JPH01116940A - Method for recording and reproducing information - Google Patents

Method for recording and reproducing information

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JPH01116940A
JPH01116940A JP27195287A JP27195287A JPH01116940A JP H01116940 A JPH01116940 A JP H01116940A JP 27195287 A JP27195287 A JP 27195287A JP 27195287 A JP27195287 A JP 27195287A JP H01116940 A JPH01116940 A JP H01116940A
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JP
Japan
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recording medium
recording
information
probe
recorded
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Application number
JP27195287A
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Japanese (ja)
Inventor
Yasuhiro Ota
康博 太田
Akio Shiga
志賀 明夫
Koichi Moriya
宏一 森谷
Nobuhiro Tokujiyuku
徳宿 伸弘
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Publication date
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    • 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
    • GPHYSICS
    • G11INFORMATION STORAGE
    • G11BINFORMATION STORAGE BASED ON RELATIVE MOVEMENT BETWEEN RECORD CARRIER AND TRANSDUCER
    • G11B11/00Recording on or reproducing from the same record carrier wherein for these two operations the methods are covered by different main groups of groups G11B3/00 - G11B7/00 or by different subgroups of group G11B9/00; Record carriers therefor
    • G11B11/002Recording on or reproducing from the same record carrier wherein for these two operations the methods are covered by different main groups of groups G11B3/00 - G11B7/00 or by different subgroups of group G11B9/00; Record carriers therefor using recording by perturbation of the physical or electrical structure
    • G11B11/007Recording on or reproducing from the same record carrier wherein for these two operations the methods are covered by different main groups of groups G11B3/00 - G11B7/00 or by different subgroups of group G11B9/00; Record carriers therefor using recording by perturbation of the physical or electrical structure with reproducing by means directly associated with the tip of a microscopic electrical probe as defined in G11B9/14

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Abstract

PURPOSE:To perform recording and reproduction with extremely high density by implanting an element different from elements constituting a recording medium according to information and varying the work function between a recorded part and an unrecorded part, and detecting a tunnel current which varies as the work function varies and flows through a probe. CONSTITUTION:When information is recorded, the element different from the elements constituting the recording medium is implanted in the surface (conductive film) 2 of the discoid recording medium according to the information to be recorded to vary the work function of the implanted part (recorded part) 9. Then the conductive probe 13 is set at a predetermined distance from the surface 2 of the discoid recording medium where the information is recorded and a constant voltage of several mV - several V is applied between the probe 13 and recording medium. Then when the recording medium is rotated, the probe 13 scans on the surface of the recording medium and the tunnel current corresponding to the variation of the work function of the surface of the recording medium flows to the probe 13, so that the variation of this tunnel current is detected. Consequently, recording with extremely high density and sure reproduction are performed.

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明は、情報の記録再生方法に関し、特に、AI(人
工知能)システムなどの高密度記録が必要なシステムに
おいて用いるのに適した情報の記録再生方法に関するも
のである。
[Detailed Description of the Invention] [Field of Application of the Invention] The present invention relates to a method for recording and reproducing information, and in particular, a method for recording information suitable for use in a system that requires high-density recording such as an AI (artificial intelligence) system. This relates to a reproduction method.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

高密度記録としては、従来から種々の方法が知られてい
るが、代表的な例として磁気記録および光記録がある。
Various methods have been known for high-density recording, and typical examples include magnetic recording and optical recording.

しかし、これらの記録密度としては、1ビット当り0.
5〜1μmφ(即ち、情報1ビツトを記録するに当り、
直径0.5〜1μmの円の面積分を必要とする。)程度
が限界である。
However, these recording densities are 0.0.
5 to 1 μmφ (i.e., when recording 1 bit of information,
The area of a circle with a diameter of 0.5 to 1 μm is required. ) is the limit.

つまり、磁気記録では、強磁性体として存在できる最小
のドメイン径、即ち、10nmが原理的に可能な記録密
度と考えられているが、実際は、記録再生に使用する磁
気ヘッド等の装置側の制約から1ビット当り0.7〜1
μmφ程度となっている。また、光記録では、記録再生
に使用する光のスポット径によって記録密度が制限され
、1ビット当り0.5〜1μmφ程度となっている。
In other words, in magnetic recording, the minimum domain diameter that can exist in a ferromagnetic material, that is, 10 nm, is considered to be the theoretically possible recording density, but in reality, there are restrictions on the device side such as the magnetic head used for recording and reproduction. 0.7 to 1 per bit from
It is approximately μmφ. Further, in optical recording, the recording density is limited by the spot diameter of the light used for recording and reproduction, and is approximately 0.5 to 1 μmφ per bit.

その様なわけで、各研究者らは、より高密度な情報の記
録再生方法を突進しているが、特に最近ではAI(人工
知能)システム用メモリとして、より高密度な情報の記
録再生方法が求められている。
For this reason, various researchers are rushing forward with methods for recording and reproducing higher-density information, and recently, in particular, methods for recording and reproducing higher-density information have been developed as memory for AI (artificial intelligence) systems. is required.

