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JP2673352B2 - メモリー入力装置 - Google Patents

メモリー入力装置

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JP2673352B2
JP2673352B2 JP62253157A JP25315787A JP2673352B2 JP 2673352 B2 JP2673352 B2 JP 2673352B2 JP 62253157 A JP62253157 A JP 62253157A JP 25315787 A JP25315787 A JP 25315787A JP 2673352 B2 JP2673352 B2 JP 2673352B2
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学 大海
寿彦 作原
龍明 安宅
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セイコーインスツルメンツ株式会社
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    • B82NANOTECHNOLOGY
    • B82YSPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
    • B82Y10/00Nanotechnology for information processing, storage or transmission, e.g. quantum computing or single electron logic
    • GPHYSICS
    • G11INFORMATION STORAGE
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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、分子レベルの記録が
可能なメモリー入力装置に関するものである。 〔従来の技術〕 従来、メモリー入力装置は磁気記録方式としては一般
に針状Co−γFe2O3のような磁性粉末を支持体に塗着し
たメモリー部を用いてその面内長手方向に磁化する方式
による装置や、メモリー部の垂直方向の磁化を用いる垂
直磁化記録方式による装置があり、光磁気記録方式とし
ては、膜面を一定の方向に磁化しておき、記録すべき位
置にレーザービームを照射する事によってその位置の温
度を上昇せしめ、磁化の方向を反転させる方式による装
置がある。 〔発明が解決しようとする問題点〕 しかし、これらの方式による装置では、メモリー部に
入力装置の一部が物理的に接触する事によってメモリー
部が長期間使用に耐えられなかったり、単位メモリー部
が一定の原子数以上の原子より成る領域になる事によっ
て高密度化に限界があった。 〔問題点を解決するための手段〕 そこでこの発明は、メモリー部に記録するための入力
部分を制御する手段を有し、この制御手段によってメモ
リー部に対する入力を行うメモリー入力装置において、
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に印加する電圧を制
御するための手段を有するメモリー入力装置とした。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入力装置を用いて、
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
接させ所定の電圧を印加することによって、メモリー部
の物性状態を変化させて情報を入力し保持するものであ
り、このメモリー入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の情報記録が可能となる。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、並列入力あるいは広い範囲へ
の入力が可能となる。 〔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。面内方向(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。
面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8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部5へ
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
上に設置しており、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。各
々の導電性部に印加する電圧は、各々独立に制御するこ
とができる。粗動制御部11,Z軸制御部12,XY軸制御部13,
電圧制御部10はいずれもコンピュータ14により制御され
る。電源,制御部(10〜13),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、メモリー部5と
して誘電体を用いて記録したものについて述べる。第2
図は本実施例の針状デバイス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の表面にある誘電
体物質(15〜19)の一原子ずつに対して、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
(26〜30)を近づけ、電圧を印加する事によって分極さ
せる。電圧を印加しなかった導電性先端部(27,30)の
下にある部分の原子(18,15)は分極しない。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、同様に入力が必要な位置の上にある導電先端部の
みに電圧を印加する事によって、その位置の原子のみを
分極させる。こうする事により、原子レベルでのメモリ
ー入力が実現される。 (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に
極性を持った化合物を用いて記録したものについ述べ
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。極性を持った化
合物(31〜35)がメモリー部5にあると、電圧を印加す
る事によって該化合物は電界の向きに沿って回転する。
メモリー部の表面にある極性化合物分子(31〜35)の一
分子ずつに対して、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先端部(26〜30)を近づけ、電圧を
