JPH06150406A

JPH06150406A - 記録媒体とこれを備えた情報処理装置及びセクタ認識方法

Info

Publication number: JPH06150406A
Application number: JP31426092A
Authority: JP
Inventors: Isaaki Kawade; 一佐哲河出; 清 ▲瀧▼本; Kiyoshi Takimoto; Etsuro Kishi; 悦朗貴志; Kyoji Yano; 亨治矢野
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1992-10-30
Filing date: 1992-10-30
Publication date: 1994-05-31
Anticipated expiration: 2015-09-11
Also published as: JP3086988B2

Abstract

(57)【要約】【構成】ガラス基板上にＡｕからなる第１のセクタと
Ｐｔからなる第２のセクタを形成して基板電極を構成
し、更にその上に記録層を積層してなる記録媒体を用
い、プローブ電極と基板電極間の距離を微小変化させ、
その時に流れる電流変化を測定することにより、電極基
板の仕事関数値を測定し、該数値に基づき当該セクタの
認識を行う情報処理装置。【効果】セクタの認識が容易でアクセスが速いため、
小面積で多量の情報処理が可能となる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はプローブ電極によって記
録再生を行う記録媒体とそれを用いた情報処理装置及び
セクタ認識方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、メモリー素子の用途はコンピュー
タ及びその関連機器、ビデオディスク、ディジタルオー
ディオディスク等のエレクトロニクス産業の中核をなす
ものであり、その開発も活発に進んでいる。メモリー素
子に要求される性能は一般的には（１）高密度で、記録容量が大きい（２）記録・再生の応答速度が速い（３）エラーレートが小さい（４）消費電力が少ない（５）生産性が高く、価格が安い等が挙げられる。

【０００３】従来までは磁性体や半導体を素材とした磁
気メモリー、半導体メモリーが主流であったが、近年レ
ーザー技術の進展に伴い、有機色素、フォトポリマーな
どの有機薄膜を用いた安価で高密度な記録媒体を用いた
光メモリー素子などが登場してきた。

【０００４】一方、最近導体の表面原子の電子構造を直
接観測できる走査型トンネル顕微鏡（以下「ＳＴＭ」と
記す）が開発され（Ｇ．Ｂｉｎｎｉｇｅｔａｌ．，
ＨｅｌｖｅｔｉｃａＰｈｙｓｉｃａＡｃｔａ，５
５，７２６（１９８２）．）、単結晶、非晶質を問わず
実空間像の高い分解能の測定ができるようになり、しか
も媒体に電流による損傷を与えずに低電力で観測できる
利点をも有し、更に大気中でも動作させることが可能で
あるため広範囲な応用が期待されている。

【０００５】ＳＴＭは金属の探針（プローブ電極）と導
電性物質の間に電圧を加えて１ｎｍ程度の距離まで近づ
けるとトンネル電流が流れることを利用している。この
電流は両者の距離変化に非常に敏感であり、トンネル電
流を一定に保つように探針を走査することにより実空間
の表面構造を描くことができると同時に表面原子の全電
子雲に関する種々の情報をも読みとることができる。こ
の際面内方向の分解能は１Å程度である。従って、ＳＴ
Ｍの原理を応用すれば十分に原子オーダー（数Å）での
高密度記録再生を行うことが可能である。この際の記録
再生方法としては、粒子線（電子線、イオン線）或いは
Ｘ線等の高エネルギー電磁波及び可視・紫外光等のエネ
ルギー線を用いて適当な記録層の表面状態を変化させて
記録を行い、ＳＴＭで再生する方法や、記録層として電
圧電流のスイッチング特性に対してメモリ効果を持つ材
料、例えばπ電子系有機化合物やカルコゲン化物類の薄
膜層を用いて、記録・再生をＳＴＭを用いて行う方法等
が提案されている。

