JPH041950A

JPH041950A - 記録媒体およびその製造方法、情報処理方法、情報処理装置

Info

Publication number: JPH041950A
Application number: JP2199251A
Authority: JP
Inventors: Osamu Takamatsu; 修高松; Katsunori Hatanaka; 勝則畑中; Kiyoshi Takimoto; 瀧本　清; Harunori Kawada; 河田　春紀; Takeshi Eguchi; 健江口; Yoshihiro Yanagisawa; 芳浩柳沢; Isaaki Kawade; 一佐哲河出; Hideyuki Kawagishi; 秀行河岸
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1990-02-07
Filing date: 1990-07-30
Publication date: 1992-01-07
Anticipated expiration: 2014-03-08
Also published as: JP2866164B2

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、記録媒体、電極基板、およびこれらの製造方
法、およびかかる記録媒体を用いてプローブ電極によっ
て記録、再生を行う記録装置、再生装置、記録再生装置
を含む情報処理装置、および記録方法、記録再生方法、
記録再生消去方法を含む情報処理方法に関する。

［従来の技術］近年、メモリ材料の用途は、コンピュータおよびその関
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、
その材料開発も極めて活発に進んでいる。メモリ材料に
要求される性能は用途により異なるが、−船釣には、 ■高密度で記録容量が大きい、 ■記録再生の応答速度が早い、 ■消費電力が少ない、 ■生産性が高（、価格が安い、などが上げられる。

従来までは磁性体や半導体を素材とした半導体メモリや
磁気メモリが主であったが、近年レーザー技術の進展に
ともない、有機色素、フォトポリマーなとの有機薄膜を
用いた光メモリによる安価で高密度な記録媒体が登場し
てきた。

一方、最近、導体の表面原子の電子構造を直接観察でき
る走査型トンネル顕微鏡（以後、ＳＴＭと略す）が開発
され［Ｇ、Ｂ１ｎｎ１ｇ　　ｅｔａｌ、Ｐｈｙｓ、Ｒｅ
ｖ、Ｌｅｔｔ、４９．５７（１９８２）］　、単結晶、
非晶質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、しかも試料に電流による損傷を与えずに低電
力で観測できる利点も有し、さらに大気中でも動作し、
種々の材料に対して用いることができるため広範囲な応
用が期待されている。

ＳＴＭは金属の探針（プローブ電極）と導電性物質間に
電圧を加えて１ｎｍ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ｌ、′Ｘる。この電流は
両者の距離変化に非常に敏感である。トンネル電流を一
定に保つように探針な走査することにより実空間の全電
子雲に関する種々の情報をも読み取ることができる。こ
の際、面内方向の分解能はＯ，１ｎｍ程度である。

したがって、ＳＴＭの原理を応用すれば、十分に原子オ
ーダー（サブ・ナノメートル）での高密度記録再生を行
なうことが可能である。例えば、特開昭６１−８０５３
６号に開示されてｌ／Ｘる記録再生装置では、電子ビー
ム等によって媒体表面に吸着した原子粒子を取り除き、
書き込みを行ない、ＳＴＭによりこのデータを再生して
いる。

記録層として電圧電流のスイッチング特性に対してメモ
リ効果を持つ材料、例えばπ電子系有機化合物やカルコ
ゲン化合物類の薄膜層を用いて、記録・再生をＳＴＭで
行なう方法が提案されてシＡる［特開昭６３−１６１’
　５５２号公報、特開昭６３−１６１５５３号公報］。

号公報法心こよれば、記録のビットサイズを１０ｎｍと
ずれＬｆ、１０１２ｂ　ｉ　ｔ／　ｃｍ２もの大容量記
録再生が可能である。

［発明が解決しようとする課題］第７図にＳ’ＴＭを応用した情報処理装置の構成例を示
す。以下図面に従って説明する。

１０１は基板、１０２は金属の電極層、１０３は記録層
である。２０１はＸＹステージ、２０２はプローブ電極
、２０３はプローブ電極の支持体、２Ｃ）４はプローブ
電極をＺ方向に駆動するＺ軸すニアアクチュエータ、２
０５，２０６はＸＹステージをそれぞれＸ、Ｙ方向に駆
動するリニアアクチュエータ、２０７はパルス電圧回路
である。

３０１はプローブ電極２０２から記録層１０３を介して
電極層１０２へ流れるトンネル電流を検出する増幅器で
ある。３０２はトンネル電流の変化をプローブ電極２０
２と記録層１０３の間隙距離に比例する値に変換するた
めの対数圧縮器、３０３は記録層１０３の表面凹凸成分
を抽出するための低域通過フィルタである。３０４は基
準電圧ＶＩＩＥＦと低域通過フィルタ３０３の出力との
誤差を検出する誤差増幅器、３０５はＺ軸すニアアクチ
ュエータ２０４を駆動するドライバーである。３０６は
ＸＹステージ２０１の位置制御を行う駆動回路である６
３０７はデータ成分を分離する高域通過フィルタである
。

第８図に従来例の記録媒体の断面とプローブ電極２０２
の先端を示す。

４０１は記録層１０３に記録されたデータビット、４０
２は基板１０１上に電極層１０２を形成したときにでき
た結晶粒である。この結晶粒４０２の大きさは電極層１
０２の製法として通常の真空蒸着法、スパッタ法等を用
いると３０〜５０ｎｍ程度である。

