図面 (/)

この項目の情報は公開日時点(2001年10月12日)のものです。
また、この項目は機械的に抽出しているため、正しく解析できていない場合があります

図面 (10)

課題

高速電荷注入して情報の記録を行うことが可能であり、さらに注入された電荷を安定に保持可能な記録装置記録再生装置記録方法記録再生方法を提供する。

解決手段

電極101と、電極101に光を照射する手段102とを有することを特徴とする記録装置。

概要

背景

近年の情報化社会において、増大の一途をたどる情報量に対応した、従来より飛躍的に記録密度の高い記録方法記録再生方法や、それに基づく記録装置記録再生装置出現が期待されている。

Scanning Probe Microscope(SPM)は、原子レベルからナノメーターレベル分解能を持つプローブを利用した顕微鏡技術である。近年、このSPMを用いてTbits/inch2レベル超高密度記録・再生を実現しようとする数多くの試みがなされている。SPMには、例えば試料表面と探針との間に電圧印加し、その際に流れるトンネル電流を測定するScanning Tunneling Microscope(STM)、試料表面と探針との間に働く様々な力学的な力を検出するAtomic ForceMicroscope(AFM)、さらに光の回折限界より小さいサイズの微小開口もしくは散乱体による光スポット、いわゆる近接場光を試料表面に照射し、その散乱光もしくはそれに起因した発光を検出するNear−field Scanning Optical Microscope(NSOM)等があり、これらの方法では、上述したような物理量を検出することにより情報の再生が行われる。

またこれらの方法における情報の記録としては、以下のような例が報告されている。まず、STMを用いる方法では、探針にパルス電圧を印加し、試料表面に微細導電性の異なる領域を形成することにより記録を行う。AFMを用いる方法では、探針を試料に押付け、試料に微細な凹凸を形成することにより記録を行う方法や、探針に電圧を印加し、微小な領域に電荷蓄積する方法が、また、NSOMを用いる方法では、光磁気媒体相変化媒体などの既存の光記録媒体に対して、近接場光を照射し、微小な記録領域を形成する方法が報告されている。

これらのSPM法を用いる場合、微小な領域に電荷を保持させるタイプの方法は、記録の書き換えが可能であり、かつ記録の読み出し感度が高いことから、実用的な方法として注目されている。

この微小な領域に電荷を保持させるタイプの方法のなかでも、Si3N4/SiO2/Siを積層した、誘電体積層構造記録媒体を利用した方法が、S.Iwamuraら(IEEE Trans. Electron DevicesED−28,854(1981))や、R.C,Barrettら(J.Appl.Phys. 70,2725(1991))、本ら(表面科学 18巻4号,226(1997))によって多く報告されている。

これらの方法ではSi3N4/SiO2の界面に、電荷による約100nm以下の領域に対する記録が実現されている。しかし、Si3N4膜の膜厚が厚いため、さらに記録する領域を微細化し約50nm以下とすることは困難である。また、Si3N4膜の膜厚を薄くしたとしても、記録する領域は均一層の所定の領域に電荷を注入して記録領域としただけのものであるため、記録電荷同士の反発力により記録領域中の電荷が拡散することから、記録領域同士が近接すると記録電荷の存在する部分と存在しない部分の比、つまりS/N比が低下する。従って、やはり記録領域を微細化することは出来ない。

上記の問題を解決するために、記録される電荷を微細構造を形成した電荷蓄積部に閉じ込め、これら各々の電荷蓄積部を絶縁性の材料により分断する方法が、特開平3−95739号公報、特開平8−45122号公報または特開平10−83586号公報等に提案されている。

これらの方法では、記録される電荷は微細構造を形成した電荷蓄積部に閉じ込められ、これら各々の電荷蓄積部は絶縁性の材料により分断されているため、記録される電荷は安定に保持される。また、この電荷蓄積部として設けられる微細構造の大きさを小さくすることにより、約50nm以下の記録領域を形成することも可能となる。

しかしながら、この方法にも問題がある。この方法では、情報の記録を行うための記録ヘッドが電荷蓄積部に衝突することなどによる、記録電荷の消失を防ぐために、電荷蓄積部の上に絶縁性の保護膜を設ける。従って、記録ヘッドによって保護膜を介して電荷蓄積部に電荷を注入するため、トンネル電荷の注入を行うことになる。

すると、トンネル電荷の注入時の電流の大きさ、つまり記録速度と、電荷の保持時間の長さとは二律背反の関係にあるため、保護膜を薄くしてトンネル電流を大きくし記録領域に対する記録の速度を上げようとすると、蓄積された電荷も保護膜をトンネルして消失しやすくなる。また保護膜を厚くすれば電荷は安定に蓄積されるが、記録するための時間が長くなり、高速の記録を行うことが出来ない。つまり、安定な電荷の蓄積と、高速の記録の双方を実現することは出来なかった。

概要

高速に電荷を注入して情報の記録を行うことが可能であり、さらに注入された電荷を安定に保持可能な記録装置、記録再生装置、記録方法、記録再生方法を提供する。

電極101と、電極101に光を照射する手段102とを有することを特徴とする記録装置。

目的

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
2件

この技術が所属する分野

ライセンス契約や譲渡などの可能性がある特許掲載中! 開放特許随時追加・更新中 詳しくはこちら

請求項1

絶縁体層中に分離された複数の電荷蓄積部が設けられる記録媒体の前記電荷蓄積部に前記絶縁体層を介して電荷注入する記録装置において、前記電荷を注入する手段は電極と、前記電極に光を照射する手段とを有することを特徴とする記録装置。

請求項2

前記光を照射する手段が近接場光を照射する手段であることを特徴とする請求項1記載の記録装置。

請求項3

絶縁体層中に分離された複数の電荷蓄積部が設けられる記録媒体の前記電荷蓄積部に前記絶縁体層を介して電荷を注入する記録再生装置において、前記電荷を注入する手段は第1、第2、第3の電極と、前記第1、第2、第3の電極の少なくとも1つに光を照射する手段とを有し、前記第3の電極の電位により変化する前記第1、第2の電極間に流れる電流を測定する手段を有することを特徴とする記録再生装置。

請求項4

絶縁体層と、前記絶縁体層中に分離して複数設けられる電荷蓄積部とを有する記録媒体と、前記記録媒体の前記電荷蓄積部に電荷を注入する電極と、前記電極に光を照射する手段とを有することを特徴とする記録装置。

請求項5

前記記録媒体の前記絶縁体層が異なる材料を有する2層から形成され、前記電荷蓄積部は2層の前記絶縁体層の界面に形成されることを特徴とする請求項4記載の記録装置。

請求項6

絶縁体層中に分離された複数の電荷蓄積部が設けられる記録媒体の前記電荷蓄積部に電荷を注入することにより情報の記録を行う記録方法において、前記記録媒体に対向して設けられる電極に光を照射するステップと、前記光を照射された電極から前記電荷蓄積部に電荷を注入するステップとを有することを特徴とする記録方法。

