JPH03100945A - 読み取りに基質の光学的蛍光を利用する走査トンネル顕微鏡記憶装置 - Google Patents
読み取りに基質の光学的蛍光を利用する走査トンネル顕微鏡記憶装置Info
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- JPH03100945A JPH03100945A JP2229542A JP22954290A JPH03100945A JP H03100945 A JPH03100945 A JP H03100945A JP 2229542 A JP2229542 A JP 2229542A JP 22954290 A JP22954290 A JP 22954290A JP H03100945 A JPH03100945 A JP H03100945A
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
発明の背景
本発明は情報媒体に記録した情報の読み取りに関する。
より具体的には、本発明は螢光を発する基質層とともに
走査トンネル顕微鏡を用いて情報を読み取る方法に関す
る。
走査トンネル顕微鏡を用いて情報を読み取る方法に関す
る。
走査トンネル顕微鏡はごく最近開発されたもので、Ｇｅ
ｒｄ Ｂ１ｎｎ１ｇおよびＨｅ１ｎｒｉＣｈ ＲＯｈｒ
６ｒ ｋｔその開発により″ｃ１９８６年ノーベル物理
学賞ヲ得ている。この顕微鏡の初期の設計は扱い難く、
かつ壊れやすかったけれども、最近では改良されて小型
でじょうぶな走査トンネル顕微鏡（ＳＴＭ）となった。
ｒｄ Ｂ１ｎｎ１ｇおよびＨｅ１ｎｒｉＣｈ ＲＯｈｒ
６ｒ ｋｔその開発により″ｃ１９８６年ノーベル物理
学賞ヲ得ている。この顕微鏡の初期の設計は扱い難く、
かつ壊れやすかったけれども、最近では改良されて小型
でじょうぶな走査トンネル顕微鏡（ＳＴＭ）となった。
ＳＴＭ装置の主要構成要素の一つは、鋭い金属チップを
問題の試料上に走査させてサブナノメートルの分解能を
得ることができる圧電位置決め装置である。圧電位置決
め装置はいろいろな形状？とることができ、三つの直交
圧電バーより成る一組のバーまたは四象限に区分された
単一の圧電管より成ることが多い。圧電位置決め装置は
、チップを試料上に動かすほかに、またチップと試料と
の間に一定距離を保たなければならない。あらゆるＳＴ
Ｍのこの特徴は極めて鋭敏な高さ検知器を必要とする。
問題の試料上に走査させてサブナノメートルの分解能を
得ることができる圧電位置決め装置である。圧電位置決
め装置はいろいろな形状？とることができ、三つの直交
圧電バーより成る一組のバーまたは四象限に区分された
単一の圧電管より成ることが多い。圧電位置決め装置は
、チップを試料上に動かすほかに、またチップと試料と
の間に一定距離を保たなければならない。あらゆるＳＴ
Ｍのこの特徴は極めて鋭敏な高さ検知器を必要とする。
ＳＴＭにおいて、高さ検知器はチップと試料との間に流
れるトンネル電流の量子力学的性質に依存する。トンネ
ル電流を生じさせるためには、チップは試料の約Ｑ、５
ｎｍ上方になければならない。
れるトンネル電流の量子力学的性質に依存する。トンネ
ル電流を生じさせるためには、チップは試料の約Ｑ、５
ｎｍ上方になければならない。
チップ−試料間距離のＱ、１１ｍの変化がトンネル電流
に約１０倍の変化？生じさせるように、トンネル電流が
距離によって指数関数的に変化することは十分に立証さ
れている。テッ゛ブー試料の離隔距離に対するトンネル
電流のこの鋭敏な感度が圧電位置決め装置へのフィード
バック信号として用いられ、それによってティップ−試
料量離隔距離＆０．０１ｎｍ以内の精度で一定に保つこ
とができる。
に約１０倍の変化？生じさせるように、トンネル電流が
距離によって指数関数的に変化することは十分に立証さ
れている。テッ゛ブー試料の離隔距離に対するトンネル
電流のこの鋭敏な感度が圧電位置決め装置へのフィード
バック信号として用いられ、それによってティップ−試
料量離隔距離＆０．０１ｎｍ以内の精度で一定に保つこ
とができる。
適当に設計されたＳＴＭ装置は極めて小型であることが
でき、直径１センチメートルはどの小さいＳＴＭがつく
られている。圧電位置決め装置およびチップの集成体は
振動から気？付けて隔離させねばならず、これはスプリ
ング状支持本でＳＴＭを懸垂することによって行われる
ことが多い。屡々二三水準の防振装置が組込まれる。し
かし、計器の物理的形状を小型にし、圧電位置決め装置
を極めて対称的なホルダー内に設計することにょって、
防振に対する厳しい要件を、管理可能かつ容易に到達可
能な程度に低限させることができる。
でき、直径１センチメートルはどの小さいＳＴＭがつく
られている。圧電位置決め装置およびチップの集成体は
振動から気？付けて隔離させねばならず、これはスプリ
