JPH0489640A - Recording/playback device and its driving method - Google Patents

Recording/playback device and its driving method

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JPH0489640A
JPH0489640A JP19627190A JP19627190A JPH0489640A JP H0489640 A JPH0489640 A JP H0489640A JP 19627190 A JP19627190 A JP 19627190A JP 19627190 A JP19627190 A JP 19627190A JP H0489640 A JPH0489640 A JP H0489640A
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JP
Japan
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recording
probe
recording medium
cantilever
medium
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Application number
JP19627190A
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Japanese (ja)
Inventor
Katsuhiko Shinjo
克彦 新庄
Toshimitsu Kawase
俊光 川瀬
Toshihiko Miyazaki
俊彦 宮崎
Kunihiro Sakai
酒井 邦裕
Akira Kuroda
亮 黒田
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Canon Inc
Original Assignee
Canon Inc
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  • Measurement Of Length, Angles, Or The Like Using Electric Or Magnetic Means (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。
(57) [Summary] This bulletin contains application data before electronic filing, so abstract data is not recorded.

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は、大容量・高密度の記録再生装置に関するもの
である。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Industrial Field of Application] The present invention relates to a large-capacity, high-density recording/reproducing device.

[従来の技術] 近年、記録再生装置におけるデータの記録容量は年々大
きくなる傾向があり、記録単位の大きさは小さ(記録密
度は高くなっている。例えば光記録によるディジタル・
オーディオ・ディスクにおいては記録単位の大きさは1
μm2程度にまで及んでいる。その背景には、メモリ材
料開発の活発化があり、有機色素・フォトポリマーなと
の有機薄膜を用いた安価で高密度な記録媒体が登場して
いる。
[Prior Art] In recent years, the data recording capacity of recording and reproducing devices has tended to increase year by year, and the size of the recording unit has become smaller (the recording density has become higher. For example, digital
On audio discs, the recording unit size is 1
It extends to about μm2. Behind this is the active development of memory materials, and inexpensive, high-density recording media using organic thin films such as organic dyes and photopolymers have appeared.

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 et al、、 He1veti
caPhysica Acta、 55726 (19
82)]、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、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。
On the other hand, recently, a scanning tunneling microscope (hereinafter abbreviated as STM) that can directly observe the electronic structure of surface atoms of a conductor has been developed [G, B1nn1g et al, He1veti
caPhysica Acta, 55726 (19
[82)], it has become possible to measure real space images with high resolution regardless of whether they are single crystal or amorphous, and has the advantage of being able to observe with low power without damaging the medium due to electric current. Among them, it is expected to have a wide range of applications because it works well and can be used with various materials.

STMはプローブ電極と導電性物質の間に電圧を加えて
lnm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、電流もしくは両者の平均的な距離を一定
に保つように深針を走査することにより実空間の表面情
報を得ることができる。この際、面内方向の分解能は1
人程度である。
STM utilizes the fact that a tunnel current flows when a voltage is applied between a probe electrode and a conductive substance and the probe electrode and a conductive substance are brought close to a distance of about 1 nm. This current is very sensitive to changes in the distance between the two, and surface information in real space can be obtained by scanning the depth needle while keeping the current or the average distance between the two constant. At this time, the resolution in the in-plane direction is 1
It is about the size of a person.

このSTMの原理を応用すれば十分に原子オーダー(数
人)での高密度配録再生を行うことが可能である。この
際の記録再生方法としては、粒子線(電子線、イオン線
)あるいはX線等の高エネルギー電磁波及び可視・紫外
線等のエネルギー線を用いて適当な記録層の表面状態を
変化させて記録を行い、STMで再生する方法や、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
果をもつ材料、例えばπ電子系有機化合物やカルコゲン
化物類の薄膜層を用いて、記録・再生をSTMを用いて
行う方法等が提案されている。
By applying this STM principle, it is possible to perform high-density recording and playback on the atomic order (several people). The recording and reproducing method at this time is to change the surface condition of the appropriate recording layer using particle beams (electron beams, ion beams), high-energy electromagnetic waves such as X-rays, and energy rays such as visible and ultraviolet rays. There are methods for recording and reproducing using STM, and for recording and reproducing using STM, using a thin film layer of materials such as π-electron organic compounds and chalcogenides that have a memory effect on the switching characteristics of voltage and current as the recording layer. Several methods have been proposed.