プローブ電極２０２と記録層１０３との間隙は第７図に
示された回路構成により一定に保つことができる。すな
わちプローブ電極２０２と記録層１０３の間に流れるト
ンネル電流を検出し対数圧縮器３０２、低域通過フィル
タ３０３を介した後、この値を基準電圧と比較し、この
比較値が零に近付（ようにプローブ電極２０２を支持す
る２軸リニアアクチユエータ２０４を制御することによ
り、プローブ電極２０２と記録層１０３の間隙を一定に
することができる。

さらに、ＸＹステージ２０１を駆動することにより記録
媒体の表面をプローブ電極２０２がなぞり、０点の信号
の高域周波数成分を分離することにより記録層１０３の
データを検出できる。

このときの０点の信号の周波数に対する信号強度スペク
トラムを第９図に示す。

ｆｏ以下の周波数成分の信号は基板１０１の反り、歪等
による媒体の緩やかな起伏によるものである。ｆｌを中
心とした信号は記録Ｎ１０３の表面の凹凸によるもので
、主として電極材料形成時に生じる結晶粒４０２による
ものである。ｆ２は記録データの搬送波成分で、４０３
はデータ信号帯域である。ｆ３は記録層１０３の原子、
分子配列から生じる信号成分である。

従来例に示された記録媒体を使用した場合以下のような
問題点があった。

ＳＴＭの特徴である高分解能を生かし高密度記録を行う
には、データ信号帯域４０３をｆｌとｆ３の間に置かな
ければならない。この場合、データ成分を分離するため
遮断周波数ｆｃの高域通過フィルタ３０７を用いる。し
かしながら、ｆｌの信号成分の裾野がデータ信号帯域４
０３と重なっている。これはｆ、の信号成分が電極層１
０２の結晶粒４０２に起因しているためであり、結晶粒
４０２の３０〜５０ｎｍに対しデータの記録サイズおよ
びビット間隔が１〜１０ｎｍと接近していることによる
。

このためデータ再生のＳ／Ｎ比が低下し、読取りデータ
の誤り率を著しく高くしている。

そこで本発明の目的は、上記課題に鑑みて、高いＳ／Ｎ
比、高速再生を可能とする記録媒体、かかる記録媒体に
用いる電極基板、かかる記録媒体を持ちいた情報処理装
置、情報処理方法を提供することにある。

また本発明の目的は、十分にＳ／Ｎ比向上向上られるこ
とにより、読取りデータの誤り率を著しく低下させた記
録媒体、かかる記録媒体に用いる電極基板、およびかか
る記録媒体を用いた情報処理装置、情報処理方法を提供
することにある。

［課題を解決するための手段および作用］上記の目的は
、以下の本発明によって達成される。

すなわち本発明は、表面凹凸が１ｎｍ以下であり、大き
さが１μｍ口以上である平滑面を有することを特徴とす
る電極基板であり、また本発明は、表面凹凸が１ｎｍ以下であり、大きさが
１μｍ口以上である平滑面を有する母材に電極材料を含
む電極層を形成する工程と該電極層を母材から分離する
工程を含むことを特徴とする電極基板の製造方法であり
、また本発明は、表面凹凸が１ｎｍ以下であり、大きさが
１μｍ口以上である平滑面を有することを特徴とする記
録媒体であり、また本発明は、表面凹凸が１ｎｍ以下であり、大きさが
ＩＬＬｍ口以上である平滑面を有する母材に電極材料を
含む電極層を形成する工程、該電極層を母材から分離す
る工程および該電極層上に記録層を形成する工程を含む
ことを特徴とする記録媒体の製造方法であり、また本発明は、表面凹凸が１ｎｍ以下であり、大きさが
１μｍ口以上である平滑面を有する記録媒体、該記録媒
体に近接して配置される導電性プローブと記録用パルス
電圧印加回路を備えたことを特徴とする情報処理装置で
あり、また本発明は、表面凹凸が１ｎｍ以下であり、大きさが
１μｍ口以上である平滑面を有する記録媒体と、該記録
媒体に近接して配置される導電性プローブと記録用パル
ス電圧印加回路および再生用バイアス電圧印加回路を備
えたことを特徴とする情報処理装置であり、また本発明は、表面凹凸が１ｎｍ以下であり、大きさが
１μｍ口以上である平滑面を有し、情報が記録されてな
る記録媒体、該記録媒体に近接して配置される導電性プ
ローブおよび再生用バイアス電圧印加回路を備えたこと
を特徴とする情報処理装置であり、また本発明は、電極基板上に記録層を有し、表面凹凸が
１ｎｍ以下であり、大きさが１μｍ口以上である平滑面
を有する記録媒体に導電性プローブを近接させ、電極基
板と導電性プローブの間にパルス電圧を印加して情報の
記録を行うことを特徴とする情報処理方法であり、また本発明は、電極基板上に記録層を有し、表面凹凸が
１ｎｍ以下であり、大きさが１μｍ口以上である平滑面
を有する記録媒体に導電性プローブを近接させ、電極基
板と導電性プローブの間にパルス電圧を印加して情報の
記録を行い、バイアス電圧を印加することで記録情報の
再生を行うことを特徴とする情報処理方法であり、また本発明は、電極基板上に記録層を有し、表面凹凸が
１ｎｍ以下であり、大きさが１μｍ口以上である平滑面
を有する記録媒体に導電性プローブを近接させ、電極基
板と導電性プローブの間に第１のパルス電圧を印加して
情報の記録を行い、バイアス電圧を印加することで記録
情報の再生を行い、さらに第２のパルス電圧を印加する
ことで記録情報の消去を行うことを特徴とする情報処理
方法である。