磁気記録、光記録以上の高密度記録の方策としては、従
来、特開昭59−221846号公報に記載されている
ように電子ビームを用いる方法が提案されている。
As a method for recording at a higher density than magnetic recording or optical recording, a method using an electron beam has been proposed as described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 59-221846.

電子ビームは、ビーム径を1〜2nm程度まで絞り込む
ことができるため、記録ピット径を小さくすることがで
きる。しかし、電子は質量が小さいために散乱され易く
、また、近接したビット間のコントラストが低下する近
接効果のためにピット径およびピット間隔を小さくする
ことができず、記録密度としては1ビット当り60nm
φ程度が限度となる。また、AIシステム用のメモリと
しての用途を考えるならば、その容量は人間の脳細胞の
容量である100Gバイト程度は必要であり、この大容
量を100mmφ程度の小面積で実現するためには、少
なくとも記録密度として1ビット当り30nmφ程度は
必要となる。
Since the beam diameter of the electron beam can be narrowed down to about 1 to 2 nm, the recording pit diameter can be reduced. However, electrons are easily scattered due to their small mass, and the pit diameter and pit spacing cannot be reduced due to the proximity effect, which reduces the contrast between adjacent bits, and the recording density is 60 nm per bit.
The limit is approximately φ. Furthermore, if we consider its use as a memory for an AI system, its capacity must be approximately 100 GB, which is the capacity of a human brain cell, and in order to achieve this large capacity in a small area of approximately 100 mmφ, At least a recording density of about 30 nmφ per bit is required.

一方、最近、走査型トンネル顕微鏡Cscanning
tunneLing  m1croscope ;以下
、STMと略記する。)として知られる高解像度顕微鏡
技術が急速に開発されている。
On the other hand, recently, scanning tunneling microscope Cscanning
tuneLing m1croscope; hereinafter abbreviated as STM. ) is rapidly developing a high-resolution microscopy technique known as microscopy.

STMは、電子が薄いポテンシャル障壁(例えば、真空
層など)をしみ出すことにより1対の電掻間(即ち、金
属深針と導電性試料との間)に流れるトンネル電流を利
用して、固体(即ち、導電性試料)の表面状態を水平分
解能0.5nm、垂直分解能0.01nmという極めて
高い分解能で分析することができるため、固体表面分析
等における革新的分析手法となりつつある。従って、こ
の様なSTMの高い分解能を考慮すると、従来の方法よ
りも数桁高い記録密度での情報の記録及び再生を実現す
ることも可能と考えられる。
STM utilizes a tunneling current that flows between a pair of electrodes (i.e., between a deep metal needle and a conductive sample) by allowing electrons to seep through a thin potential barrier (e.g., a vacuum layer) to Since it is possible to analyze the surface state of a conductive sample (that is, a conductive sample) with an extremely high resolution of 0.5 nm in horizontal resolution and 0.01 nm in vertical resolution, it is becoming an innovative analysis method in solid surface analysis and the like. Therefore, considering the high resolution of STM, it is considered possible to record and reproduce information at a recording density several orders of magnitude higher than that of conventional methods.

尚、この様なSTMについては、例えば、「走査型トン
ネル顕微鏡」(固体物理vo1.22. k3゜P17
6〜P186 (1987年))において詳しく述べら
れている。
Regarding such STM, for example, "Scanning Tunneling Microscope" (Solid State Physics vol. 1.22. k3゜P17
6-P186 (1987)).

〔発明が解決しようとする問題点〕[Problem that the invention seeks to solve]

上述したように、従来の磁気記録、光記録及び電子ビー
ム記録においては、記録スポット径または散乱による広
がり等によって記録密度が制限されてしまい、高密度記
録が得られないという問題があった。
As described above, conventional magnetic recording, optical recording, and electron beam recording have a problem in that the recording density is limited by the recording spot diameter or spread due to scattering, and high-density recording cannot be achieved.

従って、本発明の目的は、上記した従来技術の問題点を
解決し、極めて高い記録密度にて情報の記録を行うこと
のできる情報の記録方法、及びその情報を再生するため
の再生方法を提供することにある。
Therefore, an object of the present invention is to solve the problems of the prior art described above and provide an information recording method that can record information at an extremely high recording density, and a reproduction method for reproducing the information. It's about doing.

〔問題点を解決するための手段〕[Means for solving problems]

上記した目的を達成するために、本発明ではディスク状
の記録媒体の表面に、該記録媒体を構成する元素とは異
なった元素を記録すべき情報に応じて注入し、記録部と
未記録部の仕事関数に変化を与えることにより前記情報
の記録を行い、前記記録媒体の表面から予め定められた
距離に位置する深針と前記記録媒体との間に一定の電圧
を加えつつ、仕事関数の変化に伴い変化する前記深針を
流れるトンネル電流を検出することにより前記情報の再
生を行うようにしたものである。
In order to achieve the above object, the present invention injects an element different from the element constituting the recording medium into the surface of a disk-shaped recording medium according to the information to be recorded, and creates a recording area and an unrecorded area. The information is recorded by changing the work function of the recording medium, and while applying a constant voltage between the deep needle located at a predetermined distance from the surface of the recording medium and the recording medium, the work function is changed. The information is reproduced by detecting the tunnel current flowing through the deep needle, which changes with the change.