ング状支持本でＳＴＭを懸垂することによって行われる
ことが多い。屡々二三水準の防振装置が組込まれる。し
かし、計器の物理的形状を小型にし、圧電位置決め装置
を極めて対称的なホルダー内に設計することにょって、
防振に対する厳しい要件を、管理可能かつ容易に到達可
能な程度に低限させることができる。
安定な計器に対する第二の要件は高度補償である。僅か
０．０１にほどの温度勾配でさえも、圧電位置決め装置
の自由な熱膨張によって受は容れられないほど大きなド
リフトを生じることがあるのでこれは望ましいことであ
る。したがって、計器の構造部材の熱膨張？圧電物質の
膨張性と注意深く釣り合わせることによって、高度の温
度補償を自動的に得ることができ、大気環境下で操作す
る場合であっても、一定のティップ−試料間距離になる
。
０．０１にほどの温度勾配でさえも、圧電位置決め装置
の自由な熱膨張によって受は容れられないほど大きなド
リフトを生じることがあるのでこれは望ましいことであ
る。したがって、計器の構造部材の熱膨張？圧電物質の
膨張性と注意深く釣り合わせることによって、高度の温
度補償を自動的に得ることができ、大気環境下で操作す
る場合であっても、一定のティップ−試料間距離になる
。
ＳＴＭ計器の設計における最近の進歩に基づいて、近い
将来に小さくて、安定でコンパクトな走査集成体が開発
されることが期待される。このＳＴＭによつてほんの数
年前までは想像できなかった長さ範囲の実験が日常的に
可能になる。可成り現在関心があるのは、ナノメートル
の長さ範囲の物質の性質な制御された方法で改質させる
ＳＴＭの能力である。
将来に小さくて、安定でコンパクトな走査集成体が開発
されることが期待される。このＳＴＭによつてほんの数
年前までは想像できなかった長さ範囲の実験が日常的に
可能になる。可成り現在関心があるのは、ナノメートル
の長さ範囲の物質の性質な制御された方法で改質させる
ＳＴＭの能力である。
事実、ＳＴＭの基礎ななす物理的原理は原子レベルで構
造？変えかつ加工する手段を既に提供している。ｈ走査
トンネル懸微鏡の開発ならびに操作に関するこれ以上の
背景および詳細は、またＲｅｖ、Ｍｏｄ、Ｐｈｙｓ、
、第５９巻、第３号、第１部。
造？変えかつ加工する手段を既に提供している。ｈ走査
トンネル懸微鏡の開発ならびに操作に関するこれ以上の
背景および詳細は、またＲｅｖ、Ｍｏｄ、Ｐｈｙｓ、
、第５９巻、第３号、第１部。
１９８７年７月に転載さｎりＧｅｒｄ Ｂ１ｎｎ１ｇお
よびＨｅ ｉｎｒ ｉｃｈ ＲＯｈｒ８ｒ （１）論文
「Ｓｃａｎｎｉｎｇ Ｔｕｎｎｅｌ−ｉｎｇ Ｍｉｃｒ
ｏｓｃｏｐｙ−Ｆｒｏｍ Ｂｉｒｔｈ ｔｏ Ａｄｏｌ
ｅｓｃｅ−ｎＣ８Ｊで知ることもできる。
よびＨｅ ｉｎｒ ｉｃｈ ＲＯｈｒ８ｒ （１）論文
「Ｓｃａｎｎｉｎｇ Ｔｕｎｎｅｌ−ｉｎｇ Ｍｉｃｒ
ｏｓｃｏｐｙ−Ｆｒｏｍ Ｂｉｒｔｈ ｔｏ Ａｄｏｌ
ｅｓｃｅ−ｎＣ８Ｊで知ることもできる。
電子トンネルは走査トンネル顕微鏡操作の基礎？なす現
象である。電子雲は概して試料表面と顕微鏡に用いら４
るニードルチップとの間の空間を占める。電子雲は電子
の位置の不確定性（電子の波動性の結果〕の結果である
。電子は「除去される」ので、導体の表面境界外にある
ことが多分できるであろう。電子雲の中の電圧で誘起さ
れた電子の流れは、従って試料表面と走査ニードルチッ
プとの間の距離に極めて敏感である。
象である。電子雲は概して試料表面と顕微鏡に用いら４
るニードルチップとの間の空間を占める。電子雲は電子
の位置の不確定性（電子の波動性の結果〕の結果である
。電子は「除去される」ので、導体の表面境界外にある
ことが多分できるであろう。電子雲の中の電圧で誘起さ
れた電子の流れは、従って試料表面と走査ニードルチッ
プとの間の距離に極めて敏感である。
表面を走査するために、それぞれの電子雲が静かに接触
するまでニードルのチップを試料の方に押し動か丁。チ
ップと試料との間に電圧？印加すると電子雲中の狭いチ
ャネルを電子が流れる。この流れをトンネル電流という
。走査ニードルチップと試料表面間の距離における原子
１個の直径に等しい量だけの変化はトンネル電流に１０
００倍もの変化を生じしめる。したがって、試料表面上
の原子の垂直位置の極めて正確な測定値を得ることがで
きる。
するまでニードルのチップを試料の方に押し動か丁。チ
ップと試料との間に電圧？印加すると電子雲中の狭いチ
ャネルを電子が流れる。この流れをトンネル電流という
。走査ニードルチップと試料表面間の距離における原子
１個の直径に等しい量だけの変化はトンネル電流に１０
００倍もの変化を生じしめる。したがって、試料表面上
の原子の垂直位置の極めて正確な測定値を得ることがで
きる。
走査トンネル顕微鏡は、その驚くべき感度によって１表
面科学および一般物理における重要な手段となった。そ
