JPH0371448A - 記録媒体 - Google Patents

記録媒体

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JPH0371448A
JPH0371448A JP20576489A JP20576489A JPH0371448A JP H0371448 A JPH0371448 A JP H0371448A JP 20576489 A JP20576489 A JP 20576489A JP 20576489 A JP20576489 A JP 20576489A JP H0371448 A JPH0371448 A JP H0371448A
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Japan
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film
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recording
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JP20576489A
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English (en)
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Harunori Kawada
河田 春紀
Kiyoshi Takimoto
瀧本 清
Suomi Kurihara
栗原 須生美
Yuji Kasanuki
有二 笠貫
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Canon Inc
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Canon Inc
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Publication date
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B82NANOTECHNOLOGY
    • B82YSPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
    • B82Y30/00Nanotechnology for materials or surface science, e.g. nanocomposites
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B82NANOTECHNOLOGY
    • B82YSPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
    • B82Y10/00Nanotechnology for information processing, storage or transmission, e.g. quantum computing or single electron logic

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
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  • Mathematical Physics (AREA)
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  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Optical Record Carriers And Manufacture Thereof (AREA)

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】 [産業上の利用分野] 本発明は、トンネル電流を導電性プローブにより検出す
る記録再生装置における記録媒体に関する。
[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。かかるメモリー素子に要求
される性能は、船釣には l)メモリー容量が大きい 2)記録再生の応答速度が速い 3 エラーレートが低い 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。
従来は磁気メモリー、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、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。
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(以後STMと略す)が開発され
、(G、B1nn1g et al、、He1veti
caPhysiea Acta、55,726(198
