KR100718154B1

KR100718154B1 - 정보 미디어 및 이를 이용하는 정보의 기록 및 재생 장치

Info

Publication number: KR100718154B1
Application number: KR1020060016226A
Authority: KR
Inventors: 남윤우; 민동기
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2006-02-20
Filing date: 2006-02-20
Publication date: 2007-05-14
Also published as: US7751302B2; JP2007226949A; JP4503622B2; CN101025969A; US20070196618A1; EP1821301A2; EP1821301A3; CN101025969B

Abstract

반도체 탐침을 이용한 정보 재생방법 및 이를 적용하는 장치가 개시된다. 개시된 정차눈 정보기록매체에서 발생하는 전기장에 의해 채널이 변하는 반도체 팁을 가지는 반도체 탐침과; 상기 전기장에 의해 유기된 정보신호를 변조하도록 상기 반도체 탐침에 고주파 변조 신호를 가하여 변조 전계를 형성시키는 변조부와; 상기 반도체 탐침에서 발생하는 신호를 검출하는 신호 검출부; 그리고 상기 신호 검출부에서 검출된 신호에서 상기 변조 전계에 의해 변조된 정보신호를 추출하는 복조부;를 포함한다.

변조에 의해 전계변화에 의한 신호와 열적 변화에 신호를 분리하여 유효한 정보신호를 검출함으로써 신호 대 잡음 비가 향상되고 이로 인해 열적 잡음에 불구하고 정보신호를 안정적으로 재생할 수 있다.

FET, 저항, 변조, 복조, 열적 저항 변화, 전기장 저항 변화

Description

정보 미디어 및 이를 이용하는 정보의 기록 및 재생 장치{Information media a method for writing and reproducing information, and device adopting the same}

도 1a는 일반적인 전계 효과형 반도체 탐침과 미디어의 관계를 설명하는 도면이다.
도 1b는 전계 효과형 반도체 탐침을 이용하여 본 발명에 따른 강유전성 기록 층에 대한 쓰기 동작을 설명하는 도면이다.

도 1c는 일반적인 전계 효과형 반도체 탐침의 등가 회로도이다.

도 2a는 본 발명에 따른 정보 재생 장치의 개략적 구성을 보이는 도면이다.

도 2b는 본 발명에 따른 정보 재생 장치에 사용되는 전계전계형 반도체 탐침의 개략적 사시도 이다.

도 2c는 도 2b에 도시된 탐침의 팁 부분을 보이는 측면도이다.

도 3은 본 발명에 따라 변조 신호에 의한 정보신호의 변조를 설명하는 도면이다.

도 4는 본 발명의 한 실시예에 따른 정보 재생 장치의 개략적 등가 회로도이다.

도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 정보 재생 장치의 개략적 등가 회로도이다.

도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 정보 재생 장치의 개략적 등가 회로도이다.

도 7은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 정보 재생 장치의 개략적 등가 회로도이다.

도 8은 본 발명에 따른 정보 재생 방법을 나타낸 절차도이다.

도 9 및 도 10은 본 발명의 정보 재생 장치 및 방법에 따른 SNR의 증대를 확인해 보이는 시뮬레이션 그래프이다.

본 발명은 전계 효과 반도체 탐침을 이용한 정보 재생 방법 및 이를 적용한 장치에 관한 것으로서, 매체의 표면 거칠기를 제거에 의한 신호잡음(signal noise)의 제거와 이중 층 기록에 의한 초고밀도의 정보기록이 가능한 매체와 매체의 표면 구조에 의한 열적 신호와 매체의 전기장 변화에 기인한 정보신호를 분리하는 정보 재생 방법 및 장치에 관한 것이다.

오늘날 휴대용 통신 단말기, 전자 수첩 등 소형 제품에 대한 수요가 증가함에 따라 초소형 고집적 비휘발성 기록매체의 필요성이 증가하고 있다. 기존의 하드 디스크는 소형화가 용이하지 아니하며, 플래시 메모리(flash memory)는 저가와 고집적도를 동시에 달성하기 어려우므로 이에 대한 대안으로 주사 탐침(Scanning probe)을 이용한 정보 저장 장치 및 방법이 연구되고 있다.

탐침은 여러 SPM(Scanning Probe Microscopy)기술에 이용된다. 예를 들어, 탐침과 시료 사이의 간격에 따라 흐르는 전류를 검출하여 정보를 재생하는 STM(Scanning Tunneling Microscope), 탐침과 시료 사이의 원자적 힘을 이용하는 AFM(Atomic Force Microscope), 시료의 자기장과 자화된 탐침 간의 힘을 이용하는 MFM(Magnetic Force Microscope), 가시광선의 파장에 의한 해상도 한계를 개선한 근접 장 주사 광학 현미경(Scanning Near-Field Optical Microscope; SNOM), 시료와 탐침 간의 정전기력을 이용한 정전기력 현미경(Electrostatic Force Microscope; EFM)등에 이용된다.

임근배 등(Lim, Geunbae et al) 등은 미디어의 표면 전하를 전계 효과에 의해 검출하는 전계 효과 탐침을 제안하였다(미국특허 6,521,921, 한국특허 0366701 참고). 임근배 등이 제안한 탐침은 전계에 의해 캐리어 채널이 형성되는 전계 효과 트랜지스터 형태의 반도체 팁을 갖는다. 반도체 팁에 인가되는 전계는 미디어의 표면에 트랩된 전하 혹은 다이폴 모멘트(dipole moment)에 의해 형성된다. 기록된 정보에 대응하여 디스크에 트랩된 전하가 문턱 전계강도 이상의 강도를 가지는 전계를 형성하면 채널이 형성되어 전계 효과 탐침의 저항이 작아진다. 따라서 기록된 정보에 대응한 저항변화에 따라 기록된 정보를 재생할 수 있다.

또한, 본 출원의 공동 발명자인 박홍식(Park, Hong-sik et al) 등은 반도체 팁의 채널 영역이 약하게 도핑 되어 있는 저항성 반도체 탐침을 제안하였다(미국공개특허 2005/0231225A1 참조). 저항성 반도체 탐침의 반도체 팁은 무전계시에도 약한 전류가 흐를 수 있을 정도로 불순물이 약하게 도핑 되어 있기 때문에 약한 전계도 검출할 수 있다. 즉, 박홍식 등이 제시한 방법은 채널에 무전계시에도 캐리어가 이동할 수 있는 낮은 이동도를 반도체 팁에 부여함으로써 약한 전계의 전하에 대해서도 높은 감도를 보장한다.