【０００６】上記の様な記録・再生方法において、実際
に多量の情報を記録・再生するためには、プローブ電極
の可動範囲が狭いことやアクセスタイムを速くするとい
う観点から、記録媒体を多数の小さいエリア（一般にセ
クタと呼ばれているもの）に分割し、このセクタ毎に記
録・再生を行うという方法が考えられている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記の如くセ
クタ毎に記録・再生を行うという方法では、例えば再生
時にどの情報を読み出しているのかを知るためには、プ
ローブ電極が現在どこのセクタ上に存在するかをあらか
じめ調べておく必要があった。従来、プローブ電極がど
のセクタの情報を読み出しているかを調べる方法とし
て、セクタのある決められた位置にあらかじめセクタ識
別信号をビット列で記録させておき、そのセクタへプロ
ーブ電極を移動した時最初にセクタ識別信号を読み出し
てどのセクタにいるかを認識するという方法をとってい
た。しかしこの方法の場合、プローブ電極をセクタ識別
信号の位置までアクセスし識別信号のビット列を読み出
すという手順を採らねばならず、セクタ認識を簡便に行
えず、結果としてアクセスタイムが遅くなるという問題
点があった。

【０００８】即ち、本発明の目的とするところは、上述
した従来技術の問題点に鑑み、プローブ電極を用いた電
気的な高密度記録・再生方法において、多量の情報を記
録・再生する際に必要なセクタ認識を簡便に行えアクセ
スタイムを速くすることが可能な記録媒体及びそれを用
いた情報処理装置を提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段及び作用】本発明の特徴と
するところは、プローブ電極により素子に流れる電流を
検出する情報処理装置において、基板上に仕事関数又は
状態密度関数が異なる複数の基板電極を設け該電極上に
記録層を積層した記録媒体である。

【００１０】本発明においては、前記基板電極を各々異
なる金属から形成するか、或いは電極を主に構成する元
素とは異なる元素を表面に注入することによって各基板
電極の仕事関数又は状態密度関数を変えることができ
る。

【００１１】更に本発明は、前記記録媒体と記録媒体に
電圧を印加するためのプローブ電極と該プローブ電極を
制御する制御機構及び該プローブ電極により該記録媒体
の基板電極の仕事関数又は状態密度関数を測定する機構
を有する情報処理装置を特徴としている。

【００１２】上記仕事関数又は状態密度関数の測定機構
としては、前記プローブ電極を記録媒体の垂直方向に微
小振動させその時プローブ電極に流れる電流変化を検出
することにより基板電極の仕事関数を測定する機構、或
いはプローブ電極と基板電極間に印加する電圧を微小変
化させその時に流れる電流変化により基板電極の状態密
度関数を測定する機構が挙げられる。

【００１３】更に又本発明は、上記情報処理装置によ
り、該基板電極の仕事関数又は状態密度関数をプローブ
電極で測定することにより、セクタ認識を簡便に行い且
つアクセスタイムを速くすることが可能なセクタ認識方
法を提供するものである。

【００１４】以下、本発明を詳細に説明する。

【００１５】本発明の記録媒体を用いた記録・再生方法
は、プローブ電極（導電性探針）と基板電極（導電性物
質）との間に電圧を印加しつつ、両者の距離を１０ｎｍ
以下にするとトンネル電流が流れることを利用してい
る。以下、本発明における記録媒体と基板電極の仕事関
数又は状態密度関数測定によるセクタ認識方法について
述べる。

【００１６】ここでは先ず、仕事関数測定によりセクタ
認識する方法について図を用いて説明する。図１は、本
発明に用いられる記録媒体の一例である。図１中、１０
１は記録媒体の基板であり、１０２は基板電極、１０３
は記録層を示している。図１では基板電極は２分割され
て、２つのセクタが形成され、各々のセクタ、つまり第
１セクタ及び第２セクタがそれぞれ異なる仕事関数の値
φ₁，φ₂を持っている。

【００１７】さて上述のような記録媒体への記録再生の
際のセクタ認識方法、即ち仕事関数測定方法であるが、
本発明ではプローブ電極に流れるトンネル電流を利用し
てその測定が行われる。図２に、仕事関数測定方法の一
例を示す。図２中、２０１はプローブ電極であり、記録
媒体に対向配置している。プローブ電極２０１はＺ方向
微動制御機構２０２に、更にプローブ電極２０１を記録
媒体に接近させるために不図示のＺ粗動制御機構に取り
付けられている。

【００１８】記録再生時は、プローブ電極２０１と記録
媒体の間に電源２０４によりバイアス電圧を印加した状
態でＺ粗動機構を動かし、トンネル電流が流れる程度ま
でプローブ電極を記録媒体に近づけ、その後両者間の距
離を一定とするように、Ｚ方向微動制御機構２０２を制
御しサーボをかけておく。プローブ電極２０１から検出
したトンネル電流は、プローブ電流増幅器２０３により
いったん電圧に変換・増幅されその対数値が出力され、
Ｚサーボ回路２０５に入る。Ｚサーボ回路２０５からプ
ローブ電極と記録媒体間の距離が一定になるように距離
制御信号が出力され、これがプローブ電極をＺ方向に位
置制御するＺ方向微動制御機構２０２へ最終的に送られ
てプローブ電極と記録媒体間の距離が一定に保たれる。

