발명에 따른 데이터의 기록방법은,
구리(Cu) 전극층 및 상기 Cu 전극층 상에 S, Se 및 Te 으로 이루어지는 그룹으로부터 선택된 어느 하나와 금속물질의 화합물로 형성된 데이터 기록층을 구비하 는 데이터 기록매체를 준비하는 단계; 및
상기 데이터 기록층 상에 전압펄스를 인가하여, 상기 Cu 전극층으로부터 Cu 이온들을 상기 데이터 기록층으로 확산시키거나 또는 상기 확산된 Cu 이온들을 상기 Cu 전극층으로 재확산시켜 상기 데이터 기록층으로부터 제거시킴으로써, 상기 데이터 기록층의 저항상태를 변화시켜 상기 데이터 기록층에 데이터를 기록 또는 제거하는 단계;를 포함한다.
상기 데이터 기록매체 및 이를 이용한 데이터의 기록방법에서, 바람직하게 상기 데이터 기록층은 GeTex(0<x≤1), CuSx(0<x≤1), GeSx(0<x≤1), SbTex(0<x≤1) 및 AbSx(0<x≤1)으로 이루어지는 그룹으로부터 선택된 어느 하나로 형성될 수 있다.
본 발명에 따르면, 데이터의 기록/저장 특성이 우수하여 고용량의 데이터 저장성능을 가질 수 있도록 그 구조가 개선된 데이터 기록매체 및 이를 이용한 데이터의 기록방법을 얻을 수 있다.
이하에서는, 본 발명에 따른 데이터 기록매체 및 이를 이용한 데이터의 기록방법의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 이 과정에서 도면에 도시된 층이나 영역들의 두께는 명세서의 명확성을 위하여 과장되게 도시된 것이다.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 데이터 기록매체의 개략적 단면도이다.
도 2를 참조하면, 상기 제1 실시예에 따른 데이터 기록매체는, 기판(12) 상에 순차로 적층된 구리(Cu) 전극층(14) 및 데이터 기록층(18)을 구비한다. 상기 데 이터 기록층(18)은 S, Se 및 Te 으로 이루어지는 그룹으로부터 선택된 어느 하나와 금속물질의 화합물로 될 수 있으며, 바람직하게는 GeTex(0<x≤1), CuSx(0<x≤1), GeSx(0<x≤1), SbTex(0<x≤1) 및 AbSx(0<x≤1)으로 형성될 수 있다. 여기에서, 상기 구리(Cu) 전극층(14) 및 데이터 기록층(18) 각각은 스퍼터(sputter)법, MOCVD(metalorganic chemical vapor deposition)법, 플라즈마 MOCVD(plasma enhanced metalorganic chemical vapor deposition)법, 또는 ALD(atomic layer deposition) 등과 같은 다양한 기상증착법에 의해 형성될 수 있다.
상기 제1 실시예에 따른 데이터 기록매체의 구조에서, 상기 기록매체에 데이터가 기록되는 원리 및 그 기록방법을 설명하면 다음과 같다.
먼저, 상기 Cu 전극층(14)과 AFM 팁(19) 사이에 전압 펄스가 인가되면, 국부적으로 상기 데이터 기록층(18)의 저항상태가 변화될 수 있다. 예를 들어, 인가되는 상기 전압의 부호에 따라, 상기 데이터 기록층(18)을 "R1"또는 "R2(R2>R1)"의 저항상태로 변화시킬 수 있으며, 각각의 저항상태에서의 읽기(read-out)는 예를 들어 저항성 프로브(resistive probe)를 이용하여 검출될 수 있다.
