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JP2673351B2 - メモリー出力装置 - Google Patents

メモリー出力装置

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Publication number
JP2673351B2
JP2673351B2 JP62253156A JP25315687A JP2673351B2 JP 2673351 B2 JP2673351 B2 JP 2673351B2 JP 62253156 A JP62253156 A JP 62253156A JP 25315687 A JP25315687 A JP 25315687A JP 2673351 B2 JP2673351 B2 JP 2673351B2
Authority
JP
Japan
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memory
needle
tip
shaped device
output
Prior art date
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Expired - Lifetime
Application number
JP62253156A
Other languages
English (en)
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JPH0196840A (ja
Inventor
学 大海
寿彦 作原
龍明 安宅
Original Assignee
セイコーインスツルメンツ株式会社
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Family has litigation
First worldwide family litigation filed litigation Critical https://patents.darts-ip.com/?family=17247307&utm_source=google_patent&utm_medium=platform_link&utm_campaign=public_patent_search&patent=JP2673351(B2) "Global patent litigation dataset” by Darts-ip is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Application filed by セイコーインスツルメンツ株式会社 filed Critical セイコーインスツルメンツ株式会社
Priority to JP62253156A priority Critical patent/JP2673351B2/ja
Priority to EP19880308325 priority patent/EP0307211A3/en
Priority to US07/243,514 priority patent/US4962480A/en
Publication of JPH0196840A publication Critical patent/JPH0196840A/ja
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Publication of JP2673351B2 publication Critical patent/JP2673351B2/ja
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  • Analysing Materials By The Use Of Radiation (AREA)
  • Semiconductor Memories (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は非接触式で原子レベル、分子レベルのメモリ
ー出力が可能な装置に関するものである。 〔従来の技術〕 従来、メモリー出力装置はフロッピーディスク,磁気
テープ等の磁気記録媒体には磁気ヘッドが用いられ、光
ディスク,光磁気ディスク等の媒体には光学ヘッドが用
いられていた。 〔発明が解決しようとする問題点〕 しかし、これらの方法ではメモリー部に出力装置の一
部が物理的に接触する事によってメモリー部が長時間使
用に耐えられなかったり、単位メモリー部が一定の原子
数・分子数以上の構成要素から成っていないと出力でき
ないという問題点があった。 〔問題点を解決するための手段〕 そこでこの発明は、メモリー部に記録されている情報
を読み出すための出力部分を制御する手段を有し、この
制御手段によってメモリー部に記録されている情報を読
み出すメモリー出力装置において、制御手段が微細な先
端部を有する針状デバイスと、メモリー部の表面を前記
針状デバイスの先端部に接近させて位置づけさせるため
の手段と、針状デバイスの先端部がメモリー部の表面を
走査させるための手段と、針状デバイスの先端部とメモ
リー部の表面との間の距離を制御するための手段と、針
状デバイスの先端部とメモリー部の表面との間の状態変
化を検出するための手段を有するメモリー出力装置とし
た。また針状デバイスは1つあるいは多数の針で形成さ
れ、また半導体加工技術により形成した。 〔作用〕 上記のように構成されたメモリー出力装置を用いて、
先端部が原子1個から数十個という微細な針状デバイス
をメモリー部表面に、トンネル効果が生じる程度まで近
接させ針状デバイスの先端部とメモリー部の表面に流れ
るトンネル電流の変化を検出することによって、メモリ
ー部に保持された情報を読み出すものであり、このメモ
リー出力装置を用いることによって、従来は実現困難で
あった非接触で、かつ単位メモリー部が単原子あるいは
単分子レベルで保持された情報の出力が可能となる。ま
た針状デバイスを多数の針で形成し、各針でメモリー部
表面との距離あるいは各針に印加する電圧をそれぞれ独
立に制御することにより、並列出力あるいは広い範囲か
らの出力が可能となる。 〔実施例〕 以下に本発明の実施例を図面に基づいて説明する。 (実施例1) 第1図に本発明によるメモリー出力装置を示す。防震
台1上に乗せられた定盤2に固定されたアーム3に針状
デバイス操作部7が取り付けられており、ダイヤル6を
回すことにより、針状デバイス操作部7を垂直方向に移
動する事が可能であり、メモリー部5と針状デバイス8
のZ軸方向の粗い位置決めを行うのに用いることができ
る。両内方向(X−Y軸)の粗位置決め用としてX−Y
ステージ3と粗動制御部11により制御を行う。また、取
り付けられている光学顕微鏡25は、針状デバイス8とメ
モリー部5との粗位置合わせの際に用いる事ができる。
両内方向の走査は針状デバイス操作部7内に組み込まれ
た三次元圧電素子をX,Y軸制御部13で制御することで行
う。メモリー部5と針状デバイスとの間に1〜100mVの
範囲の一定電圧を印加する事によってメモリーの入力を
行う。針状デバイスは導電性を有する単一、あるいは多
数の針で形成されるが、本実施例の針状デバイス8は半
導体基板上に導電性部と絶縁性部が交互に平面上に配置
しており、導電性部には先端が原子1個〜数個よりなる
導電性針が接続されている。この導電性針はエッチング