【００１９】さて仕事関数を測定する機構（図２中、波
線で囲んだ部分が仕事関数測定機構２１０）であるが、
その機構について以下に述べる。先ず、基準信号発振器
２０８から一定振幅の信号を距離制御信号に加算器２０
９で加算してＺ方向微動制御機構を駆動する。これによ
り、プローブ電極はＺ方向に微小量（△ｚ：１Å程度以
下）変調される。この時、変調信号の周波数をＺサーボ
回路のカットオフ周波数より高くし、この時のトンネル
電流変化を検出して仕事関数を測定する。即ちプローブ
電流増幅器の出力から基準信号発生器の周波数成分をＢ
ＰＦ（ＢａｎｄＰａｓｓＦｉｌｔｅｒ）２０６で取り
出し、検波回路２０７で基準発振器出力との位相検波を
行う（△Ｉ）。仕事関数はＫ×（△Ｉ／△ｚ）²：［但
しＫは定数］で計算する。尚、ここで測定している値は
本来の試料表面の仕事関数の値ではなく、プローブ電極
と試料間のトンネル障壁を測定しており、プローブ電極
と試料両者の仕事関数の平均的なものを測っているわけ
であるが、本発明では広義的に仕事関数と呼んでいる。
以上のような方法により仕事関数値を得ることができる
ため、プローブ電極を任意の位置に移動しても、上記方
法によりその場所における仕事関数値を測定すれば現在
どのセクタにプローブ電極が位置するか、例えば図１の
記録媒体を用いた場合だと第１セクタか第２セクタかを
即座に知ることが可能となる。

【００２０】次に、状態密度関数測定によるセクタ認識
方法について簡単に説明する。ここでは図１と同様の構
成で状態密度関数が異なる基板電極を持った記録媒体を
用いる。また、その測定方法および測定装置についても
ここでは不図示であるが、図２で示した仕事関数測定時
のプローブ電極微小振動機構のかわりにバイアス電圧微
小変化機構を設けてバイアス電圧微小変化時に流れるト
ンネル電流の変化を検出・検波し、その値から前記バイ
アス電圧での状態密度を計算することにより状態密度関
数を測定でき、その結果セクタ認識を簡便に行える。ま
た、装置に関しても後述する図３に仕事関数測定機構の
代わりに前述の状態密度関数測定機構を組み込むだけ
で、記録再生消去ができて状態密度関数測定によるセク
タ認識可能な情報処理装置となる。

【００２１】本発明の記録媒体について以下詳細に説明
する。先ず、基板電極を分割しセクタごとに異なる仕事
関数又は状態密度関数の値にする方法としては、ただ単
にセクタごとに仕事関数又は状態密度関数が異なる金属
を多種類用いても良いし、主に基板電極を構成する材料
とは異なる元素を各セクタに注入することにより仕事関
数又は状態密度関数を変化させても良い。例えば異なる
金属を多種類用いて基板電極を構成する場合、その材料
としては表面がある程度平滑で導電性を有するものであ
れば良く、Ａｕ，Ｐｔ，Ａｇ，Ｐｄ，Ａｌ，Ｉｎ，Ｓ
ｎ，Ｗなどの金属やこれらの合金、更にはグラファイト
やシリサイド、また更にはＩＴＯなどの導電性酸化物を
始めとして数多くの材料が挙げられ、その時に応じて仕
事関数又は状態密度関数が異なる様に組み合わせを考慮
して用いれば良い。

【００２２】また、基板電極を構成する材料とは異なる
元素を各セクタに注入して仕事関数又は状態密度関数を
変化させる方法としては、先ず基板上に基板電極となる
材料を形成し、次に、基板電極表面に該基板電極を構成
する元素とは異なる元素を所望のセクタに応じて注入す
ることで行うのであるが、具体的には以下に述べるよう
な２つの方法がある。基板電極の表面上にＰＭＭＡ（ポリメチルメタクリレ
ート）等のレジストを塗布し、仕事関数又は状態密度関
数を変化させたいセクタに応じて露光を行うことにより
露光された部分のレジストを取り除き、注入すべき元素
を含んだ雰囲気中で熱処理を行うことにより、露光され
た部分に前記元素を注入する熱拡散法。基板電極の表面上に、イオンビームにより所望のセク
タに応じてイオン化した元素を打ち込むイオン注入法。