このSTM応用の記録再生を行う場合、プローブと記録
媒体との距離をへオーダーで制御すること、及び記録媒
体上に2次元に配列した情報を記録再生するために、プ
ローブの2次元走査を数10人オーダーで制御すること
の2点が重要である。さらに、記録・再生システムの機
能向上、特に高速化の観点から多数のプローブを同時に
駆動すること(プローブのマルチ化)が提案されている
。つまり、多数のプローブが配置された面積内で上記の
精度でプローブと記録媒体の相対位置を3次元的に制御
しなければならない。
When recording and reproducing this STM application, it is necessary to control the distance between the probe and the recording medium in order of order, and to perform several two-dimensional scans of the probe in order to record and reproduce information arranged two-dimensionally on the recording medium. Two points are important: control on the order of 10 people. Furthermore, from the viewpoint of improving the functionality of the recording/reproducing system, especially increasing the speed, it has been proposed to drive a large number of probes simultaneously (probe multiplication). In other words, the relative positions of the probes and the recording medium must be three-dimensionally controlled with the above-mentioned accuracy within an area where a large number of probes are arranged.

従来、この制御には、プローブ側あるいは記録媒体側に
取りつけた、積層型圧電素子9円筒型圧電素子等を用い
ている。しかし、これらの素子は、変位量は太き(とれ
るものの、集積化には適しておらず、マルチプローブ型
の記録再生装置に使用するのは不利である。この観点か
ら、プローブを長さ数100μm程度のカンチレバー上
に取りつけ、このカンチレバーを圧電体で駆動する方法
が考えられている。
Conventionally, this control uses a laminated piezoelectric element 9, a cylindrical piezoelectric element, etc. attached to the probe side or the recording medium side. However, although these elements have large displacements, they are not suitable for integration, and are disadvantageous when used in multi-probe type recording/reproducing devices. A method has been considered in which the device is mounted on a cantilever of about 100 μm and the cantilever is driven by a piezoelectric material.

[発明が解決しようとする課題] しかしながら、従来例では以下のような問題がある。[Problem to be solved by the invention] However, the conventional example has the following problems.

1、最大変位量がとれる方向に設置してもIILm程度
の変位量しか得られない。
1. Even if the device is installed in the direction where the maximum displacement can be obtained, only a displacement of about IILm can be obtained.

2、マルチプローブ(例えば100〜1000本のプロ
ーブ)を用いる場合、少なくとも1mm角程度の記録媒
体面が必要となるため、熱分布1機械的応力等の影響で
、この面積全体心こわたって、プローブと記録媒体の間
隔を1μm以下にすることは困難である。
2. When using multiple probes (for example, 100 to 1000 probes), a recording medium surface of at least 1 mm square is required, so due to the influence of heat distribution 1 mechanical stress, etc., the probes It is difficult to reduce the distance between the recording medium and the recording medium to 1 μm or less.

3、変位量を太き(するにはカンチレノ\−の寸法を大
きくせざるをえず、従って、剛性が小さ(なり、外来の
振動ノイズに極めて弱くなるとともに集積化が困難とな
る。
3. To increase the amount of displacement, the dimensions of the cantilene must be increased, and therefore, the rigidity becomes small, making it extremely susceptible to external vibration noise and making integration difficult.

[課題を解決するための手段及び作用]前記課題を解決
するために本発明によれば、情報を記録するための記録
媒体と、情報記録あるいは検出用プローブが、それぞれ
駆動可能なカンチレバー(片持ち梁)上に設けられてl
/することを特徴とする記録・再生装置、 及び、プローブと、記録媒体面を対向させるように各カ
ンチレバーを設置し、該方向に各カンチレバーを変位さ
せることによりプローブと記録媒体との間隔を制御し、
かつ、該方向に直交する方向に各カンチレバーを駆動す
ることによって、記録ビット列を順次記録、あるいは検
出していくことを特徴とする記録・再生装置の駆動方法
、及び、記録媒体の物理状態を分子スケールの領域で変
化させ記録ビットを作製することを特徴とする記録・再
生装置、 及び、記録媒体に電界を印加することによって、記録媒
体の電気特性を変化させ、記録ビットを作製することを
特徴とする記録・再生装置、及び、情報検出用プローブ
と、記録媒体の相対変位を、分子スケールで制御し、記
録ビットを検出することを特徴とする記録・再生装置、
及び、記録情報を、導電性プローブと、導電性媒体ある
いは、記録媒体の下部の導電性電極との間のトンネル電
流の変化によって検出することを特徴とする記録・再生
装置とするものである。
[Means and effects for solving the problem] In order to solve the problem, according to the present invention, a recording medium for recording information and a probe for information recording or detection are each made of a driveable cantilever (cantilever). beam)
/ A recording/reproducing device characterized in that each cantilever is installed so that the surface of the recording medium faces the probe, and the distance between the probe and the recording medium is controlled by displacing each cantilever in the direction. death,
Furthermore, a method for driving a recording/reproducing apparatus is characterized in that a recording bit string is sequentially recorded or detected by driving each cantilever in a direction perpendicular to the above direction, and a method for driving a recording/reproducing apparatus is characterized in that the physical state of a recording medium is determined by molecules. A recording/reproducing device characterized in that a recording bit is produced by changing the electric characteristics in a scale region, and a recording bit is produced by changing the electrical characteristics of the recording medium by applying an electric field to the recording medium. A recording/reproducing device characterized in that it controls the relative displacement of an information detection probe and a recording medium on a molecular scale and detects recorded bits.
Further, there is provided a recording/reproducing apparatus characterized in that recorded information is detected by a change in tunnel current between a conductive probe and a conductive medium or a conductive electrode at the bottom of the recording medium.