の主な用途は表面の原子レベルの解像度の画＠を得るこ
とである。しかし、物質を操作するだけでなくそれを画
像にする努力も払われている。タトえば、 ｔｙ、ｓ、
ｙｏｓｔｅｒ、 Ｊ、Ｅ、Ｆｒｏｍ−ｍｅｒおよびＪ、
Ｃ，Ａｒｎｅｔｔ ｒｖ 「Ｍｏ１ｅｃｕｌａｒ Ｍａ
ｎｉ−ｐｕｌａｔｉｏｎ ｕｓｉｎｇ ａ Ｔｕｎｎｅ
ｌｉｎｇ Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ Ｊ 。
面科学および一般物理における重要な手段となった。そ
の主な用途は表面の原子レベルの解像度の画＠を得るこ
とである。しかし、物質を操作するだけでなくそれを画
像にする努力も払われている。タトえば、 ｔｙ、ｓ、
ｙｏｓｔｅｒ、 Ｊ、Ｅ、Ｆｒｏｍ−ｍｅｒおよびＪ、
Ｃ，Ａｒｎｅｔｔ ｒｖ 「Ｍｏ１ｅｃｕｌａｒ Ｍａ
ｎｉ−ｐｕｌａｔｉｏｎ ｕｓｉｎｇ ａ Ｔｕｎｎｅ
ｌｉｎｇ Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ Ｊ 。
ｈａｔｕｒｅ 、第６３１巻、１９８８年１月２８日。
６２４頁；ならびｒｃ Ｊ、Ｂ、Ｐｅｔｈｉｃａ ノ「
Ａｔｏｍｉｃ−８ｃａｌｅ Ｅｎｇｉｎｅｅｒ ｉｎｇ
Ｊ Ｎａｔｕｒｅ 、第３３１巻。
Ａｔｏｍｉｃ−８ｃａｌｅ Ｅｎｇｉｎｅｅｒ ｉｎｇ
Ｊ Ｎａｔｕｒｅ 、第３３１巻。
１９８８年１月２８日、３０１頁を参照されたい。
印写分野においては、走査トンネル顕微鏡は印刷に用い
られている。たとえは、走査トンネル顕微鏡を用いる印
刷は、［混入法（ＣｏｎｔａｍｉｎａｔｉｏｎｐｒＯｃ
ｅｌｓｓ ） Ｊおよびレジストとしてラングミエアー
プロジェットフィルムを用いて、サブミクロンのｍｖつ
くることによって実証されている。金属ハロゲン化物フ
ィルムおよびポリメテルメタクリレートフィルムケ用い
る印刷も検討されている。
られている。たとえは、走査トンネル顕微鏡を用いる印
刷は、［混入法（ＣｏｎｔａｍｉｎａｔｉｏｎｐｒＯｃ
ｅｌｓｓ ） Ｊおよびレジストとしてラングミエアー
プロジェットフィルムを用いて、サブミクロンのｍｖつ
くることによって実証されている。金属ハロゲン化物フ
ィルムおよびポリメテルメタクリレートフィルムケ用い
る印刷も検討されている。
たとえば、 ＭｅＣｏｒｄおよびＰｅａｓｅ （１）
Ｊ、Ｖａｃ。
Ｊ、Ｖａｃ。
巻、第１号、 １９８８年１月７２月、２９６頁；なら
びに１ ／、Ｚ、Ｌｉ等のＡｐｐｌ、Ｐｈｙｓ、Ｌｅｔ
ｔ、 第５４巻、１４２４頁（１９８９年〕 を参照さ
れたい。
びに１ ／、Ｚ、Ｌｉ等のＡｐｐｌ、Ｐｈｙｓ、Ｌｅｔ
ｔ、 第５４巻、１４２４頁（１９８９年〕 を参照さ
れたい。
走査トンネル顕微鏡の適用によって得らねる高分解能は
確かにもっとも望ましい属性の１つで。
確かにもっとも望ましい属性の１つで。
情報が１０１２ないし１０１４ビツト／ｃｒｎ２ に
近い密度で記録されれば、確に必要なことである。走査
トンネル顕微鏡の使用により認められる空間的な分解能
によって、そのような高密度の情報を効果的かつ正確に
読み取ることができるのは確かなことであろう。しかし
、走査トンネル顕微鏡の読み取り能力は大量のデータを
記憶させるのに実際に用いるには緩慢すぎる。該装置の
この本質的な緩慢さは、走査トンネル顕微鏡のチップの
電圧？うまく変調させることができると思われる限られ
た実際速度による。もしも走査トンネル顕微鏡の分解能
をうまく利用できると思われる方法が見付かれば、電圧
変調の本質的な緩慢さで必然的に不利を招くことなくし
て、極めて丁ばらしいシステムが得られると思われる。
近い密度で記録されれば、確に必要なことである。走査
トンネル顕微鏡の使用により認められる空間的な分解能
によって、そのような高密度の情報を効果的かつ正確に
読み取ることができるのは確かなことであろう。しかし
、走査トンネル顕微鏡の読み取り能力は大量のデータを
記憶させるのに実際に用いるには緩慢すぎる。該装置の
この本質的な緩慢さは、走査トンネル顕微鏡のチップの
電圧？うまく変調させることができると思われる限られ
た実際速度による。もしも走査トンネル顕微鏡の分解能
をうまく利用できると思われる方法が見付かれば、電圧
変調の本質的な緩慢さで必然的に不利を招くことなくし
て、極めて丁ばらしいシステムが得られると思われる。
従って１本発明の目的は、情報媒体に得られる情報の読
み取りに走査トンネル顕微鏡を用いる方法を提供するこ
とである。
み取りに走査トンネル顕微鏡を用いる方法を提供するこ
とである。
本発明の別の目的は、電圧変調の本質的な緩慢で不利を
招かない走査トンネル顕微鏡を用いて情報を読み取る新
規な方法？用いることである。
招かない走査トンネル顕微鏡を用いて情報を読み取る新
規な方法？用いることである。
本発明のさらに他の目的は、１０１２ないし１０１４ビ
