JPH07334876A - 原子パターンとメモリ装置 - Google Patents
原子パターンとメモリ装置Info
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- JPH07334876A JPH07334876A JP6126639A JP12663994A JPH07334876A JP H07334876 A JPH07334876 A JP H07334876A JP 6126639 A JP6126639 A JP 6126639A JP 12663994 A JP12663994 A JP 12663994A JP H07334876 A JPH07334876 A JP H07334876A
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Abstract
(57)【要約】
【構成】 走査型トンネル電子顕微鏡（ＳＴＭ）の探針
（１）と基板（２）との間に電圧パルスを加えることに
よって、基板表面（２）から１個単位の原子（３）を引
き抜き、もしくは原子の供給を行なうことで、基板表面
上（２）に原子配列パターンを形成する。 【効果】 欠陥（空孔）への原子を供給することと、供
給した原子を再除去するとによって、表面の欠陥による
ノイズの影響を防ぐことができ、記憶内容の修正、消
去、再書き込みが可能となる。またさらに、微細化する
電子デバイスや記録材料等への応用が可能となり、超高
密度・超大容量な記憶装置の実現が可能となる。
（１）と基板（２）との間に電圧パルスを加えることに
よって、基板表面（２）から１個単位の原子（３）を引
き抜き、もしくは原子の供給を行なうことで、基板表面
上（２）に原子配列パターンを形成する。 【効果】 欠陥（空孔）への原子を供給することと、供
給した原子を再除去するとによって、表面の欠陥による
ノイズの影響を防ぐことができ、記憶内容の修正、消
去、再書き込みが可能となる。またさらに、微細化する
電子デバイスや記録材料等への応用が可能となり、超高
密度・超大容量な記憶装置の実現が可能となる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、原子パターンとメモ
リ装置に関するものである。さらに詳しくは、この発明
は、超高密度で大容量な記憶装置等の創出に有用な、原
子パターンとこれを用いたメモリ装置に関するものであ
る。
リ装置に関するものである。さらに詳しくは、この発明
は、超高密度で大容量な記憶装置等の創出に有用な、原
子パターンとこれを用いたメモリ装置に関するものであ
る。
【０００２】
【従来の技術と課題】従来より、情報をなんらかの物理
状態として保存するための記憶素子として、主にフリッ
プフロップ回路や磁性体の磁化方向の区別を利用するも
のが用いられてきている。フリップロップ回路は、マル
チバイブレータの一種で、動作上で二つの安定状態を持
つもののことで、トランジスタやＩＣ・ＬＳＩ等の集積
回路上で実現されており、主に２進計数回路やコンピュ
ータのレジスタに用いられている。
状態として保存するための記憶素子として、主にフリッ
プフロップ回路や磁性体の磁化方向の区別を利用するも
のが用いられてきている。フリップロップ回路は、マル
チバイブレータの一種で、動作上で二つの安定状態を持
つもののことで、トランジスタやＩＣ・ＬＳＩ等の集積
回路上で実現されており、主に２進計数回路やコンピュ
ータのレジスタに用いられている。
【０００３】また、磁性体を用いたものは、磁気テープ
や磁気ディスク等に代表される磁気記憶装置として実現
されており、磁気方向の違いによって情報を記憶するも
のである。しかしながら、現在までに、これらの従来の
記憶素子を用いた記憶装置の高性能化はもはや限界に達
しており、さらなる飛躍的な記憶容量の増大は期待でき
ないのが実情である。
や磁気ディスク等に代表される磁気記憶装置として実現
されており、磁気方向の違いによって情報を記憶するも
のである。しかしながら、現在までに、これらの従来の
記憶素子を用いた記憶装置の高性能化はもはや限界に達
しており、さらなる飛躍的な記憶容量の増大は期待でき
ないのが実情である。
【０００４】この発明は、以上の通りの従来技術の限界
を克服し、高密度・大容量の記憶容量を実現しうる、全
く新しい記憶装置を提供することを目的としている。
を克服し、高密度・大容量の記憶容量を実現しうる、全
く新しい記憶装置を提供することを目的としている。
【０００５】
【課題を解決するための手段】この発明は、上記の課題