これによりプローブと記録媒体との距離および2次元的
位置の精密制御、さらに制御範囲の拡大が可能となる。
This makes it possible to precisely control the distance and two-dimensional position between the probe and the recording medium, and further expand the control range.

第1図に本発明の概念図を示す。まず、Si。FIG. 1 shows a conceptual diagram of the present invention. First, Si.

SiN等で作製したプローブ側カンチレバー1上にトン
ネル電流を検出するためのプローブ2を設け、該プロー
ブ側カンチレバー1に対向する媒体側カンチレバー3上
に記録媒体4を設ける。該記録媒体4上には、記録ビッ
ト列5があり、上記各カンチレバー1,3を圧電力、静
電力等でy、z軸方向に駆動し、プローブ2で記録ビッ
ト列5の情報記録、検出を行なう。ここで、カンチレバ
ー1.3は逆位相で駆動する。ここで重要なことは、プ
ローブ2と記録媒体4がどちらもカンチレバー上に設け
られていることである。カンチレバーの長さを4とする
と共振周波数fは、foc℃2であり、y方向変位Δy
、z方向変位ΔZはじ大きさのカンチレバーを用いる場
合、片方のみカンチレバーの時と、剛性はかわらず、相
対的な変位は2倍となる。
A probe 2 for detecting a tunnel current is provided on a probe-side cantilever 1 made of SiN or the like, and a recording medium 4 is provided on a medium-side cantilever 3 facing the probe-side cantilever 1. There is a recording bit string 5 on the recording medium 4, and the cantilevers 1 and 3 are driven in the y- and z-axis directions by piezoelectric force, electrostatic force, etc., and the probe 2 records and detects information on the recording bit string 5. . Here, the cantilevers 1.3 are driven in opposite phases. What is important here is that both the probe 2 and the recording medium 4 are provided on the cantilever. If the length of the cantilever is 4, the resonance frequency f is foc°C2, and the displacement in the y direction Δy
, the z-direction displacement ΔZ is the same size, the rigidity is the same as when only one cantilever is used, but the relative displacement is twice as large.

従って1本のプローブ2がカバーする記録媒体4の相対
面積が大きくとれるとともに、大面積に多数のプローブ
を並置した場合に、全面積にわたってプローブ2と記録
媒体4との間隔を精密に制御することが可能となる。
Therefore, the relative area of the recording medium 4 covered by one probe 2 can be increased, and when a large number of probes are arranged in parallel over a large area, the distance between the probe 2 and the recording medium 4 can be precisely controlled over the entire area. becomes possible.

また、同一面積の記録情報を同じ記録・検出速度で行な
う場合、カンチレバーの大きさは、プローブ2あるいは
記録媒体4の一方のみがカンチレバー上にある場合より
も小さくてすみ、よって、高剛性化が図られ、外部ノイ
ズに強いシステムとなる。また、情報記録・検出方法と
しては、記録媒体の表面あるいは内部に、2次元的に配
列された記録ビット列5を3次元的に可動できるプロー
ブ2で記録・検出する方法であればどのような方法でも
よく、トンネル電流によるもの(STM)、原子間力に
よるもの(AFM)、磁気力によるもの(MFM)等手
段を問わない。
Furthermore, when recording information of the same area at the same recording/detection speed, the size of the cantilever can be smaller than when only one of the probe 2 or the recording medium 4 is on the cantilever, and therefore high rigidity can be achieved. This makes the system resistant to external noise. Furthermore, as the information recording/detection method, any method may be used as long as it records and detects a two-dimensionally arranged recording bit string 5 on the surface or inside of a recording medium using a three-dimensionally movable probe 2. Any method may be used, such as tunneling current (STM), atomic force (AFM), magnetic force (MFM), etc.