本発明による平滑面を有する記録媒体を提供することに
より、ＳＴＭの原理を応用した情報処理装置の機能を十
分に生かすことを可能とした。

以下、図面に従って本発明を説明する。

第１図は本発明による記録媒体の断面図を示す。１０１
は基板、１０２は平滑面を有する電極層、１０３は記録
層である。

第３図は本発明にかかわる記録媒体の作成の各工程にお
ける断面図を示したものである。

第３図（ａ）に於てまず平滑基板１１を用意する。この
平滑基板は表面凹凸が１ｎｍ以下の平滑面を、好ましく
は１μｍμｍ上有するものを必要とする。

表面凹凸の測定は、微小プローブの先端を試料基板表面
に接近させ、該微小プローブの先端原子と試料基板表面
の原子との間に働く原子間力を計測し試料表面形状を観
察するＡＦＭ（Ａｔｏｍｉｃ−Ｆｏｒｃｅ−Ｍｉｃｒｏ
ｓｃｏｐｙ）という手法を用いて行うことができる。

かかるＡＦＭを用いると、試料の導電性、絶縁性を問わ
ず原子オーダーの分解能で試料の表面形状を計測するこ
とができる。本発明者等はＡＦＭを用いて各種材料の表
面を評価したところ、以下の材料が本発明における平滑
基板１１として適していることが判明した。

■、結晶の劈開面・・結晶の劈開面はきわめて平滑な表
面を容易に得ることができ、結晶材料としてはマイカ、
ＭｇＯ，Ｔｉｃ、Ｓｉ、ＨＯＰＧ。

等が挙げられる。

■、溶融したガラス表面・・・例えば、フロートガラス
、＃７０５９フュージョン溶融石英５等が挙げられる。

ＡＦＭにより上記材料の表面形状を測定したところ、１
０μｍ口の領域において全て表面凹凸は１ｎｍ以下であ
った。特にマイカ襞開面は、劈開時に生じる格子面の段
差も少なく、大面積（ｋｍｍ）に亘って空間周波数３．
３ｘ　ｌ　Ｏ’　ｃｍ−’以下の凹凸が１ｎｍ以下であ
り、本発明に用いる平滑基板として好適である。

次に第３図（ｂ）に示すように、電極層１０２を平滑基
板１１上に形成する。本発明に係る電極層１０２として
は高導電性を有するもので、さらに平滑基板１１と密着
性の良くない材料が好ましい。例えばＡｕ、Ａｇ、Ｐｔ
、Ｐｄなとの貴金属およびＡｕ−Ｐｄ、Ｐｔ−Ｐｄなど
の合金、さらにそれらの積層膜が挙げられる。このよう
な材料を用いた電極形成法としても従来公知の薄膜形成
技術で十分である。

次に第３図（Ｃ）に示すように、電極層１０２上に接着
層１２を形成する。本発明にかかる接着層１２としては
無溶剤型の体積収縮がないものが好ましく、例えばエポ
キシ樹脂系、α−シアノアクリレート系などの絶縁性接
着剤やエボテック銀シリーズなどの導電性接着剤などが
挙げられる。

次に第３図（ｄ）に示すように接着層１２上に基板１０
１をはり付ける。この工程に於て、基板１０１と電極層
１０２が直接接合される場合、例えば共晶結合、電鋳な
どの場合は接着層１２を省くことができる。本発明に係
る基板１０１としては接着層１２を介する場合は金属、
ガラス、セラミックス、プラスチック材料等いずれの材
料も使用できる。また直接基板１０１と接合させる場合
は比較的平滑な材料が好ましい。さらに電極層１０２が
厚い場合は、基板１０１を省くことも可能である。

次に第３図（ｅ）に示すように、平滑基板１１を電極層
１０２から引き剥すことにより表面凹凸が１ｎｍ以下の
平滑面を１μｍμｍ上有する平滑電極基板が形成できる
。

次に第３図（ｆ）に示すように平滑電極基板の電極層１
０２上に記録層１０３を形成することにより記録媒体が
得られる。

前記記録層１０３としては、電流−電圧特性においてメ
モリースイッチング現象（電気メモリー効果）を有する
材料、例えば、π電子準位をもつ群と０電子率位のみを
有する群を併有する分子を電極上に積層した有機単分子
膜あるいはその累積膜を用いることが可能となる。電気
メモリー効果は前記の有機単分子膜、その累積膜等の薄
膜を一対の電極間に配置させた状態でそれぞれ異なる２
つ以上の導電率を示す状態（第１１図ＯＮ状態、ＯＦＦ
状態）へ遷移させることが可能な閾値を越えた電圧を印
加することにより可逆的に低抵抗状態（ＯＮ状態）およ
び高抵抗状態（ＯＦＦ状態）へ遷移（スイッチング）さ
せることができる。またそれぞれの状態は電圧を印加し
なくとも保持（メモリー）しておくことができる。