〔作用〕[Effect]

先ず、初めに、本発明における情報の記録方法について
説明する。
First, the information recording method according to the present invention will be explained.

情報の記録は、ディスク状の記録媒体(以下、ディスク
状記録媒体と呼ぶ。)の表面に、該ディスク状記録媒体
を構成する元素と異なる元素を記録すべき情報に応じて
注入し、注入した部分の仕事関数を変化させることによ
り行う゛、具体的には、次の2つの方法がある。
Information is recorded by injecting elements different from the elements constituting the disk-shaped recording medium onto the surface of a disk-shaped recording medium (hereinafter referred to as disk-shaped recording medium) according to the information to be recorded. This is done by changing the work function of the part. Specifically, there are the following two methods.

(1)ディスク状記録媒体の表面上にPMMA (ポリ
メチルメタクリレート)等のレジストを塗布し、電磁光
学系によりイオンビームのビーム径を30nm程度まで
絞り込み、記録すべき情報に応じてイオンビーム露光を
行い、その後、露光された部分のレジストを取り除き、
注入すべき元素を含んだ雰囲気中で熱処理を行うことに
より、露光された部分に前記元素を注入する熱拡散法。
(1) A resist such as PMMA (polymethyl methacrylate) is applied to the surface of the disk-shaped recording medium, the beam diameter of the ion beam is narrowed down to about 30 nm using an electromagnetic optical system, and ion beam exposure is performed according to the information to be recorded. After that, remove the resist in the exposed area,
A thermal diffusion method in which the element to be implanted is implanted into the exposed area by performing heat treatment in an atmosphere containing the element.

(2)電磁光学系によりイオンビームのビーム径30n
m程度まで絞り込み、ディスク状記録媒体の表面上に、
記録すべき情報に応じてイオン化した元素を打ち込むイ
オン注入法。
(2) Beam diameter of ion beam is 30n by electromagnetic optical system
m, and on the surface of the disk-shaped recording medium,
An ion implantation method that implants ionized elements according to the information to be recorded.

これら2つの方法のうち、イオン注入法は、ドープ量の
精度、均一性、濃度分布の制御に優れているため、熱拡
散法よりも、より好ましい。
Of these two methods, the ion implantation method is more preferable than the thermal diffusion method because it is superior in doping amount accuracy, uniformity, and concentration distribution control.

ところで、イオンは電子に比べ質量が大きく、レジスト
及びディスク状記録媒体内でほとんど散乱されないため
、上記の様に、イオンビームを用いるとビーム系とパタ
ーン径とが一致し、近接して照射することもできる。し
かも、現在、イオンビームのビーム径は電磁光学系によ
って30nm程度まで絞ることが可能であり、従って、
例えば、ビット径(後述の第2図(a)を参照)を30
nm。
By the way, ions have a larger mass than electrons and are hardly scattered within the resist and disk-shaped recording medium. Therefore, as mentioned above, when an ion beam is used, the beam system and pattern diameter match, making it possible to irradiate them closely. You can also do it. Moreover, it is currently possible to narrow down the beam diameter of the ion beam to about 30 nm using an electromagnetic optical system.
For example, the bit diameter (see Figure 2 (a) below) is 30
nm.

トラックピッチを60nmとすると、記録密度として5
0 Gbits/ c m”を得ることができる。
If the track pitch is 60 nm, the recording density is 5
0 Gbits/cm” can be obtained.

次に、本発明における情報の再生方法について説゛明す
る。情報の再生には、前述したSTM(即ち、走査型ト
ンネル顕微鏡)の技術を用いる。
Next, a method for reproducing information according to the present invention will be explained. The above-mentioned STM (ie, scanning tunneling microscope) technique is used to reproduce the information.

即ち、上記の如く、情報が記録されたディスク状記録媒
体の表面から予め定められた距離に導電性の深針をセッ
トし、該深針とディスク状記録媒体との間に数mV〜数
■の一定電圧を印加する。
That is, as described above, a conductive deep needle is set at a predetermined distance from the surface of a disk-shaped recording medium on which information is recorded, and a voltage of several mV to several square meters is applied between the deep needle and the disk-shaped recording medium. Apply a constant voltage of

そして、該ディスク状記録媒体を回転させることにより
前記深針は該ディスク状記録媒体の表面上を走査し、該
ディスク状記録媒体の表面の仕事関数の変化に応じたト
ンネル電流が前記深針に流れる。このトンネル電流の変
動を検出することにより、情報の再生を行う。
By rotating the disc-shaped recording medium, the deep needle scans the surface of the disc-shaped recording medium, and a tunnel current is applied to the deep needle according to a change in the work function of the surface of the disc-shaped recording medium. flows. Information is reproduced by detecting fluctuations in this tunnel current.

