JPH0498632A

JPH0498632A - 記録媒体及びそれを用いた情報処理装置、アクセス方法

Info

Publication number: JPH0498632A
Application number: JP21376490A
Authority: JP
Inventors: Yuuko Morikawa; 森川　有子; Kiyoshi Takimoto; 瀧本　清; Hideyuki Kawagishi; 秀行河岸; Harunori Kawada; 河田　春紀
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1990-08-14
Filing date: 1990-08-14
Publication date: 1992-03-31

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、走査型トンネル顕微鏡（ＳＴＭ）の原理を用
いることで超高密度メモリを可能とする記録媒体及びそ
れを用いた記録再生装置、記録装置、再生装置を含む情
報処理装置、アクセス方法に関するものである。

［従来の技術］近年メモリ材料の用途は、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、一般的には１）高密度で記録容量が大きい２）記録再生の応答速度が速い３）消費電力が少ない４）生産性が高（価格が安い等が挙げられる。

一方、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（ＳＴＭ）が開発され［Ｇ、Ｂ１ｎｎ
１ｇ　　ｅｔ　　ａｌ、　　ＰｈｙｓＲｅｖ、　　Ｌｅ
ｔｔ、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、
しかも媒体に電流による損傷を与えずに低電力で観察で
きる利点をも有し、更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。

かかるＳＴＭは、金属の探針（プローブ電極）と導電性
物質の間に電圧を加えて１０人（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、トン
ネル電流を一定に保つように探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と同時に、表面原
子の全電子雲に関する種々の情報をも読みとることがで
きる。この際、面内方向の分解能は１人程度である。従
って、ＳＴＭの原理を応用すれば十分に原子オーダー（
数人）で高密度記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
）或はＸ線等の高エネルギー電磁波及び可視・紫外光等
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、ＳＴＭにて記録・再生を行う方法等
が提案されている。

ところで、実際に装置としてメモリ媒体へ記録再生を行
うためには、いわゆるトラッキングという位置決めおよ
びデータ列への追跡を行う必要がある。この種の高密度
メモリのトラッキング方法として、１）基準位置のマーカを予め書き込んでおく方法。（特
開昭６４−５３３６３号公報、特開昭６４−５３３６５
号公報）２）Ｖ字型の溝を記録媒体表面に予め形成しプローブ電
極が常にこの溝の中央に（るように制御する方式。記録
時に溝を形成しながら溝の中に凹凸情報を記録し、読み
出すときはこの溝をなぞって読み出す方式。（特開平１
−１０７３４１号公報、特開平１−１５１０３５号公報
）３）結晶の原子配列を応用し、ストライプ状に並んだ結
晶格子配列にそって情報を書き込み、または読み出す方
式。（特開平１−１５４３３２号公報）４）記録媒体に導電体のトラック電極を埋め込み、この
電極とプローブ電極とのトンネル電流を利用してトラッ
キングを行う。（特開平１−１３３２３９号公報）など
が提案されている。

［発明が解決しようとする課題］１）基準位置マーカをあらかじめ書き込んでおく方法に
よると、記録データは２次元的にエリア書き込みが可能
となりＳＴＭＯ高分解高分解生性され記録密度は極めて
高くなる。しかしながら、この基準位置マーカを検出す
るためには、記録媒体表面を（まな（２次元走査しなけ
ればならず、基準マーカを見いだすまでかなりの時間を
要した。

２）媒体表面にトラッキングのための溝を形成するには
、以下のような問題があった。１００人程度の記録ビッ
トサイズに対応した溝を形成するためには、３００人程
度の溝を必要とする。これを実現するためにはイオンビ
ームによる加工がある。しかし、３００人もの微細な溝
をピッチ３００〜６００人に制御して加工するためには
機械的精度３０〜６０人程度を有する超精密ステージを
必要とする。この種の装置は非常に大型で取扱いの環境
も限定され、メモリ媒体のように低コストで大量に生産
する必要のあるものには不向きであった。また電子ビー
ムによる加工あるいはＸ線露光などで溝を形成すること
もできるが、この場合は形成できる溝の幅は〜３０００
人程度となり、ＳＴＭの高分解能を生かした高密度記録
は不可能となる。

３）結晶の原子配列に対しトラッキングを行う場合は、
ＳＴＭの高分解能を生かすことはできるが、記録媒体と
して必要な記録面の面積、例えば記録密度を１００人／
　ｂ　ｉ　ｔ、記録容量を１０１２ｂｉｔとすると記録
面の面積はＩＣｍ２であるが、このような面積にわたっ
て格子配列の乱れや欠陥のないかつストライブ状に格子
配列された結晶基板を容易に得ることは難しく記録媒体
に要求される低価格、高生産性を満たさない。