【００２３】これら２つの方法のうち、イオン注入法
は、ドープ量の精度、均一性、濃度分布の制御に優れて
いるため、熱拡散法よりも好ましい。

【００２４】以上述べた方法では、異種元素注入方法に
おいて熱拡散法或いはイオン注入法を挙げたが、前記条
件を満たすセクタを形成できればこれに限定する必要は
ない。

【００２５】異種元素を注入して仕事関数又は状態密度
関数が異なるセクタを形成する場合、基板電極を構成す
る元素及び注入する異種元素の種類の組み合わせとし
て、例えば、基板電極材料の元素としてＷを用いた場
合、異種元素としてＣｓ、Ｂａ、Ｔｂ、Ｙｔ、Ｃｅ、Ｌ
ａ、Ｖ等が挙げられる。また、基板電極材料の元素とし
て他にＣやＭｏも適しており、それらの元素に対して適
した注入異種元素として、ＣにはＴｉ，Ｚｒ，Ｈｆ，Ｎ
ｂ，Ｔａ、ＭｏにはＴｈなどが挙げられる。例えば基板
電極材料の元素がＷで、注入された元素がＣｓである場
合、基板電極を構成するＷに比べ、ＷにＣｓを注入した
部分は合金のＷ−Ｃｓとなりその部分の仕事関数又は状
態密度関数は大きく変化して、第２のセクタが形成され
る。以上何組か本発明に適した元素を挙げたが、上述し
た元素の組み合わせに限らず、基板電極を構成する元素
と異種元素を注入した後できる合金の仕事関数又は状態
密度関数が大きく変化するものであれば、基板電極の元
素と注入する異種元素の組み合わせを自由に選ぶことが
できる。

【００２６】また、基板上の電極形成方法に関しても、
基板上に均一に、平滑に形成できる方法であれば何でも
良く、例えば、真空蒸着法やスパッタ法等が挙げられ
る。

【００２７】本発明で用いる記録層としては、電流−電
圧特性においてメモリースイッチング現象（電気メモリ
ー効果）を有する材料、例えばπ電子準位を持つ群とσ
電子準位のみを有する群を併有する分子を電極上に積層
した有機単分子膜或いはその累積膜を用いることが可能
となる。電気メモリー効果は前記の有機単分子膜、その
累積膜等の薄膜を一対の電極間に配置させた状態でそれ
ぞれ異なる２つ以上の導電率を示す状態へ遷移させるこ
とが可能な閾値を越えた電圧を印加することにより可逆
的に低抵抗状態（ＯＮ状態）及び高抵抗状態（ＯＦＦ状
態）へ遷移（スイッチング）させることができる。また
それぞれの状態は電圧を印加しなくとも保持（メモリ
ー）しておくことができる。

【００２８】一般に有機材料のほとんどは絶縁性もしく
は半絶縁性を示すことから係る本発明において、適用可
能なπ電子準位を持つ群を有する有機材料は著しく多岐
にわたる。

【００２９】また、記録層の形成に関しても、具体的に
は蒸着法やクラスターイオンビーム法等の適用も可能で
あるが、制御性、容易性そして再現性から公知の従来技
術の中では前述したＬＢ法が極めて好適である。

【００３０】このＬＢ法によれば、１分子中に疎水性部
位と親水性部位とを有する有機化合物の単分子膜または
その累積膜を基板上に容易に形成することができ、分子
オーダーの厚みを有し、且つ大面積にわたって均一、均
質な有機超薄膜を安定に供給することができる。

【００３１】ＬＢ法は分子内に親水性部位と疎水性部位
とを有する構造の分子において、両者のバランス（両親
媒性のバランス）が適度に保たれている時、分子は水面
上で親水性基を下に向けて単分子の層になることを利用
して単分子膜又は累積膜を作成する方法である。

【００３２】以上の点より、具体例として例えば、有機
材料としてクロコニックメチン色素や、有機高分子材料
として縮合重合体であるポリイミド等の材料が挙げられ
る。また、これら化合物の種々の置換体も本発明におい
て好適であることは言うにおよばない。