一般に有機材料のほとんどは絶縁性もしくは半絶縁性を
示すことから係る本発明において、適用可能なπ電子準
位を持つ群を有する有機材料は著しく多岐にわたる。本
発明に好適なπ電子系を有する色素の構造として例えば
、フタロシアニン、テトラフェニルポリフィリン等のポ
ルフィリン骨格を有する色素、スクアリリウム基および
クロコニックメチン基を結合鎖として持つアズレン系色
素およびキノリン、ベンゾチアゾール、ベンゾオキサゾ
ール等の２個の含窒素複素環をスクアリリウム基および
クロコニックメチン基により結合したシアニン系類似の
色素、またはシアニン色素、アントラセンおよびピレン
等の縮合多環芳香族、および芳香環および複素環化合物
が重合した鎖状化合物およびジアセチレン基の重合体、
さらにはテトラシアノキノジメタンまたはテトラチアフ
ルバレンの誘導体およびその類縁体およびその電荷移動
錯体、またさらにはフェロセン、トリスビピリジンルテ
ニウム錯体等の金属錯体化合物が挙げられる。

本発明に好適な高分子材料としては、例えばポリアクリ
ル酸誘導体等の付加重合体、ポリイミド等の縮合重合体
、ナイロン等の開環重合体等の生体高分子が挙げられる
。

前記記録層１０３の形成に関しては、具体的には蒸着法
やクラスターイオンビーム法等の適用も可能であるが、
制御性、容易性そして再現性から公知の従来技術の中で
はＬＢ法が極めて好適である。

このＬＢ法によれば、１分子中に疎水性部位と親水性部
位とを有する有機化合物の単分子膜またはその累積膜を
基板上に容易に形成することができ、分子オーダーの厚
みを有し、かつ大面積にわたって均一、均質な有機超薄
膜を安定に供給することができる。

ＬＢ法は分子内に親水性部位と疎水性部位とを有する構
造の分子において、両者のバランス（両親媒性のバラン
ス）が適度に保たれているとき、分子は水面上で親水性
基を下に向けて単分子の層になることを利用して単分子
膜またはその累積膜を形成する方法である。

疎水性部位を構成する基としては、一般に広く知られて
いる飽和および不飽和炭化水素基や縮合多環芳香族基お
よび鎖状多環フェニル基等の各種疎水基が挙げられる。

これらは各々単独またはその複数が組み合わされて疎水
性部位を構成する。

一方、親水性部位の構成要素として最も代表的なものは
、例えばカルボキシル基、エステル基、酸アミド基、イ
ミド基、ヒドロキシル基、さらにはアミノ基（１，２，
３級及び４級）等の親水性基等が挙げられる。

これらの疎水性基と親水性基をバランス良く併有した有
機分子であれば、水面上で単分子膜を形成することが可
能であり、本発明に対して極めて好適な材料となる。

これらのπ電子準位を有する化合物の電気メモリー効果
は数＋ｎｍ以下の膜厚のもので観測されているが、成膜
性、均一性の観点から５〜３００人の厚さとすることが
好ましい。

本発明による記録媒体を第７図の情報処理装置に用いた
場合の、０点の信号の周波数スペクトラムを第２図に示
す。

ｆ、以下の周波数成分の信号は基板１０１の反り、歪等
による媒体の緩やかな起伏によるものである。ｆ２は記
録データの搬送波成分で、４０３はデータ信号帯域を示
す。ｆ３は記録層１０３の原子、分子配列から生じる信
号成分である。

ｆｌを中心とした信号は母材の表面の僅かな凹凸が電極
層１０２の表面に転写されたもので、この凹凸はデータ
の記録信号と同等もしくは記録信号より小さく作成され
る。この凹凸の変化はＳＴＭを応用した記録再生では１
ｎｍ以下である。また本発明による記録媒体では、記録
層１０３表面の平滑面の大きさが１μｍ口以上になる。

このことにより、以下のような作用効果が得られる。

（１）記録層１０３表面の凹凸による信号成分子１とデ
ータ信号帯域４０３は重なりあうことはなく、ｆｌのス
ペクトラムの拡がりによるＳ／Ｎの低下はない。すなわ
ち、データ誤り率を小さくすることができる。

（２）記録層１０３表面の凹凸がないため、記録層１０
３の表面とプローブ電極２０２との間隙を一定にしなか
らＸＹ定走査行う時のプローブ電極２０２のＺ軸の変位
は少ない。このため、極めて高速にＸＹステージ２０１
を駆動することができる。

（３）記録層１０３表面の凹凸がないことから、プロー
ブ電極２０２の先端、すなわちトンネル電流が流れる先
端原子の位置が安定して選択される。また凹凸のある記
録層１０３表面でみられるような、プローブ電極２０２
の複数の原子と記録層１０３との間で、トンネル電流が
流れる所謂ゴースト現象がなくなる。

［実施例］実施例１本発明の実施例１を第３図（ａ）〜（ｆｌを参照しつつ
説明する。

まず第３図（ａ）に示すように、大気中でマイカ板を劈
開し平滑基板１１とする。続いて第３図（ｂ）に示すよ
うに平滑基板１１上に真空蒸着法により金を成膜し電極
層１０２を形成する。該電極層１０２は基板温度を室温
に保ち、蒸着速度１０人／　ｓ　ｅ　ｃ、到達圧力２　
Ｘ　１０−’Ｔ　ｏ　ｒ　ｒ、膜厚２０００人の条件で
行った。続いて第３図（Ｃ）に示すように、接着層１２
（コニシ製ハイテンプＨＴ−１０）を電極層１０２上に
塗布する。