그러나 이러한 저항성 반도체 팁은 열에 민감하고 따라서 온도 변화에 따라 저항이 변하는 특성이 있다. 이러한 열적 불안정성에 따른 저항의 변화는 저항성 반도체 탐침의 결점으로 나타난다. 즉, 불안정한 탐침의 온도의 변화는 저항성 반도체 팁에서 잡음 전류인 불안정 전류 변화를 야기한다. 이러한 잡음 전류는 전계와 무관하게 온도의 변화에 의해서 발생한다. 저항성 반도체 탐침의 불안정한 온도 변화는, 미디어와 탐침 간의 불안정한 간격 변동 혹은 접촉 면적 등에 의해 탐침이나 이를 지지하는 캔틸레버로부터 발생한 열이 일정하고도 지속적으로 배출되지 않기 때문에 발생한다.

이러한 저항성 반도체 탐침의 불안정한 온도 변화를 억제하기 위해서는 탐침과 미디어 간의 간격을 일정하게 유지시킬 필요가 있다. 이렇게 하기 위한 한 방법으로는 탐침에 대면하는 미디어의 표면을 매우 매끄럽게 하는 것인데, 아무리 미디어 표면의 평활도를 극대화한다 하여도 그 한계가 의해 충분하고도 효과적인 열적 안정성을 확보할 수 없다. 이는 미디어와 탐침 간의 간격이 수 nm의 범위 내에서 변화하여도 온도 변화에 따른 잡음 전류가 발생하며, 미디어 표면을 거울과 같이 매끈하게 가공한다 하여도 이의 평활도를 수 nm 범위 내에서 조절할 수 없기 때문이다. 다른 방안으로 탐침과 미디어의 간격을 충분히 크게 하는 것이 있는데 이 방안은 높은 개구율 (aspect ratio)을 가지는 저항성 반도체 탐침을 제작하기 어렵기 때문에 그 가능성은 작다. 이러한 열적인 불안정성에 의한 잡음 전류의 발생은 전술한 임근배 등에 의해 제시된 반도체 탐침에서도 발생할 가능성이 전혀 없지 않다.

따라서 전계 효과에 의해 전류의 흐름이 제어되는 반도체 탐침을 이용하여 전하에 의해 정보가 기록된 미디어로부터 효과적으로 정보를 독취하기 위해서는, 신호 대 잡음(S/N) 비(ratio) 등의 향상을 통해 반도체 탐침의 열적 불안정성에 기인한 잡음 전류에 불구하고 효과적으로 신호를 재생할 수 있는 방법의 연구가 필요하다.

한편, 정보의 형태가 디스크 표면의 물리적인 모폴리지의 변화로 이루어지는 개선된 정보기록/재생 방법이 제시되었다. (William P. King et al, Volume 78, Number 9, 26 February 2001). 이 기술은 정보기록시 디스크의 표면을 탐침에 의한 열적 용융에 의해 미디어 상의 얇은 박막에 데이타 비트를 형성한다. 그리고 정보 재생시, 비트에 의한 기판의 모폴로지 변화에 따른 캔틸레버와 미디어 표면 간의 거리 변화에 따른 열 방출량의 변화에 의해 캔틸레버의 저항변화 또는 전류변화를 검출한다.

현재 스토리지 기술의 과제의 하나는 기록정보의 밀도를 극대화하는 것이며 이를 위한 새로운 미디어의 개발 및 이를 뒷받침할 수 있는 정보 기록/재생 장치이다.

본 발명은 정보의 기록밀도를 획기적으로 높일 수 있는 정보 기록/재생 방법 및 이에 적용되는 새로운 미디어 및 이를 이용하는 정보의 기록 및 재생 장치를 제공한다.

삭제

본 발명에 따른 정보 기록/재생 장치는:

분극에 의해 정보를 저장하는 강유전성 기록 층과, 상기 강유전성 기록 층 위에 형성되는 것으로 피트에 의해 정보가 기록되는 물리적 기록 층을 포함하는 미디어,

상기 미디어의 강유전성 기록 층으로부터 전기장 변화에 의해 발생하는 전기장 신호와 상기 물리적 기록 층의 모폴리지에 의해 발생하는 온도변화에 따른 열적 신호를 포함하는 복합 신호를 검출하는 반도체 탐침과;

상기 탐침으로부터 출력된 복합 신호를 복조하여 상기 전기장 신호와 열적 신호를 분리하는 복조부를; 구비한다.

본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 상기 반도체 탐침은 p형 반도체로 형성된 팁과, 상기 전기장에 의하여 상기 팁의 첨두부에 상기 채널이 형성될 영역과, 상기 채널이 형성될 영역의 양측 경사면에 n형 반도체로 도핑된 소스 및 드레인 영역과, 상기 팁의 말단에 마련되고 p형 반도체로 형성된 캔틸레버를 포함하고; 상기 변조부는 고주파 변조 신호발생기와, 상기 캔틸레버에 마련되고 상기 고주파 변조 신호발생기로부터 상기 고주파 변조 신호가 인가되는 전극을 포함하며, 더욱 바람직하게는 상기 채널영역은 n형 반도체로 상기 소스 및 드레인 영역보다 저농도로 도핑되어 있다.

본 발명의 바람직한 다른 실시예에 따르면, 상기 고주파 변조 신호는 정현파 신호이며, 더욱 바람직하게는 상기 고주파 변조 신호는 상기 정보기록매체에서 발생하는 전기장의 주파수보다 적어도 5배 이상 큰 고주파 신호이다.

본 발명의 바람직한 또 다른 실시예에 따르면, 상기 복조부는 상기 신호 검출부에서 검출된 신호와 복조 신호를 곱하는 제 1 멀티플라이어(곱셈연산기)와; 상기 제 1 멀티플라이어로부터 출력된 1차 신호로부터 소정 주파수 이하의 주파수 영역 신호를 추출하는 제 1 저역통과필터(low-pass filter); 상기 1 차 신호와 상기 복조 신호를 곱하는 제 2 멀티플라이어와; 상기 제 2 멀티플라이어로부터의 2 차 신호로부터 소정 주파수 이하의 주파수 영역 신호를 추출하는 제 2 저역통과필터;를 구비하고, 상기 복조 신호는 상기 변조 신호와 주파수가 대체로 동일하고 상기 신호 검출부에서 검출된 신호와 위상이 대체로 같으며, 더욱 바람직하게는 상기 저역통과필터의 절점주파수(cut-off frequency)는 상기 변조 신호의 주파수보다 적어도 10배 이상 작다.