【００３３】尚、上記以外でもＬＢ法に適している有機
材料、有機高分子材料であれば、本発明に好適なのは言
うまでもない。例えば近年研究が盛んになりつつある生
体材料（例えばバクテリオロドプシンやチトクローム
Ｃ）や合成ポリペプチド（ＰＢＬＧ）等も適用が可能で
ある。

【００３４】本発明において、上記の如き有機材料が積
層された薄膜を支持するための基板としては、表面が平
滑であれば、どの様な材料を用いても良いが、前述した
セクタ形成法によって利用できる基板材料は限定され
る。

【００３５】また、プローブ電極の材料は、導電性を示
すものであれば何を用いてもよく、例えばＰｔ，Ｐｔ−
Ｉｒ，Ｗ，Ａｕ，Ａｇ等が挙げられる。プローブ電極の
先端は、記録・再生・消去の分解能を上げるためにでき
るだけ尖らせる必要がある。本発明では、針状の導電性
材料を電解研磨法を用い先端形状を制御して、プローブ
電極を作製しているが、プローブ電極の作製方法及び形
状は何らこれに限定するものではない。

【００３６】更にはプローブ電極の本数も一本に限る必
要もなく、仕事関数または状態密度関数測定用と記録・
再生用とを分ける等、複数のプローブ電極を用いても良
い。

【００３７】次に、本発明の記録媒体を用いた情報処理
装置を図３のブロック図を用いて説明する。図３中、２
０１は記録媒体に電圧を印加するためのプローブ電極で
あり、このプローブ電極から記録媒体に電圧を印加する
ことによって記録・再生を行う。対象となる記録媒体は
ＸＹステージ３０１上に載置される。また、記録媒体と
プローブ電極間には、電源２０４から再生用のバイアス
電圧や記録消去用のパルス電圧を印加できるようになっ
ている。また、２１０は図２で説明した仕事関数測定機
構であり図２と同様の構成となっている。

【００３８】３０３はＸＹ方向にプローブ電極２０１を
ＸＹ方向微動制御機構３０２を用いて移動制御するため
のＸＹ走査駆動回路である。３０４と３０５は、あらか
じめ１０^-9Ａ程度のプローブ電流が得られるようにプロ
ーブ電極２０１と記録媒体との距離を粗動制御したり、
プローブ電極と記録媒体とのＸＹ方向相対変位を大きく
とる（微動制御機構の範囲外）のに用いられる。

【００３９】これらの各機器は、全てマイクロコンピュ
ータ３０６により中央制御されている。また３０７は表
示装置を表している。

【００４０】また、圧電素子を用いた移動制御における
機械的性能を下記に示す。Ｚ方向微動制御範囲：０．１ｎｍ〜１μｍＺ方向粗動制御範囲：１０ｎｍ〜１０ｍｍＸＹ方向微動制御範囲：０．１ｎｍ〜１μｍＸＹ方向粗動制御範囲：１０ｎｍ〜１０ｍｍ計測、制御許容誤差：＜０．１ｎｍ（微動制御
時）計測、制御許容誤差：＜１ｎｍ（粗動制御
時）

【００４１】

【実施例】

（実施例１）光学研磨したガラス基板（基板１０１）を
中性洗剤及びトリクレンを用いて洗浄した後、フォトリ
ソ行程により先ずＡｕを用いて第１のセクタを形成し、
次にＰｔからなる第２のセクタを形成して、図１で示し
た様な基板電極１０２を作成した。尚、Ａｕ及びＰｔ電
極の成膜はスパッタ法により行った。

【００４２】次にスクアリリウム−ビス−６−オクチル
アズレン（以下ＳＯＡＺと略す）を濃度０．２ｍｇ／ｍ
ｌで溶かしたクロロホルム溶液を２０℃の水相上に展開
し、水面上に単分子膜を形成した。溶媒の蒸発を待ち係
る単分子膜の表面圧を２０ｍＮ／ｍまで高め、更にこれ
を一定に保ちながら前記基板電極を形成した基板を水面
に横切るように速度５ｍｍ／分で静かに浸漬し、更に引
き上げて、２層のＹ形単分子膜の累積を行い、前記基板
電極１０２上に２層（厚さ３０Å）の累積膜を形成し
て、記録層１０３とした。