加工によって半導体基板上に成長させた導電性層を微細
化する事によって製造する事も可能である。粗動制御部
11,Z軸制御部12,XY軸制御部13はいずれもコンピュータ1
4により制御される。電源,制御部(11〜13),コンピ
ュータ14を除いた装置は、シールドボックス24内で設置
されている。 (実施例2) 本実施例では実施例1の装置を用いて、メモリー部5
として誘導体を用い、針状デバイス8の先端部として導
電性先端部を用いて出力したものについて述べる。第2
図は本実施例の装置の針状デバイス8の先端部とメモリ
ー部5の一部の拡大図である。メモリー部5は誘電体メ
モリー部の一部メモリー部(15〜18)より成り、これが
分極しているか、していないかによって情報を保持して
いる。このメモリー部5の表面にある誘電体分子の一つ
ずつに対して、針状デバイスの各々の導電性部上に接続
れれた微細な導電性先端部を近づけると、分極している
分子(15,17)に近づけた導電性先端部(81,83)にはト
ンネル効果により、より大きな電流が流れる。一方、分
極していない分子(16,18)に近づけた導電性先端部(8
0,82)には電流が流れにくい。次に、針状デバイス8を
XY平面状のX軸方向あるいはY軸方向に移動して同様に
トンネル電流を測定する。このようにして分子レベルの
メモリー出力が実現される。 (実施例3) 本実施例では実施例1の装置を用い、メモリー部5と
して多価元素原子を用い、針状デバイス8の先端部とし
て導電性先端部を用いて出力したものについて述べる。
第3図は本実施例の装置の針状デバイス8の先端部とメ
モリー部5の一部の拡大図である。メモリー部5の多価
元素原子は1原子の持つ電荷数の違いによって原子レベ
ルで情報を保持している。このメモリー部5表面にある
原子一つずつに対して、針状デバイスの各々の導電性部
上に接続された微細な導電性先端部を近づけると、多く
の電荷を持っている原子(26,28)に近づけた導電性先
端部(81,83)にはトンネル効果により、より大きな電
流が流れる。一方、少ない電荷を持っている原子(27,2
9)に近づけた導電性先端部(80,82)には電流は流れに
くい。次に針状デバイス8をXY平面上のX軸方向あるい
はY軸方向に移動して同様にトンネル電流を測定する。
このようにして原子レベルのメモリー出力が実現され
る。 (実施例4) 本実施例では実施例1の装置を用いて、メモリー部5
として人工超格子を用い、針状デバイス8の先端部とし
て導電性先端部を用いて出力したものについて述べる。
第5図は本実施例の装置の針状デバイス8の先端部とメ
モリー部5の一部の拡大図である。メモリー部5は種類
の異なる元素が配列する事によって原子レベルで情報が
保持されている。このメモリー部5表面に、針状デバイ
ス8の各々の導電性部上に接続された微細な導電性先端
部を近づけると、トンネル効果を測定することによって
大きな原子(31,33)と小さな原子(32,34)が区別でき
る。次に針状デバイスをXY平面上のX軸あるいはY軸方
向に移動して同様に情報が出力される。このようにして
原子レベルでのメモリー出力が実現される。 (実施例5) 本実施例では実施例1の装置を用い、メモリー部5に
人工超格子を用い、針状デバイス8の先端部として導電
性先端部を用いて出力したものについて述べる。第5図
は本実施例による装置の針状デバイス8の先端部とメモ
リー部5の一部の拡大図である。メモリー部5は導電性
元素が1〜数原子だけメモリー部表面より垂直方向の膜
厚が位置によって異なる事によって、原子レベルで情報
が保持されている。このメモリー部5表面に針状デバイ
ス8の各々の導電性部上に接続された微細な導電性先端
部を近づけると、トンネル効果によって膜厚の大きな部
分に近づけた導電性先端部(81,83)にはより大きなト
ンネル電流が流れ、膜厚の小さな部分に近づけた導電性
先端部(80,82)には電流が流れにくい。次に針状デバ
イス8をXY平面上のX軸あるいはY軸方向に移動し、上
と同様にトンネル効果を利用して情報を出力する。この
ようにして原子レベルでのメモリー出力が実現される。 (実施例6) 本実施例では実施例1の装置を用い、メモリー部5に
非共有電子軌道が異方性を持つ分子を用い、針状のデバ
イス8の先端部として導電性先端部を用いて出力したも
のについて述べる。第6図は本実施例による装置の針状
デバイス8の先端部とメモリー部5の一部と針状デバイ
ス8の一部の拡大図である。メモリー部5は非共有電子
軌道が異方性を持つ分子が、非共有電子軌道を外側に向
けているものと、非共有電子軌道を内側に向けているも
のの二種類ある事によって分子レベルで情報を保持して
いる。このメモリー部5表面に針状デバイス8の各々の
導電性部上に接続された微細な導電性先端部を近づける
と、非共有電子軌道を外側に向けている分子(36,38)
に近づけた導電性先端部(81,83)にはトンネル効果に
よって流れるトンネル電流は、間のポテンシャル障壁が
低いために大きい。一方、非共有電子軌道を内側に向け
ている分子(37,39)に近づけた導電性先端部(80,82)
に流れるトンネル電流は、ポテンシャル障壁が高いため
に、小さい。次に針状デバイス8をXY平面上のX軸ある
いはY軸方向に移動して、上と同様にトンネル効果を利
用する事によって分子レベルの情報を出力する。このよ
うにして分子レベルでのメモリー出力が実現される。 (実施例7) 本実施例では実施例1の装置を用い、メモリー部5と
して極性溶媒中に浸した極性物質を用い、針状デバイス
8の先端部として導電性先端部を用いて出力したものに
ついて述べる。メモリー部5の極性物質は電離している
ものと、していないものの二種類がある事によって、分
子レベルで情報を保持している。これに針状デバイス8
の各々の導電性部上に接続された微細な導電性先端部を
近づけると、極性物質が電離している場合と、していな
い場合では観測されるトンネルの電流の大きさが異な
る。次に針状デバイス8をXY平面上のX軸あるいはY軸
方向に移動し、同様にトンネル効果を利用する事によっ
て、分子レベルでのメモリー出力が可能になる。 〔発明の効果〕 本発明は以上説明したように、先端部が原子1個から
数十個という微細な針状デバイスを用いてメモリー部表
面に、トンネル効果が生じる程度まで近接させトンネル
電流の大小を検出することによって、メモリー部に保持
された情報例えば、誘電体の分極の有無、多価元素原子
の電荷数の違い、人工超格子の元素の種類、人工超格子
の膜厚の違い、非共有電子軌道が異方性を持つ分子の電
子軌道の向き、あるいは極性溶媒に浸した極性物質の電
離の有無を読み出すことができるものであり、このメモ
リー出力装置を用いることによって、従来は実現困難で
あった非接触で、かつ単位メモリー部が単原子あるいは
単分子レベルで保持された情報の出力が可能となった。
また針状デバイスを多数の針で形成し、各針とメモリー
部表面との距離あるいは各針に印加する電圧をそれぞれ
独立に制御することにより、並列出力あるいは広い範囲
からの出力が可能となる。
【図面の簡単な説明】 第1図は本発明によるメモリー出力装置の概略説明図で
あり、第2図〜第6図はそれぞれ実施例2〜実施例6に
よる装置の針状デバイスの先端部とメモリーの一部の拡
大平面図である。 3……X−Yステージ 5……メモリー部 6……ダイヤル 7……針状デバイス操作部 8……針状デバイス 11……粗動制御部 12……Z軸制御部 13……X,Y軸制御部 14……コンピュータ