続いて第３図（ｄ）に示すように、基板１０１を接着層
１２上に貼り付ける。該基板１０１の接着は加圧力５ｋ
ｇ／ｃｍ２、温度２００℃、硬化時間１時間の条件で行
った。続いて第３図（ｅ）に示すように、平滑基板１１
を電極層１０２から引き剥し、基板１０１、接着層１２
、電極層１０２からなる平滑電極基板を得た。このよう
にして得られた平滑電極基板の表面をＳＴＭで観察した
ところ、１０ＩＬｍ口において表面凹凸は１ｎｍ以下で
あった。

次に第３図（ｆ）に示すようにこの平滑電極基板上に４
層のポリイミドＬＢ膜を形成し記録層１０３とした。以
下、ポリイミドＬＢ膜を用いた記録層１０３形成方法に
ついて述べる。

（１）式に示すポリアミド酸をＮ、Ｎ”　−ジメチルア
セトアミド−ベンゼン混合溶媒（１：ＩＶ／Ｖ）に溶解
させた（単量体換算濃度１×１０−”Ｍ）後、別途調整
したＮ、Ｎ−ジメチルオクタデシルアミンの同溶媒によ
るｌＸｌ０−”Ｍ溶液とを１　：　２　（Ｖ／Ｖ）に混
合して（２）式に示すポリアミド酸オクタデシルアミン
塩溶液を調製した。

かかる溶液を水温２０℃の純水から成る水相上に展開し
、水面上に単分子膜を形成した。溶媒蒸発除去後、表面
圧を２５ｍＮ／ｍに迄高めた。表面圧を一定に保ちなが
ら上述平滑電極基板を水面を横切る方向に速度５ｍｍ／
ｍｉｎで静かに浸漬した後、続いて５ｍｍ／ｍｉｎで静
かに引き上げて２層のＹ型単分子累積膜を作製した。か
かる操作を繰り返して４層のポリアミド酸オクタデシル
アミン塩の単分子累積膜を形成した。次に、この基板を
減圧（〜１ｍｍＨｇ）下、３００℃で１０分間加熱焼成
してポリアミド酸オクタデシルアミン塩をイミド化しく
式３）、４層のポリイミド単分子累積膜を得た。

次に上述した方法により作製した記録媒体を用いて、第
７図に示す情報処理装置により表面形状を調べたところ
、記録媒体表面が電極の平滑面を反映しており、１０ｕ
ｍ口に於いて表面凹凸は１層ｍ以下であった。次に記録
・再生の実験を行った。

プローブ電極２０２として白金／ロジウム製のプローブ
電極２０２を用いた。このプローブ電極２０２は記録層
１０３の表面との距離（Ｚ）を制御するものによって電
流を一定に保つように、圧電素子により、その距離（Ｚ
）が微動制御されている。さらにリニアアクチュエータ
２０４゜２０５．２０６は距離２を一定に保ったまま、
面内（Ｘ、Ｙ）方向にも微動制御できるように設計され
ている。

また、プローブ電極２０２は直接記録・再生・消去を行
うことができる。また、記録媒体は高精度のＸＹステー
ジ２０１の上に置かれ、任意の位置に移動させることが
できる。

前述したポリイミド４層を累積した記録層１０３を有す
る記録媒体を、ＸＹステージ２０１上に置いた。次にプ
ローブ電極２０２と記録媒体の電極層１０２との間に＋
１．５■の電圧を印加し、電流をモニターしながらプロ
ーブ電極２０２と記録層１０３表面との距離（Ｚ）を調
整した。

この時、プローブ電極２０２と記録層１０３表面との距
離Ｚを制御するためのプローブ電流Ｉｐを１０−”Ａ≧
Ｉｐ≧１０−”Ａになるように設定した。

次に、プローブ電極２０２を記録層１０３上で走査させ
ながら、１００人ピッチで情報の記録を行った。かかる
情報の記録は、プローブ電極２０２を＋側、電極層１０
２を一側にして、電気メモリー材料（ポリイミドＬＢ膜
４層）が低抵抗状態（ＯＮ状態）に変化する第１０図に
示す閾値電圧■ｔｈＯＮを越えた矩形パルス電圧（第１
のパルス電圧）を加えた。その後、プローブ電極２０２
を記録開始点に戻し、再び記録層１０３上を走査させた
。この時、記録の読み出し時に於いてはＺ＝一定になる
ように調整したｄその結果、データビット４０１に於い
ては１０ｎＡ程度のプローブ電流が流れ、ＯＮ状態とな
っていることが示された。

なお、プローブ電圧を電気メモリー材料がＯＮ状態から
ＯＦＦ状態に変化する閾値電圧Ｖ　ｔｈＯＦ　Ｆを越え
た１０■（第２のパルス電圧）に設定し、再び記録位置
をトレースした結果、全ての記録状態が消去されＯＦＦ
状態に遷移したことも確認した。さらに読取りデータの
誤り率を読取り速度を一定にして調べたところ、従来例
では１ｏ−４であったのが、本実施例では１０−７と著
しく小さくすることが可能となった。