[実施例] 以下、本発明を実施例を用いて詳細に説明する。[Example] Hereinafter, the present invention will be explained in detail using examples.

実施例1 第2図に実施例1のメモリシステムの構成図を示す。除
振ステージlOの上にメインフレーム6が設置されてお
り、該メインフレーム6の上部には、プローブ2が設け
られたカンチレバー群が作製されているプローブ板7が
固定されている。また、記録媒体が設けられたカンチレ
バー群が作製されている媒体板8は、2次元粗動を行な
うための積層圧電体9を介してメインフレーム6に取り
つけられている。ここで、メインフレーム6は約1cm
角であり、プローブ板7.媒体板8.は約3μmの間隔
で対向している。第3図aにプローブ板7の平面図を示
す。7mmX7mm、厚さ0.5mmのS i (10
0)基板ll上に、後述の工程によって作製されたプロ
ーブ側カンチレバー1が24本×1o本、計240本設
けられており、各プローブ側カンチレバー1の先端部に
情報検出用のプローブ2が作製されている。次に第3図
すに媒体板8の平面図を示す。5 m m X5 m 
m 、厚さ0.5mmのSi (100)基板ll上に
、媒体側カンチレバー3が240本設けられており、各
媒体側カンチレバー3は、プローブ側カンチレバーlと
ちょうど向きあう形になっており、上部表面には、記録
媒体4が積層されている。なお、プローブ板7、媒体板
8上の各カンチレバー1,3の寸法は長さ300μm2
幅50μmである。
Embodiment 1 FIG. 2 shows a configuration diagram of a memory system according to Embodiment 1. A main frame 6 is installed on the vibration isolation stage IO, and a probe plate 7 on which a group of cantilevers on which the probes 2 are provided is fixed to the upper part of the main frame 6. Further, a medium plate 8 on which a group of cantilevers on which a recording medium is provided is attached to the main frame 6 via a laminated piezoelectric body 9 for two-dimensional coarse movement. Here, the main frame 6 is approximately 1 cm
corner, probe plate 7. Media board 8. are opposed to each other with an interval of about 3 μm. FIG. 3a shows a plan view of the probe plate 7. S i (10
0) On the substrate 11, 24 x 10 probe-side cantilevers 1, a total of 240 probe-side cantilevers 1 manufactured by the process described below are provided, and a probe 2 for information detection is manufactured at the tip of each probe-side cantilever 1. has been done. Next, FIG. 3 shows a plan view of the medium plate 8. 5 mm x 5 m
240 medium-side cantilevers 3 are provided on a Si (100) substrate 1 with a thickness of 0.5 mm, and each medium-side cantilever 3 is shaped to exactly face the probe-side cantilever 1. A recording medium 4 is laminated on the upper surface. The dimensions of each cantilever 1 and 3 on the probe plate 7 and medium plate 8 are 300 μm2 in length.
The width is 50 μm.

次に、上記カンチレバー1,3の作製工程を述べる。ま
ず、Si (100)基板(厚さ0.5mm)上に、C
VD法により5iaN4膜を0.15μmの厚さに成膜
した。使用した原料ガスは、Si H2Cρ2 :NH
,(1:9)であり、基板温度は800℃であった。次
に、フォトリソグラフィー、CF4ドライエツチングに
よりSi3N4を所望の形状にパターニングした。続い
てCry、01μm、Aug、09μm成膜し、フォト
リソグラフィーおよびウェットエツチングによりパター
ニングした。次に、スパッタ法でAρNを0.3μm成
膜した。、ターゲットはAu2を用い、A r + N
 2雰囲気でスパッタした。
Next, the manufacturing process of the cantilevers 1 and 3 will be described. First, on a Si (100) substrate (thickness 0.5 mm),
A 5iaN4 film was formed to a thickness of 0.15 μm using the VD method. The raw material gas used was Si H2Cρ2 :NH
, (1:9), and the substrate temperature was 800°C. Next, the Si3N4 was patterned into a desired shape by photolithography and CF4 dry etching. Subsequently, Cry films of 01 μm and Aug films of 09 μm were formed, and patterned by photolithography and wet etching. Next, AρN was deposited to a thickness of 0.3 μm by sputtering. , using Au2 as the target, A r + N
Sputtering was performed in 2 atmospheres.