2)、)単結晶、非結晶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。
STMは金属の深針と導電性物質の間に電圧を加えて1
 nm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深針を
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。STMを用いた解析は導電性材料に限られるが、導
電性材料の表面に薄く形成された絶縁膜の構造解析にも
応用され始めており、個々の有機分子の状態の違いを利
用した高密度記録としての応用も考えられ始めている(
特開昭63−161552等)。
[発明が解決しようとする課題] しかしながら、上記従来例において記録層として比抵抗
が約1018〜1017Ωcm程度の絶縁体を用いる限
りは、トンネル電流検出のためプローブが絶縁体の記録
層に接触しない限りなく接近した位置での走査が必要と
なるが、現実問題として非常に困難であった。すなわち
、プローブの位置制御が容易でなく、記録層にプローブ
が接触するなどの問題を生じる場合があった。そのため
記録層は若干の導電性を示す膜で形成するか、あるいは
極めて薄いlnm程度の厚さの記録層にするのが好まし
く、このようにすることによって著しくそのプローブの
位置制御機能が向上する。即ち導電性を増した材料を用
いるとその膜自身からのトンネル電流によってプローブ
の記録層からの位置が直接的に判明し、接触の危険性が
ほとんど皆無になる。導電性は金属的な導電率を示す必
要はなく、半導体レベルの比抵抗を示せば十分でこれ以
下でもl X 10”ΩC1n程度なら使用可能である
。またこれら記録に用いる有機薄膜の表面はプローブが
nmオーダーで移動するためできるだけ平滑であるほう
が好ましい。
一方、導電性薄膜としてTCNQ錯体などがラングミュ
ア−プロジェット法(以下LB法と略す)によって形成
されている(中相、川端:固体物理ハ、63 (198
9)、 )が、その導電性部位のTCNQ誘導体部位が
1次元結晶性が高いために、いずれもその膜の表面は平
滑なものがなく、SEMを用いてi万倍程度の倍率で十
分にその微結晶の存在が確認でき、その凹凸を検知する
ことが可能である。そのためSTMを用いた記録・再生
装置の記録媒体に用いるにはあまり好ましくなく、平滑
な表面を有し、かつ導電性を有する薄膜が望まれている
すなわち、本発明の目的とするところは、上記のような
問題点を解決した導電性を有した薄膜を特徴とする記録
媒体を提供することにある。
[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、電気メモ・り一効果を有する記録媒体と
プローブ電極間に流れるトンネル電流の変化を利用した
記録・再生方式に用いる記録媒体であって、電子受容性
化合物及び複素環化合物からなる塩を親水性部位に、共
役二重結合を少なくとも4以上、より好ましくは6以上
有する縮合多環式炭化水素を疎水性部位に含む両親媒性
化合物の単分子膜あるいは単分子累積膜を電極を有する
基板上に形成させた記録媒体にある。
また、前記電子受容性化合物としてテトラシアノキノジ
メタン(TCNQ)誘導体、及び複素環化合物からなる
塩を親水性部位に、共役二重結合を少なくとも6以上有
する縮合多環式炭化水素を疎水性部位に含む下記一般式
(I)に示す両親媒性化合物の単分子膜あるいは単分子
累積膜を有する記録媒体も特徴とするものである。
さらにまた、前記電子受容性化合物が、下記−般式(I
I) (TNAP) で示されるTNAP誘導体を有する有機化合物から成る
前記構成の記録媒体をも特徴とするものである。
ここで、本発明の記録媒体に用いられる基板としては、
金、白金、パラジウム等の貴金属を蒸着あるいはメツキ
により金属表面を形成させた基板、あるいは金、白金、
パラジウム等そのものの基板が挙げられる。
更に基板に単分子膜あるいは単分子累積膜を形成させる
手段としては、ラングミュア−プロジェット法(LB法
)が挙げられ、垂直浸漬法または水平付着法のいずれで
あってもよい。
一方、平面性の高い、例えば縮合系多環炭化水素化合物
は結晶性が高く、これらの有機化合物を用いてLB法に
より成膜を試みると2次元結晶を有する膜を得ることが
可能になる。即ち、導電性の有機化合物にアルキル基等
の疎水性部位を導入し、更に縮合系多環炭化水素化合物
を疎水性部位に導入した化合物を用い、LB法により成
膜を行うと1次元結晶性の高い有機化合物が2次元結晶
性の高い性質を有する化合物になる。
このことにより、導電性を有した平滑な膜を得ることが
でき、STMを用いた記録再生装置の記録媒体として用
いることが可能になる。
また、本発明に係る複素環化合物としては、前記一般式
(1)で示すようにピリジン、キノリン、アクリジン、
ピラジン等が好ましい。
また、本発明に係る両親媒性化合物の単分子膜又は単分
子累積膜の厚さは、20nm以下、さらには10nm以
下であることが好ましい。
さらに、単分子膜として用いる場合には、3nm以下が
より好ましい。
さて、本発明の記録媒体の形成にあたっては、先ず金属