４）トラッキング電極を記録媒体内に埋め込み、この電
極にトラッキング信号を印加しプローブでこの信号を検
出してトラッキングを行う方法は、記録再生装置として
の制御機構は容易になるものの媒体にこのような電極を
加工し、２ないし３種類の異なる周波数のトラッキング
信号を注入する端子を設けることは、記録密度が極めて
低（なるばかりでな（記録媒体の作成プロセスも煩雑化
し生産性、および歩留まりを低下させ低価格の媒体を供
給できない。

すなわち、本発明は上記の問題点を解決し、ＳＴＭの特
徴を生かした高密度の記録再生を実現し、低価格で生産
性の高い記録媒体、記録再生に際し高速化が可能なアク
セス方法、およびかかる記録媒体を用いた記録再生装置
、記録装置、再生装置を含む情報処理装置を提供するも
のである。

［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、第１に、プローブ電極を用いて情報の記録再生を行なう
記録媒体において、表面に連続した階段状の凹凸形状を
有する記録媒体、第２に、前記凹凸形状が、記録層の厚みを階段状に変化
させた前記第１に記載の記録媒体、第３に、前記記録層
が、分子中にπ電子準位をもつ群とσ電子準位をもつ群
とを有する有機化合物を含む前記第２に記載の記録媒体
、第４に、前記記録層が、基板上に設けた電極基板の上に
積層された有機化合物の単分子膜又は単分子累積膜を含
む前記第２に記載の記録媒体、第５に、前記階段状凹凸
形状の高低差が、３〜１００人である前記第１に記載の
記録媒体、第６に、表面に階段状の凹凸形状を有する記
録媒体に対するアクセス方法であって、前記凹凸形状の
エツジ部を検出する行程と、該エツジ部と角度を有して
該プローブ電極を走査する行程と、該エツジ部に沿う方
向に記録媒体もしくはプローブ電極を移動する行程とを
含むアクセス方法、第７に、表面に階段状の凹凸形状を有する記録媒体に対
するアクセス方法であって、前記エツジ部を検出する行
程と、記録再生するデータ列の該エツジに対する方位角
を決定する行程と、該エツジ部を起点としてデータ列方
位にプローブ電極を走査する行程とを含むアクセス方法
、第８に、前記第１〜第５いずれかに記載の記録媒体を有
し、かつ前記第６に記載のアクセス方法を有する情報処
理装置、第９に、前記第１〜第５いずれかに記載の記録媒体を有
し、かつ前言２第７に記載のアクセス方法を有する情報
処理装置、としている点にある。

すなわち本発明の一つには、記録媒体表面に配録情報よ
り大きな凹凸または電子状態の変化をもつ段差部（エツ
ジ）を設け、このエツジ部に沿って記録情報を２次元的
に記録再生することにょリ、高密度高速アクセス可能な
記録媒体を提供するものである。

かかる記録媒体の構成図を第１図に示す。本図は、基板
１の上に電極２と記録層３を積層したもので、記録層の
厚みを連続した階段状に変化させることにより段差を設
けたものである。

ところで、本発明での記録媒体を用いた記録・再生およ
びその為のトラッキング方法は、プローブ電極（導電性
探針）と導電性物質との間に電圧を印加しつつ、両者の
距離を１０Å以下にするとトンネル電流が流れることを
利用している。また、本発明のアクセス方法によるとプ
ローブ電極は最初のエツジ部を検出し、そのエツジ部に
沿ってプローブ電極を２次元走査しデータを読み出すた
め、高速にデータの書き込みエリアをアクセスできる。

以下、図面に基づいて本発明のアクセス方法について説
明する。

第２図中、６は記録再生領域、１１は記録媒体を支持す
るステージで、このステージはリニア・アクチュエータ
１６によりＹ軸方向に駆動される。１３は記録再生ヘッ
ドで、プローブ電極１２を支持し、それぞれＸまたはＺ
軸方向に駆動するアクチュエータ１５．１４により位置
制御される。

記録媒体表面とプローブ電極との間の距離は記録媒体の
表面とプローブ電極との間に流れるトンネル電流により
制御する。これはバイアス電圧■８により記録媒体プロ
ーブ電極間に流れるトンネル電流を負荷抵抗ＲＬにより
検出しアンプ２１により増幅され、プローブ高さ検出回
路２２により適正プローブ高を決定し、２軸駆動制御回
路２５によりプローブ高さが調整される。

記録再生領域６はエツジ４を基準として決められる。す
なわち、Ｘ軸駆動制御部２６およびアクチュエータ１５
によりプローブ電極１２はＸ軸方向に走査する。このと
き、プローブ電極がエツジ部４に接近するとプローブ電
極とエツジ部の電極の間でトンネル電流が急激に増加す
る。この急激に増加するトンネル電流をエツジ検出器２
３で検出する。この検出信号によりＸ軸駆動制御回路は
プローブの走査方向を反転する。そして、ある−定の時
間を経過後再びプローブ電極の走査方向を反転しエツジ
部に向かう方向に走査する。この時、Ｙ軸駆動制御回路
に対し駆動信号を送り、Ｙ軸方向に１ステップ分ステー
ジを移動させる。