実施例２本発明の実施例２を第４図（ａ）〜（ｅ）を参照しつつ
説明する。まず第４図（ａ）に示すように、大気中でマ
イカ板を劈開し平滑基板２１とする。続いて第４図（ｂ
）に示すように平滑基板２１上に真空蒸着法により金を
成膜し電極層１０２を形成する。該電極層１０２は基板
温度を室温に保ち、蒸着速度１０人／　ｓ　ｅ　ｃ、到
達圧力２Ｘ１０−’Ｔｏｒｒ、膜厚５０００人の条件で
行った。続いて第４図（ｃ）に示すように、Ｓｉウェハ
ーを基板１０１としてヒーターにより加熱し一定の温度
に保ち、続いて平滑基板２１に形成された電極層１０２
の表面を基板１０１に軽（こすり付けることにより、電
極層１０２と基板１０１を共晶接合させる。該接合は基
板温度を４００’Ｃに保ち、加圧力２ｋｇ／ｃｍ２、保
持時間１分の条件で行った。続いて第４図（ｄ）に示す
ように平滑基板２１を電極層１０２から引き剥し、基板
１０１、電極層１０２からなる平滑電極基板を得た。

このようにして得られた平滑電極基板の表面をＳＴＭで
観察したところ、１０μｍ口において表面凹凸は１ｎｍ
以下であった。

次に、第４図（ｅ）に示すように、この平滑電極基板上
に４層のポリイミドＬＢ膜を形成し記録層１０３とした
。

次に上述した方法により作製した記録媒体を用いて、第
７図に示す情報処理装置により表面形状を調べたところ
、言ａ録媒体表面が電極の平滑面を反映しており、１０
μｍ口に於いて表面凹凸は１ｎｍ以下であった。次に記
録・再生・消去の実験を行ったところ、実施例１と同様
に記録・再生・消去が行えることを確認した。

実施例３本発明の実施例３を第５図（ａ）〜（ｅ）を参照しつつ
説明する。まず第５図（ａ）に示すように、大気中でマ
イカ板を劈開し平滑基板３１とする。続いて第５図（ｂ
）に示すように、平滑基板３１上に真空蒸着法によりＡ
ｕ−Ｆ’ｄを成膜し電極層１０２を形成する。該電極層
１０２は基板温度を室温に保ち、蒸着速度１０人／　ｓ
　ｅ　ｃ、到達圧力２　Ｘ　１０−’Ｔ　ｏ　ｒ　ｒ、
膜厚１０００人の条件で行った。続いて第５図（ｃ）に
示すように、電極層１０２上にニッケルを電鋳により形
成し基板１０１とする。該電鋳はワット浴を用いて温度
を５０℃に保ち、電流密度０．０６Ａ／ｃｍ”　、電鋳
時間２時間の条件で行い、厚さ１１００ｔＬを得た。続
いて第５図（ｄ）に示すように、平滑基板３１を電極層
１０２から引き剥し、基板１０１、電極１０２からなる
平滑電極基板を得た。

このようにして得られた平滑電極基板の表面をＳＴＭで
観察した結果、１０μｍ口において表面凹凸が１ｎｍ以
下であった。

次に、第５図（ｅ）に示すように、平滑電極基板上に４
層のポリイミドＬＢ膜を形成し記録層１０３とした。

次に上述した方法により作製した記録媒体を用いて、第
７図に示す情報処理装置により表面形状を調べたところ
、記録媒体表面が電極の平滑面を反映しており、１０μ
ｍ口に於いて表面凹凸は１ｎｍ以下であった。次に、記
録・再生・消去の実験を行ったところ、実施例１と同様
に記録・再生・消去が行えることを確認した。

実施例４本発明の実施例４を第６図（ａ）〜（ｅ）を参照しつつ
説明する。まず第６図（ａ）に示すように、洗浄した溶
融石英を基板１０１とする。続いて第６図（ｂ）に示す
ように、金を真空蒸着法により、基板１０１上に成膜し
電極層１０２を形成する。該電極層１０２は基板電極を
室温に保ち、蒸着速度１０人／　ｓ　ｅ　ｃ、到達圧力
２　Ｘ　Ｉ　Ｏ−’Ｔ　ｏ　ｒ　ｒ、膜厚５０００人、
下引き層Ｃｒ５０人の条件で行った。続いて第６図（ｃ
）に示すように、大気中で劈開したマイカ板を平滑基板
４１とし、電極層１０２上にのせ、プレスを行う。該プ
レスは窒素雰囲気中、加圧力１０ｋｇ／ｃｍ”、温度５
００℃１時間の条件で行った。続いて第６図（ｄ）に示
すように、平滑基板４１を電極層１０２から引き剥すこ
とにより、電極層１０２及び基板１０１からなる平滑電
極基板を得た。

このようにして得られた平滑電極の表面をＳＴＭで観察
したところ、１０μｍ口において表面凹凸が１ｎｍ以下
であった。

次に第６図（ｅ）に示すように、この平滑電極基板上に
４層のポリイミドＬＢ膜を形成し配録層１０３とした。

次に上述した方法により作製した記録媒体を用いて、第
７図に示す情報処理装置により表面形状を調べたところ
、記録媒体表面が電極の平滑面を反映しており、１０μ
ｍ口に於いて表面凹凸は１層ｍ以下であった。次に、記
録・再生・消去の実験を行ったところ、実施例１と同様
に記録・再生・消去が行えることを確認した。