ツト／ｃＷＩ の情報密度に近づく高空間的分解能で
情報の読み取りを可能にする方法を提供することである
。
ツト／ｃＷＩ の情報密度に近づく高空間的分解能で
情報の読み取りを可能にする方法を提供することである
。
本発明の他の目的は、基質層が重要な役割を演する走査
トンネル顯微！１１！を用いて情報を読み喉る方法を提
供することである。
トンネル顯微！１１！を用いて情報を読み喉る方法を提
供することである。
本発明の前記および他の目的は以下の明細書および添付
クレームケ検討すれば明かとなろう。
クレームケ検討すれば明かとなろう。
発明の要約
前記諸目的によれば１本発明によって、高エネルギー電
子が接触するときに螢光な発する基質層とともに走査ト
ンネル顕微鏡な用いることによって情報媒体中に含まれ
る情報？読み敗る新規な方法が提供される。より具体的
には１本発明は情報ビットのトラック？含む情報層を含
む情報媒体を提供することよりなる。情報媒体は、また
高エネルギー電子が接触するときに螢光ケ発する基質層
ケも含む。次に、走査トンネル顕微鏡のチップを情報層
の上に動かし℃、得られる螢光？測定する。
子が接触するときに螢光な発する基質層とともに走査ト
ンネル顕微鏡な用いることによって情報媒体中に含まれ
る情報？読み敗る新規な方法が提供される。より具体的
には１本発明は情報ビットのトラック？含む情報層を含
む情報媒体を提供することよりなる。情報媒体は、また
高エネルギー電子が接触するときに螢光ケ発する基質層
ケも含む。次に、走査トンネル顕微鏡のチップを情報層
の上に動かし℃、得られる螢光？測定する。
別の好適な態様においては、情報層および、高エネルギ
ー電子が接触するときに螢光な発する基質層より成る情
報媒体なまず与えることよりなる方法が提供される。次
に、走査トンネル顕微鏡および変調集束光源を共に用い
る書き込み操作によって情報ビットのトラックを情報層
に記録する。
ー電子が接触するときに螢光な発する基質層より成る情
報媒体なまず与えることよりなる方法が提供される。次
に、走査トンネル顕微鏡および変調集束光源を共に用い
る書き込み操作によって情報ビットのトラックを情報層
に記録する。
書き込み操作によって、情報ビットに対応する情報層中
の制御部分り高エネルギー電子の貫通傾向が異なるよう
に、化学的または物理的に変化させる。次いで、走査ト
ンネル顕微鏡のチップを情報層の上に動かし、得られる
螢光な測定する。
の制御部分り高エネルギー電子の貫通傾向が異なるよう
に、化学的または物理的に変化させる。次いで、走査ト
ンネル顕微鏡のチップを情報層の上に動かし、得られる
螢光な測定する。
本発明の別の好適な態様においては、情報媒体中に含ま
ねる情報？読み取るシステムが提供される。該システム
は走査トンネル顕微鏡ならびに情報ビットのトラックを
含む情報層および高エネルギー電子が接触するときに螢
光を発する基質層よりなる情報様ｎ？含んで成る。走査
トンネル顕微鏡および情報媒体は、走査トンネル顕微鏡
のチップの電子雲が前記情報媒体の情報層の電子雲とゆ
るやかに接触するように配置されている。走査トンネル
顕微鏡および情報ｌ−？そのように配置しながら該走査
トンネル顕微鏡のチップを情報層表面の上に動かす手段
も提供される。もつとも好適な態様においては基質層は
ＧａＡｓより成る。
ねる情報？読み取るシステムが提供される。該システム
は走査トンネル顕微鏡ならびに情報ビットのトラックを
含む情報層および高エネルギー電子が接触するときに螢
光を発する基質層よりなる情報様ｎ？含んで成る。走査
トンネル顕微鏡および情報媒体は、走査トンネル顕微鏡
のチップの電子雲が前記情報媒体の情報層の電子雲とゆ
るやかに接触するように配置されている。走査トンネル
顕微鏡および情報ｌ−？そのように配置しながら該走査
トンネル顕微鏡のチップを情報層表面の上に動かす手段
も提供される。もつとも好適な態様においては基質層は
ＧａＡｓより成る。
好適な態様の詳細な説明
本発明は走査トンネル顕微鏡および高エネルギー電子が
接触するときに螢光を発する基質層の組合せ？利用する
。情報媒体の情報層に記録された情報？読み取るために
、走査トンネル顕微鏡から得られる独特の分解能、およ
び基質層の螢光を用いることによって、走査トンネル顕
倣鏡？変調させなけねばならぬという欠点で不利を招く
ことなく高密度の情報？読み取る驚くべきほど正確で効
率的な方法が得られる。
接触するときに螢光を発する基質層の組合せ？利用する
。情報媒体の情報層に記録された情報？読み取るために
、走査トンネル顕微鏡から得られる独特の分解能、およ
び基質層の螢光を用いることによって、走査トンネル顕
倣鏡？変調させなけねばならぬという欠点で不利を招く
ことなく高密度の情報？読み取る驚くべきほど正確で効
率的な方法が得られる。
本発明の方法に用いられる走査トンネル顕微鏡はＧｅｒ
