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JPH0676375A - Information recording medium - Google Patents

Information recording medium

Info

Publication number
JPH0676375A
JPH0676375A JP4230990A JP23099092A JPH0676375A JP H0676375 A JPH0676375 A JP H0676375A JP 4230990 A JP4230990 A JP 4230990A JP 23099092 A JP23099092 A JP 23099092A JP H0676375 A JPH0676375 A JP H0676375A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
layer
recording medium
flat band
insulating layer
information recording
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
JP4230990A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Ryoichi Yamamoto
亮一 山本
Shizuo Umemura
鎮男 梅村
Kazuo Sanada
和男 眞田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fujifilm Holdings Corp
Original Assignee
Fuji Photo Film Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Fuji Photo Film Co Ltd filed Critical Fuji Photo Film Co Ltd
Priority to JP4230990A priority Critical patent/JPH0676375A/en
Publication of JPH0676375A publication Critical patent/JPH0676375A/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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Abstract

PURPOSE:To prevent a information recording medium having a semiconductive layer, an insulating layer formed on the semiconductive layer and a ferroelectric substance layer further formed and recording information by a polarization direction of the ferroelectric substance from causing recording/reproducing inferiority. CONSTITUTION:An absolute value of flat band voltage VFB<i> evaluated from a structure constituted of two layers of the semiconductor layer 11 and the insulating layer 12 is composed of three layers of the semiconductive layer 11, the insulating layer 12 and the ferroelectric substance layer 13. The value is made equal to or under the half of the DELTAVFB(=¦VFB<->-VFB<+>¦), difference between the flat band voltage VFB<+> at the time of pluspolling the structure and the flat band voltage VFB<-> at the time of minuspolling the structure.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は情報記録媒体に関し、特
に詳細には、半導体層と絶縁層と強誘電体層とを有し、
この強誘電体の分極の方向により情報を記録する情報記
録媒体に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an information recording medium, and more particularly, it has a semiconductor layer, an insulating layer and a ferroelectric layer,
The present invention relates to an information recording medium for recording information according to the polarization direction of this ferroelectric substance.

【0002】[0002]

【従来の技術】画像信号や音声信号等の各種情報を記録
したり、さらにはコンピュータ用データメモリとして使
用される超高密度記録可能な情報記録媒体として、特開
昭57−27447号公報に示されるように、半導体層
とこの半導体層上に形成された強誘電体の層とを有し、
この強誘電体の分極の方向により情報を記録するものが
知られている。この情報記録媒体への記録は、導電性ヘ
ッドを強誘電体層上で移動させつつ該層に電圧を印加す
ることにより、この強誘電体層の所定部分のみを選択的
に所定方向に分極させて行なわれる。またこの情報記録
媒体からの情報再生は、上記強誘電体の分極のために半
導体層中に形成される空乏層による記録媒体の静電容量
変化を、導電性ヘッドで検出することにより行なわれ
る。
2. Description of the Related Art Japanese Unexamined Patent Publication (Kokai) No. 57-27447 discloses an information recording medium capable of recording various kinds of information such as image signals and audio signals, and further used as a data memory for computers and capable of high-density recording. A semiconductor layer and a ferroelectric layer formed on the semiconductor layer,
It is known that information is recorded depending on the polarization direction of the ferroelectric substance. Recording on this information recording medium is performed by moving a conductive head on the ferroelectric layer and applying a voltage to the layer so that only a predetermined portion of the ferroelectric layer is selectively polarized in a predetermined direction. Will be performed. Information reproduction from the information recording medium is performed by detecting a capacitance change of the recording medium due to the depletion layer formed in the semiconductor layer due to the polarization of the ferroelectric substance, by the conductive head.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】上記の情報記録媒体に
おいては通常、半導体層と強誘電体層との間に、主に半
導体層から強誘電体層への電荷注入を防止するための絶
縁層が形成される。
In the above information recording medium, an insulating layer is usually provided between the semiconductor layer and the ferroelectric layer to prevent charge injection mainly from the semiconductor layer to the ferroelectric layer. Is formed.