を解決するために、微細探針と基板との間に電圧パルス
を加えることによって、基板表面から１個単位の原子を
引き抜き、もしくは基板表面に１個単位の原子を供給し
て形成したことを特徴とする基板表面上の原子パターン
を提供する。
を解決するために、微細探針と基板との間に電圧パルス
を加えることによって、基板表面から１個単位の原子を
引き抜き、もしくは基板表面に１個単位の原子を供給し
て形成したことを特徴とする基板表面上の原子パターン
を提供する。
【０００６】そしてまた、この発明は、原子を情報素子
とした原子パターンメモリ装置であって、微細探針と基
板の間に電圧パルスを加えることによって、基板表面か
ら１個単位の原子を引き抜き、もしくは基板表面に１個
単位の原子を供給して基板表面上に原子配列パターンを
形成することを特徴とする原子パターンメモリを提供す
る。
とした原子パターンメモリ装置であって、微細探針と基
板の間に電圧パルスを加えることによって、基板表面か
ら１個単位の原子を引き抜き、もしくは基板表面に１個
単位の原子を供給して基板表面上に原子配列パターンを
形成することを特徴とする原子パターンメモリを提供す
る。
【０００７】
【作用】つまり、この発明では、ＳＴＭ（走査型トンネ
ル顕微鏡）を構成する微細探針と基板の間に電圧パルス
を加えると、１個単位で原子の引き抜きや供給、さらに
は供給された原子の再除去を行なうことができ、これら
の原子の引き抜きと供給を利用すると、原子１個または
数個からなる特定の原子パターンを作ることができる。
この発明は、形成されたパターンによって、原子単位の
メモリーが構築できるとの知見に基づいて完成されたも
のである。
ル顕微鏡）を構成する微細探針と基板の間に電圧パルス
を加えると、１個単位で原子の引き抜きや供給、さらに
は供給された原子の再除去を行なうことができ、これら
の原子の引き抜きと供給を利用すると、原子１個または
数個からなる特定の原子パターンを作ることができる。
この発明は、形成されたパターンによって、原子単位の
メモリーが構築できるとの知見に基づいて完成されたも
のである。
【０００８】図１は、この発明における原子の引き抜き
やその供給の様子を示した概念図である。すなわち、ま
ず、図１（ａ）に示したように、ＳＴＭ探針（１）に
は、基板（２）から取り出された基板構成原子（３）を
貯蔵する。その方法は、ほぼ真空状態において、ＳＴＭ
探針（１）に電圧（Ｖ１）を印加し、基板構成原子
（３）を解離させ、これをＳＴＭ探針（１）表面上に貯
蔵する。
やその供給の様子を示した概念図である。すなわち、ま
ず、図１（ａ）に示したように、ＳＴＭ探針（１）に
は、基板（２）から取り出された基板構成原子（３）を
貯蔵する。その方法は、ほぼ真空状態において、ＳＴＭ
探針（１）に電圧（Ｖ１）を印加し、基板構成原子
（３）を解離させ、これをＳＴＭ探針（１）表面上に貯
蔵する。
【０００９】そして、例えば図１（ｂ）や図１（ｃ）に
示したように、ＳＴＭ探針（１）に印加する電圧を上げ
て（Ｖ２：Ｖ１＜Ｖ２）、ＳＴＭ探針（１）表面上に貯
蔵した基板構成原子（３）を、電界蒸発させ、この電界
蒸発した基板構成原子（３）を、基板（２）の表面上
や、基板（２）の表面上の欠損部分に局所的に蒸着させ
る。こうすることにより所定の原子パターンが形成され
ることになる。この原子パターンは、情報記録メモリと
して作用することになる。このため、原子レベルでの高
集積度の記憶装置が構成されることになる。
示したように、ＳＴＭ探針（１）に印加する電圧を上げ
て（Ｖ２：Ｖ１＜Ｖ２）、ＳＴＭ探針（１）表面上に貯
蔵した基板構成原子（３）を、電界蒸発させ、この電界
蒸発した基板構成原子（３）を、基板（２）の表面上
や、基板（２）の表面上の欠損部分に局所的に蒸着させ
る。こうすることにより所定の原子パターンが形成され
ることになる。この原子パターンは、情報記録メモリと
して作用することになる。このため、原子レベルでの高
集積度の記憶装置が構成されることになる。
【００１０】そして、この発明では、欠陥（空孔）に原
子を供給することと、供給した原子を再除去すること
で、表面欠陥によるノイズの影響を防ぐことができるば
かりか、記憶内容の修正、消去、再書き込みが可能にな
る。以下、実施例を示し、さらに詳しくこの発明につい
て説明する。
子を供給することと、供給した原子を再除去すること
で、表面欠陥によるノイズの影響を防ぐことができるば
かりか、記憶内容の修正、消去、再書き込みが可能にな
る。以下、実施例を示し、さらに詳しくこの発明につい