본 발명의 바람직한 또 다른 실시예에 따르면, 상기 신호 검출부는 상기 반도체 탐침에 전압을 분배 인가하여 신호를 추출할 수 있도록 전압디바이더(voltage divider)회로로 구성될 수 있으며, 상기 전압디바이더 회로는 적어도 하나 이상의 저항과 상기 반도체 탐침으로 구성된 브릿지 회로이거나, 적어도 하나 이상의 저항을 포함하고 상기 반도체 탐침으로 궤환루우프를 형성한 연산증폭기를 포함한 반전증폭회로일 수 있다. 더욱 바람직하게는 전압디바이더 회로에 의하여 발생하는 오프셋 전압을 제거하기 위하여 차동 증폭기를 더 포함할 수 있다.

본 발명에 따른 전계 효과 반도체 탐침을 이용한 정보 재생 방법은:

분극에 의해 정보를 저장하는 강유전성 제 1 기록 층과, 상기 강유전성 기록 층 위에 형성되는 것으로 피트에 의해 정보가 기록되는 물리적 제 2 기록 층을 포함하는 미디어와, 상기 미디어의 제 1, 제 2 기록 층으로부터 정보를 검출하는 반도체 팁을 가지는 반도체 탐침을 이용하여 매체에 기록된 정보를 재생하는 방법에 있어서,

상기 반도체 탐침에 고주파 변조 신호를 가하여 변조 전계를 형성하여 전기장 변화에 의해 발생하는 전기장 신호를 변조하는 변조단계와;

상기 반도체 탐침으로부터 상기 정보에 대응하는 전기적 복합 신호를 검출하는 신호검출단계; 그리고

상기 복합신호로부터 변조된 전기장 신호와, 변조되지 않은 열적 신호를 분리 추출하는 복조 단계; 를 포함한다.

본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 상기 복조단 계는 상기 신호검출단계에서 복합 신호와 복조 신호를 곱하는 제1곱셈연산 단계와; 상기 제1곱셈연산 단계로부터 얻어진 제1차 신호로부터 소정의 주파수보다 작은 주파수 영역의 전기장 신호를 추출하는 단계와; 상기 제 1 차 신호와 상기 복조 신호를 곱하는 제2곱셈연산 단계와; 상기 제2곱셈연산단계로부터 얻어진 제2차 신호로부터 소정의 주파수보다 작은 주파수 영역의 열적 신호를 추출하는 단계; 를 포함하고, 상기 복조 신호는 상기 변조 신호와 주파수가 대체로 동일하고 상기 신호검출단계에서 검출된 신호와 위상이 대체로 같다.

본 발명의 바람직한 다른 실시예에 따르면, 상기 신호검출단계는 상기 반도체 탐침에 전압을 분배하여 상기 반도체 탐침에서 발생하는 신호를 추출하고, 더욱 바람직하게는 상기 분배된 전압의 오프셋 전압을 제거하고 증폭하는 단계를 더 포함한다.

이하 본 발명의 실시예에 따른 반도체 탐침을 이용한 정보 재생방법을 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 1a는 전계 효과형 반도체 탐침과 본 발명에 따른 미디어의 관계를 설명하는 도면이다.

도 1a에 개략적으로 도시된 바와 같이 탐침은 캔틸레버(cantilever)와 캔틸레버의 선단에 미디어(media) 표면에 대면하게 형성되는 전계 효과 트랜지스터형 반도체 팁(tip)을 구비한다. 본 발명에 따른 미디어(10)는 기판(1)상에, 전기장 변화를 유도하는 분극 도메인에 의해 정보를 저장하는 강유전성 기록 층(2)과 열 방출의 변화를 유도하는 피트(3')에 의해 정보가 기록되는 물리적 기록 층(3) 그리고 상기 강유전성 기록 층(2) 하부의 전극(4)을 구비하며, 물리적 기록 층(3)은 상기 강유전성 기록 층(2) 위에 형성되어 저항성 팁에 직접 접촉된다. 여기에서 미디어(10)의 재료는 기존에 알려진 물질이 이용될 수 있다. 예를 들어 상기 전극(4)은 Pt, Pd, Ir, Ru 또는 RuO₂, 강유전성 기록 층(2)은 PZT, PbTiO₃, BiFeO₃, LiTaO₃, 그리고 물리적 기록 층(3)은 PS-BCB(Polystyrene benzylcyclobutene), PCBM [6,6]-phenul C61-butyric acid methyl ester), OC1C10-PPV (poly[2-methoxy-5-(3',7'-dimethyloctyloxy)]-p-phenylene vinylene), P3HT ( Poly-3-hexylhtiophene) 등으로 형성될 수 있으며, 바람직하게는 PS-BCB를 이용한다.

한편, 쓰기 동작은 다음과 같이 이루어진다.

먼저, 도 1b의 오른쪽에 도시된 바와 같이 강유전성 기록 층(2)에 정보를 기록하기 위하여 탐침과 전극(4) 사이에 소정의 전압을 인가하여 유전성 물질로 된 물리적 기록 층을 통한 전하의 주입(Charge injection)이 일어나고 따라서 강유전성 기록 층(2)에 기록정보에 대응하는 분극(polarized dipole)이 수직방향으로 발생한다.

한편, 도 1b의 왼쪽에 도시된 바와 같이 상부의 물리적 기록 층(3)에 정보를 기록하기 위해서는 상기 탐침의 양단에 소정의 전압을 인가하여 팁(TIP)에서의 발열을 유도한다. 가열된 팁(TIP)은 물리적 기록 층에 적절한 압력으로 접촉되어 있고 따라서 팁이 접촉된 부분에서의 용융이 발생하여 피트가 형성된다.

상기와 같은 형태로 정보가 기록된 미디어로부터 정보를 읽기 동작은 다음과 같다. 먼저, 물리적 기록 층(3)으로 부터 정보를 읽을 때에, 캔틸레버에서 발생한 열은 미디어(10) 쪽으로 방출되는데, 이때에 기록 정보에 대응하게 형성되는 물리적 기록 층(3)의 피트(3')에 의해 그 거리의 변화가 생기고 이에 의해 열적 방사(Thermal radiation)의 변화에 의해 캔틸레버와 이에 고정된 반도체 팁에서 열적 저항변화가 생긴다. 한편, 강유전성 기록 층(2)으로 부터 정보를 읽을 때에, 강유전층(2)에 형성된 분극 도메인에 의해 물리적 기록 층(3)에 트랩된 전하에 의해 저항성 반도체 팁에 대한 전기장의 변화 및 이에 따른 전기적 저항변화가 생긴다. 이러한 열 및 전기장에 의한 복합적 저항 변화는 탐침 전체의 전류 i_RP를 변화시키며 이러한 전류는 탐침(30)의 출력(V_o)으로 검출되고 후술 되는 재생 장치에 의해 위의 검출신호(V_o)로부터 열적 신호와 전기장 신호가 분리 추출된다.