【0004】ところが、この絶縁層を設けた従来の情報
記録媒体においては、情報を正しく記録再生できないこ
とが多いという問題が認められていた。
However, in the conventional information recording medium provided with this insulating layer, it has been recognized that information cannot be correctly recorded and reproduced in many cases.

【0005】本発明は上記のような事情に鑑みてなされ
たものであり、半導体層と強誘電体層との間に絶縁層を
設けても、記録再生不良を招くことのない情報記録媒体
を提供することを目的とするものである。
The present invention has been made in view of the above circumstances, and provides an information recording medium that does not cause defective recording and reproduction even if an insulating layer is provided between a semiconductor layer and a ferroelectric layer. It is intended to be provided.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】本発明による情報記録媒
体は、前述したように半導体層と、この半導体層上に形
成された絶縁層と、さらにその上に形成された強誘電体
の層とを有し、この強誘電体の分極の方向により情報を
記録する情報記録媒体において、上記半導体層および絶
縁層の2層のみからなる構造で評価したフラットバンド
電圧VFB i の絶対値が、半導体層、絶縁層および強誘電
体層の3層からなる構造をプラスポーリングしたときの
フラットバンド電圧VFB + と、マイナスポーリングした
ときのフラットバンド電圧VFB - との差ΔVFB(=|V
FB - −VFB + |)の1/2以下になっていることを特徴
とするものである。
An information recording medium according to the present invention comprises a semiconductor layer, an insulating layer formed on the semiconductor layer, and a ferroelectric layer formed on the semiconductor layer, as described above. In the information recording medium which records information according to the polarization direction of the ferroelectric substance, the absolute value of the flat band voltage V FB i evaluated by the structure including only two layers of the semiconductor layer and the insulating layer is The difference ΔV FB (= | V) between the flat band voltage V FB + when positive poling and the flat band voltage V FB when negative poling is performed on the structure including three layers, the insulating layer and the ferroelectric layer.
It is characterized in that it is less than 1/2 of FB −V FB + |).

【0007】なお、本発明において用いられる強誘電体
材料としては、無機材料ではペロブスカイト構造の強誘
電体、チタン酸バリウム、チタン酸鉛−ジルコン酸鉛固
溶体、チタン酸ビスマス、タングステン・ブロンズ構造
のニオブ酸ストロンチウム−ニオブ酸バリウム、硫酸グ
リシン、硝酸カリ、リン酸カリ、C(NH2 3 Al
(SO4 2 6H2 O、亜硝酸ナトリウム、SbSI等
が挙げられる。また有機の強誘電体材料としては、フッ
化ビニリデン(VDF)ポリマーもしくはそれを含む共
重合体、奇数次のナイロン、あるいはシアン化ビニリデ
ンもしくはそれを含む共重合体、フッ化ビニル(VF)
ポリマーもしくはそれを含む共重合体等が挙げられる。
As the ferroelectric material used in the present invention, among the inorganic materials, ferroelectrics having a perovskite structure, barium titanate, lead titanate-lead zirconate solid solution, bismuth titanate, and niobium having a tungsten-bronze structure are used. Acid strontium-barium niobate, glycine sulfate, potassium nitrate, potassium phosphate, C (NH 2 ) 3 Al
(SO 4) 2 6H 2 O , sodium nitrite, SBSI, and the like. As the organic ferroelectric material, vinylidene fluoride (VDF) polymer or a copolymer containing it, odd-order nylon, vinylidene cyanide or a copolymer containing it, vinyl fluoride (VF)
Examples thereof include polymers and copolymers containing them.

