JPH04330653A - 情報再生装置及び情報記録再生装置 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、情報記録媒体に対して
情報を記録したり再生する情報再生装置及び情報記録再
生装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、物質表面及び表面近傍の電子構造
を直接観察できる走査型トンネル顕微鏡（以下ＳＴＭと
云う）が開発され［Ｇ．Ｂｉｎｎｉｎｇ　ｅｔａｌ．，
Ｈｅｌｂｅｔｉｃａ　Ｐｈｙｓｉｃａ　Ａｃｔａ，５５
，７２６（１９８２）］、単結晶、非結晶を問わず高分
化実空間像の観測ができるようになり、しかもＳＴＭは
試料物質に電流による損傷を殆ど与えずに低電力で測定
できる利点をも有し、更には超高真空中のみならず大気
中、溶液中でも動作し、種々の材料に対して適用できる
ため広汎な応用が期待されている。

【０００３】ＳＴＭは金属の探針と導電性試料との間に
電圧を印加して約１ｎｍ程度の距離まで近付けると、ト
ンネル電流が発生する現象を利用している。最近では、
例えば特開昭６３−１６１５５２号公報、同１６１５５
３号公報に開示されるように、このＳＴＭの原理を応用
し、超高密度記録・再生を主とした情報処理装置を構成
する提案が数多くなされている。即ち、ＳＴＭの探針に
相当するプローブ電極により試料に相当する記録媒体上
に物理的変形を与え、又は媒体表面の電子状態を変化さ
せて情報を記録し、両者間を流れるトンネル電流により
記録ビットの情報を再生する方法を用いれば、分子、原
子オーダの高密度で大規模情報を記録再生できるとされ
ている。

【０００４】なお、上述の記録方法の内、物理的変形を
与えるには、尖鋭な記録プローブを記録媒体に押圧させ
て凹ませる他に、グラファイト等の記録媒体上ではパル
ス電圧の印加によりホールを形成できることが最近報告
されている。即ち、プローブ電極を記録媒体表面に近接
させた上で、両者間に３〜８Ｖ、１〜１００μＳのパル
ス幅で電圧の印加を行うことで、直径約４０オングスト
ローム程度のホールが形成でき、記録ビットとして十分
に使用可能である。

【０００５】電子状態を変化させて記録を行うには、ラ
ングミュア・プロジェット法（以下ＬＢと云う）等によ
り下地電極上に適切な有機分子の累積膜を作成し、下地
電極とプローブ電極間に電圧を印加して、この微小部分
の電気抵抗特性を変化させる方法が知られており、消去
・書換えが容易であるため注目されている。

【０００６】再生時には、プローブ電極、記録媒体間に
トンネル電流が流れる程度の一定電圧を印加しながら、
記録媒体の面上でプローブ電極を走査する。その際に得
られるトンネル電流を電流増幅器で増幅して検出し、ト
ンネル電流が常に一定値となるようにプローブ電極を上
下方向に移動しており、この上下方向の移動量が記録情
報に対応している。このように、トンネル電流を利用す
るには、プローブ電極と記録媒体とを約１ｎｍ程度まで
近接する必要があり、プローブ電極、記録媒体間の距離
制御には高度な技術が要求されている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】上述の従来例の情報記
録再生装置において、情報再生を行う際には外部振動が
プローブ電極、記録媒体間の相対距離に大きな影響を及
ぼすので、外部振動を防止する、或いは再生情報信号の
周波数帯域に対して十分に離れた周波数帯域の振動のみ
の環境下で再生を行う必要がある。しかしながら、例え
ば数１０Ｈｚから、数ｋＨｚの音響振動を防止すること
は困難な場合があり、再生信号のＳ／Ｎ比が低下し、情
報記録再生装置の信頼性が失われる虞れがあった。

【０００８】本発明の目的は、上述の従来例に鑑み、外
部振動に対して再生信号の信頼性が高い情報再生装置及
び情報記録再生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】上述の目的を達成するた
めの本発明は、情報記録媒体から情報を再生する装置で
あって、情報検出用プローブにより前記情報記録媒体の
情報記録部を検出し、参照用プローブにより前記情報記
録媒体の参照となる部所を検出し、前記情報検出用及び
参照用プローブによる検出の結果に基づいて前記情報記
録部の情報を再生することを特徴とする情報再生装置で
ある。