以上の動作を繰り返すことによりプローブ電極は常にエ
ツジ部に沿ってかつエツジ部に対しである角度をもって
記録再生領域を走査することができる。

記録媒体に対し記録を行う場合は、プローブ電極がエツ
ジ部４を検出しＸ軸方向に反転走査を行う時点を基準と
しデータ変調器２８よりＳＷを通じてプローブ電極より
書き込み電圧を印加する。

このときプローブ電極がＸ軸方向に一定時間走査し再び
エツジ部方向に反転走査を開始するまでの間、一連のデ
ータパルス列を記録する。

この記録動作をプローブ電極がエツジ部４を検出する毎
に行うことにより、エツジ部に対しある角度をもったデ
ータ列が書き込まれ、さらにＹ軸のステージがこれに同
期して順次送られ２次元的にデータ記録された領域６が
形成される。

再生時は、記録時と同様にエツジ部を基準としてプロー
ブ電極を走査する。このときプローブ電極のＸ軸走査方
向と記録されているデータ列との方位調整は、特公昭５
４−１５７２７号に開示されているようないわゆるウオ
ブリング法によってもよいし、２次元的に領域走査を行
いパターンマツチング等の手法によってデータを復調す
る際に補正してもよい。

第３図（ａ）に、記録媒体表面におけるデータ記録の様
子を示す。５はデータの記録ビット、３１　（実線矢印
）はプローブ電極がエツジ部から遠ざかる方向に走査し
たときのプローブ先端の軌跡、３２（破線矢印）はプロ
ーブ電極がエツジ部に向かうときのプローブ先端の軌跡
である。

第３図（ｂ）に、エツジ部４が完全な直線ではなく乱れ
がある場合について示す。このような場合においてもエ
ツジ部に追随するようにデータ列がかきこまれるため記
録再生においては何の支障もない。すなわち、エツジ部
の形状は仕上り精度に対する許容値が大きい。

また、このエツジ部にそって２次元走査が行われるとい
う特徴から、このエツジをもちいてプローブ電極を任意
のデータ記録領域に導くことができる。例えば、記録媒
体を最初に情報処理装置に設置した場合、プローブ電極
と記録媒体の記録領域との位置関係は、取付の機械精度
により誤差が生じている。この誤差は、通常１０〜１０
０μｍ程度である。これはデータ記録領域に比べ非常に
大きい。しかし、このエツジ検出走査を用いることによ
り、容易にデータ領域を見いだしトラッキングすること
ができる。また、本発明の記録媒体およびアクセス方法
によれば、エツジ部は段差をもち、かつストライブもし
くはマトリックスに配置されているので、エツジ部の（
Ｘ、Ｙ、２）座標を決定することができる。そのため、
任意の位置の検出が容易になり、アクセス速度の向上が
見込まれる。

本発明に係る段差部（エツジ）の形成方法としては、例
えば、以下に述べるような方法が考えられる。先ず、基
板上にプローブ電極に対向する電極となる導電性材料を
形成し１０次に、記録層を対向電極上の全面に均一に積
層する。その後に、断面を見たときに階段状になるよう
に記録層の基板上の積層面積を随時減少または増加させ
ることにより、所望の形状にエツジを形成する。この他
、エツジを形成したのち電極を形成し、記録層を別途設
けても良い。

具体的なエツジ部形成方法として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ラングミュ
ア−プロジェット法（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。

また、本発明で用いるＬＢ膜製造装置では、浸漬及び引
き上げ距離を段差部のピッチに対応させるため、水相に
除振装置を設け、更に従来のＤＣモータによる基板上下
駆動をピエゾ素子で行った。より詳しくは、プローブを
用いて、例えばＨＯＰＧ　（Ｈｉｇｈｌｙ−Ｏｒｉｅｎ
ｔｅｄ−Ｐｙｒｏｌｉｔｈｉｃ−Ｇｔｒａｐｈｉｔｅ）
の格子間隔を測定し、所望のトラックピッチに対応する
ようにピエゾ素子で基板を駆動すれば良い。

従って、本発明に係る段差部の形成方法では、そのピッ
チを数１００人〜数μｍまで容易に形成することが可能
なので、記録密度の高密度化が可能になる。

本発明で用いる記録層は、電流−電圧特性に於いてメモ
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σ電子準位のみを有
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。

一般に有機材料の殆んどは、絶縁性もしくは半絶縁性を
示すことがら、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、テトラフェニルポルフィリン等のポルフ
ィリン骨格を有する色素、スクアリリウム基及びクロコ
ニックメチン基を結合鎖として持つアズレン系色素及び
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及びクロコニッ
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、アントラセン及びピレン等の縮合多環
芳香族、及び芳香環及び複素環化合物が重合した鎖状化
合物及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、バクテリオロドプシン等
の生体高分子が挙げられる。