ところで、STEM技術において、固体の表面状態を測
定する方法としては、定電流モードと可変電流モードの
大きく分けて二つのモードがある。
By the way, in STEM technology, methods for measuring the surface state of a solid can be roughly divided into two modes: a constant current mode and a variable current mode.

従って、ディスク状記録媒体の表面の仕事関数の変化を
検出する検出方法としても、これら二つのモードにそれ
ぞれ基づいた二つの方法が考えられる。
Therefore, two methods based on these two modes can be considered as detection methods for detecting changes in the work function on the surface of a disk-shaped recording medium.

即ち、一つとしては、前記定電流モードに基づいた方法
で、探針を流れるトンネル電流が常に一定となるように
、探針の位置を圧電駆動装置等を用いて制御して、探針
とディスク状記録媒体の表面との間の距離を検知するこ
とにより、前述の仕事関数の変化を検出する方法が考え
られ、もう一つとしては、可変電流モードに基づいた方
法で、探針とディスク状記録媒体の表面との間の距離が
所定の距離となるように予め探針の位置をセットして、
探針に流れるトンネル電流を検知することにより、前述
の仕事関数の変化を検出する方法が考えられる。
That is, one method is based on the constant current mode, in which the position of the probe is controlled using a piezoelectric drive device or the like so that the tunnel current flowing through the probe is always constant. One possible method is to detect the change in the work function described above by detecting the distance between the probe and the surface of the disk-shaped recording medium.Another method is to use a method based on a variable current mode to The position of the probe is set in advance so that the distance between it and the surface of the shaped recording medium is a predetermined distance,
One possible method is to detect the change in the work function described above by detecting the tunnel current flowing through the probe.

尚、前述した情報の再生方法は、後者の可変電流モード
に基づいた方法を用いた場合について述べたものである
が、前者の定電流モードに基づいた方法を用いても同様
の結果が得られることは言うまでもない。
Note that the information reproducing method described above is based on the latter method based on the variable current mode, but similar results can be obtained using the former method based on the constant current mode. Needless to say.

また、ディスク状記録媒体をメモリとして用いる場合を
考えた場合、高転送レートを得る(即ち、高速度で再生
を行う)ためには、ディスク状記録媒体の表面を探針が
高速走査する必要があるため、後者の可変電流モードに
基づいた方法がより好ましいと言える。
Furthermore, when considering the case where a disk-shaped recording medium is used as a memory, in order to obtain a high transfer rate (that is, perform high-speed playback), it is necessary for the probe to scan the surface of the disk-shaped recording medium at high speed. Therefore, it can be said that the latter method based on the variable current mode is more preferable.

以上の様にして再生することにより、記録面密度が前述
した様な50 Gbits/ c m”であっても、確
実に情報を再生することができる。
By reproducing as described above, information can be reliably reproduced even if the recording surface density is 50 Gbits/cm'' as described above.

〔実施例〕〔Example〕

以下、本発明の一実施例を図面を用いて説明する。 An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.

第1図は本発明による記録方法によって情報の記録を行
う情報記録装置の一興体例を示した概略図である。
FIG. 1 is a schematic diagram showing an example of an information recording apparatus that records information using a recording method according to the present invention.

第1図において、lはガラス、プラスチックあるいはS
t等から成る表面が平坦かつ滑らかな基板である。2は
Wで構成される導電膜であり、真空蒸着法またはスパッ
タリング法により基板l上に均一性よく形成されている
。尚、導電膜2の厚さは特に厳密でなく、表面が滑らか
であればよい。
In Figure 1, l is glass, plastic or S.
The surface of the substrate is flat and smooth. Reference numeral 2 denotes a conductive film made of W, which is formed with good uniformity on the substrate l by vacuum evaporation or sputtering. Note that the thickness of the conductive film 2 is not particularly strict, and it is sufficient as long as the surface is smooth.

また、本実施例では、前述の如く導電膜2はWで構成さ
れているが、その他に、構成する元素としてはC,Mo
等が適している。
Further, in this embodiment, the conductive film 2 is made of W as described above, but other constituent elements include C, Mo, etc.
etc. are suitable.

以上の様な基板1と導電膜2とによってディスクが構成
される。
A disk is constituted by the substrate 1 and the conductive film 2 as described above.

また、3はイオン注入装置であり、極細イオンビームを
20〜200keVのエネルギーで発生させる。4はイ
オンビーム集束装置であり、イオンビームのビーム径を
30nm程度に集束する。
Further, 3 is an ion implantation device, which generates an extremely fine ion beam with an energy of 20 to 200 keV. Reference numeral 4 denotes an ion beam focusing device, which focuses the ion beam to a beam diameter of about 30 nm.

5はビーム変調器であり、記録信号に応じてイオンビー
ムの強度を制御する。6は前述したディスクを回転させ
るためのディスク回転用モータであり、7は真空チャン
バー、8は真空ポンプである。
5 is a beam modulator, which controls the intensity of the ion beam according to the recording signal. 6 is a disk rotation motor for rotating the disk described above, 7 is a vacuum chamber, and 8 is a vacuum pump.