さらに、フォトリソグラフィーと、AJ2用エツチング
液によるウェットエツチングでパターニングした。その
後上記の工程をくり返し、結局Si基板11−Au/C
r−Al2N−Au/Cr −A 42 N −A u
 / Crのバイモルフ構造を形成した。さらに、保護
層として、アモルファスSiNを0.15μmCVD法
により成膜した。ここまでの工程は、プローブ板7と媒
体板8で同一であり、その後の工程は、プローブ板7で
は、Wプローブを蒸着法で作製した後、KOHによるS
iの異方性エツチングを用いて、Si3N4がついてい
ない部分を除去し、プローブ側カンチレバー1を作製し
た。最後に、Wプローブ側をptココ−ィングし、情報
検出用電極とした。
Furthermore, patterning was performed by photolithography and wet etching using an etching solution for AJ2. After that, the above steps were repeated, and finally the Si substrate 11-Au/C
r-Al2N-Au/Cr-A 42 N-A u
/Cr bimorph structure was formed. Further, as a protective layer, a 0.15 μm amorphous SiN film was formed by CVD method. The steps up to this point are the same for the probe plate 7 and the medium plate 8. In the probe plate 7, after producing the W probe by vapor deposition,
Using anisotropic etching of i, the portion to which Si3N4 was not attached was removed, and the probe side cantilever 1 was fabricated. Finally, the W probe side was coated with PT to form an information detection electrode.

一方、媒体板8では、5iaN4保護層を作製した後、
プローブ板7と同様のSL異方性エツチングにより媒体
側カンチレバー3を作製した。さらに、St基板11側
から、Aρを0.1μm蒸着し、その上部に記録媒体4
であるポリイミド膜B膜を4層(厚さ15人)成膜した
On the other hand, in the medium plate 8, after producing the 5iaN4 protective layer,
The medium side cantilever 3 was fabricated by the same SL anisotropic etching as the probe plate 7. Furthermore, Aρ is deposited to a thickness of 0.1 μm from the St substrate 11 side, and the recording medium 4 is deposited on top of it.
Four layers (thickness: 15 layers) of polyimide film B film were formed.

第4図aに、上記工程により作製したプローブ側カンチ
レバー1と媒体側カンチレバー3を対向させた時の断面
図を示す。第4図すは第4図aのA−A’断面図である
。図中、11はSi基板、15.21,25.31は5
isN4層、1616° 、  1g、  20. 2
0’  、  26. 26° 。
FIG. 4a shows a cross-sectional view when the probe-side cantilever 1 and the medium-side cantilever 3 produced by the above steps are opposed to each other. FIG. 4 is a sectional view taken along line AA' in FIG. 4a. In the figure, 11 is a Si substrate, 15.21, 25.31 are 5
isN4 layer, 1616°, 1g, 20. 2
0', 26. 26°.

28.30,30°はバイモルフ型圧電体を3次元的に
駆動するための電極(Cr / A u )17.19
,27.29は圧電体Al2N、2はWプローブ、23
は情報検出電極(Pt) 、32は媒体側下地電極(A
l2) 、4は記録媒体(ポリイミド)である。
28. 30, 30° are electrodes (Cr/A u ) for three-dimensionally driving the bimorph piezoelectric material 17.19
, 27. 29 is a piezoelectric material Al2N, 2 is a W probe, 23
32 is the information detection electrode (Pt), and 32 is the medium side base electrode (A
12), 4 is a recording medium (polyimide).

記録媒体4上には、記録ビット列5が並んでおり、プロ
ーブ側カンチレバー1と媒体側カンチレバー3を逆位相
で駆動させることにより、プローブ2が記録媒体4上を
動き情報の記録・検出を行なう。第5図に駆動概念図を
示す。第6図に記録媒体4上でのプローブ2の動きを示
す。矢印40の動きは、プローブ側と媒体側のカンチレ
バー1.3を逆位相で動かしたためのもので、矢印41
.42は、媒体板8を積層圧電体9で動かしたためのも
のである。
A recording bit string 5 is arranged on the recording medium 4, and by driving the probe side cantilever 1 and the medium side cantilever 3 in opposite phases, the probe 2 moves on the recording medium 4 and records and detects information. Fig. 5 shows a conceptual diagram of the drive. FIG. 6 shows the movement of the probe 2 on the recording medium 4. The movement indicated by arrow 40 is caused by moving the cantilevers 1.3 on the probe side and medium side in opposite phases, and the movement indicated by arrow 41
.. 42 is for moving the medium plate 8 with the laminated piezoelectric body 9.