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１０μｍ以下の膜厚のもので観測されているが、
前述した記録・再生方法を用いるにあたり、プローブ電
極とこれに対向する電極（対向電極）間にトンネル電流
が流れるように両者間の距離を近づけなければならない
ので、本発明に係る記録層の膜厚は、３Å以上１００Å
以下、好ましくは、３Å以上３０Å以下であることが好
ましい。

本発明において、上記の如き有機材料が積層された薄膜
を支持するための基板としては、表面が平滑であればど
の様な材料を用いても良く、また、基板上に設ける対向
電極の材料も高い導電性を有するものであればよく、例
えばＡｕ、Ｐｔ。

Ａｇ、Ｐｄ、Ａｆｆ、Ｉｎ、Ｓｎ、Ｐｂ、Ｗ等の金属や
これらの合金、さらにはグラファイトやシリサイド、ま
たさらにはＩＴＯ等の導電性酸化物を始めとして数多（
の材料が挙げられ、これらの本発明への適用が考えられ
る。かかる材料を用いた電極形成法としても従来公知の
薄膜技術で十分である。但し、基板上に直接形成される
電極材料は、表面がＬＢ膜形成の際、絶縁性の酸化物を
つくらない導電材料、例えば貴金属やＩＴＯ等の酸化物
導電体を用いることが望ましく、さらに、いずれの材料
を用いるにしてもその表面が平滑であることが好ましい
。

また、プローブ電極の材料は、導電性を示すものであれ
ば何を用いてもよ（、例えばＰｔ。

Ｐｔ−Ｉ　ｒ、Ｗ、Ａｕ、Ａｇ等が挙げられる。プロー
ブ電極の先端は、記録・再生・消去の分解能を上げるた
めできるだけ尖らせる必要がある。本発明では、針状の
導電性材料を電界研磨法を用い先端形状を制御して、プ
ローブ電極を作製しているが、プローブ電極の作製方法
及び形状は何らこれに限定するものではない。更にはプ
ローブ電極の本数も一本に限る必要もなく、位置検出用
と記録・再生用とを分ける等、複数のプローブ電極を用
いても良い。

次に、本発明の記録媒体を用いる情報処理装置を第４図
のブロック図により説明する。第４図中、１２は記録媒
体に電圧を印加するためのプローブ電極であり、このプ
ローブ電極から記録層３に電圧を印加し、記録・再生を
行う。

対象となる記録媒体は、ＸＹステージｌｌ上に載置され
る。４７はプローブ電流増幅器で、４６はプローブ電流
を読み取りプローブ電極の高さが一定になるように圧電
素子を用いた微動機構４４．４５を制御するサーボ回路
、４１はプローブ電極１２と対向電極２との間に記録・
消去用のパルス電圧を印加するための電源である。

パルス電圧を印加するときプローブ電流が急激に変化す
るため、サーボ回路４６はＨＯＬＤ回路をＯＮにして、
その間の出力電流が一定になるように制御している。

４３はＸＹ力方向プローブ電極１２を移動制御するため
のＸＹ走査駆動回路である。１１と４２は、あらかじめ
１０−’Ａ程度のプローブ電流が得られるようにプロー
ブ電極１２と記録媒体との距離を粗動制御したり、プロ
ーブ電極と基板とのｘｙ方向相対変位を大きくとる（微
動制御機構の範囲外）のに用いられる。

これらの各機器は、全てマイクロコンピュータ４９によ
り中央制御されている。また５ｏは表示装置を表してい
る。

また、圧電素子を用いた移動制御における機械的性能を
下記に示す。

Ｚ方向微動制御範囲　：　０．　１　ｎｍ”−Ｉ　ＬＬ
ｍＺ方向粗動制御範囲　：ｌＯｎｍ−１０ｍｍＸＹ方向
走査範囲　　：　Ｑ、　　１　ｎｍ〜１　ｇ、ｍＸＹ方
向粗動制御範囲＝１０ｎｍ〜１０ｍｍ計測、制御許容誤
差　：＜Ｏ，ｌｎｍ（微動制御時）計測、制御許容誤差　：＜ｌｎｍ（粗動制御時）［実施例］以下、本発明の実施例について説明する。

１五■ユ本実施例では、第１図に示すタイプの記録媒体を作製し
た。先ず、光学研磨したガラス基板１を中性洗剤および
トリクレンを用いて洗浄した後、下引き層としてＣｒを
真空蒸着（抵抗加熱）法により厚さ５０人堆積させ、更
にＡｕを同法により４００人蒸着し、対向電極２を形成
した。