では、本実施例の記録方法について説明する。Now, the recording method of this embodiment will be explained.

先ず、最初、ディスク上にトラッキング制御を行うため
のトラッキング用溝を設ける。トラッキング用溝の溝幅
としては30nm〜50nmが適当であり、また、溝深
さは0.Inm以上であれば原理的にトラッキング制御
が可能であるが、加工技術のマージンを考慮するとIn
n以上がより好ましい。従って、本実施例では、溝幅と
して30nm、溝深さとしてlnmを採用する。
First, a tracking groove for performing tracking control is provided on the disk. The appropriate width of the tracking groove is 30 nm to 50 nm, and the groove depth is 0.5 nm. Tracking control is possible in principle if it is Inm or more, but considering the margin of processing technology, Inm
More preferably n or more. Therefore, in this embodiment, the groove width is 30 nm, and the groove depth is 1 nm.

そこで、先ず初めに、真空ポンプ8により真空チャンバ
ー7内をlXl0−’pa程度に排気する。
Therefore, first of all, the inside of the vacuum chamber 7 is evacuated to about 1X10-'pa using the vacuum pump 8.

次に、基板1と導電膜2から成るディスクをディスク回
転用モータ6にて回転させる。そして、ビーム変調器5
によりビーム強度を一定にした状態で、イオン注入装置
3よりGa+イオンビームを、イオンビーム集束装置4
を介してディスクの導電膜2上に照射し、このGa”イ
オンビームによりエツチングして溝幅30nm、溝深さ
lnmのトラッキング用溝を形成する。
Next, the disk consisting of the substrate 1 and the conductive film 2 is rotated by the disk rotation motor 6. And beam modulator 5
With the beam intensity kept constant by
The Ga'' ion beam is irradiated onto the conductive film 2 of the disk through the Ga'' ion beam, and etched to form a tracking groove having a groove width of 30 nm and a groove depth of 1 nm.

この様にして、ディスク上にトラックキング用溝を形成
したら、次に、情報の記録を行う。
After the tracking grooves are formed on the disk in this way, information is then recorded.

そこで、先ず、初めに、真空ポンプ8により真空チャン
バー7内をlXl0−’paまで真空排気する。次に、
ディスクをディスク回転用モータ6によって回転させる
。そして、記録信号に応じてビーム変調器5によりビー
ム強度を制御しながら、イオン注入装置3よりCsイオ
ンビームを、イオンビーム集束装置4を介してディスク
の導電膜2上に照射して、イオン注入を行う。この時、
Csイオンビームのビーム径はイオンビーム集束装置4
によって30nm程度に集束されている。
Therefore, first, the inside of the vacuum chamber 7 is evacuated to lXl0-'pa using the vacuum pump 8. next,
The disk is rotated by a disk rotation motor 6. Then, while controlling the beam intensity by the beam modulator 5 according to the recording signal, a Cs ion beam is irradiated from the ion implantation device 3 onto the conductive film 2 of the disk via the ion beam focusing device 4 to implant ions. I do. At this time,
The beam diameter of the Cs ion beam is determined by the ion beam focusing device 4.
It is focused to about 30 nm.

尚、照射するイオンビームの種類を変えるのは、イオン
注入装置3内のイオンビームを発生させるためのターゲ
ットを取り換えるだけで容易に行うことができる。
Note that the type of ion beam to be irradiated can be easily changed by simply replacing the target for generating the ion beam in the ion implantation device 3.

第2図(a)は、第1図における導電膜2の表面上に形
成されたトラッキング用溝及び記録部の一部を拡大して
示した平面図であり、第2図(b)は第2図(a)のA
−A’線方向における断面図である。
FIG. 2(a) is an enlarged plan view showing a portion of the tracking groove and recording portion formed on the surface of the conductive film 2 in FIG. A in Figure 2 (a)
- It is a sectional view in the A' line direction.

第2図(a)、 (b)において、9はCsイオンビー
ムによってイオン注入された記録部であり、10はGa
+イオンビームによるエツチングによって形成されたト
ラッキング用溝である。
In FIGS. 2(a) and 2(b), numeral 9 is a recording portion into which ions are implanted by a Cs ion beam, and numeral 10 is a recording portion of Ga.
This is a tracking groove formed by etching with a positive ion beam.

即ち、前述した様にして、導電膜2上に、第2図(a)
、(b)に示す様な、トラッキング用溝10を形成する
と共に、導電膜2を構成する元素(即ち、W)とは異な
る元素(即ち、Cs)を注入することにより、注入した
部分、即ち、第2図(a)に示す記録部9の仕事関数を
変化させている。
That is, in the manner described above, the conductive film 2 is coated as shown in FIG. 2(a).
, by forming a tracking groove 10 as shown in (b) and implanting an element (i.e. Cs) different from the element (i.e. W) constituting the conductive film 2, , the work function of the recording section 9 shown in FIG. 2(a) is changed.

下記の表1に物質と仕事関数との関係を示す。Table 1 below shows the relationship between substances and work functions.