ｄ Ｂ１ｎｎ１ｇおよびＨ６１ｎｒｉＣｈ Ｆ（Ｏｈｒ
ｅｌｒが開発した計器または任意の類似の装置である。
ｄ Ｂ１ｎｎ１ｇおよびＨ６１ｎｒｉＣｈ Ｆ（Ｏｈｒ
ｅｌｒが開発した計器または任意の類似の装置である。
走査トンネル顕微鏡のニードルのチップを、そねぞれの
電子雲がゆるやかに接触するまで、情報層の方に押し進
める。チップと情報媒体との間に電圧な印加すると電子
雲中の狭いチャネルに電子が流れる。この流れがトンネ
ル電流である。情報層に含まれる情報？読み取る本発明
の方法において。
電子雲がゆるやかに接触するまで、情報層の方に押し進
める。チップと情報媒体との間に電圧な印加すると電子
雲中の狭いチャネルに電子が流れる。この流れがトンネ
ル電流である。情報層に含まれる情報？読み取る本発明
の方法において。
印加電圧は通常１０ボルト以下、典型的には約１ボルト
である。いうまでもなく、特定の電圧は情報層の特定の
構成成分、すなわちそこに用いられる特定の物質の種類
によって決まる。
である。いうまでもなく、特定の電圧は情報層の特定の
構成成分、すなわちそこに用いられる特定の物質の種類
によって決まる。
電圧の印加は通常一定のレベルに保つ。電圧の変調はで
きるだけ避けるのが好ましい。走査トンネル顕微鏡？使
用する真の利点はその分解能、つまり高密度に記録され
た情報？読み取る能力である。ダイオードレーザ−な用
いた場合に得られる分解能は通常２，０００オングスト
ロームないし１ミクロンである。走査トンネル顕微鏡を
用いることによって、１０ないし５００オングストー−
ム。
きるだけ避けるのが好ましい。走査トンネル顕微鏡？使
用する真の利点はその分解能、つまり高密度に記録され
た情報？読み取る能力である。ダイオードレーザ−な用
いた場合に得られる分解能は通常２，０００オングスト
ロームないし１ミクロンである。走査トンネル顕微鏡を
用いることによって、１０ないし５００オングストー−
ム。
好ましくは１０ないし１００オングストローム（情報ビ
ットの直線長さ〕に及ぶ分解能？実現することができる
。このように、走査トンネル顕微＆は、１平方センチメ
ートル当り１０１２ないし１０１４ビツトに及ぶ密度、
すなわち１平方センナメートル当り１０００ないしｉｏ
ｏ、ｏｏｏギガバイトに及ぶ密度で記録された情報を正
確かつ効率的に読み取ることができる。
ットの直線長さ〕に及ぶ分解能？実現することができる
。このように、走査トンネル顕微＆は、１平方センチメ
ートル当り１０１２ないし１０１４ビツトに及ぶ密度、
すなわち１平方センナメートル当り１０００ないしｉｏ
ｏ、ｏｏｏギガバイトに及ぶ密度で記録された情報を正
確かつ効率的に読み取ることができる。
使用する情報媒体はその最外層として情報層を有する。
情報媒体はディスクフォーマットを有し。
かつ情報トラックは円形状、たとえば光学ディスクのよ
うなものであるのが好ましい。情報層は任意の適当な物
質より成ることができるが、一般に若干の染料物質ケ含
んでいる。情報層は、情報ビットに対応する制御部分に
適当な書き込み操作によって減耗（ｄｅｌｐｌｅｔｅ
）させることができるか。
うなものであるのが好ましい。情報層は任意の適当な物
質より成ることができるが、一般に若干の染料物質ケ含
んでいる。情報層は、情報ビットに対応する制御部分に
適当な書き込み操作によって減耗（ｄｅｌｐｌｅｔｅ
）させることができるか。
または化学的もしくは物理的に変化させることができる
物質より成るのがもつとも好ましい。、情報層に生じさ
せることができる化学的または物理的変化は、制御部分
の、高エネルギー電子４貫通させる傾向が異なること？
示すような変化である。
物質より成るのがもつとも好ましい。、情報層に生じさ
せることができる化学的または物理的変化は、制御部分
の、高エネルギー電子４貫通させる傾向が異なること？
示すような変化である。
いいかえると、−旦化学的または物理的変化が起ると、
走査トンネル顕微鏡から受容するような高エネルギー電
子は、情報層の変化しなかった部分よりも変化した部分
（すなわち、情報ビット）の方が頁通しそうになく思わ
れるかまたは貫通しそ５１Ｃ思われる。本発明の目的の
ためには、情報層を貫通しそうに思われるかまたは頁通
しそうになく思われる高エネルギー電子とは、電子が実
質的なエネルキーの損失なしに情報層を移行できそうか
、または移行できそうにないかを意味する。
走査トンネル顕微鏡から受容するような高エネルギー電
子は、情報層の変化しなかった部分よりも変化した部分
（すなわち、情報ビット）の方が頁通しそうになく思わ
れるかまたは貫通しそ５１Ｃ思われる。本発明の目的の
ためには、情報層を貫通しそうに思われるかまたは頁通
しそうになく思われる高エネルギー電子とは、電子が実
質的なエネルキーの損失なしに情報層を移行できそうか
、または移行できそうにないかを意味する。