なお、本実施例において、記録方式は、記録媒体4(ポ
リイミド膜)に、下地電極32とプローブ2により電界
を印加し、記録媒体4の抵抗率が変化する現象(J P
 309433.309434)を用いており、検出は
、下地電極32とプローブ2との間を流れるトンネル電
流の変化を検出する方法を用いた。
In this example, the recording method applies an electric field to the recording medium 4 (polyimide film) using the base electrode 32 and the probe 2, and detects the phenomenon that the resistivity of the recording medium 4 changes (J P
309433, 309434), and a method of detecting a change in the tunnel current flowing between the base electrode 32 and the probe 2 was used for detection.

第7図に、本実施例の記録媒体4.プローブ2間距離の
制御の模式図を示す。プローブ板7と媒体板8は数mm
角の面積を持っており、その面内で、平面からのうねり
は5μm以上あったが、プローブ側カンチレバー1と、
媒体側カンチレバー3のバイモルフ型圧電体に所要の電
圧を印加することにより、プローブ2と記録媒体4との
間隔を数mm角全面にわたって、六オーダーで制御する
ことができた。
FIG. 7 shows recording medium 4 of this embodiment. A schematic diagram of controlling the distance between two probes is shown. The probe plate 7 and medium plate 8 are several mm
It has a corner area, and within that plane, the undulation from the plane was more than 5 μm, but the probe side cantilever 1 and
By applying a required voltage to the bimorph piezoelectric material of the medium-side cantilever 3, the distance between the probe 2 and the recording medium 4 could be controlled on the order of six over the entire surface of several mm square.

また、本構成にすることにより、プローブ2と記録媒体
4の片側のみカンチレバーにした場合に比べて、プロー
ブ2.記録媒体4の相対速度は2倍となり、より低い周
波数で駆動することができ、カンチレバーの共振を防ぐ
ことができた。
Moreover, by adopting this configuration, the probe 2. The relative speed of the recording medium 4 was doubled, allowing it to be driven at a lower frequency and preventing resonance of the cantilever.

実施例2 実施例2の概念図を第8図に示す。これは、実施例1と
同様な工程により作製されたプローブ側カンチレバー1
と媒体側カンチレバー3とを直交する方向で対向させた
ものである。この構成により、同一寸法のカンチレバー
を、プローブ側あるいは媒体側の一方に用いた場合に比
べて、プローブ2と記録媒体4との相対的な可動範囲が
大きくとれる。
Example 2 A conceptual diagram of Example 2 is shown in FIG. This is the probe side cantilever 1 manufactured by the same process as in Example 1.
and the medium side cantilever 3 are opposed in a direction perpendicular to each other. With this configuration, the relative movable range between the probe 2 and the recording medium 4 can be increased compared to the case where a cantilever of the same size is used on either the probe side or the medium side.

実施例3 実施例1と同様なシステムを作製した場合、バイモルフ
型カンチレバーを駆動する電圧を一定にした場合、媒体
側カンチレバー3の根元に近(なるに従って、変位量は
減少し、記録ビットが等間隔ではなくなってしまう。第
9図aにおいて、両カンチレバー1.3の長さをβ、媒
体側カンチレバー3の先端と、プローブ2との距離をX
とすると、プローブ2と記録媒体4との相対変位量Δy
は、第9図すのようになる。つまり、媒体側カンチレバ
ー3上の記録ビット列は、第9図Cのようになってしま
う。
Example 3 When a system similar to Example 1 is manufactured, and when the voltage for driving the bimorph cantilever is kept constant, the displacement decreases as the voltage approaches the base of the medium-side cantilever 3, and the recording bits become equal. In Figure 9a, the length of both cantilevers 1.3 is β, and the distance between the tip of the medium side cantilever 3 and the probe 2 is X.
Then, the relative displacement amount Δy between the probe 2 and the recording medium 4
The result will be as shown in Figure 9. In other words, the recording bit string on the medium side cantilever 3 becomes as shown in FIG. 9C.

ここで、バイモルフ圧電体の駆動電圧Vをのように、X
が変化するにつれて変化させてやると、Δyは、第10
図aのようになり、斜線部ではΔyは一定となり、x=
O〜Xoの範囲を用いると、媒体側カンチレバー3上の
記録ビット列5は、等間隔(第10図b)になる。
Here, the driving voltage V of the bimorph piezoelectric material is expressed as
If it is changed as Δy changes, Δy becomes the 10th
As shown in figure a, Δy is constant in the shaded area, and x=
If the range from O to Xo is used, the recording bit strings 5 on the medium side cantilever 3 will be equally spaced (FIG. 10b).