表面を有する基板の表面清浄化を行い、これをLB膜形
成装置に装着する。水相を所定の温度等の条件にセット
し、導電性有機化合物を展開する。その後所定の表面圧
まで高め、これを保持しながら公知の垂直浸漬法あるい
は水平付着法によって成膜を行い前記基板上に導電性有
機化合物の単分子膜あるいは単分子累積膜を形成する。
また所定の表面圧に達した時に水相表面に熱エネルギー
を加え、導電性有機化合物の融点あるいは相転移点近く
まで水相表面を加熱しても良い。この熱エネルギー付与
手段はレーザービーム照射による方法、赤外線ヒーター
を用いる手段など通常用いられている方法で行うことが
できる。
[実施例コ 以下に本発明の実施例を記す。
え五班ユ 導電性有機化合物に3− (9−n−ブチル−アントラ
セニル)プロピルピリジニウムテトラシアノキノジメタ
ン(AnPyTCNQ)を用い、これをベンゼンに溶解
させ、1 x 10−3mo!!#!の濃度に調製した
。この溶液を純水、水温20°Cの条件の水相上に滴下
した。
溶媒が蒸発した後、表面圧を25+nN/+++まで高
め、水相上にAnPyTCNQの単分子膜を形成した。
シランカップリング剤により疎水処理を行ったAuを蒸
着したガラス基板を速度10mm/minで浸漬/引き
上げを繰り返し行い2.6、ioNのAnPyTCNQ
単分子膜をAu蒸着面上に形成した。
得られた膜をSEMにて加速電圧10kV、倍率350
00倍で観察したところ、従来の1次元結晶性膜では充
分にその膜面の凹凸が観測されたのに対し、作成された
金属錯体膜では全くその凹凸は認められなかった。この
ことから平滑性の向上を推定することができる。更に1
0層のAnPyTCNQを累積した膜の導電性は、面内
方向においてI X 10−”(0cm)−’であった
。尚5単分子膜IHの厚さは約2r++y+であった。
更にSTMで記録・再生を試みたところ、記録層を破壊
することなく容易にプローブを記録面に接近させること
ができ、記録を容易に行うことができた。プローブを一
旦記録部位より遠ざけ再度記録した部位の記録再生を行
ったところ、容易に再生を行うことができた。
及豊朋1 導電性有機化合物に3− (9−n−ブチル−アントラ
セニル)プロピルピリジニウムテトラシアノキノジメタ
ン(AnPyTINQ)を用い、これをベンゼンに溶解
させ、I X 10−3moji’/i’の濃度に調製
した。この溶液を純水、水2Bza℃の条件の水相上に
滴下した。
溶媒が蒸発した後、表面圧を25mN/mまで高め、水
相上にAnPyTCNQの単分子膜を形成した。
更に表面圧を一定に保ったまま、ランプ幅が水相幅より
も長い200W遠赤外ハロゲンランプを用いて水面上の
単分子膜のアニールを行った。具体的にはランプの長軸
方向を水相の幅方向と平行になるように配置し、水面上
単分子膜の累積位置より熱照射を開始し、仕切り板の方
向へ1 +n+++/winの速度で走査させた。この
時、水面とランプの距離は3c+nであり、加熱時にお
ける氷表面の温度は50℃になるようにランプの印加電
圧を調節した。
ランプを走査し仕切り板のところまできたところでラン
プの電圧印加を中止し、同時に水面上から除去した。そ
の後、水相表面温度が20℃まで下がるのを確認してか
ら、シランカップリング剤により疎水処理を行ったAu
を蒸着したガラス基板を速度10mm/minで浸漬/
引き上げを繰り返し行い2.6.10層のAnPyTC
NQ単分子膜をAu蒸着面上にした。
得られた膜をSEMにて加速電圧10kV、倍率350
00倍で観察したところ、実施例1同様面内において平
滑であることが確認された。更にlONのAnPyTC
NQを累積した膜の導電性は、面内方向においてI X
 10−” (0cm) −’であった。
更にSTMで記録・再生を試みたところ、記録層を破壊
することなく容易にプローブを記録面に接近させること
ができ、記録を容易に行うことができた。プローブを一
旦記録部位より遠ざけ再度記録した部位の記録再生を行
ったところ、容易に再生を行うことができた。
及思豊ユ 導電性有機化合物に3− (9−n−ブチル−アントラ
セニル〉プロピルピラジニウムテトラシアノキノジメタ
ン(AnPyraTCNQ)を用い、これをベンゼンに
溶解させ、I X 10−”mo1/j’の濃度に調製
した。この溶液を純水、水温20℃の条件の水相上に滴
下した。
溶媒が蒸発した後、表面圧を25mN/mまで高め、水
相上にAnPyraTC:NQの単分子膜を形成した。
シランカップリング剤により疎水処理を行ったAuを蒸
着したガラス基板を速度10mm/minで浸漬/引き
上げを繰り返し行い2.6.10層のAnPyTCNQ
単分子膜をAu蒸着面上に形成した。
得られた膜をSEXにて加速電圧10kV、倍率350
00倍で観察したところ、前述実施例同様面内において
平滑であることが確認された。更に10層のAnPyr
aTCNQを累積した膜の導電性は、面内方向において
I X 10−” (Ωcm) −’であった。
更にSTMで記録・再生を試みたところ、記録層を破壊
することなく容易にプローブを記録面に接近させること
ができ、記録を容易に行うことができた。プローブを一