使用する情報媒体は、また高エネルギー電子が接触する
とき、すなわち、高エネルギー電子が基質層に貫通する
ときに螢光を発する基質１−？も含まなけ４ばならない
。本発明の目的のためには。
とき、すなわち、高エネルギー電子が基質層に貫通する
ときに螢光を発する基質１−？も含まなけ４ばならない
。本発明の目的のためには。
基’ｍ層とは情報１−の下の層？意味する。基質層は情
報媒体の基質としてもしくは下部支持層として働くこと
ができるか、またはさらに螢光を発する基質層の支持体
として働く別の異なる＃を有する若干の基質層の一つで
あることもできる。いうまでもなく、螢光を発する本発
明の基質＃は情報層の直ぐ下にあるのが好ましい。
報媒体の基質としてもしくは下部支持層として働くこと
ができるか、またはさらに螢光を発する基質層の支持体
として働く別の異なる＃を有する若干の基質層の一つで
あることもできる。いうまでもなく、螢光を発する本発
明の基質＃は情報層の直ぐ下にあるのが好ましい。
螢光を発する基質層は高エネルギー電子が核層と接触す
る。すなわち高エネルギー電子が層の中に貫通するとき
に層が螢光を発するという必要条件を満足させる任意の
適当な物質であることができる。もっとも好適な態様に
おいては、基質層はＧｓＡｓより成る。ＧｓＡｓより成
る基質層は、高エネルギー電子が貫通するときにＧａＡ
ｓは螢光を発するので１本発明の実施に必要な性質を示
す。
る。すなわち高エネルギー電子が層の中に貫通するとき
に層が螢光を発するという必要条件を満足させる任意の
適当な物質であることができる。もっとも好適な態様に
おいては、基質層はＧｓＡｓより成る。ＧｓＡｓより成
る基質層は、高エネルギー電子が貫通するときにＧａＡ
ｓは螢光を発するので１本発明の実施に必要な性質を示
す。
ＧｓＡｓは有用性のためにもつとも好ましい基質層とな
る。
る。
情報媒体は、また情報層中に情報ピットのトラック？含
む。この情報ピットのトラックは技術的に公知の任意の
普通の方法によってつくることができる。その上、情報
ピットのトラックは走査トンネル顕微鏡を用いて得るこ
とができる。しかし。
む。この情報ピットのトラックは技術的に公知の任意の
普通の方法によってつくることができる。その上、情報
ピットのトラックは走査トンネル顕微鏡を用いて得るこ
とができる。しかし。
走査トンネル顕微鏡および変調県東光源ヶ共に用いて情
報を情報層に記録するのがもつとも好ましい。このよう
な方法は同時に係属中である。同じ譲受人に譲渡された
米国出Ｍ（代理人事件整理番号第０．Ｄ５６５０−３７
１号）に記載されている。
報を情報層に記録するのがもつとも好ましい。このよう
な方法は同時に係属中である。同じ譲受人に譲渡された
米国出Ｍ（代理人事件整理番号第０．Ｄ５６５０−３７
１号）に記載されている。
たとえば、変調集束光源とともに走査トンネル顕微鏡を
使用する場合には、走査トンネル顕微鏡のチップおよび
／または情報媒体表面を照射する集束光源からの光と連
動させて走査トンネル顕微鏡のチップな情報媒体表面の
上ケ動か丁。該媒体の情報層に化学的または物理的変化
？ｒ−誘起させろかまたは情報層中の物質ケ制御４１部
分で減耗させ。
使用する場合には、走査トンネル顕微鏡のチップおよび
／または情報媒体表面を照射する集束光源からの光と連
動させて走査トンネル顕微鏡のチップな情報媒体表面の
上ケ動か丁。該媒体の情報層に化学的または物理的変化
？ｒ−誘起させろかまたは情報層中の物質ケ制御４１部
分で減耗させ。
それによって記録された情報ピットのトラックを作り出
すように記録させる情報に従って集束光源を変調させる
。情報が実際に情報媒体に記録されるのは、走査トンネ
ル顕微鏡と集束光源との組合＋ｔによって与えられる十
分なエネルギーに基づくのみである。情報媒体上の情報
な費き込んではならない場所では、集束光源の変調は、
走査トンネル顕微鏡および集束光源の組合せによって与
えら４るエネルギー量が化学的または物理的変化を誘起
させるのには不十分であるようなものである。
すように記録させる情報に従って集束光源を変調させる
。情報が実際に情報媒体に記録されるのは、走査トンネ
ル顕微鏡と集束光源との組合＋ｔによって与えられる十
分なエネルギーに基づくのみである。情報媒体上の情報
な費き込んではならない場所では、集束光源の変調は、
走査トンネル顕微鏡および集束光源の組合せによって与
えら４るエネルギー量が化学的または物理的変化を誘起
させるのには不十分であるようなものである。
前述のように、情報層の変化は、書き込みが起った部分
が、情報層の誉き込みが起らなかった部分に比べて高エ
ネルギー電子の貫通傾向が異なるような、＃の空乏か、
または化学的もしくは物理的改質の中の１つである。書
き込みが化学的改質により、かつ書き込みが分子レベル