実施例５実施例１に於いて、金の蒸着をＰ　ｃｔに変え、記録層
１０３をポリイミドからスクアリリウムービスー６−オ
クチルアズレン（以下５ＯＡＺと略す）の４層ＬＢ膜に
変えた他は実施例１と全く同様にして、記録媒体を形成
した。以下５ＯＡＺを用いた記録層１０３形成方法につ
いて述べる。

先ず、５ＯＡＺを濃度０．２ｍｇ／ｍｆｆで溶かしたベ
ンゼン溶液を２０℃の水相上に展開し、水面上に単分子
膜を形成した。溶媒の蒸発を待ち、かかる単分子膜の表
面圧を２０　ｍ　Ｎ　／　ｍまで高め、さらにこれを一
定に保ちながら、前記平滑電極基板を水面を横切る方向
に速度３　ｍ　ｍ　／分で静かに浸漬・引き上げをし、
５ＯＡＺ単分子膜の２層累積膜を平滑電極基板上に形成
させた。

［発明の効果］以上説明したように本発明の記録媒体によれば、平滑基
板の有する表面形状を転写させることにより、表面凹凸
が１ｎｍ未満の表面を有する記録媒体の形成が可能とな
った。

さらに本発明による記録媒体は、（１）母材の表面形状を転写できるので、基板上の任意
の場所に平滑面を形成することが可能となり、基準マー
カ等の形成も同時に行なうことができる。

（２）電極層は母材上に形成した後、基板に貼りつける
ことができるので、基板はどのような材料、形態のもの
でも用いることができる。たとえばＳｉ　　ｃｈｉｐ上
に書込み、読出しの制御回路を組込み、このｃｈｉｐを
基板として本発明の記録媒体を形成する。これにより、
書き込み、読出しの制御回路と記録層が一体に形成され
た記録媒体を提供できる。

最近のマイクロメカニクス技術を応用し、５ｉｃｈｉｐ
上に駆動アクチュエータを組込み、このアクチュエータ
上に、本発明の電極層を設け、微動機構付の記録媒体と
することもできる。

さらにかかる記録媒体を用いれば読取りデータの誤り率
を著しく低下させることができ、高速再生が可能となる
。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に用いられる記録媒体の模式断面図、第
２図は本発明の再生信号の周波数スペクトラムのダイヤ
グラム、第３図〜第６図は各実施例に於ける製造工程図
、第７図はＳＴＭを応用した情報処理装置の構成図、第
８図は従来例の記録媒体の模式断面図、第９図は従来例
の再生信号の周波数スペクトラムのダイヤグラム、第１
０図は本発明の記録媒体に記録を行う際に加えるパルス
電圧の波形図、第１１図電流−電圧特性グラフである。１０１：基板１０２：電極層１０３：記録層１１．２１，３１，４１：平滑基板、第１図問■− 第４図第８図周颯畝□ ８寺間第１０図