次にスクアリリウム−ビス−６−オクチルアズレン（以
下５ＯＡＺと略す）を濃度０．２ｍｇ／ｍρで溶かした
クロロホルム溶液を水温２０℃の純水からなる水相上に
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２０ｍＮ／ｍまで高め、
更にこれを一定に保ちながら前記電極基板を水面に横切
るように速度５ｍｍ／分で静かに浸漬し、更に引き上げ
て、２層のＹ形単分子膜の累積を行い、引き続き基板の
浸漬距離を２μｍピッチで減少させ、前記対向電極上に
２層の累積膜を設けて記録層３及びこのようにして凸状
の段差部（エツジ）４を形成した。このときの段差部の
高さは、３０人である。

以上の様な方法により作成した記録媒体に、第４図に示
した情報処理装置を用いて記録・再生、消去の実験を行
った。

まず、本発明による記録媒体のアクセス方法を実現する
情報処理装置の構成実施例を第５図に示す。第６図に記
録媒体上にプローブ電極の先端の軌跡を表した例を示す
。また、第７図に再生時と記録時における第５図の情報
処理装置の各信号線の波形例をそれぞれ示す。以下図面
に従って説明する。

第５図中、１，２，３．４から成るのは本実施例に係る
記録媒体、１１はステージで、記録媒体上の任意の記録
領域にプローブ電極を引き込むために、Ｘ、Ｙ及びＺ各
方向に１０ｍｍの範囲で移動できる。６１は円筒型のＰ
ＺＴアクチュエータで、プローブ電極１２を記録媒体上
のデータ列に沿って走査するためのもので、Ｘ、Ｙ、及
びＺ方向にそれぞれ２μｍまで移動できる。

プローブ電極１２は電流アンプ６２に接続される。電流
アンプ６２の出力は対数圧縮回路６３を経由してサンプ
ルホールド回路６４に入力される。サンプルホールド回
路の出力信号（ａ）はコンパレータ６５、ピークホール
ド回路６６、及び高域通過フィルター７０にそれぞれ入
力される。

ピークホールド回路６６の出力（ｂ）は誤差増幅器６７
と低域通過フィルター６８に接続される。誤差増幅器の
出力は円筒型ＰＺＴのΔ２駆動電極に接続される。一方
、低域通過フィルター６８の出力は減衰器ＶＲ，を通じ
てコンパレータ６９に入力される。高域通過フィルター
の出力（ｄ）はコンパレータ６９のもう一方の入力に接
続される。さらに、コンパレータ６９の出力はデータ変
復調部７５のデータ復調器に入力される。

データ変復調部のデータ変調出力はパルス発生器７３に
接続され、ＤＣバイアス電圧■１と合成して記録媒体電
極２及び段差部４に接続される。

トラッキング制御部７４はアップダウンカウンタ７１及
び、Ｄ／Ａコンバーター７２を介して円筒型ＰＺＴアク
チュエータ６１を駆動する。アップダウンカウンタ７１
のアップ入力（ｇ）にはエツジ検出用のコンパレータ６
５の出力とトラッキング制御部からのアップ制御信号と
のＯＲを接続する。一方アツブダウンカウンタ７１のダ
ウン入力（ｆ）にはトラッキング制御部のダウン制御信
号を接続する。アップダウンカウンタのカウント出力は
Ｄ／Ａ変換器７２によりアナログ電圧に変換され円筒型
ＰＺＴをΔＸ駆動する。

データの再生動作を想定すると、プローブ電極１２の記
録媒体上での軌跡は第６図（ａ）となる。ステージ１１
により初期設定されたプローブ位置８０より円筒型ＰＺ
Ｔ６１がデータ走査を始めると８１で表わされる軌跡を
通ってエツジ４を検出するとプローブ電極の走査は反転
し８２の軌跡となる。更に一定距離を走査後、再び反転
しエツジ４に向かう方向に進む。

上記の動作を繰り返し、プローブ電極１２がデータビッ
ト５列を検出すると、このデータ列に走査方位を調整し
つつ順次走査していく。

プローブ電極の走査方位は制御信号により可変抵抗Ｒ２
を変化させ、円筒型ＰＺＴアクチュエータ６１のΔＸ／
ΔＹの駆動比を変えて行う。また適正走査方位の検出は
、第６図には図示していないがウオブリング電圧（ｋ）
をΔＹ駆動し、この時のトンネル電圧のピークホールド
されたエンベロープ信号（Ｃ）をモニターして判断され
る。

また、第６図（ｂ）にプローブ電極１２が配録媒体のデ
ータ列を走査している様子を第６図（ａ）のＡ−Ａ’断
面図にて示す。プローブ電極と記録媒体表面との距離の
制御は、トンネル電流の対数圧縮した値をピークホール
ドした信号（ｂ）を、誤差増幅器６７により基準電圧Ｖ
ｍｓと比較し円筒型ＰＺＴをΔＺ駆動する。