【0008】一方半導体層としては、半導体よりなる基
板をそのまま用いてもよい。あるいは、予め案内溝ある
いはピットや、セクタ情報を示すピット等が設けられた
プラスチック、ガラス、金属を基板として用いて、該基
板上に半導体層を形成するようにしてもよい。この場合
の半導体としては、良く知られているように、Si、G
e、あるいはGaAsに代表される III−V属化合物半
導体、さらにはII−VI属化合物半導体等が用いられ得
る。また、有機物半導体としてポリピロール、ポリチオ
フェン等も用いられ得る。これらは、単結晶、多結晶あ
るいはアモルファスでもよい。また半導体の抵抗率は0.
01Ωcm〜1000Ωcm程度とするのが良く、好ましくは1Ω
cm〜100 Ωcmである。
On the other hand, as the semiconductor layer, a substrate made of a semiconductor may be used as it is. Alternatively, a semiconductor layer may be formed on the substrate by using plastic, glass, or metal in which guide grooves or pits or pits indicating sector information are provided in advance as the substrate. As well-known semiconductors in this case, Si, G
e, III-V group compound semiconductors represented by GaAs, and further II-VI group compound semiconductors can be used. Moreover, polypyrrole, polythiophene, etc. can be used as an organic semiconductor. These may be single crystal, polycrystal or amorphous. The semiconductor resistivity is 0.
It is good to set about 01Ωcm to 1000Ωcm, preferably 1Ω
cm to 100 Ωcm.

【0009】それらの半導体の内、好ましいものは不純
物をドープしたn型もしくはp型シリコンであり、シリ
コン中の不純物濃度は1019〜1023-3程度、好ましくは
1020〜1022-3である。
Of these semiconductors, n-type or p-type silicon doped with impurities is preferable, and the impurity concentration in silicon is about 10 19 to 10 23 m -3 , preferably
It is 10 20 to 10 22 m -3 .

【0010】[0010]

【作用】本発明者の研究によると、前述のような絶縁層
を設けた場合に記録再生不良が起きやすくなる原因は、
主に該絶縁層に存在する電荷によって、半導体層のフラ
ットバンド電圧が大きく変化することにあると考えられ
る。
According to the research conducted by the present inventor, the reason why recording / reproducing failure easily occurs when the above-mentioned insulating layer is provided is as follows.
It is considered that the flat band voltage of the semiconductor layer largely changes mainly due to the electric charge existing in the insulating layer.

【0011】例えば、p型半導体から形成された半導体
層と絶縁層との2層構造において、絶縁層に正の電荷が
存在する場合を考える。ここで、上記p型半導体の層と
不純物の全く無い絶縁層との2層構造での電極電圧対静
電容量特性を示すC−V曲線が図2の(1) に示すような
ものであったとすると、絶縁層の正の電荷のために、2
層構造のC−V曲線は同図(2) のaのように変化する。
つまり半導体層のフラットバンド電圧は、同図(1) のV
FBから(2) のVFB i へと大きくマイナス電圧側にシフト
する。なおフラットバンド電圧VFBは、厳密には半導体
のアクセプタ濃度に依存するが、ここでは便宜的に同図
の(1) に示すように、静電容量最大値Cmax の98%の値
を与える電極電圧で定義する。
For example, in a two-layer structure of a semiconductor layer made of a p-type semiconductor and an insulating layer, consider the case where positive charges are present in the insulating layer. Here, the C-V curve showing the electrode voltage-capacitance characteristic in the two-layer structure of the p-type semiconductor layer and the insulating layer having no impurities is as shown in (1) of FIG. 2 because of the positive charge of the insulating layer
The C-V curve of the layer structure changes as indicated by a in FIG.
In other words, the flat band voltage of the semiconductor layer is V in the figure (1).
From FB to V FB i of (2), it is largely shifted to the negative voltage side. Although the flat band voltage V FB strictly depends on the acceptor concentration of the semiconductor, here, as a matter of convenience, as shown in (1) of the figure, the electrode that gives a value of 98% of the maximum capacitance Cmax is given. It is defined by voltage.

【0012】そして、この2層構造の絶縁層上にさらに
強誘電体層を層成して情報記録媒体を形成し、そこに負
の記録(マイナスポーリング)を行なって、半導体層に
空乏層が生じないような記録状態にする場合を考える。
Then, a ferroelectric layer is further layered on the insulating layer having the two-layer structure to form an information recording medium, on which negative recording (minus poling) is performed, and a depletion layer is formed on the semiconductor layer. Consider the case where the recording state does not occur.