도 1c는 전압 디바이더를 사용한 신호 검출부에서 상기와 같은 열적 저항(rt)과 전계에 의해 변화되는 탐침의 저항(rf)이 고려된 저항성 탐침의 등가 회로이다. 즉 저항성 탐침의 저항 r_RP은 r_RP = R₀ + r_f + r_t으로 표현되며 여기서 R₀ 는 저항성 탐침이 전계 및 열적 변화가 없을 때의 저항 성분이다. 이러한 등가 회로에 따르면 출력(V_o)은 아래의 공식에 의해 얻어진다.

위의 공식을 통해서 열적 저항(r_t) 변화와 전계에 의해 변화되는 저항(r_f)는 출력(V_o)에 영향을 미친다는 점을 알 수 있다. 본 발명은 출력(v_o)에 포함된 열적 저항의 변화에 의한 열적 신호 및 전계 변화에 의한 전기장 신호를 분리하여 재생신호로 이용한다.

이하에서 설명되는 본 발명의 실시예들에 따른 정보 재생장치의 설명에 의해 본 본 발명에 따른 정보 재생 방법이 이해될 것이다.

분극 도메인에 의해 정보를 저장하는 도 2에 도시된 바와 같은 2중의 기록 층(2, 3)을 가지는 미디어(10)의 표면에 반도체 팁(31)을 갖는 반도체 탐침(30)이 소정 간격을 두고 배치된다. 탐침(30)으로부터의 출력은 신호 검출부(20)로 연결되고 신호 검출부(20)는 복조기(DEMODULATOR, 50)로 연결되어 있다. 복조기(50)의 두 개의 멀티플라이어(MPL1, MPL2) 및 두 개의 저역통과 필터(LPF1, LPF2)를 가지면 이에 대해 후에 설명된다. 한편, 상기 신호 검출부(20)는 일종의 신호 전처리 부분으로서 탐침에서의 열적 저항 및 전기장 저항변화에 의한 전류 변화로부터 두 정보 신호가 실려 있는 복합적 신호를 추출한다. 그리고 탐침(30)에는 미디어(10)의 강유전성 기록층(2)의 분극에 의해 포획된 전하에 의한 전류 변화 즉, 상기 전기장 신호를 변조하는 변조기(MODULATOR, 40)가 연결된다. 상기 변조기(40)는 정현파를 발생하며 반도체 팁(31)의 채널 영역에 변조 전계를 형성한다. 변조 전계에 의하여 상기 전기장 신호가 변조된다. 한편, 미디어(10)에서 피트(3')가 형성되는 열기계적 기록 층(3)에 의해 발생되는 탐침(30)의 온도 변화에 의해 탐침(30)에서의 저항 변화(열적 신호)가 발생한다.

상기 신호 검출부(20)는 상기 반도체 탐침(30)으로 부터 변조된 상기 전기장 신호와 열적 신호를 포함하는 복합신호를 검출하여 복조기(50)를 통과시킨다. 검출된 신호는 상기 복조기(50)로 인가한다. 상기 변조기(40)에 의하여 변조된 전기장 신호와 열적 신호가 별도로 분리 복조된다. 즉, 본 발명에 따르면, 고주파 변조 신호에 의해 전기장 신호가 변조되고 열적 저항 변화에 따른 열적 신호는 변조되지 않고, 따라서 상기 복조부에서 상기 전기장 신호 출력(V_FO)과 열적 신호 출력(V_TO)으로 분리된다.

전기장 신호와 열적 신호의 분리, 즉 정보 신호의 변조 및 복조에 대해서는 후에 상세히 설명된다. 한편, 상기 신호 검출부(20)에는 탐침(30)에 구동전압이 인가되도록 바이어스 전압(V_ss)를 인가한다. 바이어스 전압은 신호 검출부(20)를 경유하지 않고 상기 탐침(30)에 직접 인가될 수 있다. 바이어스 전압은 전계 효과 반도체 탐침이 기록매체의 정보를 읽어들이는 프루브로서 동작하기 위해 필요한 전압이다.

위에서 설명된 도 2a의 구조를 본 발명에 따른 정보 재생 장치의 구성요소들은 기능적으로 분리한 것으로 설계에 의해 기능이 통합되고 이러한 재생장치에는 추가적인 기능이 더 포함될 수 있다.

상기 탐침(30)은 종래에 알려진 전계 효과 트랜지스터형 탐침이 적용된다. 예를 들어 미국특허 6,521,921에 개시된 전계 효과 트랜지스터 채널 구조가 형성된 주사 탐침(Scanning probe having field effect transistor channel)이나 미국공개특허 2005/0231225A1에 개시된 저항적 팁을 가지는 반도체 프로브(Semiconductor probe with resistive tip)을 이용할 수 있다.

위의 두 종류의 종래 탐침뿐 아니라 다른 동종의 탐침이 본 발명의 재생장치 및 정보 재생 방법에 적용되기 위해서는 반도체 팁에 변조 전계가 형성할 수 있는 구조를 가져야 하는데 대부분의 전계 효과 반도체 탐침은 이러한 조건을 갖추고 있다. 변조 전계를 형성하기 위한 구조 채널 영역에 전계를 형성하는 요소로서는 채널 영역에 변조 전계를 형성하는 기판 또는 이에 별도로 형성되는 전극이며 이 전극에 변조 신호가 인가된다. 변조 신호가 인가되는 전극(이하 변조 전극)은 반도체 팁이 형성되는 기판의 배면에 마련되거나 도 2b에서 개시된 바와 같이 켄틸레버의 일면에 마련될 수 있다. 변조 전극에 변조 신호가 인가되면 채널 영역에서 공핍층의 발생으로 전하 채널이 형성되게 되는데 변조 신호 강도에 따라 채널의 크기 즉 전류의 량이 변화되게 된다.

도 2b는 본 발명에 적용되는 탐침의 일종으로 미국공개특허 2005/0231225A1 에 개시된 프로브의 구조를 개략적으로 나타내고 있으며, 도 3c는 도 3b에 도시된 탐침의 팁 부분의 측단면을 나타내고 있다.