【００１０】また、上記特定発明に関連する本発明は、
情報記録媒体から情報を再生する装置であって、情報検
出用プローブ電極と、前記情報記録媒体の情報記録部と
前記プロー極電極との間に流れる電流を検出する第１の
電流検出手段と、参照用プローブ電極と、前記記録媒体
の参照となる部所と前記参照用プローブ電極との間に流
れる電流を検出する第２の電流検出手段と、前記第１及
び第２電流検出手段の検出結果に基づいて前記情報記録
媒体の情報を再生する再生手段とを有することを特徴と
する情報再生装置である。

【００１１】更に、上記特定発明に関連する本発明は、
情報記録媒体に対し情報記録を行い、また前記情報記録
媒体から情報を再生する装置であって、情報入力及び検
出用プローブ電極と、前記情報記録媒体の情報記録部と
前記プローブ電極との間に流れる電流を検出する第１の
電流検出手段と、参照用のプローブ電極と、前記記録媒
体の参照となる部所と前記参照用プローブ電極との間に
流れる電流を検出する第２の電流検出手段と、前記第１
及び第２電流検出手段の検出結果に基づいて前記情報記
録媒体の情報を再生する再生手段とを有することを特徴
とする情報記録再生装置である。

【００１２】

【作用】上述の構成を有する情報再生装置及び情報記録
再生装置は、情報再生時には、プローブ電極を記録媒体
上で水平移動し、第１、第２の距離検知手段からの出力
信号に従って、プローブ電極、参照用プローブ電極と記
録媒体間の距離をフィードバック制御し、第１、第２の
距離検知手段の出力信号の差動出力信号によって情報の
再生を行う。

【００１３】

【実施例】本発明を図示の実施例に基づいて詳細に説明
する。図１は第１の実施例の構成図を示し、基板１の上
には平面電極２を取り付けた記録媒体３が載置されてお
り、記録媒体３には物理的変形によってトラック溝Ｔが
形成されていて、それを境界として記録媒体３は記録再
生領域３ａと参照領域３ｂとに分割されている。これら
の記録再生領域３ａ又は参照領域３ｂに対向して情報記
録再生用のプローブ電極４ａ又は参照用のプローブ電極
４ｂが配置され、プローブ電極４ａにはＺ駆動機構５ａ
及びＸ−Ｙ駆動機構６が取り付けられ、プローブ電極４
ｂにはＺ駆動機構５ｂが取り付けられ、Ｚ駆動機構５ａ
、５ｂにはＺ軸方向駆動回路７ａ、７ｂの出力がそれぞ
れ接続され、Ｘ−Ｙ駆動機構６にはＸ−Ｙ軸方向駆動回
路８の出力が接続されている。Ｚ軸方向駆動回路７ａ、
７ｂ、Ｘ−Ｙ軸方向駆動回路８はマイクロコンピュータ
９に接続されており、プローブ電極４ａはＸ、Ｙ、Ｚの
３軸方向に、プローブ電極４ｂはＺ軸方向のみに移動可
能とされている。また、トンネル電流Ｉａ、Ｉｂの検出
のために、プローブ電極４ａ、４ｂにはそれぞれ電流検
出回路１０ａ、１０ｂが接続され、これらの電流検出回
路１０ａ、１０ｂの出力はマイクロコンピュータ９、差
動増幅器１１に接続され、差動増幅器１１の出力はマイ
クロコンピュータ９に接続されている。一方で、プロー
ブ電極４ａ、４ｂ、平面電極２間に電圧を印加するため
に、電流検出回路１０ａ、１０ｂは電圧印加回路１２ａ
、１２ｂに接続され、電圧印加回路１２ａ、１２ｂはマ
イクロコンピュータ９に接続されている。

【００１４】情報記録時には、ＸＹ軸方向駆動回路８、
ＸＹ駆動機構６を介して水平面内で、プローブ電極４ａ
を記録再生領域３ａの所望の位置まで移動した後に、電
圧印加回路１２ａによってプローブ電極４ａと、平面電
極２間に例えば電圧値３．５Ｖ、パルス幅５０ｎＳの矩
形状パルス電圧を印加すると、記録媒体３が特性変化を
起こし電気抵抗の低い部分が生じて記録を行うことがで
きる。