【００４３】以上の様な方法により作成した記録媒体
に、図３に示した情報処理装置を用いて記録再生、消去
の実験を行った。ただし、プローブ電極２０１として電
解研磨法によって作成した白金／ロジウム製のプローブ
電極を用いており、このプローブ電極２０１は記録層１
０３に電圧を印加できるように、圧電素子により、その
距離（Ｚ）が制御されている。更に上記機能を持ったま
まプローブ電極２０１が面内（Ｘ，Ｙ）方向にも移動制
御できるように微動制御機構系が設計されている。

【００４４】また、プローブ電極２０１は直接記録・再
生・消去を行うことができる。また、記録媒体は高精度
のＸＹステージ３０１の上に置かれ、任意の位置に移動
させることができる。よって、この移動制御機構により
プローブ電極２０１で任意の位置に記録・再生及び消去
を行うことができる。

【００４５】前述したＳＯＡＺ２層を累積した記録層１
０３を持つ記録媒体を情報処理装置にセットした。次
に、プローブ電極２０１と記録媒体の基板電極１０２と
の間に＋１Ｖの電圧を印加し、記録層１０３に流れる電
流をモニターしながらプローブ電極２０１と基板電極１
０２との距離（Ｚ）を調整した。この時、距離Ｚを制御
するためのプローブ電流Ｉ_pを１０^-8Ａ≧Ｉ_p≧１０
^-10Ａになるように設定した。次に、距離Ｚを一定に保
ちながら、面内方向にプローブ電極２０１を走査させて
５０ｎｍピッチで情報の記録を行った。かかる情報の記
録は、プローブ電極２０１を＋側、基板電極１０２を−
側にして、電気メモリー材料（ＳＯＡＺ−ＬＢ膜２層）
が低抵抗状態（ＯＮ状態）に変化する様に、図４に示す
閾値電圧Ｖ_th _-ON以上の三角波パルス電圧を印加した。
その後、プローブ電極を記録開始点に戻し、再び走査さ
せたところ、記録ビットにおいては１０μＡ以上のプロ
ーブ電流が流れ、ＯＮ状態となっていることが示され
た。

【００４６】尚、プローブ電極を電気メモリー材料がＯ
Ｎ状態からＯＦＦ状態に変化する閾値電圧Ｖ_th-OFF以上
の１０Ｖに設定し、再び記録位置をトレースした結果、
全ての記録状態が消去されＯＦＦ状態に遷移したことも
確認した。

【００４７】さて次に、プローブ電極２０１を第１のセ
クタのＡｕ電極上に移動させ、仕事関数測定機構２１０
を使って図２で説明したようにプローブ電極をＺ方向に
微小振動させて仕事関数を測定したところ、その仕事関
数値は約２．５ｅＶであった。また同様にして第２のセ
クタのＰｔ電極上にプローブ電極を移動し仕事関数を測
ったところ、約２．８ｅＶであり、両者における仕事関
数値は異なっており、所望の記録媒体が作成できている
ことがわかった。

【００４８】ここで、プローブ電極２０１を適当に移動
させて仕事関数の測定を行ったところ、その値が２．５
ｅＶ程度の時はＡｕ電極上即ち第１のセクタに、２．８
ｅＶ程度の時はＰｔ電極上即ち第２のセクタにプローブ
電極が位置していた。つまり、このことから逆に、仕事
関数測定によりプローブ電極が現在どちらのセクタに位
置するかを知ることが可能であり、プローブ電極位置が
不明でもその場所の仕事関数を測定することによりどの
セクタにプローブ電極が存在するかを認識できることが
わかった。

【００４９】また、仕事関数測定機構のかわりに前述し
た状態密度関数測定機構を組み込んだ情報処理装置を用
いて、前記記録媒体の状態密度関数を測定する実験も行
ったところ、Ａｕ電極上即ち第１のセクタとＰｔ電極上
即ち第２のセクタにおける状態密度が異なっていること
が測定でき、やはり状態密度関数測定によってもどのセ
クタにプローブ電極が存在するかを認識できることがわ
かった。

【００５０】（実施例２）実施例１の記録層として用い
た２層ＳＯＡＺ単分子累積膜の代わりにルテチウムジフ
タロシアニン［ＬｕＨ（Ｐｃ）₂］のｔ−ブチル誘導体
の２層単分子累積膜を用いた以外は実施例１と同様にし
て実験を行った。その結果、記録再生及び消去が可能で
あり、尚且つ仕事関数測定によりセクタの認識も可能で
あった。