請求項7

前記光が近接場光であることを特徴とする請求項6記載の記録方法。

請求項8

絶縁体層中に分離された複数の電荷蓄積部が設けられる記録媒体の前記電荷蓄積部に電荷を注入することにより情報の記録を行う記録再生方法において、前記記録媒体に対向して設けられる第1、第2、第3の電極の少なくとも1つに光を照射するステップと、前記光を照射された電極から前記電荷蓄積部に電荷を注入するステップと、前記記録媒体上で、前記第3の電極の電位により変化する前記第1、第2の電極間に流れる電流を測定するステップとを具備することを特徴とする記録再生方法。

技術分野

0001

本発明は、記録装置記録再生装置記録方法および記録再生方法に関する。

背景技術

0002

近年の情報化社会において、増大の一途をたどる情報量に対応した、従来より飛躍的に記録密度の高い記録方法、記録再生方法や、それに基づく記録装置、記録再生装置の出現が期待されている。

0003

Scanning Probe Microscope(SPM)は、原子レベルからナノメーターレベル分解能を持つプローブを利用した顕微鏡技術である。近年、このSPMを用いてTbits/inch2レベル超高密度記録・再生を実現しようとする数多くの試みがなされている。SPMには、例えば試料表面と探針との間に電圧印加し、その際に流れるトンネル電流を測定するScanning Tunneling Microscope(STM)、試料表面と探針との間に働く様々な力学的な力を検出するAtomic ForceMicroscope(AFM)、さらに光の回折限界より小さいサイズの微小開口もしくは散乱体による光スポット、いわゆる近接場光を試料表面に照射し、その散乱光もしくはそれに起因した発光を検出するNear−field Scanning Optical Microscope(NSOM)等があり、これらの方法では、上述したような物理量を検出することにより情報の再生が行われる。

0004

またこれらの方法における情報の記録としては、以下のような例が報告されている。まず、STMを用いる方法では、探針にパルス電圧を印加し、試料表面に微細導電性の異なる領域を形成することにより記録を行う。AFMを用いる方法では、探針を試料に押付け、試料に微細な凹凸を形成することにより記録を行う方法や、探針に電圧を印加し、微小な領域に電荷蓄積する方法が、また、NSOMを用いる方法では、光磁気媒体相変化媒体などの既存の光記録媒体に対して、近接場光を照射し、微小な記録領域を形成する方法が報告されている。

0005

これらのSPM法を用いる場合、微小な領域に電荷を保持させるタイプの方法は、記録の書き換えが可能であり、かつ記録の読み出し感度が高いことから、実用的な方法として注目されている。

0006

この微小な領域に電荷を保持させるタイプの方法のなかでも、Si3N4/SiO2/Siを積層した、誘電体積層構造記録媒体を利用した方法が、S.Iwamuraら(IEEE Trans. Electron DevicesED−28,854(1981))や、R.C,Barrettら(J.Appl.Phys. 70,2725(1991))、本ら(表面科学 18巻4号,226(1997))によって多く報告されている。

0007

これらの方法ではSi3N4/SiO2の界面に、電荷による約100nm以下の領域に対する記録が実現されている。しかし、Si3N4膜の膜厚が厚いため、さらに記録する領域を微細化し約50nm以下とすることは困難である。また、Si3N4膜の膜厚を薄くしたとしても、記録する領域は均一層の所定の領域に電荷を注入して記録領域としただけのものであるため、記録電荷同士の反発力により記録領域中の電荷が拡散することから、記録領域同士が近接すると記録電荷の存在する部分と存在しない部分の比、つまりS/N比が低下する。従って、やはり記録領域を微細化することは出来ない。

0008

上記の問題を解決するために、記録される電荷を微細構造を形成した電荷蓄積部に閉じ込め、これら各々の電荷蓄積部を絶縁性の材料により分断する方法が、特開平3−95739号公報、特開平8−45122号公報または特開平10−83586号公報等に提案されている。

0009

これらの方法では、記録される電荷は微細構造を形成した電荷蓄積部に閉じ込められ、これら各々の電荷蓄積部は絶縁性の材料により分断されているため、記録される電荷は安定に保持される。また、この電荷蓄積部として設けられる微細構造の大きさを小さくすることにより、約50nm以下の記録領域を形成することも可能となる。

0010

しかしながら、この方法にも問題がある。この方法では、情報の記録を行うための記録ヘッドが電荷蓄積部に衝突することなどによる、記録電荷の消失を防ぐために、電荷蓄積部の上に絶縁性の保護膜を設ける。従って、記録ヘッドによって保護膜を介して電荷蓄積部に電荷を注入するため、トンネル電荷の注入を行うことになる。

0011

すると、トンネル電荷の注入時の電流の大きさ、つまり記録速度と、電荷の保持時間の長さとは二律背反の関係にあるため、保護膜を薄くしてトンネル電流を大きくし記録領域に対する記録の速度を上げようとすると、蓄積された電荷も保護膜をトンネルして消失しやすくなる。また保護膜を厚くすれば電荷は安定に蓄積されるが、記録するための時間が長くなり、高速の記録を行うことが出来ない。つまり、安定な電荷の蓄積と、高速の記録の双方を実現することは出来なかった。

発明が解決しようとする課題

0012

上述したように、高速の記録・再生を行う方法として、Si3N4/SiO2/Siを積層した、誘電体積層構造の記録媒体を利用した場合は、均一層に電荷を蓄積して記録領域を形成するために、電荷が拡散し、高密度記録を行うことが出来なかった。

0013

また、記録される電荷を微細構造を形成した電荷蓄積部に閉じ込め、これら各々の電荷蓄積部を絶縁性の材料により分断する方法では、電荷蓄積部の保護の意味から電荷蓄積部の上に絶縁性の保護膜を形成するため、トンネル電荷の注入時の電流の大きさ、つまり記録の速度と、電荷の保持時間の長さは二律背反の関係にあり、安定な電荷の蓄積と、高速の記録の双方を実現することは出来なかった。

課題を解決するための手段

0014

そこで本発明の第1は、絶縁体層中に分離された複数の電荷蓄積部が設けられる記録媒体の電荷蓄積部に絶縁体層を介して電荷を注入する記録装置において、電荷を注入する手段は電極と、電極に光を照射する手段とを有することを特徴とする記録装置を提供する。

0015

本発明の第1では、光を照射する手段が近接場光を照射する手段であっても良い。ここで、近接場光とは、物質に光を照射した際に、その物質表面にしみ出す、非伝搬光のことを指す。物質に光が照射されると、物質内に誘起双極子が発生するが、このうち、表面付近で互いに近接する誘起双極子間の電気力線が近接場光である。このような光は、回折限界に制限されないため、微小開口や微小形状物の近傍では、約100nm以下の微小な光スポットを形成することが可能となる。

0016

本発明の第2は、絶縁体層中に分離された複数の電荷蓄積部が設けられる記録媒体の電荷蓄積部に絶縁体層を介して電荷を注入する記録再生装置において、電荷を注入する手段は第1、第2、第3の電極と、第1、第2、第3の電極の少なくとも1つに光を照射する手段とを有し、第3の電極の電位により変化する第1、第2の電極間に流れる電流を測定する手段を有することを特徴とする記録再生装置を提供する。