て説明する。
【００１１】
【実施例】実施例１ Ｓｉ（１１１）の基板にＰをドープしたｎ型のＳｉウェ
ハー（０．１Ωｃｍ）から、１５×７×０．３ｍｍ3 の
大きさにカットしたものを用い、それを５×１０-9Ｐａ
の真空度に真空引きされた走査型トンネル顕微鏡（ＪＥ
ＯＬ ＪＳＴＭ−４０００ＸＶ）のサンプルホルダーに
装着した。次いで基板は、３×１０-8Ｐａ以上の真空
で、１２５０℃に加熱して洗浄した。また、ＳＴＭ探針
には、直径０．２５ｍｍのタングステン単結晶を用い
た。なお、このＳＴＭ探針は、１Ｎ濃度のＫＯＨを用い
たエレクトリック・エッチングにより［１１１］の結晶
軸方向をもっている。
ハー（０．１Ωｃｍ）から、１５×７×０．３ｍｍ3 の
大きさにカットしたものを用い、それを５×１０-9Ｐａ
の真空度に真空引きされた走査型トンネル顕微鏡（ＪＥ
ＯＬ ＪＳＴＭ−４０００ＸＶ）のサンプルホルダーに
装着した。次いで基板は、３×１０-8Ｐａ以上の真空
で、１２５０℃に加熱して洗浄した。また、ＳＴＭ探針
には、直径０．２５ｍｍのタングステン単結晶を用い
た。なお、このＳＴＭ探針は、１Ｎ濃度のＫＯＨを用い
たエレクトリック・エッチングにより［１１１］の結晶
軸方向をもっている。
【００１２】このＳｉ（１１１）−（７×７）基板表面
上に単独に再供給したＳｉ原子のＳＴＭ写真を示したも
のが図２（ａ）（ｂ）である。この図２（ａ）（ｂ）
は、Ｓｉ原子１つを基板表面から取り出したとき、再供
給した十字線で表わされている別のＳｉ原子１つを含む
領域の表面ＳＴＭ像である。この基板物質に適応した電
圧パルスは、−６Ｖ，１０ｍｓであった。また、このと
きのトンネル電流は０．６ｎＡであった。
上に単独に再供給したＳｉ原子のＳＴＭ写真を示したも
のが図２（ａ）（ｂ）である。この図２（ａ）（ｂ）
は、Ｓｉ原子１つを基板表面から取り出したとき、再供
給した十字線で表わされている別のＳｉ原子１つを含む
領域の表面ＳＴＭ像である。この基板物質に適応した電
圧パルスは、−６Ｖ，１０ｍｓであった。また、このと
きのトンネル電流は０．６ｎＡであった。
【００１３】図２（ａ）（ｂ）からは、取り出されたＳ
ｉ原子は、欠損原子の部分におさまっていることがわか
る。実施例２ 実施例１と同様のＳｉ基板とＳＴＭ探針を用いて、Ｓｉ
（１１１）−（７×７）基板表面上に、鎖状に連続した
Ｓｉ原子の供給と取り出しを行なった。
ｉ原子は、欠損原子の部分におさまっていることがわか
る。実施例２ 実施例１と同様のＳｉ基板とＳＴＭ探針を用いて、Ｓｉ
（１１１）−（７×７）基板表面上に、鎖状に連続した
Ｓｉ原子の供給と取り出しを行なった。
【００１４】図３（ａ）は、これら一連のＳｉ原子を取
り出す前の状態のＳｉ（１１１）−（７×７）表面ＳＴ
Ｍ像を示したものである。このＳＴＭ像中に示された円
は、自然欠損部分を示す目印である。この時のＳＴＭ像
は、表面の別の位置で５回の電圧パルス（−５．５Ｖ，
３０ｍｓ）を加え、Ｓｉ原子を取り出した後に撮影され
たものである。また、このときのトンネル電流は０．６
ｎＡであった。
り出す前の状態のＳｉ（１１１）−（７×７）表面ＳＴ
Ｍ像を示したものである。このＳＴＭ像中に示された円
は、自然欠損部分を示す目印である。この時のＳＴＭ像
は、表面の別の位置で５回の電圧パルス（−５．５Ｖ，
３０ｍｓ）を加え、Ｓｉ原子を取り出した後に撮影され
たものである。また、このときのトンネル電流は０．６
ｎＡであった。
【００１５】次にＳＴＭ探針を図３（ａ）の左上から右
下の方向に約０．５ｎｍ／ｓの速度で動かし、その移動
中に３回の電圧パルス（−５．５ｖ，３０ｍｓ）を加え
た。これにより、図３（ｂ）の十字線で表わされている
ように、３つのＳｉ原子からなる鎖状のものが生成され
たことがわかる。供給されたそれぞれのＳｉ原子は、電
圧パルスを加えた位置に約±０．５ｎｍの精度で配置さ
れた。
下の方向に約０．５ｎｍ／ｓの速度で動かし、その移動
中に３回の電圧パルス（−５．５ｖ，３０ｍｓ）を加え
た。これにより、図３（ｂ）の十字線で表わされている
ように、３つのＳｉ原子からなる鎖状のものが生成され
たことがわかる。供給されたそれぞれのＳｉ原子は、電
圧パルスを加えた位置に約±０．５ｎｍの精度で配置さ
れた。
【００１６】次に、これらの配置した３つのＳｉ原子を
除去することを試みた。この時、設定した電圧パルス
は、−５．５Ｖ，３０ｍｓである。この結果を図３
（ｃ）に示した。この図３（ｃ）からは、供給された３
つのＳｉ原子は、完全に除去されていることがわかる。実施例３ 実施例１と同様のＳｉ基板とＳＴＭ探針を用いて、Ｓｉ