구체적으로, AFM 팁(19)을 이용하여 상기 데이터 기록층(18) 상에 (-)의 전압펄스를 인가하면, 상기 Cu 전극층(14)으로부터 Cu 이온들(Cu2+)이 상기 데이터 기록층(18)으로 확산됨으로써, 상기 데이터 기록층(18)의 저항상태가 "R1 상태"로 변화될 수 있다. 여기에서, 상기 Cu 전극층(14)으로부터 확산된 상기 Cu 이온들은 상 기 데이터 기록층(18)의 입계(grain boundary) 또는 그 밖의 다른 결함영역(defect region)으로 확산되어 상기 입계 또는 결함영역에 편석(segregation)되어 안정화될 수 있으며, 상기 Cu 이온들의 안정화로 상기 데이터 기록층(18)의 도전성이 향상될 수 있어 그 저항치가 "R1 상태"로 낮아질 수 있다. 바람직하게, 상기 데이터 기록층(18)에 인가되는 (-)전압은 -2V 내지 -0.3V의 범위로 제어될 수 있으며, 상기 수치범위 내에서 적정한 양의 Cu 이온들(Cu2+)의 확산이 유도될 수 있다. 예를 들어, -0.3V 보다 클 경우, 너무나 적은 양의 Cu 이온들이 상기 데이터 기록층(18)으로 확산되기 때문에, 읽기(read-out) 동작에서 그 검출이 어려울 수 있다. 반대로, -2V 보다 작을 경우, 너무나 많은 양의 Cu 이온들이 상기 데이터 기록층(18)으로 확산되기 때문에, 이후에 입력된 정보의 제거동작인 리프레쉬(refresh) 동작이 어려워질 수 있다.
상기 "R1 상태"의 정보저장 상태에서, AFM 팁(19)을 이용하여 상기 데이터 기록층(18) 상에 (+)의 전압펄스를 인가하면, 상기 데이터 기록층(18)의 입계 또는 결함영역에 분포되었던 Cu 이온들(Cu2+)이 다시 상기 Cu 전극층(14)으로 재확산되어 상기 데이터 기록층(18)으로부터 제거될 수 있다. 그 결과, 상기 데이터 기록층(18)의 저항상태가 "R2 상태"(R2>R1)로 변화될 수 있다. 바람직하게, 상기 데이터 기록층에 인가되는 (+)전압은 0.3V 내지 2V의 범위로 제어될 수 있으며, 이러한 수치범위는 "R1 상태"를 형성하기 위해 상기 데이터 기록층(18)에 인가되는 (-)전압의 크기에 상응하는 수치범위이다.
상기 제1 실시예에서 설명된 바와 같은 이론적 원리로, 상기 데이터 기록층(18)을 "R1"또는 "R2(R2>R1)"의 저항상태로 변화시키고, 각각의 "R1"또는 "R2(R2>R1)"의 상태를 저항성 프로브(resistive probe)를 이용하여 읽어들임으로써, 상기 데이터 기록층(18) 상에 데이터의 기록 또는 제거동작이 가능할 수 있다.
상기 제1 실시예에서, 바람직하게 상기 데이터 기록층(18) 및 Cu 전극층(14) 각각의 두께는 100Å 내지 10000Å으로 형성될 수 있다. 상기 Cu 전극층(14)이 100Å 이하로 너무 얇을 경우, 전극으로서의 기능을 수행하기 어려울 수 있으며, 특히 상기 Cu 전극층(14)으로부터 Cu 이온들의 원활한 공급이 어려울 수 있어 기록매체의 동작전압이 커질 수 있다. 반면에, 상기 Cu 전극층(14)이 10000Å 이상으로 너무 두꺼울 경우, 기록매체의 동작전압이 커질 수 있다. 또한, 상기 데이터 기록층(18)이 100Å 이하로 너무 얇을 경우, 상기 데이터 기록층(18)과 AFM 팁(19)과의 마찰시에 상기 데이터 기록층(18)이 쉽게 손상될 수 있을 뿐만 아니라, 정보의 기록/제거의 반복동작시 그 수명이 나빠질 수 있다. 또한, 아주 적은 양의 Cu 이온들에 의해서도, 상기 데이터 기록층(18)의 저항상태가 쉽게 변화될 수 있기 때문에, 상기 데이터 기록층(18)의 저항상태를 제어하는 것이 매우 어려울 수 있다. 반면에, 상기 데이터 기록층(18)이 10000Å 이상으로 너무 두꺼울 경우, 상당한 양의 Cu 이온들에 의해서만, 상기 데이터 기록층(18)의 저항상태가 변화될 수 있기 때문에 기록매체의 동작전압이 커질 수 있다.