つまり、表1から明らかなように、本実施例の如く、デ
ィスクの導電膜2を構成する元素がWで、注入された元
素がCsである場合、導電膜2を構成するWの仕事関数
は4.55(eV)であるが、WにCsを注入すること
により、注入した部分、即ち、記録部9が合金のW−C
sになると、その部分の仕事関数は1.36(eV)に
変化する。
In other words, as is clear from Table 1, when the element constituting the conductive film 2 of the disk is W and the implanted element is Cs as in this example, the work function of W constituting the conductive film 2 is 4.55 (eV), but by injecting Cs into W, the injected part, that is, the recording part 9 becomes an alloy W-C.
s, the work function of that part changes to 1.36 (eV).

以上のようにして、本実施例においては、情報の記録が
なされる。
As described above, information is recorded in this embodiment.

本実施例によれば、ビット径(第2図(a)参照)は3
0nmであるので、l・ランクピッチを60nm、ディ
スク径を10cmに設定すると、記録面密度として50
 Gbits/ c m”を得、記録容量として100
0バイトを得ることができる。
According to this embodiment, the bit diameter (see FIG. 2(a)) is 3
0 nm, so if the l rank pitch is set to 60 nm and the disk diameter is set to 10 cm, the recording surface density is 50 nm.
Gbits/cm” and recording capacity of 100
You can get 0 bytes.

次に、本実施例の再生方法について説明する。Next, the reproduction method of this embodiment will be explained.

第3図(a)は本発明による再生方法によって情報の再
生を行う情報再生装置の情報検出部分の一興体例を示し
た斜視図、第3図(b)は第3図(a)をB方向より見
た時の側面図、である。
FIG. 3(a) is a perspective view showing an example of an information detecting part of an information reproducing apparatus that reproduces information by the reproducing method according to the present invention, and FIG. 3(b) is a perspective view of FIG. 3(a) in direction B. This is a side view when viewed from above.

第3図(a)、(b)において、11.12はそれぞれ
トラッキング用探針、13は再生用探針、14は圧電駆
動装置である。
In FIGS. 3(a) and 3(b), 11 and 12 are tracking probes, 13 is a reproduction probe, and 14 is a piezoelectric drive device.

探針11.12.13はそれぞれw、pt等の金属から
成り、先端の曲率半径Rは1100n程度である。しか
し、先端の曲率半径Rと水平分解能δとの間には、δL
:xR””の関係があるので、ビット径30nmの記録
部9を読みとるためには、再生用深針13の先端の曲率
半径RはR<900nmであればよい。
The probes 11, 12, and 13 are each made of metal such as w or pt, and the radius of curvature R at the tip is about 1100n. However, there is a difference between the radius of curvature R at the tip and the horizontal resolution δ, δL
:xR"" Therefore, in order to read the recording part 9 with a bit diameter of 30 nm, the radius of curvature R of the tip of the reproducing deep needle 13 only needs to be R<900 nm.

尚、第3図(a)、 (b)においては、説明の都合上
、探針11.12.13を、記録部9.トラッキング用
溝10に対する実際の寸法比よりもかなり縮小して描い
である。
In addition, in FIGS. 3(a) and 3(b), for convenience of explanation, the probes 11, 12, and 13 are shown in the recording section 9. It is drawn much smaller than the actual size ratio of the tracking groove 10.

また、圧電駆動装置14は、各探針11,12゜13を
ディスクの半径方向αと垂直方向βの2次元の方向に変
位させるものである。
Furthermore, the piezoelectric drive device 14 displaces each probe 11, 12° 13 in two-dimensional directions of the radial direction α and the perpendicular direction β of the disk.

そこで、先ず、最初、圧電駆動袋’t 14によって、
再生用探針13をディスクの導体膜2の表面から距離Z
=0.5nmの位置にセットする。次に、再生用探針1
3と導体膜2との間に一定電圧V=0.9(V)を印加
する。そして、ディスクをディスク回転用モータ(図示
せず)によって回転させる。これにより、各探針11.
12.13は導電膜2上を走査する。この時、再生用探
針13には導体膜2の表面の仕事関数の変化に応じたト
ンネル電流が流れる。そこで、このトンネル電流の変動
を検出することにより、情報の再生を行う。
Therefore, first, by the piezoelectric drive bag 't 14,
The reproduction probe 13 is placed at a distance Z from the surface of the conductor film 2 of the disk.
=0.5 nm. Next, playback probe 1
A constant voltage V=0.9 (V) is applied between 3 and the conductive film 2. The disk is then rotated by a disk rotation motor (not shown). As a result, each probe 11.
12 and 13 scan the conductive film 2. At this time, a tunnel current flows through the reproduction probe 13 in accordance with a change in the work function of the surface of the conductive film 2. Therefore, information is reproduced by detecting fluctuations in this tunnel current.