Claims

【特許請求の範囲】

（１）表面凹凸が１ｎｍ以下であり、大きさが１μｍ□
以上である平滑面を有することを特徴とする電極基板。
（２）表面凹凸が１ｎｍ以下であり、大きさが１μｍ□
以上である平滑面を有する母材に電極材料を含む電極層
を形成する工程と該電極層を母材から分離する工程を含
むことを特徴とする電極基板の製造方法。
（３）母材として、その主要面が劈開した結晶基板を用
いることを特徴とする請求項（２）に記載の電極基板の
製造方法。
（４）母材として、その主要面が溶融により形成された
ガラスを用いることを特徴とする請求項（２）に記載の
電極基板の製造方法。
（５）電極材料が貴金属または貴金属の合金であること
を特徴とする請求項（２）に記載の電極基板の製造方法
。
（６）表面凹凸が１ｎｍ以下であり、大きさが１μｍ□
以上である平滑面を有することを特徴とする記録媒体。
（７）電極基板上に記録層を有することを特徴とする請
求項（６）に記載の記録媒体。
（８）電気メモリー効果を有することを特徴とする請求
項（６）に記載の記録媒体。
（９）記録層が有機化合物の単分子膜または単分子累積
膜を含むことを特徴とする請求項（７）に記載の記録媒
体。
（１０）記録層の厚さが５〜３００Åの範囲にあること
を特徴とする請求項（７）に記載の記録媒体。
（１１）表面凹凸が１ｎｍ以下であり、大きさが１μｍ
□以上である平滑面を有する母材に電極材料を含む電極
層を形成する工程、該電極層を母材から分離する工程お
よび該電極層上に記録層を形成する工程を含むことを特
徴とする記録媒体の製造方法。
（１２）母材として、その主要面が劈開した結晶基板を
用いることを特徴とする請求項（１１）に記載の記録媒
体の製造方法。
（１３）母材として、その主要面が溶融により形成され
たガラスを用いることを特徴とする請求項（１１）に記
載の記録媒体の製造方法。
（１４）電極材料が貴金属または貴金属の合金であるこ
とを特徴とする請求項（１１）に記載の記録媒体の製造
方法。
（１５）記録層がラングミュアープロジェット法（ＬＢ
法）により有機化合物から形成されることを特徴とする
請求項（１１）に記載の記録媒体の製造方法。
（１６）表面凹凸が１ｎｍ以下であり、大きさが１μｍ
□以上である平滑面を有する記録媒体、該記録媒体に近
接して配置される導電性プローブと記録用パルス電圧印
加回路を備えたことを特徴とする情報処理装置。
（１７）電極基板上に記録層を有することを特徴とする
請求項（１６）に記載の情報処理装置。
（１８）記録媒体が電気メモリー効果を有することを特
徴とする請求項（１６）に記載の情報処理装置。
（１９）記録層が有機化合物の単分子膜または単分子累
積膜を含むことを特徴とする請求項（１７）に記載の情
報処理装置。
（２０）記録層の厚さが５〜３００Åの範囲にあること
を特徴とする請求項（１７）に記載の情報処理装置。
（２１）表面凹凸が１ｎｍ以下であり、大きさが１μｍ
□以上である平滑面を有する記録媒体と、該記録媒体に
近接して配置される導電性プローブと記録用パルス電圧
印加回路および再生用バイアス電圧印加回路を備えたこ
とを特徴とする情報処理装置。
（２２）電極基板上に記録層を有することを特徴とする
請求項（２１）に記載の情報処理装置。
（２３）記録媒体が電気メモリー効果を有することを特
徴とする請求項（２１）に記載の情報処理装置。
（２４）記録層が有機化合物の単分子膜または単分子累
積膜を含むことを特徴とする請求項（２２）に記載の情
報処理装置。
（２５）記録層の厚さが５〜３００Åの範囲にあること
を特徴とする請求項（２２）に記載の情報処理装置。
（２６）表面凹凸が１ｎｍ以下であり、大きさが１μｍ
□以上である平滑面を有し、情報が記録されてなる記録
媒体と、該記録媒体に近接して配置される導電性プロー
ブおよび再生用バイアス電圧印加回路を備えたことを特
徴とする情報処理装置。
（２７）電極基板上に記録層を有することを特徴とする
請求項（２６）に記載の情報処理装置。
（２８）記録媒体が電気メモリー効果を有することを特
徴とする請求項（２６）に記載の情報処理装置。
（２９）記録層が有機化合物の単分子膜または単分子累
積膜を含むことを特徴とする請求項（２７）に記載の情
報処理装置。
（３０）記録層の厚さが５〜３００Åの範囲にあること
を特徴とする請求項（２７）に記載の情報処理装置。
（３１）電極基板上に記録層を有し、表面凹凸が１ｎｍ
以下であり、大きさが１μｍ□以上である平滑面を有す
る記録媒体に導電性プローブを近接させ、電極基板と導
電性プローブの間にパルス電圧を印加して情報の記録を
行うことを特徴とする情報処理方法。
（３２）記録媒体が電気メモリー効果を有することを特
徴とする請求項（３１）に記載の情報処理方法。
（３３）パルス電圧が、記録媒体の導電率が変化する閾
値を越えた電圧であることを特徴とする請求項（３１）
に記載の情報処理方法。
（３４）記録層が有機化合物の単分子膜または単分子累
積膜を含むことを特徴とする請求項（３１）に記載の情
報処理方法。
（３５）記録層の厚さが５〜３００Åの範囲にあること
を特徴とする請求項（３１）に記載の情報処理方法。
（３６）電極基板上に記録層を有し、表面凹凸が１ｎｍ
以下であり、大きさが１μｍ□以上である平滑面を有す
る記録媒体に導電性プローブを近接させ、電極基板と導
電性プローブの間にパルス電圧を印加して情報の記録を
行い、バイアス電圧を印加することで記録情報の再生を
行うことを特徴とする情報処理方法。
（３７）記録媒体が電気メモリー効果を有することを特
徴とする請求項（３６）に記載の情報処理方法。
（３８）パルス電圧が、記録媒体の導電率が変化する閾
値を越えた電圧であることを特徴とする請求項（３６）
に記載の情報処理方法。
（３９）バイアス電圧が、記録媒体の導電率が変化する
閾値を越えない電圧であることを特徴とする請求項（３
６）に記載の情報処理方法。
（４０）記録層が有機化合物の単分子膜または単分子累
積膜を含むことを特徴とする請求項（３６）に記載の情
報処理方法。
（４１）記録層の厚さが５〜３００Åの範囲にあること
を特徴とする請求項（３６）に記載の情報処理方法。
（４２）電極基板上に記録層を有し、表面凹凸が１ｎｍ
以下であり、大きさが１μｍ□以上である平滑面を有す
る記録媒体に導電性プローブを近接させ、電極基板と導
電性プローブの間に第１のパルス電圧を印加して情報の
記録を行い、バイアス電圧を印加することで記録情報の
再生を行い、さらに第２のパルス電圧を印加することで
記録情報の消去を行うことを特徴とする情報処理方法。
（４３）記録媒体が電気メモリー効果を有することを特
徴とする請求項（４２）に記載の情報処理方法。
（４４）第１のパルス電圧が、記録媒体の導電率が変化
する閾値を越えた電圧であることを特徴とする請求項（
４２）に記載の情報処理方法。
（４５）バイアス電圧が、記録媒体の導電率が変化する
閾値を越えない電圧であることを特徴とする請求項（４
２）に記載の情報処理方法。
（４６）第２のパルス電圧が、記録媒体の導電率が変化
する閾値を越えた電圧であることを特徴とする請求項（
４２）に記載の情報処理方法。
（４７）記録層が有機化合物の単分子膜または単分子累
積膜を含むことを特徴とする請求項（３２）に記載の情
報処理方法。
（４８）記録層の厚さが５〜３００Åの範囲にあること
を特徴とする請求項（４２）に記載の情報処理方法。