0017

本発明の第3は、絶縁体層と、絶縁体層中に分離して複数設けられる電荷蓄積部とを有する記録媒体と、記録媒体の電荷蓄積部に電荷を注入する電極と、電極に光を照射する手段とを有することを特徴とする記録装置を提供する。

0018

本発明の第3では、記録媒体の絶縁体層が異なる材料を有する2層から形成され、電荷蓄積部は2層の絶縁体層の界面に形成されても良い。

0019

本発明の第4は、絶縁体層中に分離された複数の電荷蓄積部が設けられる記録媒体の電荷蓄積部に電荷を注入することにより情報の記録を行う記録方法において、記録媒体に対向して設けられる電極に光を照射するステップと、光を照射された電極から電荷蓄積部に電荷を注入するステップとを有することを特徴とする記録方法を提供する。

0020

本発明の第4では、光が近接場光であっても良い。

0021

本発明の第5は、絶縁体層中に分離された複数の電荷蓄積部が設けられる記録媒体の電荷蓄積部に電荷を注入することにより情報の記録を行う記録再生方法において、記録媒体に対向して設けられる第1、第2、第3の電極の少なくとも1つに光を照射するステップと、光を照射された電極から電荷蓄積部に電荷を注入するステップと、記録媒体上で、第3の電極の電位により変化する第1、第2の電極間に流れる電流を測定するステップとを具備することを特徴とする記録再生方法を提供する。

発明を実施するための最良の形態

0022

以下に本発明の実施形態を図面を参照しつつ詳細に説明するが、本発明はこれらの実施形態に限定されるものではない。

0023

まず、本発明の原理を、図1を用いて説明する。図1の記録装置では、書き込み電極101(電極)と、書き込み電極101に電圧を印加する図示しない電源と、書き込み電極101に光を照射し、光源レンズ等からなる光照射手段102とを有する。また、記録媒体は、基板103と基板103上の下地電極層104、下地電極層104上の絶縁層105、絶縁層105中に設けられる電荷蓄積部106を有する。電荷蓄積部106は複数形成され、各々は絶縁層105で分離されている。

0024

光照射手段102から、書き込み電極101に光を照射し書き込み電極101中の電荷を励起させる。情報信号に応じた電圧を電源から与えられた書き込み電極101と下地電極層104との間に電圧を印加することにより、絶縁層105中の電荷蓄積部106に、書き込み電極101で励起された電荷が蓄積される。

0025

図2は、図1の下地電極層104と絶縁層105、絶縁層105中の電荷蓄積部106、書き込み電極101部分を示すバンド図である。ここでは説明を簡略化するために、下地電極層104と書き込み電極101は導体であるものとする。また、電荷の注入は書き込み電極101から電荷蓄積部106に対して電子を注入する場合について説明する。しかし、これらは限定されるものではない。

0026

下地電極層104と書き込み電極101との間に電圧を印加する時に、光が照射されない場合は、書き込み電極101の最高エネルギーを有する電子はフェルミ準位EFにある。この場合V0の障壁があり、このV0が大きいと、書き込み電極101から電荷蓄積部106にトンネル注入される電流は小さく、記録速度が小さくなる。また、障壁V0が小さい場合にはトンネル電流は大きいが、電荷蓄積部106の電子も容易に書き込み電極101へとトンネルされ、電荷が安定に保持されない。

0027

本発明では、書き込み電極101の電子を光照射により励起することにより、励起された電子から見ると、光のエネルギーhν分だけ障壁が低くなる。従って、光照射されている状態ではトンネル電流が増大し、高速に電荷の注入、つまり記録を行うことが可能となる。特に、照射する光のエネルギーhνの大きさを、V0程度とすると、電子は絶縁層105の伝導帯伝導することが出来、トンネル電流が大幅に増大して、記録速度が大幅にあがる。

0028

本発明では、障壁V0を大きくすることにより、光を照射しない場合には電子、つまり記録された情報を安定に保持し、さらに情報の記録を行う際には光を照射してV0を下げ、トンネル電流を増大して記録速度を上げることが出来る。

0029

なお、電荷蓄積部106と下地電極層104の間にも絶縁層105があり、障壁が存在する。また、電荷蓄積部106には光は照射されない。従って、電荷蓄積部106の電子は下地電極層104にトンネルせず安定に保持される。なお、この障壁は、電荷蓄積部106や下地電極層104、絶縁層105の材料により決定される。

0030

(第1の実施形態)次に、本発明の第1の実施形態について説明する。本実施形態の記録装置の構成を図3に示す。

0031

本実施形態の記録装置は、図3に示すように、書き込み電極301と、図示しない電源に接続されるレーザーダイオード302およびレーザーダイオード302からの光を書き込み電極301上に集光する対物レンズ303を有する光照射手段304と、FETセンサー305とが、浮上スライダ306に取り付けられており、また、記録媒体308を回転させるモーター307を有する。また、記録媒体308は基板103と、基板103上の下地電極層104、下地電極層104上の絶縁層105、絶縁層105中に複数形成され各々が絶縁されて埋め込まれる電荷蓄積部106を有する。

0032

次に、本実施形態の記録媒体308、また記録装置の光照射手段304および書き込み電極301と、FETセンサー305の各部について、製造方法に沿って説明する。

0033

まず、記録媒体308の製造方法を図3を用いて説明する。基板103はガラスから形成された、直径約60mm、厚さ約1mmのディスクを用い、この基板103上に下地電極層104としてAl膜を約500nmの膜厚となるよう蒸着する。

0034

下地電極層104の上には、絶縁層105としてSiO2膜を約50nmの膜厚で形成し、この絶縁層105上にAl膜を約0.5nmの膜厚で蒸着する。このように非常に薄い膜を金属で形成する際は、島状に成長するため、自然にそれぞれが分離したAlの島状構造が形成される。この島状構造は、直径約5nm、間隔が約12nmとなるように形成される。この島状構造を電荷蓄積部106とする。

0035

その上に、さらにSiO2を約5nmの膜厚となるよう蒸着し、電荷蓄積部106を絶縁層105中に埋め込み、記録媒体308を完成する。

0036

次に、本実施形態の記録装置の光照射手段304および書き込み電極301の形成方法を、図4に従って説明する。

0037

シリコン基板(図示せず)上に厚さ約2μmのSiO2膜(図示せず)を形成し、スピンコート法によりポリイミド膜401を厚さ約10μmとなるよう形成する。

0038

次に、シリコン基板を加熱しながら、先端の曲率半径が約10nmとなるように先鋭化されたピラミッド型モールドを、ポリイミド膜401に圧着させ、ポリイミド膜401にピラミッド型の窪みを形成する。モールドの先端はSiO2膜に達するものとし、ポリイミド膜401のSiO2膜側には直径約10nmの開口部402が形成される。

0039

窪みの形成されたポリイミド膜401の上に、書き込み電極301としてポリシリコン膜を約20nmの厚さとなるよう形成し、パターニングする。

0040

このポリシリコン膜301の上に、SiO2膜(図示せず)を約1μmの厚さとなるよう形成し、シリコン基板をKOH溶液によって取り除く。その後、ポリイミド膜401の下と、ポリシリコン膜301の上のSiO2膜をHF溶液により取り除く。