旦記録部位より遠ざけ再度記録した部位の記録再生を行
ったところ、容易に再生を行うことができた。
及思北1 導電性有機化合物に3−(9−n−ブチル−アントラセ
ニル)プロピルピラジニウムテトラシアノキノジメタン
(AnPyraTCNQ)を用い、これをベンゼンに溶
解させ、I X 10−”mo!!/j’の濃度に調製
した。この溶l夜を純水、水温20℃の条件の水相上に
滴下した。
溶媒が蒸発した後、表面圧を25mN/mまで高め、水
相上にAnPyraTCNQの単分子膜を形成した。
更に表面圧を一定に保ったまま、ランプ幅が水相幅より
も長い200W遠赤外ハロゲンランプを用いて水面上の
単分子膜のアニールを行った。具体的にはランプの長軸
方向を水相の幅方向と平行になるように配置し、水面上
単分子膜の累積位置より熱照射を開始し、仕切り板の方
向へi n+m/minの速度で走査させた。この時、
水面とランプの距離は3cmであり、加熱時における氷
表面の温度は50℃になるようにランプの印加電圧を調
節した。
ランプを走査し仕切り板のところまできたところでラン
プの電圧印加を中止し、同時に水面上から除去した。そ
の後、水相表面温度が20℃まで下がるのを確認してか
ら、Auを蒸着した基板を水面に対して平行になるよう
に配置し、速度10mm/ll1inで水面に接するま
で近づけた。基板が水面に接すると同時に単分子膜の付
着が行われた。
かかる基板を10mm/minの速度で引き上げ、膜面
に対して乾燥窒素によるブローを行い乾燥を行った。こ
の操作を繰り返し行い2.6.10層のAnPyraT
CNQ単分子膜をAu蒸着基板上に形成した。
得られた膜をSEMにて加速電圧10kV、倍率350
00倍で観察したところ、前述実施例同様面内において
平滑であることが確認された。更に10層のAnPyr
aTCNQを累積した膜の導電性は、面内方向において
I X 10−” (Ωcm) −’であった。
更にSTMで記録・再生を試みたところ、記録層を破壊
することなく容易にプローブを記録面に接近させること
ができ、記録を容易に行うことができた。プローブを一
旦記録部位より遠ざけ再度記録した部位の記録再生を行
ったところ、容易に再生を行うことができた。
[発明の効果] 以上述べたように、本発明の記録媒体によれば■、記録
層の厚さが10rv以下の薄い膜であるためプローブに
よるトンネル電流の検知を行うために記録層を破壊する
ことなく容易にプローブを記録層に接近させることがで
きた。
■、記録層の導電性が通常の有機物よりも高いためプロ
ーブによるトンネル電流の検知を行うために記録層を破
壊することなく容易にプローブを記録層に接近させるこ
とができた。
■、 LB法を用い、膜を形成させているために膜厚を
オングストロームオーダーで制御することができる。

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)電気メモリー効果を有する記録媒体とプローブ電
    極間に流れるトンネル電流の変化を利用した記録・再生
    方式に用いる記録媒体であつて、電子受容性化合物及び
    複素環化合物からなる塩を親水性部位に、共役二重結合
    を少なくとも4以上有する縮合多環式炭化水素を疎水性
    部位に含む両親媒性化合物の単分子膜又は単分子累積膜
    を有すことを特徴とする記録媒体。
  2. (2)前記共役二重結合が、少なくとも6以上であるこ
    とを特徴とする請求項1記載の記録媒体。
  3. (3)プローブ電極を用いることで電気メモリー効果を
    有する記録媒体において、テトラシアノキノジメタン誘
    導体及び複素環化合物からなる塩を親水性部位に、共役
    二重結合を少なくとも6以上有する縮合多環式炭化水素
    を疎水性部位に含む下記一般式( I )に示す両親媒性
    化合物の単分子膜又は単分子累積膜を有することを特徴
    とする記録媒体。 一般式( I ) ▲数式、化学式、表等があります▼−( I )
  4. (4)前記電子受容性化合物が、下記一般式(II)▲数
    式、化学式、表等があります▼−(II) で示されるTNAP誘導体を有する有機化合物であるこ
    とを特徴とする請求項1又は2記載の記録媒体。
  5. (5)前記複素環化合物が、ピリジン、キノリン、アク
    リジン、ピラジンのいずれかであることを特徴とする請
    求項1〜3いずれかに記載の記録媒体。
  6. (6)前記単分子膜又は単分子累積膜の厚さが、10n
    m以下であることを特徴とする請求項1〜3いずれかに
    記載の記録媒体。
  7. (7)前記単分子膜の厚さが、3nm以下であることを
    特徴とする請求項1〜3いずれかに記載の記録媒体。
  8. (8)前記単分子膜又は単分子累積膜が、ラングミュア
    ーブロジェット法により形成されたことを特徴とする請
    求項1〜3いずれかに記載の記録媒体。
JP20576489A 1989-08-10 1989-08-10 記録媒体 Pending JPH0371448A (ja)

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