（１１１）−（７×７）基板表面上に、局所領域中に多
くのＳｉ原子を供給することを試みた。
除去することを試みた。この時、設定した電圧パルス
は、−５．５Ｖ，３０ｍｓである。この結果を図３
（ｃ）に示した。この図３（ｃ）からは、供給された３
つのＳｉ原子は、完全に除去されていることがわかる。実施例３ 実施例１と同様のＳｉ基板とＳＴＭ探針を用いて、Ｓｉ
（１１１）−（７×７）基板表面上に、局所領域中に多
くのＳｉ原子を供給することを試みた。
【００１７】まず最初に、Ｓｉ（１１１）−（７×７）
基板表面の別の位置で１５回の電圧パルス（−５．５
Ｖ，３０ｍｓ）を加え、ＳＴＭ探針上にＳｉ原子を取り
出した。次にＳＴＭ探針を別の場所に移動し、１５回の
電圧パルス（−５．５Ｖ，３０ｍｓ）を加えて、Ｓｉ原
子を供給した。その結果のＳＴＭ像を図４に示した。こ
の時、供給されたＳｉ原子は２６個である。
基板表面の別の位置で１５回の電圧パルス（−５．５
Ｖ，３０ｍｓ）を加え、ＳＴＭ探針上にＳｉ原子を取り
出した。次にＳＴＭ探針を別の場所に移動し、１５回の
電圧パルス（−５．５Ｖ，３０ｍｓ）を加えて、Ｓｉ原
子を供給した。その結果のＳＴＭ像を図４に示した。こ
の時、供給されたＳｉ原子は２６個である。
【００１８】図４からは、大部分のＳｉ原子が、小黒点
で表わされる位置に供給されていることがわかる。図４
中に白抜き三角で表わされている部分は、このＳｉ（１
１１）−（７×７）構造のコーナーホールの中心を表わ
すものである。実施例４ 実施例１と同様のＳｉ基板とＳＴＭ探針を用いて、Ｓｉ
（１１１）−（７×７）基板表面上の原子欠損部分にＳ
ｉ原子を供給することを試みた。
で表わされる位置に供給されていることがわかる。図４
中に白抜き三角で表わされている部分は、このＳｉ（１
１１）−（７×７）構造のコーナーホールの中心を表わ
すものである。実施例４ 実施例１と同様のＳｉ基板とＳＴＭ探針を用いて、Ｓｉ
（１１１）−（７×７）基板表面上の原子欠損部分にＳ
ｉ原子を供給することを試みた。
【００１９】図５（ａ）は、Ｓｉ原子の欠損を持つ状態
のＳｉ（１１１）−（７×７）表面を撮影したＳＴＭ像
である。図５（ａ）中の円で表わされる部分は、特徴的
な欠損部分を表わしたところである。まず最初に、Ｓｉ
（１１１）−（７×７）表面の別の位置で５回の電圧パ
ルス（−５．５Ｖ，３０ｍｓ）を加え、ＳＴＭ探針上に
Ｓｉ原子を取り出した。次にＳＴＭ探針を図５（ａ）中
の矢印で表わされるＳｉ原子欠損部分の位置に移動し、
５回の電圧パルス（−５．５Ｖ，３０ｍｓ）を加え、欠
損部分にＳｉ原子を供給した。その結果を図５（ｂ）に
示した。
のＳｉ（１１１）−（７×７）表面を撮影したＳＴＭ像
である。図５（ａ）中の円で表わされる部分は、特徴的
な欠損部分を表わしたところである。まず最初に、Ｓｉ
（１１１）−（７×７）表面の別の位置で５回の電圧パ
ルス（−５．５Ｖ，３０ｍｓ）を加え、ＳＴＭ探針上に
Ｓｉ原子を取り出した。次にＳＴＭ探針を図５（ａ）中
の矢印で表わされるＳｉ原子欠損部分の位置に移動し、
５回の電圧パルス（−５．５Ｖ，３０ｍｓ）を加え、欠
損部分にＳｉ原子を供給した。その結果を図５（ｂ）に
示した。
【００２０】図５（ｂ）からは、図５（ａ）において、
白抜き三角で表わされていた欠損部分が、この図では白
くなっており、原子欠損部分にＳｉ原子が供給されたこ
とがわかる。
白抜き三角で表わされていた欠損部分が、この図では白
くなっており、原子欠損部分にＳｉ原子が供給されたこ
とがわかる。
【００２１】
【発明の効果】以上詳しく説明した通り、この発明によ
って、欠陥（空孔）へ原子を供給することと、供給した
原子を再除去することによって、表面の欠陥によるノイ
ズの影響を防ぐことができ、記憶内容の修正、消去、再
書き込みが可能となる。またさらに、微細化する電子デ
バイスや記録材料等への応用が可能となり、超高密度・
超大容量な記憶装置の実現が可能となる。
って、欠陥（空孔）へ原子を供給することと、供給した
原子を再除去することによって、表面の欠陥によるノイ
ズの影響を防ぐことができ、記憶内容の修正、消去、再
書き込みが可能となる。またさらに、微細化する電子デ
バイスや記録材料等への応用が可能となり、超高密度・
超大容量な記憶装置の実現が可能となる。
【図１】（ａ）（ｂ）（ｃ）は、この発明の原理を示し
た概略図である。
た概略図である。
【図２】（ａ）（ｂ）は、この発明の実施例としての基
板表面の状態をＳＴＭ像として示した図面代用の写真で
ある。
板表面の状態をＳＴＭ像として示した図面代用の写真で