印加する事によって、極性化合物分子を回転させる。電
圧を印加しなかった先端部(27,30)の下にある分子(3
4,31)は回転しない。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、同様に入力が必要
な位置の上にある先端部のみに電圧を印加する事によっ
て、その位置の分子のみを回転させる。こうする事によ
り、分子レベルでのメモリー入力が実現される。 (実施例4) 本実施例では、実施例1の装置を用い、メモリー部5
に液晶物質を用いたものについて述べる。第4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。液晶は電圧が印加されると分子の
向きが変化する。メモリー部5の液晶物質(36〜40)の
一分子ずつに対して、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先端部(26〜30)を近づけ、電圧
を印加する事によって液晶分子の向きを変える。電圧を
印加しなかった先端部(27,30)の下にある液晶分子(3
9,36)は向きを変えない。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、同様に入力が必要
な位置の上にある先端部のみに電圧を印加する事によっ
て、その位置の液晶分子のみ向きを変える。こうする事
によって、分子レベルでのメモリー入力が実現される。 (実施例5) 本実施例では、実施例1の装置を用い、針状デバイス
8の先端部として導電性先端部を用い、メモリー部5に
多価元素原子を用い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。多価元素原子は電圧を印加さ
れると、持つ電子数が変化する。メモリー部5の多価元
素原子(41〜45)の一つずつに対して、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
(26〜30)を近づけ、電圧を印加する事によってトンネ
ル効果を生ぜしめ、その原子が持つ電子数を変化させ
る。電圧を印加しなかった導電性先端部(27,30)の下
にある原子(44,41)の電子数は変化しない。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、上と同様にして入力が必要な位置の上にある導電性
先端部のみに電圧を印加する事によってトンネル効果を
生ぜしめ、その位置の原子の持つ電子数を変化させる。
こうする事により、原子レベルでのメモリー入力が実現
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
にエレクトロクロミック分子を用いたものについて述べ
る。第6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。エレクトロクロ
ミック分子は電圧を印加されると吸収光波長が変化す
る。このような分子(46〜50)の一つずつに対して、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先
端部(26〜30)を近づけ、電圧を印加する事によってト
ンネル効果を生じせしめ、メモリー入力を行う。電圧を
印加しなかった先端部(27,30)の下にある分子(49,4
6)の吸収光波長は変化しない。次に針状デバイス8をX
Y平面上のX軸あるいはY軸方向に移動し、上と同様に
して入力が必要な位置の上にある先端部のみに電圧を印
加する事によってトンネル効果を生ぜしめ、その位置の
分子の吸収光波長を変化させる。こうする事により、分
子レベルでのメモリー入力が実現される。 (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
に極性溶媒に浸した極性物質を用い、針状デバイス8の
先端部として多数の導電性針を用いたものについて述べ
る。極性溶媒中に置かれた極性物質より成るメモリー部
5表面は弱く帯電していると言えるが、この物質の分子
一つずつに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、電圧を印加する事によ
ってトンネル効果を生ぜしめ、メモリー入力を行う。電
圧を印加しなかった導電性先端部の下にある極性分子の
電荷は変化しない。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、上と同様にして入力が必
要な位置の上にある導電性先端部のみに電圧を印加する
事によってトンネル効果を生ぜしめ、分子レベルでのメ
モリー入力を実現する。 〔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所定の電
圧を印加することによって、メモリー部の物性状態例え
ば、誘電体の分極状態、極性化合物の分子の回転状態、
液晶物質の分子の向き、多価元素原子の電子数、エレク
トロクロミック分子の吸収光波長あるいは極性溶媒に浸
した極性物質の電荷等を変化させることにより、情報を
入力し保持できるものであり、このメモリー入力装置を
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
の情報記録が可能となった。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、並列入力あるいは広い範囲への入力が可能となる。
【図面の簡単な説明】 第1図は本発明によるメモリー入力装置の概略系統図、
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部の一部の拡大平
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 10……電圧制御部 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.メモリー部に記録するための入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対する入
    力を行うメモリー入力装置において、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に
    印加する電圧を制御するための手段を有する事を特徴と
    するメモリー入力装置。 2.前記距離を制御するための手段は、前記電圧を制御
    するための手段により前記針状デバイスの先端に電圧を
    印加したとき、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項記載のメモリー入力装置。
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