Claims (1)

  1. (57)【特許請求の範囲】 1.メモリー部に記録されている情報を読み出すための
    出力部を制御する手段を有し、該制御手段によって前記
    メモリー部に記録されている情報を読み出すメモリー出
    力装置において、前記制御手段が、多数の導電性部とそ
    れらの間に挟まった絶縁部よりなる微細な先端部を有す
    る針状デバイスと、前記メモリー部の表面を前記針状デ
    バイスの先端に接近させて位置づけさせるための手段
    と、前記針状デバイスの先端部が前記メモリー部の表面
    を走査させるための手段と、前記針状デバイスの先端部
    と前記メモリー部の表面との間の距離を制御するための
    手段と、前記針状デバイスの先端部と前記メモリー部の
    表面との間の状態変化を検出するための手段を有する事
    を特徴とするメモリー出力装置。 2.前記距離を制御するための手段は、前記状態変化を
    検出するための手段により前記メモリー部表面の状態を
    検出するとき、前記メモリー部の表面と前記針状デバイ
    スの先端部との距離を、前記針状デバイスの先端部と前
    記メモリー部の表面の間にトンネル効果が生じる程度ま
    で近接制御するものである事を特徴とする特許請求の範
    囲第1項記載のメモリー出力装置。
JP62253156A 1987-09-10 1987-10-07 メモリー出力装置 Expired - Lifetime JP2673351B2 (ja)

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EP19880308325 EP0307211A3 (en) 1987-09-10 1988-09-09 Memory reading device
US07/243,514 US4962480A (en) 1987-09-10 1988-09-12 Memory reading apparatus

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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