도 2b를 참조하면, 도면을 참조하면, 실리콘 기판(33)의 상부에 절연층(37)이 적층되어 있으며, 절연층(37)의 상면에는 전극(39)이 형성되어 있다. 기판(33)의 표면의 실리콘층으로부터 캔틸레버(35)가 연장되어 있으며, 캔틸레버(35)의 선단 부분에 소스와 드레인 및 이 사이의 채널영역을 갖는 반도체 팁(31)이 형성되어 있다. 팁(31)의 경사면에는 트랜지스터의 소스와 드레인를 전기적으로 접촉된 소스, 드레인 전극(32, 34)이 형성되어 있다. 팁(30)의 첨두부에는 제2불순물이 저농도 도핑되어 약간의 이동도를 갖는 저항성 채널영역(36)이다. 소스, 드레인 전극(32, 34)은 캔틸레버(35)를 통해 패드(39, 39)와 연결된다. 전술한 바와 같이 상기 채널 영역(36)은 전계에 의해서만 채널이 형성되거나 불순물이 약하게 도핑되어 무전계시에도 약간의 이동도가 주어질 수 있다. 여기에서 상기 기판(33)에 변조기(40)의 한 구성요소인 변조 신호발생부(41)가 연결될 수 있다. 보다 효과적인 변조 신호(v_sub)의 인가를 위하여, 도 3b 및 도 3c에 도시된 바와 같이 상기 기판(33)에서 연장된 캔틸레버(35)의 일면에 변조전극(35a)이 형성될 수 있다. 도 3a에서 변조기(40)에 상기 변조전극(35a)를 포함하여 표현한 것은 신호변조가 탐침의 반도체 팁에서 이루고 따라서 탐침의 일부 기능이 변조기에 포함되기 때문이다. 이러한 저항성 반도체 팁의 구조 및 동작은 미국공개특허 2005/0231225A1를 참조하면 충분히 이해될 수 있다.

도 3a은 정보 읽기 동작에서, 저항성 반도체 팁에서의 전기장 신호의 변조를 설명하는 도면이며, 도 3b는 w의 주파수를 가지는 변조 신호(V_sub), 변조 신호 없이 전기장 변화에 의하여 바뀌는 저항성분 r_f, 변조 신호에 의해 변조된 전기장 변화에 의하여 바뀌는 저항성분 r_f, 열적 변화에 의하여 바뀌는 저항 성분 r_t, 그리고 저항성 프로브의 전체 저항을 보이는 파형도이다.

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기판(substrate)에 p 층이 형성되어 있고 p층의 표면에 n형 소스, 드레인 및 이사이에 약하게 도핑된 n- 채널영역이 마련되어 있다. 기판에는 임의 주파수의 정현파인 변조 신호(V_sub)가 인가되어 채널영역에는 정현파에 의한 이동도의 변화가 일어난다. 이때에 미디어로 부터의 전계(field)가 인가되면 미디어로부터의 전계가 채널 영역 인가되어 정현파에 의한 이동도 변화가 나타나는 채널 영역의 이동도의 변화 폭이 확장된다. 즉, 전계에 의한 이동도는 정현파에 의해 증폭되며 이때에 변조된 성분(

)을 얻게 된다. 한편, 피트에 의해 발생되는 열방출의 변화에 열적 신호(rt)도 상기 변조된 신호에 합산되어 프로브의 최종 저항이 얻어진다. 이때에 전계 의한 신호만이 변조되고 전술한 바와 같은 열적 변화에 의해 발생되는 이동도의 변화 즉 열적 저항 변화(전류변화)에는 상기 변조 신호가 영향을 미치지 못한다.

이하의 구체적인 실시예를 통해서 본 발명의 정보 재생 장치 및 정보 재생 방법에 대해 이해할 수 있다.

도 4는 본 발명의 한 실시예에 따른 정보 재생 장치의 개략적 회로도이다.

도 4에 도시된 실시예의 정보 재생장치는 변조 신호의 검출이 두 개의 브랜치를 가지는 휘트스톤 브릿지에 의해 이루어진다. 도면에서 좌측 브랜치는 직렬로 연결되는 저항성 반도체 팁(31)과 제1저항기(R1)에 의해 구성되며 우측 브랜치는 제2저항기(R2) 및 제3저항(R3)에 의해 구성된다. 탐침(40) 끝에 형성되어 있는 저항성 반도체 팁(31)의 드레인 전극(34)은 접지되고, 소스 전극(32)은 상기 제1저항(R1)에 연결된다. 직렬의 제2저항기(R2)과 제3저항기(R3)에 의한 브랜치에서 제3저항기(R3)에 의해 접지된다. 휘트스톤 브리지의 좌측 브랜치와 우측 브랜치에는 공히 바이어스 전압(Vss)이 인가된다.

여기에서 기판(33)에, 바람직하게는 변조전극(35a)에는 변조 신호발생부(41)로 부터 변조 전압 또는 변조 신호(vsub)가 인가된다. 제1저항기(R1)와 소스 전극(32) 사이의 노드(P1)와 제2저항(R2)과 제3저항(R3)간의 노드(P2)는 차동 증폭기(21)의 비반전(+) 입력단과 반전(-)입력단에 각각 연결된다. 차동 증폭기(21)의 출력단은 복조기(50)로 연결된다. 복조기(50)는 멀티플라이어(MPL)와 필터 예를 들어 저역통과필터(LPF)를 통해 최종 획득된 정보 신호를 출력한다.

탐침(40)의 저항성 반도체 팁(31)은 미디어에 의해 유기되는 전계를 검출하여 이에 따라 이동도 즉 전기적 저항이 바뀐다. 팁(31)과 미디어 간의 간격은 미디어의 표면 거칠기에 의해 변화되고 따라서 열의 방출량이 변하고 따라서 이에 따른 이동도의 변화로 저항의 변화가 나타난다. 따라서 저항성 탐침의 총저항(r_RP)은 반도체 팁(31)의 순저항 성분(Ro), 미디어로 부터의 전계 변화에 의해 변화되는 저항 성분(rf) 그리고 열적인 불안적성 기인한 저항 성분(rt)의 합으로 결정된다. 전술한 제1저항기(R1)은 상기 순저항 성분과 같은 값(Ro)을 가지고, 상기 제 2 저항기(R2)는 상기 제 3 저항기(R3)와 같은 값을 가지며, 상기 변조 신호(v_sub)는 소정 주파수(ω)의 정현파이다. 여기에서 변조 신호의 전압(v_sub)은 아래와 같이 표현된다.

이때 브릿지의 노드 전압 v+는 다음과 같이 계산된다.

여기서 전계에 의하여 바뀌는 저항 성분 r_f 의 위첨자 ω는 변조 전압 v_sub의 주파수 ω로 변조되었음을 의미한다. 오프셋(offset) 전압을 제거하기 위하여 저항 R2 저항 R3에 의해 휘트스톤 브릿지의 한쪽 브랜치가 형성된다. 이 때 브랜치의 노드 전압 v-는 다음과 같다.