ここで、検出されるトンネル電流の電流密度をJ y 
(A / n m ”)、導体膜2の表面の仕事関数を
φ(eV)とすると、再生用探針13と導体膜2との間
に印加する電圧Vは0.9(V)、再生用探針13と導
体膜2の表面との間の距#Zは0.5 n mであるの
で、 J t = 5.69X 10−’−JT・EXP (
−5,13J)と表わされる。
Here, the current density of the detected tunnel current is J y
(A/n m ”) and the work function of the surface of the conductor film 2 is φ (eV), the voltage V applied between the reproduction probe 13 and the conductor film 2 is 0.9 (V), Since the distance #Z between the probe 13 and the surface of the conductive film 2 is 0.5 nm, J t = 5.69X 10-'-JT・EXP (
−5,13J).

この弐によって導びかれるトンネル電流の電流密度J7
と仕事関数φとの関係を第4図に示す。
Current density J7 of tunnel current led by this second
The relationship between φ and work function φ is shown in FIG.

前述した様に、Wで構成されるディスクの導電112上
にCsを注入した場合、注入した部分、即ち、記録部9
の仕事関数は1.36(eV)となり、それ以外の部分
の仕事関数は4.55(eV)であるので、検出される
トンネル電流の電流密度は第4図から明らかな様に1〜
2桁変化することになる。従って、記録された情報を十
分再生することが可能である。
As mentioned above, when Cs is injected onto the conductive layer 112 of the disk made of W, the injected portion, that is, the recording portion 9
The work function of the area is 1.36 (eV), and the work function of the other part is 4.55 (eV), so the current density of the detected tunnel current is 1 to 1, as is clear from Figure 4.
This will result in a two-digit change. Therefore, it is possible to sufficiently reproduce recorded information.

次に、本実施例におけるトラッキング制御について説明
する。
Next, tracking control in this embodiment will be explained.

本実施例では、トラッキング制御についてもトンネル電
流を検出することによって行う。
In this embodiment, tracking control is also performed by detecting tunnel current.

先ず、2木のトラッキング用深針11.12は、第3図
(b)に示す様に、再生用深針13がディスク半径方向
において正しい位置(即ち、再生用深針13が記録部9
の中心を走査する位置)にある時に、各々、トラッキン
グ用溝10の中心線が°ら左右に等距離となるように設
定されている。しかし、必ずしもトラッキング用溝10
の中心線と鏡像関係にある必要はない。即ち、トラッキ
ング用深針11.12は、トラッキング用溝10の中心
線から等距離でありさえす゛れば、その中心線に沿った
方向においてずれていていも構わない。また、トラッキ
ング用溝10の中心線から各トラッキング用深針11.
12までの距離は、トラッキング用溝10の溝幅の1/
2未満であれば良く、特に限定するものではない。
First, as shown in FIG. 3(b), the two tracking needles 11 and 12 are positioned so that the reproduction needle 13 is in the correct position in the disk radial direction (that is, the reproduction needle 13 is in the recording section 9).
The center lines of the tracking grooves 10 are set to be equidistant to the left and right when the center of the tracking groove 10 is at the scanning position. However, the tracking groove 10 is not necessarily
It does not have to be a mirror image of the center line of That is, the tracking needles 11 and 12 may be offset in the direction along the center line of the tracking groove 10 as long as they are equidistant from the center line. Further, from the center line of the tracking groove 10, each tracking deep needle 11.
The distance to 12 is 1/1 of the groove width of the tracking groove 10.
It may be less than 2, and is not particularly limited.

次に、以上の様にして設けられた2本のトラッキング用
深針11.12と導電膜2との間に一定の電圧を印加す
る。そして、前述した様に″、ディスクをディスク回転
用モータ(図示せず)によって回転させると、各深針1
1.12.13は導電膜2上を走査する。
Next, a constant voltage is applied between the two tracking needles 11 and 12 provided as described above and the conductive film 2. As described above, when the disk is rotated by a disk rotation motor (not shown), each deep needle 1
1.12.13 scans the conductive film 2.

そこで、各トラッキング用深針11.12に流れるトン
ネル電流の差分を検出し、それに基づいて圧電駆動装置
14を駆動して、再生用深針13のディスク半径方向の
トラッキングずれを補正する。また、トラッキング用深
針11.12に流れるトンネル電流の絶対値を検出し、
それに基づいて圧電駆動装置14を駆動して、再生用深
針13と導電膜2の表面との間の距離ずれを補正する。
Therefore, the difference between the tunnel currents flowing through each of the tracking needles 11 and 12 is detected, and the piezoelectric drive device 14 is driven based on the difference to correct the tracking deviation of the reproduction needle 13 in the disk radial direction. In addition, the absolute value of the tunnel current flowing through the tracking deep needle 11 and 12 is detected,
Based on this, the piezoelectric drive device 14 is driven to correct the distance deviation between the reproduction deep needle 13 and the surface of the conductive film 2.

第3図(a)、(b)に示す様に、2本のトラッキング
用深針11.12と1本の再生用深針13とは一体型に
する方が、サーボ系を簡易化できるので、より好ましい
As shown in FIGS. 3(a) and 3(b), the servo system can be simplified if the two tracking needles 11, 12 and one reproducing needle 13 are integrated. , more preferred.