0041

次に、窪みの中に対物レンズ303として直径約10μmのボールレンズを取り付け、レーザーダイオード302として、コリメートされたレーザーモジュールをボールレンズ303にあわせて取り付けることで、光照射手段304を完成する。レーザーダイオード302は、波長が約410nmのものを用いる。この、書き込み電極301、光照射手段304により、記録手段を形成する。

0042

次に、FETセンサー305の形成方法を、図5を用いて説明する。

0043

p型Si基板501上に、SiO2等からなる絶縁膜502を形成し、パターニングする。次に、絶縁膜502をマスクとしてP等をドープしn+領域503を形成する。n+領域503上には、Al等からなるソース電極504、ドレイン電極505を形成し、パターニングする。ゲート電極506はポリSi等の膜をパターニングすることにより形成される。例えば、ポリSi膜を約1μmの厚さとなるように形成し、マスクを用いてウェットエッチングすることにより形成される。ゲート電極506の突起部の先端は、曲率半径を約10nmとする。本実施形態では、このFETセンサー305を再生手段とする。

0044

次に、この記録装置、記録媒体308を用いて、情報の記録、再生を行う。

0045

まず、情報の記録を行う。モーター307を用いて、ディスク状の記録媒体308を約4000rpmで回転させ、浮上スライダ306を約200μm/minで半径方向に移動させながら、波長約410nm、出力約5mWのレーザーダイオード302から対物レンズ303を介して書き込み電極301上に光を集光し、連続光を照射する。連続光を照射された書き込み電極301の電荷は励起され、書き込み電極301と記録媒体308の下地電極層104の間にスパイラル状に約−20Vのパルス状の電圧を、パルス幅約10nsec、パルス間隔約20nsecとなるように繰返し印加することにより、励起された電荷が電荷蓄積部106に注入される。この光を照射するステップと電荷蓄積部106に電荷を注入するステップによって、本実施形態の記録方法は実現される。

0046

次に、情報の再生を行う。記録媒体308の電荷蓄積部106に注入された電荷を、FETセンサー305のソース電極504(第1の電極)とドレイン電極505(第2の電極)の間の電流を測定することにより直接読み出す。そして、温度約80℃、湿度約60%の中に約1週間放置後、再び注入された電荷をFETセンサー305で読み出したところ、電荷量は、約1週間前と比べ、約5%の低下が見られたが、約30dBのS/N比が得られ、情報は安定に記録されているといえる。上述のように、電荷蓄積部106に蓄積された電荷を、ソース電極504とドレイン電極505の間に流れる電流によって測定するステップにより、本実施形態の再生方法は実現される。

0047

次に情報の消去を行う。モーター307を用いて、記録媒体308の回転、浮上スライダ306の移動、レーザーダイオード302から書き込み電極301への連続光の照射を情報の記録の時と同様の条件で行い、書き込み電極301と下地電極層104の間に印加する電圧を、約10Vとする他は、情報の記録の時と同様の条件として、記録された電荷を電荷蓄積部106から排出する。電荷蓄積部106からの電荷の排出を行った後、FETセンサー305で読み出しを行ったところ、電荷の蓄積により記録された情報が、消去されたことが確認された。上述のように、電荷蓄積部106に蓄積された電荷を排出するステップによって、本実施形態の消去方法は実現される。

0048

また、情報の記録と消去を別々に行うのではなく、電荷を蓄積させた状態の記録媒体308に、情報をオーバーライトすることも出来る。その際は、新たに加えたい情報に応じた、約10V(電荷の排出)と約−20V(電荷の注入)の電圧パルスを書き込み電極301によって印加することによりオーバーライトが可能となる。

0049

本実施形態では、図2に示したように、書き込み電極301の電子を光照射により励起することにより、電子は光のエネルギー分励起される、つまり電子から見るとレーザーダイオード302の波長約410nmのエネルギー分だけ絶縁層105の障壁が低くなる。従って、光が照射されている状態ではトンネル電流が増大し、電荷蓄積部106に対して高速に電荷の注入、つまり記録を行うことが可能となる。また、光が照射されていない状態では、絶縁層105のエネルギー障壁が高いため、蓄積された電荷は電荷蓄積部106に安定に保持される。

0050

なお、電荷蓄積部106と下地電極層104の間にも絶縁層105があるため、障壁が存在する。電荷蓄積部106には光は照射されないことから、電荷蓄積部106の電子は下地電極層104にトンネルせず安定に保持される。

0051

絶縁層105のエネルギー障壁、つまり、書き込み電極301および電荷蓄積部106のフェルミ準位と絶縁層105の伝導帯とのエネルギーの差は、約1eV以上、約3.2eV以下であることが好ましい。約1eV以下では、蓄積された電荷と逆の特性を有する電荷が書き込み電極301からトンネルして電荷蓄積部106に入ってくる、または電荷蓄積部106からトンネルして下地電極層104に抜け出るために、電荷を安定に電荷蓄積部106に保持することが出来ない可能性がある。また、現在実用化されているレーザーダイオードの光の発振波長は約400nmであり、エネルギーは約3.2eVであることから、絶縁層105のエネルギー障壁、つまり、書き込み電極301および電荷蓄積部106のフェルミ準位と絶縁層105の伝導帯とのエネルギーの差を約3.2eV以下とすれば、電荷は絶縁層105の伝導帯を伝導することが出来、トンネル電流が大幅に増加し、記録速度が大幅に増加するために好ましい。

0052

(第2の実施形態)次に、本発明の第2の実施形態について説明する。本実施形態については、第1の実施形態と異なる部分を中心にして説明を行う。

0053

本実施形態では、記録媒体の絶縁層を材料の異なる2層とし、2層の絶縁層の界面に電荷蓄積部を形成する点が、第1の実施形態と異なる。

0054

本実施形態の記録媒体の断面図を図6に示す。本実施形態の記録媒体603は、基板103と、基板103上の下地電極層104、下地電極層104上の第1の絶縁層601、第1の絶縁層601上の第2の絶縁層602、第1の絶縁層601と第2の絶縁層602の界面に設けられ、各々が絶縁されている電荷蓄積部106を有する。

0055

本実施形態の記録媒体603の各部について、製造方法に沿って説明する。

0056

まず、図6に示すように、基板103はガラスから形成された、直径約60mm、厚さ約1mmのディスクを用い、この基板103上に下地電極層104としてAl膜を約500nmの膜厚となるよう蒸着する。

0057

下地電極層104の上には、第1の絶縁層601としてSiO2膜を約50nmの膜厚で形成し、この第1の絶縁層601上にAl膜を約0.5nmの膜厚で蒸着する。このように非常に薄い膜を金属で形成する際は、島状に成長するため、自然にそれぞれが分離したAlの島状構造が形成される。この島状構造は、直径約5nm、間隔が約12nmとなるように形成される。この島状構造を電荷蓄積部106とする。

0058

その上に、さらに第2の絶縁層602としてAl2O3を約5nmの膜厚となるよう蒸着し、電荷蓄積部106を第1の絶縁層601と第2の絶縁層602の間に埋め込み、記録媒体603を完成する。