본 발명에 따른 데이터 기록매체 및 이를 이용한 데이터의 기록방법에 따르면, 데이터 기록층의 입계(grain boundary)에 Cu 이온들을 편석 또는 휘발시켜 상기 데이터 기록층의 저항상태를 변화시킴으로써 데이터의 기록 또는 제거가 구현되기 때문에, 직경이 10㎚ 이하의 작은 영역에서도 효과적으로 데이터의 기록/저장 동작이 가능할 수 있다. 따라서, 본 발명에 따른 데이터 기록매체에 종래 기록매체보다 더 많은 고용량의 데이터가 저장될 수 있어, 데이터의 저장능력이 향상될 수 있으며, 그 결과, 대용량 및 고기록 밀도의 정보저장 장치가 쉽게 구현될 수 있다.
도 3a는 본 발명에 따른 데이터 기록매체에서 전압펄스의 인가 전에 데이터 기록층의 입계를 보여주는 사진이고, 도 3b는 본 발명에 따른 데이터 기록매체에서 전압펄스의 인가 후에 데이터 기록층의 입계로 Cu 이온들이 확산되어 편석(segregation)/석출(precipitation)된 상태를 보여주는 사진이다. 그리고, 도 4는 도 3a 및 도 3b 각각에서 데이터 기록층의 저항상태를 보여주는 그래프이다.
"R2"는 도 3a의 저항상태를 나타내며, "R2(R2>R1)"는 도 3b의 저항상태를 나타낸다. 도 4에서, 먼저 AFM 팁으로 (-)전압을 인가하여 데이터를 저장하는 동작을 1회 실시한 후, 상기 데이터 기록층의 전압-전류 특성을 측정하였다(그래프 1). 그리고나서, 상기 데이터 기록층에 다시 역전압을 인가하여 저장된 데이터를 지운후, 다시 (-)전압을 인가하여 데이터를 저장하는 동작을 반복하여 2회, 3회, 4회 실시하여 상기 데이터 기록층의 전압-전류 특성을 측정하였다(그래프 2,3,4). 그리고, 도 3b는 4회째 실시한 데이터 기록층의 입계를 보여주는 사진이다. 도 3b를 참조하 면, GeTe 데이터 기록층의 입계(grain boundary) 상에 Cu 금속이 솟아올라온 것이 관찰된다.
도 5a는 본 발명에 따른 데이터 기록매체에 전압펄스를 인가함에 따라 데이터 기록층으로 Cu 이온들이 확산되어 상기 데이터 기록층에 Cu 이온들의 농도가 증가됨을 보여주는 시뮬레이션 결과이다. 그리고, 도 5b는 도 5a에서 데이터 기록매체에 인가되는 전압펄스의 변화에 따라 데이터 기록층에 흐르는 전류를 측정한 결과그래프이다.
도 6은 본 발명의 제2 실시예에 따른 데이터 기록매체의 개략적 단면도이다. 여기에서, 상기 제1 실시예와 동일한 구성요소에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
도 6을 참조하면, 제2 실시예에 따른 데이터 기록매체는, 기판(112) 상에 순차로 적층된 구리(Cu) 전극층(114) 및 데이터 기록층(118)을 구비하고 있으며, 여기에서 상기 데이터 기록층(118)은 SiO2 격벽(115)에 의해 다수의 단위셀(unit cell)로 분할되어 있다. 따라서, 도시된 바와 같이, 다수의 AFM 팁(119) 어레이(array)를 갖는 멀티 프로브 장치(200, multi-probe apparatus)를 이용하여, 각각의 단위셀에 서로 다른 정보저장이 가능할 수 있으며, 그 결과 빠른시간 내에 고속으로 동작할 수 있는 대용량 및 고기록 밀도의 정보저장 장치가 구현될 수 있다. 상기 제1 실시예와 마찬가지로, 상기 데이터 기록층(118)은 S, Se 및 Te 으로 이루어지는 그룹으로부터 선택된 어느 하나와 금속물질의 화합물로 될 수 있으며, 바람 직하게는 GeTex(0<x≤1), CuSx(0<x≤1), GeSx(0<x≤1), SbTex(0<x≤1) 및 AbSx(0<x≤1)으로 형성될 수 있다.