【0013】このような記録を行なう場合は、C−V曲
線が本来図2(2) のbのように変化して、信号再生時
(このときの電極電圧はゼロである)ポーリング部分で
は静電容量最大値Cmax が検出され、その他の部分では
静電容量最小値Cmin が検出されるべきである。ところ
が前述の2層構造のC−V曲線が図2(2) のaのように
余りに大きく電圧マイナス側にシフトしていると、マイ
ナスポーリング後の実際のC−V曲線は同図cのように
なる。そうであると、信号再生時、ポーリング部分でも
その他の部分と同じく静電容量最小値Cmin が検出され
ることになり、空乏層の有無つまり静電容量に応じて記
録状態を検出することが不可能となる。
When such recording is performed, the C-V curve originally changes as shown by b in FIG. 2 (2), and at the time of signal reproduction (the electrode voltage at this time is zero), it is static. The maximum capacitance value Cmax should be detected, and the minimum capacitance value Cmin should be detected elsewhere. However, if the CV curve of the above-mentioned two-layer structure is shifted too much to the negative voltage side as indicated by a in FIG. 2 (2), the actual CV curve after minus poling is as shown in FIG. become. If this is the case, during signal reproduction, the minimum capacitance value Cmin will be detected in the polling portion as in the other portions, and it will be impossible to detect the recording state according to the presence or absence of the depletion layer, that is, the electrostatic capacitance. It will be possible.

【0014】このようなことを回避して、図2(2) のb
のように電極電圧ゼロで静電容量最大値Cmax を取るC
−V曲線を得るためには、フラットバンド電圧VFB i
絶対値が電圧差ΔV’以下になっていればよい。この電
圧差ΔV’はプラスポーリングしたときのフラットバン
ド電圧VFB + と、マイナスポーリングしたときのフラッ
トバンド電圧VFB - との差ΔVFB(=|VFB - −VFB +
|)の1/2であるから、結局、 |VFB i |≦ΔVFB/2 …(1) であれば、正しい記録再生がなされ得ることになる。
By avoiding such a situation, b in FIG.
As shown in C, when the electrode voltage is zero, the maximum capacitance Cmax is taken.
In order to obtain the −V curve, the absolute value of the flat band voltage V FB i should be the voltage difference ΔV ′ or less. This voltage difference ΔV ′ is the difference ΔV FB (= | V FB −V FB + ) between the flat band voltage V FB + when positive polling and the flat band voltage V FB when negative polling is performed.
Since it is 1/2 of |), if | V FB i | ≦ ΔV FB / 2 (1) after all, correct recording and reproduction can be performed.

【0015】以上、p型半導体を用いて負の記録を行な
う場合について説明したが、n型半導体を用いて正の記
録を行なう際に、絶縁層に負の電荷が存在して2層構造
のC−V曲線が大きくプラス電圧側にシフトする場合も
状況は同じであり、上記(1)式が満足されるようになっ
ていれば、正しい記録再生がなされ得る。
The case of performing negative recording using a p-type semiconductor has been described above. However, when positive recording is performed using an n-type semiconductor, negative charges exist in the insulating layer, and a two-layer structure is formed. The situation is the same when the C-V curve is largely shifted to the positive voltage side, and correct recording / reproduction can be performed if the above equation (1) is satisfied.

【0016】なお、フラットバンド電圧VFB i を大きく
シフトさせる電荷が絶縁層に生じる要因としては、絶縁
層の製造工程でそこに混入する不純物イオンや、絶縁層
中にできたイオン化したトラップ等が挙げられる。これ
らの合計した密度は、強誘電体として一般的な材料(残
留分極が0.1 μCのオーダー)を用いる場合は、1×10
25個/m3 以下、より望ましくは1×1024個/m3 以下
であると、前述の(1)式を満足する上で好ましい。例え
ば上記イオンがすべて製造工程中で混入するNaイオン
である場合は、その濃度が100 ppm以下、さらに好ま
しくは10ppm以下であるとよい結果が得られる。
The factors that cause a large shift in the flat band voltage V FB i in the insulating layer are impurity ions mixed into the insulating layer during the manufacturing process of the insulating layer and ionized traps formed in the insulating layer. Can be mentioned. The sum of these densities is 1 x 10 when a general material (remanent polarization of the order of 0.1 μC) is used as a ferroelectric.
25 pieces / m 3 or less, more preferably 1 × 10 24 pieces / m 3 or less is preferable in order to satisfy the above-mentioned formula (1). For example, when all of the above ions are Na ions that are mixed in during the manufacturing process, good results are obtained when the concentration is 100 ppm or less, more preferably 10 ppm or less.