양 브랜치의 노드 전압 v+와 v-를 이득 A를 가지는 차동 증폭기(10)을 이용하여 증폭하면 출력 전압 v_o는 다음의 값을 가진다.

위 전압 v_o 로부터 전계에 의하여 바뀌는 저항 성분 r_f을 뽑아내기 위하여 복조기(50)를 사용한다. 복조기(50)는 전술한 실시예에서와 같이 제 1 멀티플라이어(MPL1)와 제1저역 통과 필터(LPF1) 및 제 2 멀티플라이어와 제 2 저역 통과필터(LPF2)를 포함한다. 차동 증폭기(21)의 출력 v_o과 상기 변조 신호(v_sub)와 동일한 주파수를 가지고 상기 출력 전압 v_o와 위상이 같은 복조 신호(v_sub' )를 제1멀티플라이어(51)를 이용하여 곱하면 아래와 같은 출력 전압 v_om 이 얻어진다.

여기서 각 저항 성분의 위 첨자는 0, ω, 2ω 의 주파수 성분임을 표시한다.

따라서 저역 통과 필터(LPF1)를 이용하여 직류 성분만을 검출하면 전계에 의하여 바뀌는 저항 성분 r_f만 을 검출할 수 있게 된다.

상기 출력 전압 v_om와 위상이 같은 복조 신호(v_sub")를 제2멀티플라이어(MPL2)를 이용하여 곱하면 아래와 같은 출력 전압 v_omm이 얻어진다.

여기서 각 저항 성분의 위 첨자는 0, ω, 2ω, 3ω 의 주파수 성분임을 표시한다. 이와 같이 얻어진 출력 전압(V_omm)을 제 2 저역통과 필터(LPF2)를 통과시키면 열적 신호에 의해 바뀌는 r_t를 만을 검출할 수 있다.

이하에서는 본 발명의 다른 실시예에 따른 정보 재생 장치 및 방법에 대해 설명한다.

도 5를 참조하면, 저항성 탐침(30)의 선단에 마련된 저항성 반도체 팁(31)의 소스 전극(32)은 연산증폭기(21)의 출력단에 연결되고 드레인 전극(34)은 연산증폭기(21)의 반전 입력단(-)에 연결되어 있다. 연산 증폭기(21)의 반전입력단과 비반적 입력단에는 제1,2저항기(R1, R2)가 각각 접속되고 이들에 공히 바이어스 전압(V_ss)가 인가된다. 이에 더하여 비반전 입력단(+)에 상기 제2저항기(R)와 전압 분배부를 구성하는 제3저항기(R)가 접속된다. 상기 연산 증폭기(21)의 출력단은 복조기(50)에 연결된다. 복조기(50)는 전술한 바와 같이 제1,2멀티플라이어(MPL1, MPL2) 및 제1, 2저역 통과필터(LPF1, LPF2)를 갖는다.

상기한 바와 같이 반도체 팁(31)의 총저항(Rw)은 정상적 저항(nominal resistance) R0와 전계에 의해 변화되는 r_f와 열변화에 따른 저항 성분 rt의 합으로 결정된다. 제1저항은 상기 반도체 팁의 정상 저항 R0과 같은 값을 가진다. 기판(33) 또는 변조 전극(33a)에는 소정 주파수(ω)의 정현파인 변조 신호 또는 변조 전압(v_sub)가 표현된다.

여기에서, 비반전 입력단과 반전입력단에 전위 V+, V-는 아래와 같다.

상기 비반전 입력단에서의 임피던스는 무한대이므로 여기서의 전류 방정식은 다음과 같다.

이때에 연산 증폭기(21)의 출력 전압은 다음과 같다.

여기서 전계에 의하여 바뀌는 저항 성분 rf의 위첨자는 변조전압 v_sub의 주파수 ω로 변조되었음을 의미한다. 위 전압으로부터 전계에 의하여 바뀌는 저항 성분 r_f은 복조기(50)로 부터 얻어진다. 복조기(50)는 멀티플라이어(51)와 저역 통과 필터(52)를 포함한다. 연산 증폭기(21)의 출력 v_o과 변조전압 v_sub를 멀티플라이어를 이용해 곱하면 다음과 같은 출력 전압 v_om을 얻을 수 있다.

여기서 각 저항 성분의 위 첨자 0, ω, 2ω는 주파수 성분임을 표시한다. 따라서 저역 통과 필터(52)를 이용하여 필터링하면 전계에 의하여 바뀌는 저항 성분 Rf만을 검출할 수 있게 된다.

제1멀티플라이어(MPL1)의 출력 v_om과 변조전압 v_sub"를 제 2 멀티플라이어(MPL2)를 이용해 곱하면 다음과 같은 출력 전압 v_omm을 얻을 수 있고, 이 출력(V_omm)을 제 2 저역 통과 필터(MPL2)를 이용하여 필터링하면 열에 의하여 바뀌는 저항 성분 rt만을 검출할 수 있게 된다.

여기서 각 저항 성분의 위 첨자는 0, ω, 2ω, 3ω 의 주파수 성분임을 표시한다.

상기한 바와 같이 본 발명은 열적 변화에 따른 신호와 전계에 의해 변하는 신호를 포함하는 복합신호를 소정 주파수의 변조 신호를 가하여 전계에 의해 변하는 저항에 의한 신호만을 변조하고 이를 복조함으로써 열적 신호와 전기장 신호를 분리하여 얻어낼 수 있다.

도 6은 본 발명에 따른 반도체 탐침을 이용한 정보 재생 방법에 대한 절차를 개략적으로 나타낸 것이다.

매체에 기록된 정보에 의하여 발생하는 전기장은 상기 정보 매체의 표면에 트랩된 전하 또는 다이폴 모멘트에 의해 발생한다. 상기 전기장에 의하여 반도체 탐침의 채널영역이 변하여 탐침(30)의 저항이 변한다. 탐침(30)에 구동전압을 가하여 발생하는 신호는 탐침의 순저항성분과 상기 전기장에 의하여 변동되는 저항성분과 물리적 기록 층의 피트에 의한 열저항 변동 성분에 의한 것으로 나눌 수 있다.

변조단계(40)에서는 상기 반도체 탐침(30)에 고주파변조 신호(v_sub)를 가하여 변조 전계를 형성하여 상기 전기장에 의해 변동되는 저항성분 신호만을 변조한다.