0059

本実施形態では、記録装置は、第1の実施形態と同様のものを用いる。

0060

次に、この記録装置、記録媒体603を用いて、情報の記録、再生を行う。

0061

まず、情報の記録を行う。モーター307を用いて、ディスク状の記録媒体603を約6000rpmで回転させ、浮上スライダ306を約100μm/minで半径方向に移動させながら、波長約410nm、出力約5mWのレーザーダイオード302から対物レンズ303を介して書き込み電極301上に光を集光し、連続光を照射する。連続光を照射された書き込み電極301の電荷は励起され、書き込み電極301と記録媒体603の下地電極層104の間にスパイラル状に約−20Vのパルス状の電圧を、パルス幅約2nsec、パルス間隔約5nsecとなるように繰返し印加することにより、励起された電荷が電荷蓄積部106に注入される。この光を照射するステップと電荷蓄積部106に電荷を注入するステップによって、本実施形態の記録方法は実現される。

0062

次に、情報の再生を行う。記録媒体603の電荷蓄積部106に注入された電荷を、FETセンサー305のソース電極504(第1の電極)とドレイン電極505(第2の電極)の間の電流を測定する事により直接読み出す。そして、温度約80℃、湿度約60%の中に約1週間放置後、再び注入された電荷をFETセンサー305で読み出したところ、電荷量は、約1週間前と比べ、約10%の低下が見られたが、約30dBのS/N比が得られ、情報は安定に記録されているといえる。上述のように、電荷蓄積部106に蓄積された電荷量を、ソース電極504とドレイン電極505の間に流れる電流によって測定するステップにより、本実施形態の再生方法は実現される。

0063

次に情報の消去を行う。モーター307を用いて、記録媒体603の回転、浮上スライダ306の移動、レーザーダイオード302から書き込み電極301への連続光の照射を情報の記録の時と同様の条件で行い、書き込み電極301と下地電極層104の間に印加する電圧を、約10Vとする他は、情報の記録の時と同様の条件として、記録された電荷を電荷蓄積部106から排出する。電荷蓄積部106からの電荷の排出を行った後、FETセンサー305で読み出しを行ったところ、電荷の蓄積により記録された情報が消去されたことが確認された。上述のように、電荷蓄積部106に蓄積された電荷を排出するステップによって、本実施形態の消去方法は実現される。

0064

また、情報の記録と消去を別々に行うのではなく、電荷を蓄積させた状態の記録媒体603に、情報をオーバーライトすることも出来る。その際は、新たに加えたい情報に応じた、約10V(電荷の排出)と約−20V(電荷の注入)の電圧パルスを書き込み電極301によって印加することによりオーバーライトが可能となる。

0065

本実施形態でも、第1の実施形態と同様に、書き込み電極301の電子を光照射により励起することにより、電子は光のエネルギー分励起され、つまり電子から見ると、レーザーダイオード302の波長約410nmのエネルギー分だけ第1の絶縁層601の障壁が低くなる。従って、光が照射されている状態ではトンネル電流が増大し、電荷蓄積部106に対して高速に電荷の注入、つまり記録を行うことが可能となる。また、光が照射されていない状態では、第2の絶縁層602のエネルギー障壁が高いため、蓄積された電荷は電荷蓄積部106に安定に保持される。

0066

なお、電荷蓄積部106と下地電極層104の間にも第1の絶縁層601があるため、障壁が存在する。電荷蓄積部106には光は照射されないことから、電荷蓄積部106の電子は下地電極層104にトンネルせず安定に保持される。

0067

さらに、本実施形態では、絶縁層として、第1の絶縁層601をSiO2膜で形成し、第2の絶縁層602をAl2O3で形成する。

0068

書き込み電極301と電荷蓄積部106の間に存在する第2の絶縁層602、つまりAl2O3膜は、比較的、書き込み電極301のフェルミ準位と第2の絶縁層602の伝導帯とのエネルギーの差、つまりバンドギャップが小さく、書き込み電極301との間のエネルギー障壁は比較的小さい。従って、光非照射時には電荷は十分安定に電荷蓄積部106に保持されるが、光照射時には、SiO2等のエネルギー障壁が大きい材料から絶縁膜を形成した場合と比較すると、書き込み電極301から電荷蓄積部106へのトンネル電流はさらに大きくすることが出来、高速の情報記録を行うことが可能である。

0069

また、電荷蓄積部106と下地電極層104の間には、SiO2で形成された第1の絶縁層601が存在し、SiO2はAl2O3に比べバンドギャップが大きい。よって、書き込み電極301から電荷蓄積部106に電荷が注入された後でも、電荷蓄積部106と下地電極層104の間には大きなエネルギー障壁が存在するために、電荷蓄積部106から下地電極層104には電荷が消失せず、電荷は電荷蓄積部106に安定に保持される。

0070

従って、本実施形態では、第1の実施形態の効果に加え、下地電極層104と電荷蓄積部106の間にはバンドギャップの大きな第1の絶縁層601を、電荷蓄積部106と書き込み電極301の間には第1の絶縁層601よりはバンドギャップの小さな第2の絶縁層602を設けることにより、各絶縁層のバンドギャップを独立に決定できることから、更に高速に情報の記録を行うことが出来、安定に電荷を電荷蓄積部106に保持することも可能となる。

0071

第1の絶縁層は、電荷蓄積部106の電荷が下地電極層104にトンネルしないだけのバンドギャップを有するものであれば良い。また、第2の絶縁層は、書き込み電極301に対する光照射時には、書き込み電極301から電荷蓄積部106に電荷が高速に注入され、光非照射時には電荷蓄積部106に蓄積された電荷が、書き込み電極301にトンネルしない、といった兼ね合いを持つバンドギャップを有するものであれば良い。

0072

例えば、第1の絶縁層601のエネルギー障壁、つまり、電荷蓄積部106のフェルミ準位と第1の絶縁層601の伝導帯とのエネルギーの差は、約1eV以上であれば良い。これは約1eV以下では、書き込み電極301から電荷蓄積部106に注入された電荷が、下地電極層104にトンネルする可能性があるためである。

0073

また、第2の絶縁層602のエネルギー障壁、つまり、書き込み電極301のフェルミ準位と第2の絶縁層602の伝導帯とのエネルギーの差は、約1eV以上、約3.2eV以下であることが好ましい。これは、第1の実施形態と同様に、書き込み電極301への光非照射時に電荷を安定に電荷蓄積部106に保持し、書き込み電極301への光照射時に電荷を第2の絶縁層602の伝導帯を伝導させ記録速度を大幅に増加させるのに好ましいためである。

0074

(第3の実施形態)次に、本発明の第3の実施形態について説明する。本実施形態については、第1の実施形態と異なる部分を中心にして説明を行う。

0075

本実施形態では、記録装置の書き込み電極とFETセンサーが共用の部分を有し、一体化されている点が、第1の実施形態と異なる。

0076

本実施形態の記録装置の断面図を図7に示す。本実施形態の記録装置は、書き込み・再生電極701と、図示しない電源に接続されるレーザーダイオード302およびレーザーダイオード302からの光を書き込み・再生電極701上に集光する対物レンズ303を有する光照射手段304とが、浮上スライダ306に取り付けられており、また、記録媒体308を回転させるモーター307を有する。本実施形態においては、記録媒体308は、第1の実施形態と同様のものを用いれば良い。