【００５１】尚、ＬｕＨ（Ｐｃ）₂のｔ−ブチル誘導体
の累積条件は下記の通りである。溶媒：クロロホルム／トリメチルベンゼン／アセトン
（１／１／２）濃度：０．５ｍｇ／ｍｌ水相：純水、水温２０℃ 表面圧：２０ｍＮ／ｍ、基板上下速度３ｍｍ／分

【００５２】（実施例３）実施例１と同様の方法で基板
１０１を用意し、Ｗをスパッタ法により基板１０１上に
均一性良く成膜し、表面が平滑な基板電極を形成した。
その後、イオン注入装置を用いて、真空度１×１０^-6Ｔ
ｏｒｒの真空下で、１００ｋｅＶ程度のエネルギーを持
つＣｓイオンビームを、先ほど形成したＷ上の右側半分
に照射することにより、異種元素としてＣｓのイオン注
入を行った。以上のようにして、Ｗのみからなる部分を
第１のセクタ、ＷにＣｓを注入した部分を第２のセクタ
として、図１で示した基板電極１０２を形成した。

【００５３】その後、上述した基板電極１０２を積層し
た基板１０１を用いて実施例１と全く同じ方法で２層の
ＳＯＡＺ−ＬＢ膜を記録層１０３として形成して記録媒
体を作成した。

【００５４】以上のようにして作成した記録媒体を用い
実施例１と同様にして記録・再生実験を行ったところ、
実施例１と全く同じように記録再生を行うことができ、
消去も可能であった。また、本装置で第１のセクタと第
２のセクタの仕事関数を測定したところ、Ｗのみからな
る第１のセクタでは仕事関数値は２．２ｅＶ程度であっ
たが、Ｃｓを注入した第２のセクタではその値は１ｅＶ
以下になっており、仕事関数を測定することによりセク
タを認識することが可能であった。

【００５５】（実施例４）異種元素としてＢａを用いた
以外は実施例３と全く同様にして、異種元素（Ｂａ）を
注入してセクタを形成した後、記録層として２層ＳＯＡ
Ｚ単分子累積膜を積層して記録媒体を作成した。係る記
録媒体について、実施例１と同様の記録・再生・消去の
実験を行ったところ、実施例１と同様の結果が得られ
た。また、仕事関数もＷのみの第１のセクタに比べＢａ
を注入した第２のセクタでは１ｅＶ以下であり、十分に
セクタの認識が可能であった。

【００５６】（実施例５）基板電極材料の元素としてＣ
を、その異種元素としてＴｉを用いた以外は実施例３と
全く同様にしてセクタを形成した。その後、記録層１０
３としてポリイミドＬＢ膜を２層累積して記録媒体を作
成した。なお、ポリイミドＬＢ膜の形成方法は以下の通
りである。

【００５７】ポリアミック酸（分子量約２０万）を濃度
１×１０^-3％（ｇ／ｇ）で溶かしたジメチルアセトアミ
ド溶液を、水温２０℃の純水の水相上に展開し、水面上
に単分子膜を形成した。この単分子膜の表面圧を２５ｍ
Ｎ／ｍまで高め、更にこれを一定に保ちながら、前記基
板を水面に横切るように５ｍｍ／分で移動させて浸漬、
引き上げを行い、Ｙ型単分子膜の累積を行った。更にこ
れらの膜を３００℃で１０分加熱を行うことによりポリ
イミドにした。尚、ポリイミド１層当りの厚さは、エリ
プソメトリー法により約４Åと求められた。

【００５８】この記録媒体についても実施例１と同様の
実験を行ったところ、記録再生及び消去可能であった。
また、仕事関数の値もＣのみの第１のセクタの２．３ｅ
Ｖに比べＴｉを注入した第２のセクタでは２ｅＶ以下で
あり、十分にセクタの認識が可能であった。