【００１５】再生時には、先ずプローブ電極４ａ、４ｂ
をそれぞれ記録再生領域３ａ、参照領域３ｂの同じ記録
状態部分に対向させ、電圧印加回路１２ａ、１２ｂによ
ってプローブ電極４ａ、４ｂと平面電極２間に例えば２
００ｍＶの直流電圧を印加して両者間に流れるトンネル
電流Ｉａ、Ｉｂを電流検出回路１０ａ、１０ｂによって
検出し、それらが例えば０．１ｎＡとなるようにプロー
ブ電極４ａ、４ｂのＺ方向の位置をＺ軸方向駆動回路７
ａ、７ｂ、Ｚ駆動機構５ａ、５ｂによってそれぞれフィ
ードバック制御する。そして、差動増幅器１１の出力が
最小となるように、差動増幅器１１に内蔵されたオフセ
ット調整回路を調整して、再生準備が完了する。

【００１６】その後に、プローブ電極４ａ、４ｂと平面
電極２間に２００ｍＶの直流電圧を加えながら、プロー
ブ電極４ａを記録再生領域３ａの表面に沿ってＸＹ平面
を走査し、発生するトンネル電流Ｉａ、Ｉｂを電流検出
回路１０ａ、１０ｂによって検出し、その電流値の差Δ
Ｉを差動増幅器１１によって増幅して検出する。この差
電流値ΔＩの平均値がほぼ０．１ｎＡとなるようにＺ軸
方向駆動回路７ａ、７ｂ、Ｚ駆動機構５ａ、５ｂを介し
てプローブ電極４ａ、４ｂのＺ軸方向の位置をそれぞれ
フィードバック制御すると、そのＺ軸方向制御量が記録
情報に対応する。外部振動に伴うプローブ電極４ａ、４
ｂのＺ軸方向移動量は、電流検出回路１０ａ、１０ｂに
よりほぼ同相で検出されるので、その差信号である差動
増幅器１１の出力では外部振動の影響が除去され、再生
信号のＳ／Ｎ比が向上する。

【００１７】記録情報の消去時においては、５Ｖ、パル
ス幅１μＳの三角波パルス電圧等を印加して行うことが
できる。図１ではプローブ電極４ａ、４ｂは各１個ずつ
図示してあるが、複数個設けてもよく、その選択はマイ
クロコンピュータ９によって行う。なお、記録媒体３と
しては例えばＬＢ法で形成したスクアリリウム−ビス−
６−アクチルアズレン（ＳＯＡＺ）を４層累積したもの
が使用できる。

【００１８】図２は第２の実施例の構成図を示し、プロ
ーブ電極４ａ、４ｂは基台１３に片持ちされたバイモル
フ梁１４ａ、１４ｂの端部に下向きに取り付けられてい
る。バイモルフ梁１４ａ、１４ｂの断面構成は、例えば
上電極（Ａｕ）／ピエゾ層（ＺｎＯ）／絶縁膜（Ｓｉ３
　Ｎ４　）／中電極（Ａｕ）／絶縁膜（Ｓｉ３　Ｎ４　
）／ピエゾ層（ＺｎＯ）／絶縁膜（Ｓｉ３　Ｎ４　）／
下電極（Ａｕ）となっており、各層の厚さを０．３μｍ
／０．１μｍ／０．３μｍ／０．１μｍ／０．２μｍ／
０．１μｍ／０．６μｍ／０．１μｍ／０．２μｍとし
て作成されている。バイモルフ梁１４ａ、１４ｂの各電
極には、バイモルフ梁駆動回路１５ａ、１５ｂが接続さ
れ、これらはマイクロコンピュータ９に接続されている
。この実施例においても、電流検出回路１０ａ、１０ｂ
、差動増幅器１１、電圧印加回路１２ａ、１２ｂが第１
の実施例と同様に接続されているが、これらとバイモル
フ梁駆動回路１５ａ、１５ｂは全て基台１３上に配設さ
れている。 基板１は記録媒体駆動機構１６上に載置されており、記
録媒体駆動機構１６は記録媒体駆動回路１７を介してマ
イクロコンピュータ９に接続され、記録媒体駆動機構１
６を水平面内で移動することによりプローブ電極４ａの
ＸＹ走査が可能とされている。バイモルフ梁１４ａ、１
４ｂは中電極に対して、上電極に正（負）、下電極に正
（負）のように、同極性の電圧を加えることにより、そ
の先端つまりプローブ電極４ａ、４ｂがＺ軸方向に変位
する。