この制御により、プローブ電極はデータ列の凸部分また
は電子状態の最も高い部分を包絡するように走査する。

次に、再生時における動作を各信号の状態を表す第７図
のタイミングチャートを用いて説明する。

プローブ電極により検出されたトンネル電流は第５図６
２の電流アンプにより増幅された後、６３により対数圧
縮し、６４でサンプルホールドされる。このサンプルホ
ールド回路は再生時にはスルー状態となり対数圧縮器の
圧力がそのまま出力される。

サンプルホールド出力（ａ）はエツジ検出用コンパレー
タによりスレッシュホールド電圧Ｖ８□と比較しプロー
ブ電極がエツジに接近するのを検出する。但し、■、２
はデータ列による出力電圧より太き（設定する。

エツジ検出した信号はアップダウンカウンタを強制的に
アップカウント動作に切り換える。さらに一定のカウン
ト値をアップカウントした後、再びダウンカウントに切
り換える。この時のアップダウンカウンタのアップ及び
ダウン制御信号を第７図の（ｇ）、（ｆ）にそれぞれ示
す。またΔＸ駆動出力を第７図（ｈ）に示す。

この動作によりプローブ電極は記録媒体のエツジ部に衝
突することな（走査することができる。

サンプルホールド出力（ａ）は高域通過フィルターによ
り高域周波数成分すなわちデータ情報成分を抽出し、コ
ンパレータ６９によりデータ列のエンベロープ信号（Ｃ
）を適当に減衰した電圧と比較し２値化データ（ｅ）を
得る。この時のコンパレータのそれぞれの入力信号を第
７図（Ｃ）、（ｄ）に示す。また、２値化された信号を
第７図（ｅ）に示す。尚、エンベロープ信号（ｃ）は、
ピークホールド出力（ｂ）を低域通過フィルター６８で
積分したものである。

続いて、記録時における動作を各信号の状態を表す第７
図のタイミングチャート及び第５図を用いて説明する。

サンプルホールド６４の圧力信号（ａ）をコンパレータ
６５によりＶ□と比較し、エツジ接近を検出すると、ま
ずＶａｎを所定のレベルに設定し書き込み動作に入る。

プローブ電極と記録媒体との間隔の制御が安定する時間
を待ってサンプルホールド制御信号（ｉ）をデータ書き
込みクロックに同期してホールド状態とし、パルス発生
器７３より書き込みパルス（ｊ）を発生する。このデー
タパルスの書き込みはプローブ電極が反転走査するまで
書き込まれ、プローブが反転走査すると直ちに読みだし
走査に戻り、次のエツジを検出するまでのデータ書き込
み動作は待機状態となる。

次に、第４図を用いて記録再生方法を説明する。ただし
、プローブ電極１２として電界研磨法によって作成した
白金／ロジウム製のプローブ電極を用いており、このプ
ローブ電極１２は記録層３に電圧を印加できるように、
圧電素子により、その距離（Ｚ）が制御されている。さ
らに上記機能を持ったままプローブ電極１２が面内（Ｘ
。

Ｙ）方向にも移動制御できるように微動制御機構系が設
計されている。

また、プローブ電極１２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
１１の上に置かれ、任意の位置に移動させることができ
る。よって、この移動制御機構によりプローブ電極１２
で任意の位置のトラック上に記録・再生及び消去を行う
ことができる。

前述した記録層３を持つ記録媒体を記録・再生装置にセ
ットした。この時、トラックのＹ方向と記録・再生装置
のＹ方向がほぼ平行となる様に設置した。次に、プロー
ブ電極１２と記録媒体の対面電極２との間に＋１．５■
の電圧を印加し、記録層３に流れる電流をモニターしな
がらプローブ電極１２と対向電極２との距離（Ｚ）を調
整した。この時、プローブ電極１２と対向電極２との距
離２を制御するためのプローブ電流工、を１０−”Ａ≧
Ｉｐ≧１０−”Ａになるように設定した。次に、距離２
を一定に保ちながら、プローブ電極１２をＸ方向に走査
させ、記録媒体にトラックが形成されていることを確認
した後、プローブ電極１２を任意のトラック（記録層）
上で保持した。次に、プローブ電極と対向電極の距離を
一定に保ちながら、プローブ電極をＹ方向に走査させた
。この時、前述した方法によりトラッキングを行うこと
により、任意のトラック上をこれから外れることな（プ
ローブ電極１２を走査させることが可能であることがわ
かった。

次に、プローブ電極１２をトラック上で走査させながら
、５０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１２を＋側、対向電
極２を一側にして、電気メモリー材料が低抵抗状態（Ｏ
Ｎ状態）に変化する様に、第１０図に示すしきい値電圧
ＶｔｈｏＮ以上の三角波パルス電圧を印加した。その後
、プローブ電極を記録開始点に戻し、再びトラック上を
走査させた。その結果、記録ビットに於いては０．７ｍ
人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。以上の再生実験に於いて、ピットエラー
レートは３Ｘ１０−”であった。