【００５９】以上述べてきた実施例中では、セクタ形成
時に、イオン注入法を用いて異種元素を注入して仕事関
数又は状態密度関数を変化させるという方法を取った
が、この他熱拡散法を用いて異種元素を注入する方法を
用いることも可能であり、その他、注入量を変化させた
り何種類もの異種元素を注入することによって仕事関数
又は状態密度関数を変化させても良い。また、仕事関数
又は状態密度関数を部分的に所望の位置で変化させられ
る方法であれば、これらに限定する必要はない。また、
記録層の形成にＬＢ法を使用してきたが、極めて薄く均
一な膜が作成できる成膜法であればＬＢ法に限らず使用
可能であり、具体的にはＭＢＥやＣＶＤ法等の成膜法が
挙げられる。更に基板材料やその形状も本発明は何ら限
定するものではない。更には、本実施例においてはプロ
ーブ電極を１本としたが、記録・再生用のものと仕事関
数又は状態密度関数測定用のものを各々分けるなどして
２本以上としても良い。

【００６０】

【発明の効果】以上述べたように、本発明によると即座
にプローブ電極が位置するセクタの認識を簡便に行うこ
とができ、それによりアクセスタイムを速くすることが
できる。従って従来と同じ面積でより多量の情報処理を
行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に用いた記録媒体の一例を示す図であ
る。

【図２】本発明に用いた仕事関数測定方法の一例を示す
図である。

【図３】本発明で用いた情報処理装置の構成のブロック
図である。

【図４】本発明の記録媒体に記録を行う際に加えるパル
ス信号波形である。

【符号の説明】

１０１基板１０２基板電極１０３記録層２０１プローブ電極２０２Ｚ方向微動制御機構２０３プローブ電流増幅器２０４電源２０５Ｚサーボ回路２０６ＢＰＦ２０７検波回路２０８基準信号発振器２０９加算器２１０仕事関数測定機構３０１ＸＹステージ３０２ＸＹ方向微動制御機構３０３ＸＹ方向走査駆動回路３０４粗動機構３０５粗動駆動回路３０６マイクロコンピュータ３０７表示装置

フロントページの続き (72)発明者矢野亨治東京都大田区下丸子３丁目30番２号キヤノン株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】プローブ電極により素子に流れる電流を
検出する情報処理装置に用いる記録媒体であって、基板
上に仕事関数又は状態密度関数が異なる複数の基板電極
と、該電極上に記録層を有することを特徴とする記録媒
体。
【請求項２】前記基板電極において、異なる金属から
形成することにより各基板電極の仕事関数又は状態密度
関数が異なることを特徴とする請求項１に記載の記録媒
体。
【請求項３】前記基板電極において、電極を主に構成
する元素とは異なる元素が表面に注入されることにより
各基板電極の仕事関数又は状態密度が異なることを特徴
とする請求項１に記載の記録媒体。
【請求項４】前記注入元素の注入はイオン注入法にて
行うことを特徴とする請求項３に記載の記録媒体。
【請求項５】請求項１〜４のいずれかに記載の記録媒
体、該記録媒体に電圧を印加するためのプローブ電極、
該プローブ電極を制御する制御機構及び該プローブ電極
により該記録媒体の基板電極の仕事関数又は状態密度関
数を測定する機構を有する情報処理装置。
【請求項６】前記仕事関数を測定する機構が、前記プ
ローブ電極を記録媒体の垂直方向に微小振動させる機構
とその時プローブ電極に流れる電流変化を検出する機構
からなることを特徴とする請求項５に記載の情報処理装
置。
【請求項７】前記状態密度関数を測定する機構が、前
記プローブ電極に印加する電圧を微小変化させる機構と
その時プローブ電極に流れる電流変化を検出する機構か
らなることを特徴とする請求項５に記載の情報処理装
置。
【請求項８】基板上に積層された仕事関数又は状態密
度関数が異なる複数の基板電極で形成することにより構
成されたセクタと該電極上に積層された記録層を有する
記録媒体及び該記録媒体に対向配置するプローブ電極を
用いて、基板電極とプローブ電極との間に電圧を印加す
ることにより該記録層の電気特性を変化させて記録再生
消去を行う情報処理機構において、該基板電極の仕事関
数又は状態密度関数を該プローブ電極により測定するこ
とで基板電極上におけるプローブ電極の位置を認識する
ことを特徴とするセクタ認識方法。
【請求項９】前記仕事関数の測定を、プローブ電極と
基板電極間の距離を微小変化させ、その時に流れる電流
変化を測定することにより行うことを特徴とする請求項
８に記載のセクタ認識方法。
【請求項１０】前記状態密度関数の測定を、プローブ
電極と基板電極間に印加する電圧を微小変化させ、その
時に流れる電流変化を測定することにより行うことを特
徴とする請求項８に記載のセクタ認識方法。