0077

次に、本実施形態の記録装置の断面図を図8に示し、光照射手段304および書き込み・再生電極701について、製造方法に沿って説明する。

0078

まず、図8に示すように、厚さ約1mmのガラス板801にマスクを用いてウェットエッチングを行うことにより、ピラミッド部802を形成する。このピラミッド部802の一面に約10nmの膜厚のポリSi膜を形成し、第1のポリSi膜804(第1の電極)とする。この第1のポリSi膜804と対向する面にも約10nmの膜厚のポリSi膜を形成し、第2のポリSi膜805(第2の電極)とする。この時、ピラミッド部802の頂点には自然に微小なポリSi島803(第3の電極)が形成される。次に、第1のポリSi膜804と第2のポリSi膜805のそれぞれに電気的に接続する、図示しないソース電極、ドレイン電極をAl等により形成する。本実施形態の書き込み・再生電極701は、第1のポリSi膜804/ポリSi島803/第2のポリSi膜805から構成される電極である。

0079

次に、書き込み・再生電極701上にN.A.が約0.6の対物レンズ303とコリメートされたレーザーダイオード302を、対物レンズ303によってポリSi島803に集光するように取付けることで、光照射手段304を完成する。レーザーダイオード302は、波長が約410nmのものを用いる。この、光照射手段304および書き込み・再生電極701により、記録・再生手段を形成する。

0080

次に、この記録装置、記録媒体308を用いて、情報の記録、再生を行う。

0081

まず、情報の記録を行う。モーター307を用いて、ディスク状の記録媒体308を約4000rpmで回転させ、浮上スライダ306を約100μm/minで半径方向に移動させながら、波長約410nm、出力約5mWのレーザーダイオード302から対物レンズ303を介して書き込み・再生電極701上のポリSi島803に光を集光し、連続光を照射する。連続光を照射された書き込み・再生電極701の電荷は励起され、書き込み・再生電極701と記録媒体308の下地電極層104の間にスパイラル状に約−40Vのパルス状の電圧を、パルス幅約2nsec、パルス間隔約5nsecとなるように繰返し印加することにより、励起された電荷が電荷蓄積部106に注入される。その際、書き込み・再生電極701の第1のポリSi膜804、第2のポリSi膜805には同じ値の電圧を印加する。この光を照射するステップと電荷蓄積部106に電荷を注入するステップによって、本実施形態の記録方法は実現される。

0082

次に、情報の再生を行う。記録媒体308の電荷蓄積部106に注入された電荷を、書き込み・再生電極701のポリSi島803を介して、第1のポリSi膜804(第1の電極)と第2のポリSi膜805(第2の電極)の間を流れる電流を測定することにより、直接読み出す。そして、温度約80℃、湿度約60%の中に約1週間放置後、再び注入された電荷を書き込み・再生電極701で読み出したところ、電荷量は、約1週間前と比べ、約10%の低下が見られたが、約30dBのS/N比が得られ、情報は安定に記録されているといえる。上述のように、電荷蓄積部106に蓄積された電荷量を、第1のポリSi膜804と第2のポリSi膜805の間に流れる電流によって測定するステップにより、本実施形態の再生方法は実現される。

0083

次に情報の消去を行う。モーター307を用いて、記録媒体308の回転、浮上スライダ306の移動、レーザーダイオード302から書き込み・再生電極701への連続光の照射を情報の記録の時と同様の条件で行い、書き込み・再生電極701と下地電極層104の間に印加する電圧を、約10Vとする他は、情報の記録の時と同様の条件として、記録された電荷を電荷蓄積部106から排出する。電荷蓄積部106からの電荷の排出を行った後、書き込み・再生電極701で読み出しを行ったところ、電荷の蓄積により記録された情報が消去されたことが確認された。上述のように、電荷蓄積部106に蓄積された電荷を排出するステップによって、本実施形態の消去方法は実現される。

0084

また、情報の記録と消去を別々に行うのではなく、電荷を蓄積させた状態の記録媒体308に、情報をオーバーライトすることも出来る。その際は、新たに加えたい情報に応じた、約10V(電荷の排出)と約−20V(電荷の注入)の電圧パルスを書き込み・再生電極701によって印加することによりオーバーライトが可能となる。

0085

本実施形態でも、第1の実施形態と同様に、書き込み・再生電極701の電子を光照射により励起することにより、電子は光のエネルギー分励起され、つまり電子から見るとレーザーダイオード302の波長約410nmのエネルギー分だけ絶縁層105の障壁が低くなる。従って、書き込み・再生電極701に光が照射されている状態ではトンネル電流が増大し、電荷蓄積部106に対して高速に電荷の注入、つまり記録を行うことが可能となる。また、書き込み・再生電極701光が照射されていない状態では、絶縁層105のエネルギー障壁が高いため、蓄積された電荷は電荷蓄積部106に安定に保持される。

0086

なお、電荷蓄積部106と下地電極層104の間にも絶縁層105があるため、障壁が存在する。電荷蓄積部106には光は照射されないことから、電荷蓄積部106の電子は下地電極層104にトンネルせず安定に保持される。

0087

さらに、本実施形態では、情報の書き込みを行う電極と、情報の再生を行う電極とを一体化し、情報の書き込みは、書き込み・再生電極701の第1のポリSi膜804と第2のポリSi膜805の双方に同じ値の電圧を印加する事によって行い、情報の再生は、ポリSi島803を介して第1のポリSi膜804と第2のポリSi膜805の間に流れる電流を測定することによって行う。記録密度を上げる際は、情報の書き込みを行う電極と情報の再生を行う電極は、微細な構造を持つ必要がある。従って、本実施形態では、この2つを同時に形成することが可能であるため、記録装置の製造工程を著しく簡略化できるという効果も得られる。

0088

(第4の実施形態)次に、本発明の第4の実施形態について説明する。本実施形態については、第1の実施形態と異なる部分を中心にして説明を行う。

0089

本実施形態では、記録装置の書き込み電極に照射する光を近接場光とする点が、第1の実施形態と異なる。従って、記録装置は第1の実施形態の図3と同様であるが、図3の光照射手段304のみが近接場光照射手段となり、異なるため、近接場光照射手段と書き込み電極301の断面図を図9に示し、製造方法に沿って説明する。なお、本実施形態においては、記録媒体308とFETセンサー305は、第1の実施形態と同様のものを用いれば良い。

0090

まず、図示しないSi基板上に約2μmの厚さの図示しないSiO2膜を形成し、その上にスピンコート法によってポリイミド膜901を厚さ約10μmとなるように形成する。次に、Si基板を加熱しながら、先端の曲率半径が約100nmとなるように先鋭化されたピラミッド型のモールドを、ポリイミド膜901に圧着させ、ポリイミド膜901にピラミッド型の窪みを形成する。モールドの先端はSiO2膜に達し、直径約100nmの開口部がポリイミド膜901のSiO2膜側に形成される。窪みの形成されたポリイミド膜901の上に、光の閉込め効果を高めるためのAl膜902を、約40nmの膜厚となるよう形成する。この結果、ポリイミド膜901のSiO2膜側には、近接場光発生用の直径約20nmの微小開口部903が形成される。その後、KOH溶液によりSi基板を取り除き、SiO2膜上にポリSi膜301を、厚さが約10nmとなるように形成する。