본 발명에 따르면, 데이터의 기록/저장 특성이 우수하여 고용량의 데이터 저장성능을 가질 수 있도록 그 구조가 개선된 데이터 기록매체 및 이를 이용한 데이터의 기록방법을 얻을 수 있다. 본 발명에 따른 데이터 기록매체 및 이를 이용한 데이터의 기록방법에 따르면, 데이터 기록층의 입계(grain boundary)에 Cu 이온들을 편석 또는 휘발시켜 상기 데이터 기록층의 저항상태를 변화시킴으로써 데이터의 기록 또는 제거가 구현되기 때문에, 직경이 10㎚ 이하의 작은 영역에서도 효과적으로 데이터의 기록/저장 동작이 가능할 수 있다. 따라서, 본 발명에 따른 데이터 기록매체에 종래 기록매체보다 더 많은 고용량의 데이터가 저장될 수 있어, 데이터의 저장능력이 향상될 수 있으며, 그 결과, 대용량 및 고기록 밀도의 정보저장 장치가 쉽게 구현될 수 있다.
이상에서, 이러한 본원 발명의 이해를 돕기 위하여 몇몇의 모범적인 실시예가 설명되고 첨부된 도면에 도시되었으나, 이러한 실시예들은 예시적인 것에 불과하며 당해 분야에서 통상적 지식을 가진 자라면 상기 실시예로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점이 이해되어야 할 것이다. 따라서, 본 발명은 도시되고 설명된 구조와 공정순서에만 국한되는 것은 아니며, 특허청구범위에 기재된 발명의 기술사상을 중심으로 보호되어야 할 것이다.

Claims (13)

  1. 기판 상에 형성된 구리(Cu) 전극층; 및
    상기 Cu 전극층 상에 S, Se 및 Te 으로 이루어지는 그룹으로부터 선택된 어느 하나와 금속물질의 화합물로 형성된 데이터 기록층;을 구비하여,
    상기 데이터 기록층에 인가되는 전압펄스에 따라 상기 Cu 전극층으로부터 Cu 이온들이 상기 데이터 기록층으로 확산되거나 또는 상기 확산된 Cu 이온들이 상기 Cu 전극층으로 재확산되어 상기 데이터 기록층으로부터 제거됨으로써, 상기 데이터 기록층의 저항상태가 변화되어 상기 데이터 기록층에 데이터가 기록 또는 제거되는 것을 특징으로 하는 데이터 기록매체.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 데이터 기록층은 GeTex(0<x≤1), CuSx(0<x≤1), GeSx(0<x≤1), SbTex(0<x≤1) 및 AbSx(0<x≤1)으로 이루어지는 그룹으로부터 선택된 어느 하나로 형성된 것을 특징으로 하는 데이터 기록매체.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 데이터 기록층의 두께는 100Å 내지 10000Å으로 형성된 것을 특징으로 하는 데이터 기록매체.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 Cu 전극층의 두께는 100Å 내지 10000Å으로 형성된 것을 특징으로 하는 데이터 기록매체.