実施例4 第11図を用いて、実施例4について説明する。実施例
1と同様の構成において、媒体側カンチレバー3の駆動
用電極を、51,52,53゜54のように分割して設
置する。ここで各電極の寸法は20umX40μmで同
一である。各電極に印加する電圧を、例えば電極51.
54には■、52.53には十Vのように設定すると、
プローブ2と記録媒体4との相対変位Δyは第10図a
のようになり、斜線部ではΔyは一定となる。すると、
媒体側カンチレバー3上の記録ビット列5は、等間隔(
第1O図b)になる。
Example 4 Example 4 will be described using FIG. 11. In the same configuration as in Example 1, the driving electrodes of the medium-side cantilever 3 are divided into 51, 52, 53°, and 54 parts. Here, the dimensions of each electrode are the same, 20 um x 40 um. For example, the voltage applied to each electrode is set to the electrode 51.
If you set ■ for 54 and 10V for 52.53,
The relative displacement Δy between the probe 2 and the recording medium 4 is shown in Figure 10a.
Δy is constant in the shaded area. Then,
The recording bit string 5 on the medium side cantilever 3 is arranged at equal intervals (
It becomes (b) in Figure 1O.

[発明の効果] 以上説明したように、記録媒体と情報記録・検出用プロ
ーブが対向した高密度大容量記録装置において、プロー
ブと記録媒体との両方をカンチレバー上に設置すること
によって、寸法を小さ(することができ、高剛性化がは
かられるとともに、プローブと記録媒体の相対変位が大
きくとれることから駆動周波数をさげることができるの
で、外来振動ノイズに対して強い装置となる。
[Effects of the Invention] As explained above, in a high-density, large-capacity recording device in which a recording medium and an information recording/detection probe face each other, the dimensions can be reduced by installing both the probe and the recording medium on a cantilever. (It is possible to achieve high rigidity, and since the relative displacement between the probe and the recording medium can be increased, the driving frequency can be lowered, resulting in a device that is resistant to external vibration noise.

さらに、相対変位が大きいということは、同じたけ変位
させるのに、駆動電圧が小さ(てすみ、省電力化が可能
となる。
Furthermore, the fact that the relative displacement is large means that the drive voltage is small for the same amount of displacement, making it possible to save power.

また、プローブと記録媒体との間隔を広範囲にわたって
制御できるので、システムの大面積化、つまり、大容量
化が可能となる。
Furthermore, since the distance between the probe and the recording medium can be controlled over a wide range, it is possible to increase the area of the system, that is, to increase the capacity.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図・・・本発明の基本的概念図 第2図・・・実施例1のシステムの断面図第3図a・・
・実施例1のプローブ板平面図〃 b・・・実施例1の
媒体板平面図 第4図a・・・実施例1のカンチレバー縦方向断面図〃
 b・・・実施例1のカンチレバー横方向断面図第5図
・・・実施例1の動作概念図 第6図・・・実施例1の動作図 第7図・・・実施例1のプローブ−媒体距離制御を示し
た図 第8図・・・実施例2の概念図 第9図a・・・実施例2のカンチレバー断面図〃 b・
・・一定電圧駆動の場合のプローブ・媒体相対変位量 〃 c・・・一定電圧駆動の場合の記録ビットの配列図 第10図a・・・実施例2の電圧駆動の場合のプローブ
・媒体相対変位量 〃  b・・・実施例2の電圧駆動の場合の記録ビット
配列図 第11図・・・実施例3の駆動電極配置図1、プローブ
側カンチレバー 2、プローブ    3.媒体側カンチレバー4、記録
媒体    5.記録ビット列6、メインフレーム 7
.プローブ板 8、媒体板     9.積層圧電体 10.除振ステージ 11.Si基板 15、Si、N4層 16.16’、駆動電極(Cr/Au)17、圧電体(
AI2N) 18、駆動電極(Cr / A u )19、圧電体(
AI2N) 20.20’ 、駆動電極(Cr / A u )21
、Si3N4層 23、読み出し電極(pt) 25、 Sia N4層 26.26°、駆動電極(Cr/Au)27、圧電体(
AρN) 28、駆動電極(Cr / A u )29、圧電体(
AβN) 30.30’ 、駆動電極(Cr / A u )31
.5iaN4層 32、下地電極(Al1) 40.41,42.プローブの動き 51.52,53,54.駆動電極 LnCD;トの■ へへへヘヘ 区 々 派 ■ に 、置 □ 、−一ノ 一 9.・°°・へ (ニー、:jo・ 、・、、、、:、、(V) 、へ 第9図(b) 第9図(C)
Fig. 1: Basic conceptual diagram of the present invention Fig. 2: Cross-sectional view of the system of embodiment 1 Fig. 3a...
・Probe plate plan view of Example 1 b... Medium plate plan view of Example 1 Figure 4 a... Cantilever longitudinal sectional view of Example 1
b... Transverse cross-sectional view of the cantilever of Example 1. Fig. 5... Conceptual diagram of operation of Example 1. Fig. 6... Operation diagram of Example 1. Fig. 7... Probe of Example 1. Diagram showing medium distance control FIG. 8... Conceptual diagram of Embodiment 2 FIG. 9 a... Cross-sectional view of cantilever of Embodiment 2 b.
... Relative displacement amount of the probe and the medium in the case of constant voltage driving c... Arrangement diagram of recording bits in the case of constant voltage driving Figure 10 a... Relative displacement of the probe and the medium in the case of voltage driving in Example 2 Displacement amount b... Recording bit arrangement diagram in the case of voltage drive in Example 2 FIG. 11... Drive electrode arrangement diagram in Example 3 1, probe side cantilever 2, probe 3. Medium side cantilever 4, recording medium 5. Recording bit string 6, main frame 7
.. Probe plate 8, medium plate 9. Laminated piezoelectric material 10. Vibration isolation stage 11. Si substrate 15, Si, N4 layer 16, 16', drive electrode (Cr/Au) 17, piezoelectric material (
AI2N) 18, drive electrode (Cr/A u) 19, piezoelectric material (
AI2N) 20.20', drive electrode (Cr/A u) 21
, Si3N4 layer 23, readout electrode (pt) 25, Sia N4 layer 26.26°, drive electrode (Cr/Au) 27, piezoelectric material (
AρN) 28, drive electrode (Cr/A u) 29, piezoelectric material (
AβN) 30.30', drive electrode (Cr/Au) 31
.. 5iaN4 layer 32, base electrode (Al1) 40.41,42. Probe movement 51.52,53,54. Drive electrode LnCD; Place □, -1-9.・°°・ (knee, :jo・ , , , , :, , (V) , to Figure 9 (b) Figure 9 (C)