なお、プローブ電極を電気メモリー材料がＯＮ状態から
ＯＦＦ状態に変化するしきい値電圧Ｖｔｈｏｙｙ以上の
ＩＯＶ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。

なお、５ＯＡＺ　１層あたりの厚さは、小角Ｘ線回折法
により求めたところ、約１５人であった。

Ｋ血■ユ実施例１と全（同様に、ガラス基板１上に対向電極２を
形成した後に、ポリイミドＬＢ膜をＸ方向、Ｙ方向にそ
れぞれ２．４．６．８．１０層累積し記録層３を形成し
た。なお、ポリイミドＬＢ膜の形成方法は以下の通りで
ある。

ポリアミック酸（分子量約２０万）を濃度１×１０−３
％（ｇ　／　ｇ　）で溶かしたジメチルアセトアミド溶
液を、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Ｉ　Ｘ　１０−３Ｍ溶液を１：２（ｖ
／ｖ）に混合し、ポリアミド酸オクタデシルアミン塩溶
液を調整した。ががる溶液を水温２０℃の純水からなる
水相上に展開し、水面上に単分子膜を形成した。この単
分子膜の表面圧を２５ｍＮ／ｍまで高め、更にこれを一
定に保ちながら、前記基板を水面に横切るように５ｍｍ
／分で移動させて浸漬、引き上げを行い、Ｙ型単分子膜
の累積を行った。

引き続き基板の浸漬距離を１μｍピッチで減少させるこ
とで、前記対向電極上に２．４．６．８．１０層の累積
膜を形成した。次に、かがる基板を９０”回転させ、前
記累積膜に直交するように２．４．６．８．１０層の累
積膜を形成した。

更にこれらの膜を３００’Ｃで１層分間加熱を行うこと
によりポリイミドにした。

なおポリイミド１層あたりの厚さは、エリプソメトリ−
法により約４人と求められた。また、この様にして作成
した記録媒体の概略図を第１図に示す。

かかる記録媒体を用い、実施例１と同様にして記録・再
生実験を行ったところ、ピットエラーレートはｌＸｌ０
−’であり、消去も可能であった。

犬」Ｕ糺且実施例１と同様に対向電極を形成したガラス基板を水温
２０℃の純水中に浸漬したのち、水面上に実施例２と同
様のポリアミック酸を展開し、単分子膜を形成した。こ
の単分子膜の表面圧を２５　ｍ　Ｎ　／　ｍまで高め、
更にこれを一定に保ちながら前記基板を水面を横切るよ
うに５ｍｍ／分で引き上げた。かかる基板を浸漬距離を
５００人として実施例２と同様に減少させ、基板上に１
．３．５．７．９層の累積膜をＸ、Ｙ方向にそれぞれ形
成した。

更にこれらの膜を３００℃で１０分間加熱な行うことに
よりポリイミドにした。

かかる記録媒体を用い、実施例１と同様にして記録・再
生実験を行ったところ、ビ・ントエラーレートはｌＸｌ
０−’であり、消去も可能であつた。

叉」Ｕ引Ａ実施例２と同様にして、対向電極、記録層を形成した。

ただし、記録層の暦数が増加するときに基板の浸漬距離
を増加させて、記録媒体を形成した。

かかる記録媒体を用い、実施例１と同様にして記録・再
生実験を行ったところ、ピットエラーレートは２Ｘ１０
−’であり、消去も可能であつた。

叉ｉｆ糺互洗浄したガラス基板なヘキサメチルジシラザン（ＨＭＤ
Ｓ）の飽和蒸気中に一昼夜放置して疎水処理したのち、
実施例２と同様にしてＸ方向、Ｙ方向それぞれに２．４
，６．８．１０層のポリイミド累積膜からなる段差を形
成した。

次に、かかる基板上に実施例１と同様に下引き層として
Ｃｒ厚さ５０人、さらにＡｕ厚さ５００人を真空蒸着法
によって形成した。

その後、記録層として２層のポリイミド累積膜を形成し
た。

かかる記録媒体を用い、実施例１と同様にして記録・再
生実験を行ったところ、ビ・ントエラーレートは３Ｘ１
０−’であり、消去も可能であつた。

［発明の効果］以上述べたように、本発明によれば、１）記録領域のトラックピッチを数１００人〜数μｍに
制御することが可能で、かつ記録領域をユニット化する
ことができるので、記録面の全面積は制御されることが
なく、記録密度を極限まで大きくすることができる。

２）エツジを基準としたトラッキング動作は２次元のデ
ータ領域に対して行われるので、トラ・ソキング動作の
ための処理時間はデータ１ビ・ソトるこ対して極めて小
さく、高速なデータの読みだし書き込みが可能になる。