【0017】[0017]

【実施例】以下、図面に示す実施例に基づいて本発明を
詳細に説明する。図1は、本発明の一実施例による情報
記録媒体10の側断面形状を概念的に示すものである。こ
の情報記録媒体10は、半導体層11とその上に絶縁層12を
介して形成された有機強誘電体層13とからなる。本実施
例では半導体基板をそのまま半導体層11としており、こ
の基板としては、抵抗率5Ωcmで不純物濃度5×1021
-3のp型シリコン・ウエファが用いられている。また絶
縁層12は、上記シリコン・ウエファ上に熱酸化法により
酸化ケイ素(SiO2 )を膜厚50nmに層成してなるも
のである。そしてその上に、有機強誘電体であるVDF
/TrFE共重合体(VDFが65mol%)の薄膜を形成
して、有機強誘電体層13が形成されている。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The present invention will be described in detail below based on the embodiments shown in the drawings. FIG. 1 conceptually shows a side sectional shape of an information recording medium 10 according to an embodiment of the present invention. This information recording medium 10 comprises a semiconductor layer 11 and an organic ferroelectric layer 13 formed thereon with an insulating layer 12 interposed therebetween. In this embodiment, the semiconductor substrate is used as it is as the semiconductor layer 11, and the substrate has a resistivity of 5 Ωcm and an impurity concentration of 5 × 10 21 m 2.
-3 p-type silicon wafer is used. The insulating layer 12 is formed by layering silicon oxide (SiO 2 ) in a thickness of 50 nm on the silicon wafer by a thermal oxidation method. And on top of that, VDF which is an organic ferroelectric
An organic ferroelectric layer 13 is formed by forming a thin film of a / TrFE copolymer (VDF is 65 mol%).

【0018】この薄膜形成は、一例として以下のように
して行なわれる。まずVDF/TrFE共重合体をメチ
ル・エチル・ケトン(MEK)に10wt.%にて溶解
し、この溶液を市販のスピンコータを用いて回転数5000
rpmで10秒間振り切りの条件で、シリコン・ウエファ
上に塗布する。次いでこの塗布膜を、オーブンを用い大
気雰囲気で145 ℃×2時間の条件でアニールし、膜厚1
μmのVDF/TrFE共重合体の薄膜が形成される。
This thin film formation is performed as follows by way of example. First, VDF / TrFE copolymer was added to methyl ethyl ketone (MEK) at 10 wt. %, And this solution is spun at 5000 rpm using a commercially available spin coater.
Apply on a silicon wafer at 10 rpm for 10 seconds. Next, this coating film is annealed in an atmosphere of an atmosphere of 145 ° C. for 2 hours in an oven to obtain a film thickness of 1
A μm VDF / TrFE copolymer thin film is formed.

【0019】以上の工程を本例では、クラス100 のクリ
ーンルーム内で行なった。このときの絶縁層12の不純物
イオン(本例ではNaイオン)の濃度は、ICP法によ
る分析で10ppmであった。
In this example, the above steps were performed in a class 100 clean room. At this time, the concentration of impurity ions (Na ions in this example) in the insulating layer 12 was 10 ppm as analyzed by the ICP method.

【0020】上記構成の情報記録媒体10に対して情報記
録および再生を行なった結果を、以下に記す。この場
合、情報記録媒体10は図3に示されるようにターンテー
ブル20にエアチャック等で固定し、そしてこのターンテ
ーブル20は記録時の電圧印加用の一方の電極とする。ま
たこの電圧印加用の他方の電極として、可動の針状電極
21を用いる。この針状電極21として本例では、底面の直
径が50μmで金メッキが施されたタングステン針を用い
る。
The results of recording and reproducing information on the information recording medium 10 having the above structure will be described below. In this case, the information recording medium 10 is fixed to the turntable 20 by an air chuck or the like as shown in FIG. 3, and the turntable 20 is used as one electrode for voltage application during recording. As the other electrode for applying this voltage, a movable needle-shaped electrode
Use 21. In this example, as the needle electrode 21, a tungsten needle having a bottom surface diameter of 50 μm and plated with gold is used.