신호검출단계(20)에서 반도체 탐침에 구동전압을 가하여 검출하는 신호에는 상기 변조 신호에 의하여 변조된 신호, 즉 전기장에 의해 변동되는 변조된 저항성분 신호와 탐침의 순저항성분, 열저항변동 성분의 신호의 합으로 표현될 수 있다.

상기 신호검출단계(20)는 상기 반도체 탐침에 바이어스전압(V_ss)을 분배하여 상기 반도체 탐침에서 발생하는 신호를 추출하도록 전압분배회로로 구성될 수 있으며, 상기 전압분배회로로 브리지 회로를 사용하거나 궤한 루프를 가진 연산증폭 회로를 사용하기도 한다. 이때 전압 분배시 발생하는 오프셋 전압을 제거하는 단계와 검출 신호를 증폭하는 단계를 더 포함하기도 한다. 이에 대한 상세한 내용은 이미 서술한 바 있다.

복조단계(50)는 상기 신호검출단계에서 검출된 신호에서 상기 변조 전계에 의해 변조된 신호와 변조되지 않은 신호를 분리 추출하는 단계로, 상기 신호검출단계에서 검출된 신호와 두 차례에 걸쳐 복조 신호를 곱하는 단계와; 상기 분리된 두개의 곱하는 단계로부터 출력된 두 개의 신호를 필터링하여 소정의 주파수보다 작은 주파수 영역의 두 신호를 추출하는 단계를 포함한다. 상기 복조 신호(V_sub', V_sub")는 상기 변조 신호와 주파수가 대체로 동일하고 상기 신호검출단계에서 검출된 신호와 위상이 대체로 같다. 이에 대한 상세한 내용 역시 도 4 내지 도 7의 설명에서 이미 서술한 바 있다.

도 7 내지 도 9은 도 5에 도시된 실시예의 시뮬레이션 결과를 각각 보인다.

도 7에서, 첫번째 파형은 전계에 의해 바뀌는 저항 r_f의 파형, 두번째 파형은 열변화에 따른 저항성분 r_t 으로서 시뮬레이션시 사용된 데이타 파형이다.

도 8에서 첫 번째 파형은 1 차 멀티플라이어를 통과한 1 차신호의 출력파형이며, 두 번째의 파형은 2 차 멀티플라이어를 통과한 2차신호의 출력파형이다.

그리고 도 9에서 위의 파형은 1차 신호를 필터링한 신호(V_FO)의 파형이며, 아래의 파형은 2 차 신호를 필터링한 신호(V_TO)의 파형이다.

위의 시뮬레이션 데이타를 살펴보면 도 9의 입력 파형과 도 11의 출력파형이 일치함을 알수 있고 따라서 본 발명의 재생장치에 의해 열적 신호와 전기장 신호를 포함하는 복합 신호로 부터 성공적으로 각 신호를 분리할 수 있음을 알 수 있다.

본 발명의 큰 특징은 2 중층 비트 저장(Double-layered bit storage)가 가능한 정보 매체 및 이를 이용하는 장치가 제공된다. 강유전성 기록 층 위에 폴리머를 코팅함으로써 강유전성 기록 층의 표면의 거칠기가 제고되고, 따라서 종래의 표면 거칠기 에 의한 신호 잡음이 원천적으로 제거된다. 또한 이러한 폴리머는 그 자체가 모폴로지에 의해 정보를 기록하는 물리적 기록 층으로 사용되어 이것은 그 하부의 강유전성 기록 층에 대한 전하 주입층으로서의 역할도 갖는다. 이러한 본 발명에 의하며 2 층 구조의 기록 층을 가짐으로써 기록밀도의 극대화가 가능하게 된다.

이러한 본 발명은 저항성 탐침 기록(Resistive Probe Recording) 기술과 열적 탐침 기록(mal Probe Recording) 기술을 동시에 구현할 수 있도록 강유전성 기록 층 위에 열적으로 정보를 저장하면서도 그 하부의 강유전층에 대한 분극의 형성을 유도하는 미디어를 제공하고 이러한 미디어에 정보를 기록하고 재생할 있는 방법 및 장치를 제시한다. 이러한 본 발명은 미디어의 거친 표면을 제거하여 표면 거칠기에 의한 잡음을 제거한다. 또한 본 발명에 의하면, 정보 저장형태가 다른 두 기록 층을 하나의 미디어에 집적함으로써 정보의 고밀도화가 가능한다.

이러한 본 발명은 전계 효과 트랜지스터형 탐침이 이용되는 다양한 분야에 적용될 수 있고 특히 정보 재생 분야에 적용되기 바람직하다.

상기와 같은 실시예를 통해서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 기술적 사상에 의해 다양한 형태의 탐침을 이용하여 정보를 기록 및 재생할 수 있는 장치를 제조할 수 있을 것이다. 때문에 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 의하여 정하여 질 것이 아니고 특허 청구범위에 기재된 기술적 사상에 의해 정하여져야 한다.

Claims

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분극에 의해 정보를 저장하는 강유전성 기록 층과, 상기 강유전성 기록 층 위에 형성되는 것으로 피트에 의해 정보가 기록되는 물리적 기록 층을 포함하는 미디어,

상기 미디어의 강유전성 기록 층으로 부터 전기장 변화에 의해 발생하는 전기장 신호와 상기 물리적 기록 층의 모폴리지에 의해 발생하는 온도변화에 따른 열적 신호를 포함하는 복합 신호를 발생하는 반도체 탐침;

상기 반도체 탐침으로 부터 복합 신호를 검출하는 신호 검출부; 그리고

상기 신호 검출부로부터의 복합 신호를 복조하여 상기 전기장 신호와 열적 열적 신호를 분리하는 복조부;를 구비하는 것을 특징으로 하는 정보 재생장치.
제 5 항에 있어서,

상기 반도체 탐침은 p형 반도체로 형성된 팁과, 상기 전기장에 의하여 상기 팁의 첨두부에 채널이 형성될 영역과, 상기 채널이 형성될 영역의 양측 경사면에 n형 반도체로 도핑된 소스 및 드레인 영역과, 상기 팁의 말단에 마련되고 p형 반도체로 형성된 캔틸레버를 포함하고;

고주파 변조 신호를 발생하는 고주파 변조 신호발생기와, 상기 캔틸레버에 마련되는 것으로 상기 고주파 변조 신호가 인가되는 전극을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 탐침을 이용한 정보 재생 장치.
제 5 항 또는 제 6 항에 있어서,