で起るのがもつとも好ましい。
が、情報層の誉き込みが起らなかった部分に比べて高エ
ネルギー電子の貫通傾向が異なるような、＃の空乏か、
または化学的もしくは物理的改質の中の１つである。書
き込みが化学的改質により、かつ書き込みが分子レベル
で起るのがもつとも好ましい。
記録された情報を読み取る際には、印加電圧を一定にし
て、走査トンネル顕微鏡のチップケ情報ビットのトラッ
クの上に動かす。しかし、電圧は。
て、走査トンネル顕微鏡のチップケ情報ビットのトラッ
クの上に動かす。しかし、電圧は。
高エネルギー電子を基′ｌｉ層に貫通させ、それによっ
て基質層の情報ピットに対応する部分から螢光を発生さ
せるだけのものでなければならない。走査トンネル顕微
鏡に一定電圧を印加し、かつ基質層の螢光に依存するこ
とによって、走査トンネル顕微鏡？変調させなければな
らないという欠点は避けられる。むしろ、ｔ＃報ビット
のトラックの上に走査トンネル顕微鏡を迅速Ｋｋ１１か
すことができ。
て基質層の情報ピットに対応する部分から螢光を発生さ
せるだけのものでなければならない。走査トンネル顕微
鏡に一定電圧を印加し、かつ基質層の螢光に依存するこ
とによって、走査トンネル顕微鏡？変調させなければな
らないという欠点は避けられる。むしろ、ｔ＃報ビット
のトラックの上に走査トンネル顕微鏡を迅速Ｋｋ１１か
すことができ。
かつ当業者には周知のように螢光は適当かつ通常の設＠
ＩＩＣよって読み砲ねる。
ＩＩＣよって読み砲ねる。
本発明？好適な態様について説明したけれども。
当業者には明かなように変更および修正を用いることが
できることを理解すべきである。このような変更および
添付クレームの目的および範囲内と考えなければならな
い。
できることを理解すべきである。このような変更および
添付クレームの目的および範囲内と考えなければならな
い。
（外４名〕
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、情報媒体に含まれる情報を読み取る方法において、
該方法が、 情報ビットのトラックを含む情報層および高エネルギー
電子が接触するときに螢光を発する基質層で構成される
情報媒体を与え、 走査トンネル顕微鏡のチップを情報層の上に動かし、か
つ 得られる螢光を測定することを含んで成る方法。 ２、情報ビットが情報層中の一部分として存在し、その
中で情報層の物質が書き込み操作によって減耗（ｄｅｐ
ｌｅｔｅ）しているか、もしくは書き込み操作によって
化学的または物理的に変化している請求項１記載の方法
。 ３、情報ビットが情報層中の一部分として存在し、その
中で情報層の物質が書き込み操作によって減耗しており
、かつ、情報を螢光の増加として読み取る請求項２記載
の方法。 ４、情報ビットが情報層中の一部分として存在し、その
中で情報層の物質が書き込み操作によって化学的または
物理的に変化しているために高エネルギー電子がそれほ
ど容易には情報層を通って基質まで貫通することができ
ず、かつ情報を螢光の減少として読み取る請求項２記載
の方法。 ５、情報ビットが情報層中の一部分として存在し、その
中で情報層の物質が書き込み操作によって化学的または
物理的に変化しているために高エネルギー電子が一層容
易に情報層を通って基質まで貫通することができ、かつ
情報を螢光の増加として読み取る請求項２記載の方法。 ６、情報ビットが情報層中の一部分として存在し、その
中で情報層の物質が書き込み操作によって化学的に変化
している請求項２記載の方法。 ７、基質層がＧｓＡｓより成る請求項１記載の方法。 ８、基質層がＧａＡｓより成る請求項２記載の方法。 ９、基質層がＧａＡｓより成る請求項３記載の方法。 １０、基質層がＧａＡｓより成る請求項６記載の方法。 １１、情報媒体内の情報層中の情報ビットのトラックが
、走査トンネル顕微鏡および変調集束光源を共に用いる
ことによって与えられる請求項１記載の方法。 １２、情報媒体の情報暗中の情報ビットのトラックが、
走査トンネル顕微鏡および変調集束光源を共に用いるこ
とによって与えられる請求項２記載の方法。 １３、情報媒体の情報層中の情報ビットのトラックが走
査トンネル顕微鏡の使用によって与えられる請求項１記
載の方法。 １４、情報媒体の情報層中の情報ビットのトラックが走
査トンネル顕微鏡の使用によって与えられる請求項２記
載の方法。 １５、情報層および高エネルギー電子が接触するときに
螢光を発する基質層より成る情報媒体を与え、 情報層中の制御部分を化学的または物理的に変化させて
、情報媒体の情報層中に情報ビットのトラックができる
ように、走査トンネル顕微鏡および変調集束光を共に用
いる書き込み操作によって高エネルギー電子貫通傾向の
異なる部分とし、走査トンネル顕微鏡のチップを情報層
の上に動かし、かつ 得られる螢光を測定することを含んで成る方法。 １６、基質層がＧａＡｓより成る請求項１５記載の方法