0091

次に、対物レンズ303としてN.A.が約0.6の対物レンズを取り付け、レーザーダイオード302として、コリメートされたレーザーモジュールを対物レンズ303にあわせて取り付けることで、近接場光照射手段904を完成する。レーザーダイオード302は、波長が約410nmのものを用いる。この、書き込み電極301、光照射手段304により、記録手段を形成する。

0092

次に、この記録装置、記録媒体308を用いて、情報の記録、再生を行う。

0093

まず、情報の記録を行う。モーター307を用いて、ディスク状の記録媒体308を約4000rpmで回転させ、浮上スライダ306を約200μm/minで半径方向に移動させながら、波長約410nm、出力約5mWのレーザーダイオード302から発した光がAl膜902によって閉じ込められ、直径約20nmの微小開口部903から近接場光として書き込み電極301に連続照射される。近接場光を連続照射された領域の書き込み電極301の電荷は励起され、書き込み電極301と記録媒体308の下地電極層104の間にスパイラル状に約−20Vのパルス状の電圧を、パルス幅約10nsec、パルス間隔約20nsecとなるように繰返し印加することにより、励起された電荷が電荷蓄積部106に注入される。この光を照射するステップと電荷蓄積部106に電荷を注入するステップによって、本実施形態の記録方法は実現される。

0094

次に、情報の再生を行う。記録媒体308の電荷蓄積部106に注入された電荷を、FETセンサー305のソース電極504(第1の電極)とドレイン電極505(第2の電極)の間の電流を測定することにより直接読み出す。そして、温度約80℃、湿度約60%の中に約1週間放置後、再び注入された電荷をFETセンサー305で読み出したところ、電荷量は、約1週間前と比べ、約5%の低下が見られたが、約30dBのS/N比が得られ、情報は安定に記録されているといえる。上述のように、電荷蓄積部106に蓄積された電荷を、ソース電極504とドレイン電極505の間に流れる電流によって測定するステップにより、本実施形態の再生方法は実現される。

0095

次に情報の消去を行う。モーター307を用いて、記録媒体308の回転、浮上スライダ306の移動、レーザーダイオード302から書き込み電極301への近接場光の連続照射を情報の記録の時と同様の条件で行い、書き込み電極301と下地電極層104の間に印加する電圧を、約10Vとする他は、情報の記録の時と同様の条件として、記録された電荷を電荷蓄積部106から排出する。電荷蓄積部106からの電荷の排出を行った後、FETセンサー305で読み出しを行ったところ、電荷の蓄積により記録された情報が消去されたことが確認された。上述のように、電荷蓄積部106に蓄積された電荷を排出するステップによって、本実施形態の消去方法は実現される。

0096

また、情報の記録と消去を別々に行うのではなく、電荷を蓄積させた状態の記録媒体308に、情報をオーバーライトすることも出来る。その際は、新たに加えたい情報に応じた、約10V(電荷の排出)と約−20V(電荷の注入)の電圧パルスを書き込み電極301によって印加することによりオーバーライトが可能となる。

0097

本実施形態でも、第1の実施形態と同様に、書き込み電極301の電子を近接場光の照射により励起することにより、電子は光のエネルギー分励起され、つまり電子から見るとレーザーダイオード302の波長約410nmのエネルギー分だけ絶縁層105の障壁が低くなる。従って、書き込み電極301に光が照射されている状態ではトンネル電流が増大し、電荷蓄積部106に対して高速に電荷の注入、つまり記録を行うことが可能となる。また、書き込み電極301に光が照射されていない状態では、絶縁層105のエネルギー障壁が高いため、蓄積された電荷は電荷蓄積部106に安定に保持される。

0098

なお、電荷蓄積部106と下地電極層104の間にも絶縁層105があるため、障壁が存在する。電荷蓄積部106には光は照射されないことから、電荷蓄積部106の電子は下地電極層104にトンネルせず安定に保持される。

0099

さらに、本実施形態では、書き込み電極301に照射される光を近接場光とする。近接場光は、物質表面に発生する誘起双極子間の電気力線である為に、光照射スポットを極めて微小にすることが可能となる。光照射スポットは、約10〜約20nmとすることも可能である。従って、近接場光が書き込み電極301に照射されるスポット、つまり書き込み電極301から励起された電荷が発生する領域を微小にすることが出来、電荷蓄積部106の微小な領域に対する電荷の注入を行うことが可能となるため、より高密度な情報の記録が実現できる。

0100

(その他の実施形態)以上詳細に説明した本発明によって、安定な電荷の蓄積と、高速の記録を行うことの可能な記録装置、記録再生装置、記録方法、記録再生方法を得ることが可能となるが、本発明は、上述した各実施形態に限定されるものではない。

0101

例えば、本発明の記録装置の書き込み電極、記録・再生電極の材料は、光照射により高いエネルギーの電荷を発生する材料であれば良く、Si、Ge、PbS、GaAs等の半導体材料などが好ましく用いられるが、これらに限定されるものではなく、導体や絶縁体であっても良い。また、有機物無機物どちらでも良い。また、書き込み電極の記録媒体に接する面の大きさは、記録密度の大きさを決める要因の1つであるため、例えばTbits/inch2程度の記録密度を実現するためには、書き込み電極の記録媒体に接する面の大きさは約400nm2以下であることが好ましい。

0102

記録媒体の基板としては、金属や半導体、またはガラスやポリカーボネート等の絶縁体で形成すればよく、限定されるものではない。

0103

記録媒体の基板上の下地電極層は、Al等の金属や、Si等の半導体の膜により形成すればよく、限定されるものではない。

0104

記録媒体の下地電極層の上の絶縁層としては、1種類で形成し、電荷蓄積部をこの中に埋め込んでも良い。また、2種類で形成し、この2層の界面に電荷蓄積部を形成しても良い。絶縁層の材料としては、SiO2、Si3N4、Al2O3、Ta2O5、NiO、TiO2、ZnO、Nb2O5等の酸化物や窒化物が好ましく用いられるが、これらに限定されるものではない。

0105

絶縁層を1種類で形成する際には、絶縁層のエネルギー障壁、つまり、書き込み電極および電荷蓄積部のフェルミ準位と絶縁層の伝導帯とのエネルギーの差は、約1eV以上、約3.2eV以下であることが好ましい。

0106

約1eV以下では、電荷が書き込み電極から電荷蓄積部にトンネルして入ってくる、または電荷蓄積部からトンネルして下地電極層に抜け出るために、電荷を安定に電荷蓄積部に保持することが出来ない可能性がある。

0107

また、現在実用化されているレーザーダイオードの光の発振波長は約400nmであり、エネルギーは約3.2eVであることから、絶縁層のエネルギー障壁、つまり、書き込み電極および電荷蓄積部のフェルミ準位と絶縁層の伝導帯とのエネルギーの差を約3.2eV以下とすれば、電荷は絶縁層の伝導帯を伝導することが出来、トンネル電流が大幅に増加し、記録速度が大幅に増加するために好ましい。