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1、情報を記録するための記録媒体と、情報記録、ある
いは検出用プローブが、それぞれ駆動可能なカンチレバ
ー(片持ち梁)上に設けられていることを特徴とする記
録・再生装置。 2、プローブと、記録媒体面を対向させるように各カン
チレバーを設置し、該方向に各カンチレバーを変位させ
ることによりプローブと記録媒体との間隔を制御し、か
つ、該方向に直交する方向に各カンチレバーを駆動する
ことによって、記録ビット列を順次記録、あるいは検出
していくことを特徴とする記録・再生装置の駆動方法。 3、記録媒体の物理状態を分子スケールの領域で変化さ
せ記録ビットを作製することを特徴とする請求項1記載
の記録・再生装置。 4、記録媒体に電界を印加することによって、記録媒体
の電気特性を変化させ、記録ビットを作製することを特
徴とする請求項3記載の記録・再生装置。 5、情報検出用プローブと、記録媒体の相対変位を、分
子スケールで制御し、記録ビットを検出することを特徴
とする請求項1記載の記録・再生装置。 6、記録情報を、導電性プローブと、導電性媒体あるい
は、記録媒体の下部の導電性電極との間のトンネル電流
の変化によって検出することを特徴とする請求項5記載
の記録・再生装置。
[Claims] 1. A recording device characterized in that a recording medium for recording information and a probe for information recording or detection are each provided on a drivable cantilever. playback device. 2. Install each cantilever so that the surface of the recording medium faces the probe, and control the distance between the probe and the recording medium by displacing each cantilever in that direction. A method for driving a recording/reproducing apparatus, characterized in that a recording bit string is sequentially recorded or detected by driving a cantilever. 3. The recording/reproducing apparatus according to claim 1, wherein the recording bits are produced by changing the physical state of the recording medium in a molecular scale region. 4. The recording/reproducing apparatus according to claim 3, wherein the recording bits are produced by changing the electrical characteristics of the recording medium by applying an electric field to the recording medium. 5. The recording/reproducing apparatus according to claim 1, wherein the recording bit is detected by controlling the relative displacement between the information detection probe and the recording medium on a molecular scale. 6. The recording/reproducing apparatus according to claim 5, wherein the recorded information is detected by a change in tunnel current between a conductive probe and a conductive medium or a conductive electrode below the recording medium.
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