【0021】上記のターンテーブル20を固定したまま、
針状電極21を情報記録媒体10の有機強誘電体層13側に接
触させつつ、該針状電極21とターンテーブル20を介して
パルス電源25から有機強誘電体層13に電圧を印加すれ
ば、針状電極21に対向する部分の有機強誘電体が所定の
向きに分極する。それにより、この分極の向きで情報を
記録することができる。
With the above turntable 20 fixed,
By applying a voltage from the pulse power supply 25 to the organic ferroelectric layer 13 via the needle electrode 21 and the turntable 20 while the needle electrode 21 is brought into contact with the organic ferroelectric layer 13 side of the information recording medium 10. The portion of the organic ferroelectric material facing the needle electrode 21 is polarized in a predetermined direction. Thereby, information can be recorded with this polarization direction.

【0022】このように強誘電体層13に電気的分極を生
じさせると、図1に示すようにその分極の向きが下向き
(半導体層11側を向く方向)となっている部分に対応し
て、半導体層11に空乏層14が生じるので、この空乏層14
による静電容量変化を公知のピックアップ回路で検出す
ることにより、記録情報を読み取ることができる。
When electrical polarization is generated in the ferroelectric layer 13 in this way, as shown in FIG. 1, the polarization direction of the ferroelectric layer 13 is downward (toward the semiconductor layer 11 side). Since a depletion layer 14 is generated in the semiconductor layer 11, this depletion layer 14
The recorded information can be read by detecting a change in the electrostatic capacitance due to a known pickup circuit.

【0023】次に、情報の記録再生が正常になされ得る
か否かを評価した結果を示す。上記の強誘電体層13を形
成する前の半導体層11および絶縁層12からなる2層構造
試料(これを試料Aと称する)と、そこにさらに強誘電
体層13も形成してなる上記の情報記録媒体10(これを試
料Bと称する)とを用意し、それらを各々ターンテーブ
ル20に固定し、ターンテーブル20を停止したまま各試料
A、BのC−V曲線を測定した。
Next, the result of evaluation as to whether or not information recording / reproduction can be normally performed will be shown. A two-layer structure sample (referred to as sample A) consisting of the semiconductor layer 11 and the insulating layer 12 before the formation of the ferroelectric layer 13 described above, and the ferroelectric layer 13 further formed thereon. An information recording medium 10 (referred to as a sample B) was prepared, each of which was fixed to the turntable 20, and the CV curves of the samples A and B were measured while the turntable 20 was stopped.

【0024】また試料Bについては、正の電圧を印加す
るプラスポーリング(記録)と負の電圧を印加するマイ
ナスポーリングとを行ない、その後プラスポーリング部
分の静電容量C+ とマイナスポーリング部分の静電容量
- とを、電極電圧を零バイアスにして測定した。
With respect to the sample B, positive poling (recording) for applying a positive voltage and negative poling for applying a negative voltage were performed, and thereafter, the electrostatic capacitance C + of the positive poling portion and the electrostatic charge of the negative poling portion were performed. The capacitance C - and the electrode voltage were measured with zero bias.

【0025】なおC−V曲線の測定には、市販のLCR
メータ(横河・ヒューレット・パッカード株式会社製:
HP4284A)を用い、周波数1MHz、電圧幅±30Vの
範囲で求めた。一方ポーリング(記録)にはパルス幅10
msecのパルス電圧を使用し、プラスポーリング時は
+100 V、マイナスポーリング時は−100 Vの電圧を試
料Aに印加した。
For the measurement of the CV curve, a commercially available LCR
Meter (Yokogawa / Hewlett-Packard Co .:
HP4284A) and the frequency was 1 MHz and the voltage range was ± 30 V. On the other hand, the pulse width is 10 for polling (recording).
A pulse voltage of msec was used, and a voltage of +100 V was applied to the sample A at the time of plus poling and −100 V at the time of minus poling.