0108

絶縁層を2種類で形成する際には、下地電極と電荷蓄積部の間の絶縁層は、電荷蓄積部に蓄積された電荷の流出を防ぐためのものであれば良いため、電荷蓄積部のフェルミ準位と絶縁層の伝導帯のエネルギー差が大きいものであればよく、このエネルギー差が約1eV以上のものが好ましい。

0109

また、絶縁層を2種類で形成する際の電荷蓄積部と書き込み電極の間の絶縁層は、光照射時には書き込み電極から電荷蓄積部に高速で電荷の注入が可能であり、光非照射時には電荷蓄積部に安定に電荷が保持されるものであれば良い。従って、現在実用化されている光源が約400nm、つまり3.2eV程度のものであることから、書き込み電極のフェルミ準位と絶縁層の伝導帯のエネルギー差が、高速な電荷の注入の為に約3.2eV以下であり、電荷の安定な保持の為に約1eV以上であることが好ましい。

0110

さらに、電荷蓄積部と書き込み電極の間の絶縁層の厚さは、情報の記録の分解能に影響する。絶縁層の厚さが薄いと、光非照射時でも蓄積した電荷が絶縁層をトンネルして抜け出てしまう。また、絶縁層の厚さが厚いと、情報の記録の分解能が低下する、従って、Tbits/inch2程度の記録密度を実現するためには、電荷蓄積部と書き込み電極の間の絶縁層の厚さは、約5nm以上、約20nm以下であることが好ましい。

0111

電荷蓄積部を構成する材料としては、Si、Ge、PbS、GaAs等の半導体材料、Al、Ag、Auなどの金属材料等が好ましく用いられるが、これらに限定されるものではない。電荷蓄積部に蓄積される電荷は、拡散し、記録密度が低くなることを防ぐために、微小な領域に閉じ込められることが好ましく、電荷蓄積部はそれぞれが絶縁層で分離された微小な島状の構造であることが好ましい。1つ1つの島の大きさは、例えばTbits/inch2程度の記録密度を実現するためには、約400nm2以下であることが好ましい。島状の構造としては、電荷蓄積部を絶縁層上に薄膜で形成した場合に自然に形成される構造を用いても良いが、あらかじめ規則正しく配列されたパターンに加工したものを用いることが好ましい。

0112

また、本発明の記録の再生手段としては、電荷蓄積部に蓄積された電荷を電位測定する、または電荷の静電力を測定する、などにより検出する方法があるが、これらに限定されるものではない。

0113

例えば電位測定の場合には、電界効果トランジスタを用いる方法が特に好ましい。電界効果トランジスタを用いる場合には、電位を検知する部位の分解能が高いことが必要となり、例えばMOSFETを用いる場合には、チャネル長を短くして、ゲート電極にプローブを取付ける等の方法により、微小な領域の電位を測定できるように工夫することが好ましい。

0114

また、電界効果トランジスタとして単電子トランジスタを用いても良い。単電子トランジスタは、元々微細な構造を利用しており、かつ非常に高い電荷検出感度を有することから、微少な電荷を検出することも可能であり、好ましいといえる。

0115

電荷の静電力を測定する場合は、AFMのカンチレバー等を用い、微小な力を測定する方法などを使用しても良い。

0116

また、本発明で用いられる光照射手段としては、レーザーダイオードとレンズを組合せたものが好ましい。その際、光の波長は短いほどエネルギーが高いことから、情報の記録時に書き込み電極から電荷蓄積部への電流を大きくする事が出来る。また、光のエネルギーが高い場合、絶縁層としてトンネル障壁の大きな材料を用いることも可能となる為、記録された電荷をより安定に保持することが可能となる。

0117

また、照射する光は近接場光であっても良く、近接場光の発生手段としては、光を細く絞り微小開口部を設け、そこから近接場光を照射する方法、ソリッドイマージョンレンズを用いる方法、超解像膜を用いる方法、等が好ましく用いられるが、これらに限定されるものではない。

0118

さらに、本発明の各実施形態では、記録装置は記録媒体を含まない、DVD等と同様のリムーバブル型のものを示したが、これに限定されるものではなく、記録装置と記録媒体が一体となった、一体型のものであっても良い。

発明の効果

0119

以上のように、本発明によれば、高速に電荷を注入して情報の記録を行うことが可能であり、さらに注入された電荷を安定に保持可能な記録装置、記録再生装置、記録方法、記録再生方法を得ることが出来る。

図面の簡単な説明

0120

図1本発明の原理を説明する図である。
図2本発明の原理を説明するバンド図である。
図3本発明の第1の実施形態の記録装置と記録媒体の断面図である。
図4本発明の第1の実施形態の記録装置の光照射手段と書き込み電極の製造方法を説明する断面図である。
図5本発明の第1の実施形態の記録装置のFETセンサーの製造方法を説明する断面図である。
図6本発明の第2の実施形態の記録媒体の断面図である。
図7本発明の第3の実施形態の記録装置と記録媒体の断面図である。
図8本発明の第3の実施形態の記録装置の光照射手段と書き込み・再生電極の製造方法を説明する断面図である。
図9本発明の第4の実施形態の記録装置の近接場光照射手段と書き込み電極の製造方法を説明する断面図である。

--

0121

101,301…書き込み電極
102,304…光照射手段
103…基板
104…下地電極層
105…絶縁層
106…電荷蓄積部
302…レーザーダイオード
303…対物レンズ
305…FETセンサー
306…浮上スライダ
307…モーター
308,603…記録媒体
401…ポリイミド膜
402…開口部
501…p型Si基板
502…絶縁膜
503…n+領域
504…ソース電極
505…ドレイン電極
506…ゲート電極
601…第1の絶縁層
602…第2の絶縁層
701…記録・再生電極
801…ガラス基板
802…ピラミッド部
803…ポリSi島
804…第1のポリSi膜
805…第2のポリSi膜
901…ポリイミド膜
902…Al膜
903…微小開口部
904…近接場光発生手段

ページトップへ

この技術を出願した法人

この技術を発明した人物

ページトップへ

関連する挑戦したい社会課題

関連する公募課題

ページトップへ

技術視点だけで見ていませんか?

この技術の活用可能性がある分野

分野別動向を把握したい方- 事業化視点で見る -

ページトップへ

おススメ サービス

おススメ astavisionコンテンツ

新着 最近 公開された関連が強い技術

この 技術と関連性が強い技術

関連性が強い 技術一覧

この 技術と関連性が強い人物

関連性が強い人物一覧

この 技術と関連する社会課題

関連する挑戦したい社会課題一覧

この 技術と関連する公募課題

関連する公募課題一覧

astavision 新着記事

サイト情報について

本サービスは、国が公開している情報(公開特許公報、特許整理標準化データ等)を元に構成されています。出典元のデータには一部間違いやノイズがあり、情報の正確さについては保証致しかねます。また一時的に、各データの収録範囲や更新周期によって、一部の情報が正しく表示されないことがございます。当サイトの情報を元にした諸問題、不利益等について当方は何ら責任を負いかねることを予めご承知おきのほど宜しくお願い申し上げます。

主たる情報の出典

特許情報…特許整理標準化データ(XML編)、公開特許公報、特許公報、審決公報、Patent Map Guidance System データ