  5. 구리(Cu) 전극층 및 상기 Cu 전극층 상에 S, Se 및 Te 으로 이루어지는 그룹으로부터 선택된 어느 하나와 금속물질의 화합물로 형성된 데이터 기록층을 구비하는 데이터 기록매체를 준비하는 단계; 및
    상기 데이터 기록층 상에 전압펄스를 인가하여, 상기 Cu 전극층으로부터 Cu 이온들을 상기 데이터 기록층으로 확산시키거나 또는 상기 확산된 Cu 이온들을 상기 Cu 전극층으로 재확산시켜 상기 데이터 기록층으로부터 제거시킴으로써, 상기 데이터 기록층의 저항상태를 변화시켜 상기 데이터 기록층에 데이터를 기록 또는 제거하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 데이터의 기록방법.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 데이터 기록층은 GeTex(0<x≤1), CuSx(0<x≤1), GeSx(0<x≤1), SbTex(0<x≤1) 및 AbSx(0<x≤1)으로 이루어지는 그룹으로부터 선택된 어느 하나로 형성된 것을 특징으로 하는 데이터의 기록방법.
  7. 제 5 항에 있어서,
    상기 데이터 기록층 상에 (-)전압을 인가하여, 상기 Cu 전극층으로부터 Cu 이온들을 상기 데이터 기록층으로 확산시킴으로써, 상기 데이터 기록층의 저항상태를 변화시키는 것을 특징으로 하는 데이터의 기록방법.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 Cu 이온들은 상기 데이터 기록층의 입계(grain boundary)로 확산되어 상기 입계에 편석(segregation)되는 것을 특징으로 하는 데이터의 기록방법.
  9. 제 7 항에 있어서,
    상기 데이터 기록층 및 Cu 전극층 각각의 두께는 100Å 내지 10000Å으로 형성된 것을 특징으로 하는 데이터의 기록방법.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 데이터 기록층에 인가되는 (-)전압은 -2V 내지 -0.3V의 범위로 제어되는 것을 특징으로 하는 데이터의 기록방법.
  11. 제 7 항에 있어서,
    상기 데이터 기록층 상에 (+)전압을 인가하여 상기 데이터 기록층으로 확산된 Cu 이온들을 상기 Cu 전극층으로 재확산시켜 상기 데이터 기록층으로부터 제거 시킴으로써, 상기 데이터 기록층의 저항상태를 변화시키는 것을 특징으로 하는 데이터의 기록방법.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 데이터 기록층 및 Cu 전극층 각각의 두께는 100Å 내지 10000Å으로 형성된 것을 특징으로 하는 데이터의 기록방법.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 데이터 기록층에 인가되는 (+)전압은 0.3V 내지 2V의 범위로 제어되는 것을 특징으로 하는 데이터의 기록방법.
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Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2915616B1 (fr) * 2007-04-27 2010-08-20 Centre Nat Rech Scient Dispositif et procede de stockage de masse d'information.
JP5734796B2 (ja) * 2011-09-14 2015-06-17 株式会社東芝 記憶装置
CN114674859A (zh) * 2019-07-24 2022-06-28 北京科技大学 一种用于测量表面偏聚挥发量的试样架及其使用方法

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5985404A (en) * 1996-08-28 1999-11-16 Tdk Corporation Recording medium, method of making, and information processing apparatus
US6487106B1 (en) * 1999-01-12 2002-11-26 Arizona Board Of Regents Programmable microelectronic devices and method of forming and programming same
KR100499127B1 (ko) 2002-07-05 2005-07-04 삼성전자주식회사 고밀도 정보저장매체 및 그 제조방법 및 정보저장장치 및이를 이용한 정보 기록 및 재생 및 소거방법
US6944114B2 (en) 2002-12-17 2005-09-13 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Contact probe storage device including conductive readout medium
US20050156271A1 (en) 2004-01-16 2005-07-21 Si-Ty Lam Data storage device
JP4966501B2 (ja) 2004-02-24 2012-07-04 セイコーインスツル株式会社 走査型プローブメモリ装置
US7903532B2 (en) * 2006-10-11 2011-03-08 Seagate Technology Llc Elevated electrodes for probe position sensing

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