【0026】以上により求めた試料Aのフラットバンド
電圧VFB i 、プラスポーリングしたときのフラットバン
ド電圧VFB + と、マイナスポーリングしたときのフラッ
トバンド電圧VFB - との差ΔVFB(=|VFB - −VFB +
|)、および静電容量C+ 、C- を表1にまとめて示
す。
The difference ΔV FB (= | V) between the flat band voltage V FB i of the sample A obtained as described above, the flat band voltage V FB + when positive poling and the flat band voltage V FB when negative poling is performed. FB -- V FB +
|) And capacitances C + and C are summarized in Table 1.

【0027】また比較例として、製造工程環境をクリー
ンルームではなく一般の実験室にして上記と同様の試料
AおよびBを作成し、そして上記と同様の測定を行なっ
た。なおこのときの絶縁層12の不純物イオン(本例では
Naイオン)の濃度は、ICP法による分析で200 pp
mであった。その測定結果も併せて表1に示す。
As a comparative example, samples A and B similar to the above were prepared by setting the manufacturing process environment to a general laboratory instead of a clean room, and the same measurement as above was performed. The concentration of impurity ions (Na ions in this example) in the insulating layer 12 at this time was 200 pp as determined by ICP analysis.
It was m. The measurement results are also shown in Table 1.

【0028】[0028]

【表1】 [Table 1]

【0029】本発明による実施例では、試料Aのフラッ
トバンド電圧VFB i の絶対値は2Vで、試料Bのプラス
ポーリングしたときのフラットバンド電圧VFB + と、マ
イナスポーリングしたときのフラットバンド電圧VFB -
との差ΔVFB(=|VFB - −VFB + |)の1/2=25V
よりもかなり小さくなっている。そのため、試料Bのマ
イナスポーリング時には空乏層が形成されないで、再生
時の静電容量C- が比較的大きな値をとり、プラスポー
リング時には空乏層が形成されて、再生時の静電容量C
+ が比較的小さな値をとっている。それにより、この試
料Bすなわち本発明による情報記録媒体10によれば、正
常な記録再生が可能であることが裏付けられている。
In the embodiment according to the present invention, the absolute value of the flat band voltage V FB i of the sample A is 2 V, and the flat band voltage V FB + of the sample B when the positive poling and the flat band voltage when the negative poling are performed. V FB -
Difference of ΔV FB (= | V FB -- V FB + |) 1/2 = 25V
Is much smaller than. Therefore, the depletion layer is not formed at the time of minus poling of the sample B, the electrostatic capacitance C at the time of reproduction takes a relatively large value, and the depletion layer is formed at the time of positive poling, and the electrostatic capacitance C at the time of reproduction is formed.
+ Has a relatively small value. This proves that the sample B, that is, the information recording medium 10 according to the present invention, enables normal recording and reproduction.

【0030】それに対して比較例では、試料Aのフラッ
トバンド電圧VFB i の絶対値は28Vで、試料Bのプラス
ポーリングしたときのフラットバンド電圧VFB + と、マ
イナスポーリングしたときのフラットバンド電圧VFB -
との差ΔVFB(=|VFB - −VFB + |)の1/2=25V
を上回っている。そのため、試料Bのマイナスポーリン
グ時にもまたプラスポーリング時にも、強誘電体の分極
の方向によらずに空乏層が形成されてしまい、静電容量
+ とC- は同じ値を示している。つまりこの比較例の
情報記録媒体では、強誘電体の分極の方向と空乏層の有
無とが1対1に対応していないので、正しい記録再生を
行なうことはできない。
On the other hand, in the comparative example, the absolute value of the flat band voltage V FB i of the sample A is 28 V, and the flat band voltage V FB + of the sample B when the positive poling and the flat band voltage when the negative poling are performed. V FB -
Difference of ΔV FB (= | V FB -- V FB + |) 1/2 = 25V
Is over. Therefore, the depletion layer is formed regardless of the polarization direction of the ferroelectric material during the negative poling or the positive poling of the sample B, and the electrostatic capacitances C + and C have the same value. That is, in the information recording medium of this comparative example, since the polarization direction of the ferroelectric substance and the presence or absence of the depletion layer do not correspond one to one, correct recording / reproducing cannot be performed.