ある。
【図３】（ａ）（ｂ）（ｃ）は、この発明の実施例とし
ての基板表面の状態をＳＴＭ像として示した図面代用の
写真である。
ての基板表面の状態をＳＴＭ像として示した図面代用の
写真である。
【図４】この発明の実施例としての基板表面の状態をＳ
ＴＭ像として示した図面代用の写真である。
ＴＭ像として示した図面代用の写真である。
【図５】（ａ）（ｂ）は、この発明の実施例としての基
板表面の状態をＳＴＭ像として示した図面代用の写真で
ある。
板表面の状態をＳＴＭ像として示した図面代用の写真で
ある。
１ ＳＴＭ探針 ２ 基板 ３ 基板構成原子
Claims (2)
- 【請求項１】 微細探針と基板との間に電圧パルスを加
えることによって、基板表面から１個単位の原子を引き
抜き、もしくは基板表面に１個単位の原子を供給して形
成したことを特徴とする基板表面上の原子パターン。 - 【請求項２】 原子を情報素子とした原子パターンメモ
リ装置であって、微細探針と基板の間に電圧パルスを加
えることによって、基板表面から１個単位の原子を引き
抜き、もしくは基板表面に１個単位の原子を供給して基
板表面上に原子配列パターンを形成することを特徴とす
る原子パターンメモリ装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6126639A JP2927678B2 (ja) | 1994-06-08 | 1994-06-08 | 情報の記録方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6126639A JP2927678B2 (ja) | 1994-06-08 | 1994-06-08 | 情報の記録方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07334876A true JPH07334876A (ja) | 1995-12-22 |
| JP2927678B2 JP2927678B2 (ja) | 1999-07-28 |
Family
ID=14940182
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6126639A Expired - Fee Related JP2927678B2 (ja) | 1994-06-08 | 1994-06-08 | 情報の記録方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2927678B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010528298A (ja) * | 2007-05-31 | 2010-08-19 | ザ ガヴァナース オブ アカディア ユニヴァーシティー | 走査トンネル顕微鏡法のための応用 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6180536A (ja) * | 1984-09-14 | 1986-04-24 | ゼロツクス コーポレーシヨン | 原子規模密度情報記緑および読出し装置並びに方法 |
-
1994
- 1994-06-08 JP JP6126639A patent/JP2927678B2/ja not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6180536A (ja) * | 1984-09-14 | 1986-04-24 | ゼロツクス コーポレーシヨン | 原子規模密度情報記緑および読出し装置並びに方法 |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010528298A (ja) * | 2007-05-31 | 2010-08-19 | ザ ガヴァナース オブ アカディア ユニヴァーシティー | 走査トンネル顕微鏡法のための応用 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2927678B2 (ja) | 1999-07-28 |
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| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
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