상기 고주파 변조 신호는 정현파 신호인 것을 특징으로 하는 반도체 탐침을 이용한 정보 재생 장치.
제 7 항에 있어서,

상기 고주파 변조 신호는 상기 미디어에서 발생하는 전기장의 주파수보다 적어도 5배이상 큰 고주파 신호인 것을 특징으로 하는 반도체 탐침을 이용한 정보 재생 장치.
제 5 항 또는 제 6 항에 있어서,

상기 복조부는 상기 신호 검출부에서 검출된 신호와 복조 신호를 곱하는 제 1 멀티플라이어와; 상기 제 1 멀티플라이어로부터 출력된 1차 신호로부터 소정 주파수 이하의 주파수 영역 신호를 추출하는 제 1 저역통과필터(low-pass filter); 상기 1 차 신호와 상기 복조 신호를 곱하는 제 2 멀티플라이어와; 상기 제 2 멀티플라이어로부터의 2 차 신호를 필터링하는 제 2 저역통과필터;를 구비하고, 상기 복조 신호는 상기 변조 신호와 주파수가 동일하고 상기 신호 검출부에서 검출된 신호와 위상이 같은 것을 특징으로 하는 정보 재생 장치.
제 9 항에 있어서,

상기 저역통과필터의 절점주파수(cut-off frequency)는 상기변조 신호의 주파수보다 적어도 10배이상 작은 것을 특징으로 하는 정보 재생 장치.
제 5 항 또는 6 항에 있어서,

상기 신호 검출부는 상기 반도체 탐침에 전압을 분배 인가하여 신호를 추출할 수 있도록 전압디바이더(voltage divider)회로로 구성된 것을 특징으로 하는 정보 재생 장치.
제 11 항에 있어서,

상기 전압디바이더 회로는 적어도 하나 이상의 저항과 상기 반도체 탐침으로 구성된 브릿지 회로인 것을 특징으로 하는 정보 재생 장치.
제 7 항에 있어서,

상기 복조부는 상기 신호 검출부에서 검출된 신호와 복조 신호를 곱하는 제 1 멀티플라이어와; 상기 제 1 멀티플라이어로부터 출력된 1차 신호를 필터링하는 제 1 저역통과필터(low-pass filter); 상기 1 차 신호와 상기 복조 신호를 곱하는 제 2 멀티플라이어와; 상기 제 2 멀티플라이어로부터의 2 차 신호를 필터링하는 제 2 저역통과필터;를 구비하고, 상기 복조 신호는 상기 변조 신호와 주파수가 동일하고 상기 신호 검출부에서 검출된 신호와 위상이 같은 것을 특징으로 하는 정보 재생 장치.
제 12 항에 있어서,

상기 브릿지 회로는 상기 반도체 탐침과 하나의 저항을 포함한 하프 브릿지회로이고, 상기 저항과 상기 반도체 탐침이 직렬로 연결된 노드에서 신호가 검출되는 것을 특징으로 하는 반도체 탐침을 이용한 정보 재생 장치.
제 12 항에 있어서,

상기 브릿지 회로는 상기 반도체 탐침과 3개의 저항을 포함한 휘트스톤 브릿지회로이며, 차동증폭기를 더 포함하고, 상기 차동증폭기의 반전 혹은 비반전 입력단은 상기 반도체 탐침이 포함되어 제 1 저항과 연결된 제 1 하프브릿지 연결 노드 또는 상기 저항만으로 구성된 제 2 저항 및 제 3 저항간의 제 2 하프브릿지 연결 노드에 연결되고, 상기 차동 증폭기의 출력단으로부터 신호를 검출하는 것을 특징으로 하는 정보 재생 장치.
상기 제 15 항에 있어서,

상기 제 1 저항의 저항값은 상기 반도체 탐침의 순저항 성분의 저항값과 같고, 상기 제 2 저항과 상기 제 3 저항의 저항값이 같은 것을 특징으로 하는 반도체 탐침을 이용한 정보 재생 장치.
제 16 항에 있어서,

상기 복조부는 상기 신호 검출부에서 검출된 신호와 복조 신호를 곱하는 멀티플라이어와 상기 멀티플라이어로부터 출력된 신호를 필터링하는 저역통과필터를 포함하고, 상기 복조 신호는 상기 변조 신호와 주파수가 동일하고 상기 신호 검출부에서 출력된 신호와 위상이 같은 것을 특징으로 하는 정보 재생 장치.
제 11 항에 있어서,

상기 전압디바이더 회로는 적어도 하나 이상의 저항을 포함하고 상기 반도체 탐침으로 궤환루우프를 형성한 연산증폭기를 포함한 반전증폭회로인 것을 특징으로 하는 반도체 탐침을 이용한 정보 재생 장치.
분극에 의해 정보를 저장하는 강유전성 제 1 기록 층과, 상기 강유전성 기록 층 위에 형성되는 것으로 피트에 의해 정보가 기록되는 물리적 제 2 기록 층을 포함하는 미디어와, 상기 미디어의 제 1, 제 2 기록 층으로부터 정보를 검출하는 반도체 팁을 가지는 반도체 탐침을 이용하여 매체에 기록된 정보를 재생하는 방법에 있어서,

상기 반도체 탐침에 고주파 변조 신호를 가하여 변조 전계를 형성하여 전기장 변화에 의해 발생하는 전기장 신호를 변조하는 변조단계와;

상기 반도체 탐침으로부터 상기 정보에 대응하는 전기적 복합 신호를 검출하는 신호검출단계; 그리고

상기 복합신호로부터 변조된 전기장 신호와, 변조되지 않은 열적 신호를 분리 추출하는 복조단계;를 것을 특징으로 하는 정보 재생 방법.
제 19 항에 있어서,

상기 복조단계는 상기 신호검출단계에서 복합 신호와 복조 신호를 곱하는 제1곱셈연산 단계와; 상기 제1곱셈연산 단계로부터 얻어진 제1차 신호를 필터링하여 전기장 신호를 추출하는 단계와; 상기 제 1 차 신호와 상기 복조 신호를 곱하는 제2곱셈연산 단계와; 상기 제2곱셈연산단계로부터 얻어진 제2차 신호를 필터링하여 열적 신호를 추출하는 단계;를 포함하는 특징으로 하는 정보 재생 방법.
제 19 항에 있어서,

상기 신호검출단계는 상기 반도체 탐침에 전압을 분배하는 상기 반도체 탐침에서 발생하는 신호를 추출하는 것을 특징으로 하는 반도체 탐침을 이용한 정보 재생 방법.
제 20 항에 있어서,

상기 신호검출단계는 상기 분배된 전압의 오프셋 전압을 제거하고 증폭하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 탐침을 이용한 정보 재생 방법.