【0031】なお上記実施例と比較例のNaイオン濃度
から判断すると、比較例においては試料Aの主に絶縁層
の中および表面にコンタミネーションによる正の電荷の
イオンが存在し、そのために半導体層のフラットバンド
電圧VFBが大きくマイナス電圧側にシフトしていると考
えられる。
Judging from the Na ion concentrations of the above-described examples and comparative examples, in the comparative example, positively charged ions due to contamination exist mainly in and in the insulating layer of the sample A, and therefore the semiconductor layer It is considered that the flat band voltage V FB of 1 is largely shifted to the negative voltage side.

【0032】[0032]

【発明の効果】以上詳細に説明した通り本発明の情報記
録媒体においては、半導体層および絶縁層の2層のみか
らなる構造で評価したフラットバンド電圧VFB i の絶対
値が、半導体層、絶縁層および強誘電体層の3層からな
る構造をプラスポーリングしたときのフラットバンド電
圧VFB + と、マイナスポーリングしたときのフラットバ
ンド電圧VFB - との差ΔVFB(=|VFB - −VFB + |)
の1/2以下になるように構成されているので、強誘電
体の分極の方向と空乏層の有無とが必ず1対1に対応
し、よって情報の記録再生を常に正しく行なうことが可
能となる。
As described above in detail, in the information recording medium of the present invention, the absolute value of the flat band voltage V FB i evaluated by the structure composed of only two layers of the semiconductor layer and the insulating layer is the flat band voltage V FB + when the structure of three layers of the layers and the ferroelectric layer plus polling, flat band voltage when the negative poll V FB - difference between ΔV FB (= | V FB - -V FB + |)
Since the polarization direction of the ferroelectric substance and the presence / absence of the depletion layer always have a one-to-one correspondence with each other, it is possible to always correctly record / reproduce information. Become.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の一実施例による情報記録媒体の側断面
形状を示す概略図
FIG. 1 is a schematic diagram showing a side sectional shape of an information recording medium according to an embodiment of the present invention.

【図2】本発明による作用効果を説明する説明図FIG. 2 is an explanatory diagram for explaining the function and effect of the present invention.

【図3】上記情報記録媒体に対して記録および再生を行
なう装置を示す概略側面図
FIG. 3 is a schematic side view showing an apparatus for performing recording and reproduction on the information recording medium.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10 情報記録媒体 11 半導体層 12 絶縁層 13 強誘電体層 14 空乏層 20 ターンテーブル 21 針状電極 25 パルス電源 10 Information recording medium 11 Semiconductor layer 12 Insulating layer 13 Ferroelectric layer 14 Depletion layer 20 Turntable 21 Needle electrode 25 Pulse power supply

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 半導体層と、この半導体層上に形成され
た絶縁層と、さらにその上に形成された強誘電体の層と
を有し、この強誘電体の分極の方向により情報を記録す
る情報記録媒体において、前記半導体層および絶縁層の
2層のみからなる構造で評価したフラットバンド電圧V
FB i の絶対値が、半導体層、絶縁層および強誘電体層の
3層からなる構造をプラスポーリングしたときのフラッ
トバンド電圧VFB + と、マイナスポーリングしたときの
フラットバンド電圧VFB - との差ΔVFB(=|VFB -
FB + |)の1/2以下になっていることを特徴とする
情報記録媒体。
1. A semiconductor layer, an insulating layer formed on the semiconductor layer, and a ferroelectric layer formed on the semiconductor layer, and information is recorded according to the polarization direction of the ferroelectric layer. In the information recording medium, the flat band voltage V evaluated by the structure composed of only two layers of the semiconductor layer and the insulating layer.
The absolute value of FB i is the flat band voltage V FB + when the structure consisting of the three layers of the semiconductor layer, the insulating layer and the ferroelectric layer is positively polled, and the flat band voltage V FB when the negative poling is performed. the difference ΔV FB (= | V FB - -
V FB + |) 1/2 or less of the information recording medium.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100379415B1 (en) * 2000-01-13 2003-04-10 엘지전자 주식회사 ferroelectric recording media and method for fabricating the same

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