【００１９】なお、プローブ電極４ａ、４ｂからの配線
及び各バイモルフ梁１４ａ、１４ｂの駆動電圧を導く回
路は基板１３及びバイモルフ梁１４ａ、１４ｂ上に形成
することができ、このようなバイモルフ梁１４ａ、１４
ｂの製作は、マイクロメカニクス、或いはマイクロマシ
ニングと呼ばれている公知の方法［Ｋ．Ｅ．Ｐｅｔｅｒ
ｓｅｎ，　Ｐｒｏｃ．　ＩＥＥＥ７０，　４２０８（１
９８２）　及びＴ．Ｒ．Ａｌｂｒｅｃｈｔ　ｅｔ　ａｌ
．，４ｔｈ　Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ　ｃｏｎｆｅ
ｒｅｎｃｅ　ｏｎ　ＳＴＭ／ＳＴＳ（ＳＴＭ’８９）Ｐ
１−２９，Ｓ１０−２］により行うことができる。

【００２０】この第２の本実施例の場合には、プローブ
電極４ａ、４ｂ、差動増幅器１１等を同一の基台１３上
に配設しているため、温度、湿度、振動等の外部環境、
変化に対して、更に信頼性の高い信号再生を行うことが
できる。

【００２１】

【発明の効果】以上説明したように本発明に係る情報再
生装置及び情報記録再生装置は、プローブ電極の他に参
照用プローブ電極を設け、情報再生時にはプローブ電極
、記録媒体間の距離と同様に参照用プローブ電極と記録
媒体間の距離をフィードバック制御しており、距離検知
手段からの出力信号と、参照用プローブ電極、記録媒体
間の距離検知手段からの出力信号の差動出力信号によっ
て情報再生時を行っているので、外部振動に対して再生
信号の信頼性が高い。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１の実施例の構成図である。

【図２】第２の実施例の構成図である。

【符号の説明】

１　　基板１ ２　　平面電極 ３　　記録媒体 ４ａ、４ｂ　　プローブ電極 ５ａ、５ｂ　　Ｚ駆動機構 ６　　ＸＹ駆動機構 ７ａ、７ｂ　　Ｚ軸方向駆動回路 ８　　ＸＹ軸方向駆動回路 ９　　マイクロコンピュータ １０ａ、１０ｂ　　電流検出回路 １１　　差動増幅器 １２ａ、１２ｂ　　電圧印加回路 １３　　基台 １４ａ、１４ｂ　　バイモルフ梁 １５ａ、１５ｂ　　バイモルフ梁駆動回路１６　　記録
媒体駆動機構 １７　　記録媒体駆動回路

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　情報記録媒体から情報を再生する装置
   であって、情報検出用プローブにより前記情報記録媒体
   の情報記録部を検出し、参照用プローブにより前記情報
   記録媒体の参照となる部所を検出し、前記情報検出用及
   び参照用プローブによる検出の結果に基づいて前記情報
   記録部の情報を再生することを特徴とする情報再生装置
   。
2. 【請求項２】　　情報記録媒体から情報を再生する装置
   であって、情報検出用プローブ電極と、前記情報記録媒
   体の情報記録部と前記プロー極電極との間に流れる電流
   を検出する第１の電流検出手段と、参照用プローブ電極
   と、前記記録媒体の参照となる部所と前記参照用プロー
   ブ電極との間に流れる電流を検出する第２の電流検出手
   段と、前記第１及び第２電流検出手段の検出結果に基づ
   いて前記情報記録媒体の情報を再生する再生手段とを有
   することを特徴とする情報再生装置。
3. 【請求項３】　　情報記録媒体に対し情報記録を行い、
   また前記情報記録媒体から情報を再生する装置であって
   、情報入力及び検出用プローブ電極と、前記情報記録媒
   体の情報記録部と前記プローブ電極との間に流れる電流
   を検出する第１の電流検出手段と、参照用のプローブ電
   極と、前記記録媒体の参照となる部所と前記参照用プロ
   ーブ電極との間に流れる電流を検出する第２の電流検出
   手段と、前記第１及び第２電流検出手段の検出結果に基
   づいて前記情報記録媒体の情報を再生する再生手段とを
   有することを特徴とする情報記録再生装置。
4. 【請求項４】　　前記再生手段は、前記第１の電流検出
   手段の検出結果に基づいて前記情報検出用プローブと前
   記情報記録媒体との間隔を一定にするように間隔制御す
   る第１の制御手段と、前記第２の電流検出手段の検出結
   果に基づいて前記参照用プローブと前記情報記録媒体と
   の間隔を一定にするように間隔制御する第２の制御手段
   とを有し、前記第１及び第２制御手段による制御量の差
   分から情報の再生を行うことを特徴とする請求項３又は
   ４に記載の情報再生装置。