３）記録媒体のエツジ部を基準としてデータ列を書き込
むので、読みだし時にプローブ電極がデータビット列上
を走査する際、データビットが記録されているタイミン
グを正確に予測することができるので、ウオブリング等
によるデータ列への走査方位決定が確実なものとなる。

４）トラック形成材料と記録層が同一にすることが可能
で、かつその形成も簡便なので生産性に富、低コストに
なる。

といったような効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明に係る記録媒体の構成を説明する図で
ある。第２図は、本発明に係るアクセス方法を説明する図であ
る。第３図は、本発明の詳細な説明するための図である。第４図は、本発明に係る情報処理装置の構成ブロック図
である。第５図は、本発明のアクセス方法を実施する情報処理装
置の構成を表す図である。第６図は、第５図における情報処理装置のプローブ電極
の記録媒体面上の軌跡を表す図である。第７図は、第６図の情報処理装置の再生時の信号波形を
示す。第８図は、第５図の情報処理装置の記録時の各部の信号
波形を示す図である。第９図は、本発明の記録媒体に記録を行う際に加えるパ
ルス信号波形である。１・・・基板２・・・電極（対向電極）３・・・記録層４・・・段差部（エツジ部）５・・・記録ビット６・・・記録再生領域１１・・・ＸＹステージ１２・・・プローブ電極１３・・・記録再生ヘッド４・・・ヘッドをＺ軸方向に駆動するアクチュエータ５
・・・ヘッドをＸ軸方向に駆動するアクチュエータ６・
・・ステージをＹ軸方向に駆動するアクチュエータト・
・アンプ２・・・プローブ高さ検出回路３・・・エツジ検出器４・・・データ復調器５・・・２軸駆動制御回路６・・・Ｘ軸駆動制御回路７・・・Ｙ軸駆動制御回路８・・・データ変調器１・・・プローブ電極がエツジから離れる方向に走査し
たときの軌跡３２・・・プローブ電極がエツジに接近する方向に走査
したときの軌跡ｌ・・・パルス電源２・・・粗動機構３・・・ＸＹ方向走査駆動回路４・・・２方向微動制御機構５・・・ＸＹ方向微動制御機構６・・・サーボ回路７・・・プローブ電流増幅器８・・・粗動駆動回路９・・・マイクロコンピュータＯ・・・表示装置１・・・円筒型ＰＺＴアクチュエータ２・・・電流アンプ３・・・対数圧縮回路４・・・サンプルホールド回路５・・・コンパレータ６・・・ピークホールド回路７・・・誤差増幅器８・・・低域通過フィルター９・・・コンパレータＯ・・・高域通過フィルタート・・アップダウンカウンタ２・・・Ｄ／Ａコンバータ３・・・データ書き込み用のパルス発生器４・・・トラ
ッキング制御部５・・・データ変復調部７６・・・ステージ制御部８０・・・初期設定されたプローブ位置８１・・・デー
タ走査を始めた軌跡８２・・・エツジにより反転した軌跡箆１　図

Claims

【特許請求の範囲】

（１）プローブ電極を用いて情報の記録再生を行なう記
録媒体において、表面に連続した階段状の凹凸形状を有
することを特徴とする記録媒体。
（２）前記凹凸形状が、記録層の厚みを階段状に変化さ
せたものであることを特徴とする請求項１に記載の記録
媒体。
（３）前記記録層が、分子中にπ電子準位をもつ群とσ
電子準位をもつ群とを有する有機化合物を含むことを特
徴とする請求項２に記載の記録媒体。
（４）前記記録層が、基板上に設けた電極基板の上にラ
ングミュアープロジェット法により積層された有機化合
物の単分子膜又は単分子累積膜を含むことを特徴とする
請求項２に記載の記録媒体。
（５）前記階段状凹凸形状の高低差が、３〜１００Åで
あることを特徴とする請求項１に記載の記録媒体。
（６）表面に階段状の凹凸形状を有する記録媒体に対す
るアクセス方法であって、前記凹凸形状の段差部を検出
する行程と、該段差部と角度を有して該プローブ電極を
走査する行程と、該段差部に沿う方向に記録媒体もしく
はプローブ電極を移動する行程とを含むことを特徴とす
るアクセス方法。
（７）表面に階段状の凹凸形状を有する記録媒体に対す
るアクセス方法であって、前記段差部を検出する行程と
、記録再生するデータ列の該段差部に対する方位角を決
定する行程と、該段差部を起点としてデータ列方位にプ
ローブ電極を走査する行程とを含むことを特徴とするア
クセス方法。
（８）請求項１〜５いずれかに記載の記録媒体を有し、
かつ、請求項６記載のアクセス方法を有することを特徴
とする情報処理装置。
（９）請求項１〜５いずれかに記載の記録媒体を有し、
かつ、請求項７記載のアクセス方法を有することを特徴
とする情報処理装置。