。 １７、高エネルギー電子が情報層を通って基質までそれ
ほど容易には貫通できないように書き込み操作により化
学的または物理的に情報層を変化させ、かつ情報を螢光
の減少として読み取る請求項１５記載の方法。 １８、基質層がＧａＡｓより成る請求項１７記載の方法
。 １９、高エネルギー電子が情報層を通って基質まで一層
容易に貫通できるように書き込み操作により化学的また
は物理的に情報層を変化させ、かつ情報を螢光の増加と
して読み取る請求項１５記載の方法。 ２０、基質層がＧａＡｓより成る請求項１９記載の方法
。 ２１、走査トンネル顕微鏡ならびに （ｉ）情報ビットのトラックを含む情報層および、（ｉ
ｉ）高エネルギー電子が接触するときに螢光を発する基
質層より成る、情報媒体を含み、 その中で、走査トンネル顕微鏡と情報媒体とは走査トン
ネル顕微鏡のチップの電子雲が前記情報媒体の情報層の
電子雲にゆるやかに接触するように位置を定められ、か
つ走査トンネル顕微鏡および情報層をそのように配設さ
せながら前記走査トンネル顕微鏡のチップを情報層表面
の上に動かす手段を有する情報媒体中に含まれる情報を
読み取るシステム。 ２２、基質層がＧａＡｓより成る請求項２１記載のシス
テム。 ２３、基質層が付加層によって支持される請求項２１記
載のシステム。 ２４、基質層がＧａＡｓより成る請求項２３記載のシス
テム。 ２５、情報層が染料物質を含む請求項２１記載のシステ
ム。 ２６、情報層が螢光を発しない染料物質を含む請求項２
５記載のシステム。 ２７、染料物質を含む情報層およびＧａＡｓより成る基
質層より成る情報媒体。 ２８、情報層の染料物質が螢光を発しない請求項２７記
載の情報媒体。 ２９、基質層が補足的な異なる層によって支持されてい
る請求項２７記載の情報媒体。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US07/400,840 US5051977A (en) | 1989-08-30 | 1989-08-30 | Scanning tunneling microscope memory utilizing optical fluorescence of substrate for reading |
| US400840 | 2003-03-27 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03100945A true JPH03100945A (ja) | 1991-04-25 |
Family
ID=23585239
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2229542A Pending JPH03100945A (ja) | 1989-08-30 | 1990-08-30 | 読み取りに基質の光学的蛍光を利用する走査トンネル顕微鏡記憶装置 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5051977A (ja) |
| EP (1) | EP0415764A3 (ja) |
| JP (1) | JPH03100945A (ja) |
| CA (1) | CA2022407A1 (ja) |
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-
1989
- 1989-08-30 US US07/400,840 patent/US5051977A/en not_active Expired - Fee Related
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1990
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6861650B2 (en) | 2001-01-31 | 2005-03-01 | Hamamatsu Photonics K.K. | Electron beam detector, scanning type electron microscope, mass spectrometer, and ion detector |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EP0415764A3 (en) | 1991-10-02 |
| US5051977A (en) | 1991-09-24 |
| EP0415764A2 (en) | 1991-03-06 |
| CA2022407A1 (en) | 1991-03-01 |
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