また、外界からのごみ等の汚染からディスクの表面を守
るために、ディスクと深針とは密封一体型にした方がよ
り好ましい。
Further, in order to protect the surface of the disk from contamination by dust and the like from the outside world, it is more preferable that the disk and the deep needle be integrally sealed.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

以上説明したように、本発明による記録方法によれば、
記録面密度50 Gbits/ c m”と、従来の光
ディスクの10’倍にも相当する極めて高い記録密度に
て情報を記録できるので、AI(人工知能)システム等
に適した高密度大容量のメモリを実現することも可能で
ある。
As explained above, according to the recording method according to the present invention,
It can record information at an extremely high recording density of 50 Gbits/cm", which is equivalent to 10 times that of conventional optical discs, making it a high-density, large-capacity memory suitable for AI (artificial intelligence) systems, etc. It is also possible to realize

また、本発明による再生方法によれば、上記の様な極め
て高い記録密度で記録された情報であっても、確実に再
生することができる。
Further, according to the reproducing method of the present invention, even information recorded at extremely high recording density as described above can be reliably reproduced.

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

第1図は本発明による記録方法によって情報の記録を行
う情報記録装置の一具体例を示した概略図、第2図(a
)は第1図における導電膜の表面上に形成されたトラッ
キング用溝及び記録部の一部を拡大して示した平面図、
第2図(b)は第2図(a)のA−A’線方向における
断面図、第3図(a)は本発明による再生方法によって
情報の再生を行う情報再・生装置の情報検出部分の一具
体例を示した斜視図、第3図(b)は第3図(a)をB
方向より見た時の側面図、第4図は本発明の一実施例に
おけるトンネル電流の電流密度と仕事関数との関係を示
した特性図、である。 符号の説明 l・・・基板、2・・・導電膜、3・・・イオン注入装
置、4・・・イオンビーム集束装置、5・・・ビーム変
調器、6・・・ディスク回転用モータ、7・・・真空チ
ャンバー、8・・・真空ポンプ、9・・・記録部、IO
・・・トラッキング用溝、11.12・・・トラッキン
グ用深針、13・・・再生用深針、14・・・圧電駆動
装置。 代理人 弁理士 並 木 昭 夫 Ml S (ニーム奮1周器 デ)スフ口中&用七−プ 哨2 図 (α) (b)
FIG. 1 is a schematic diagram showing a specific example of an information recording device that records information using the recording method according to the present invention, and FIG.
) is a plan view showing an enlarged part of the tracking groove and the recording part formed on the surface of the conductive film in FIG.
FIG. 2(b) is a sectional view taken along line AA' in FIG. 2(a), and FIG. 3(a) is information detection of an information reproducing/reproducing device that reproduces information by the reproducing method according to the present invention. A perspective view showing a specific example of the part, FIG. 3(b) is a perspective view of FIG. 3(a)
FIG. 4 is a side view when viewed from the direction, and is a characteristic diagram showing the relationship between the current density of tunnel current and work function in one embodiment of the present invention. Explanation of symbols 1... Substrate, 2... Conductive film, 3... Ion implanter, 4... Ion beam focusing device, 5... Beam modulator, 6... Disk rotation motor, 7... Vacuum chamber, 8... Vacuum pump, 9... Recording section, IO
... Tracking groove, 11.12... Tracking deep needle, 13... Reproducing deep needle, 14... Piezoelectric drive device. Agent Patent Attorney Akio Namiki Ml S (Neem 1 cycle device) Sufu mouth & use 7-push 2 Figure (α) (b)

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1、記録媒体の表面に該記録媒体を構成する元素とは異
なる元素を記録すべき情報に応じて局所的に注入し、注
入した部分の仕事関数を変化させることにより前記情報
の記録を行い、前記記録媒体の表面から離れた位置に配
置され該記録媒体の表面上を走査する探針と前記記録媒
体との間に一定の電圧を加えつつ、前記探針と前記記録
媒体の表面との間の距離(または該探針に流れるトンネ
ル電流)を一定とした時の該探針に流れるトンネル電流
(または該探計と前記記録媒体の表面との間の距離)を
検知して、前記記録媒体の表面の仕事関数の変化を検出
することにより前記情報の再生を行うことを特徴とする
情報の記録再生方法。 2、特許請求の範囲第1項に記載の情報の記録再生方法
において、記録時における前記記録媒体の表面への前記
元素の注入は、イオン注入法にて行うことを特徴とする
情報の記録再生方法。 3、特許請求の範囲第1項に記載の情報の記録再生方法
において、記録時における前記記録媒体の表面への前記
元素の注入は、熱拡散法にて行うことを特徴とする情報
の記録再生方法。 4、特許請求の範囲第1項乃至第3項のうちの任意の一
つに記載の情報の記録再生方法において、前記情報を再
生する際、前記記録媒体の表面から離れた位置に配置さ
れ該記録媒体の表面に予め設けられたトラッキング用溝
上を走査するトラッキング用探針を2本用意し、これら
トラッキング用探針と前記記録媒体との間に一定の電圧
を加えつつ、各トラッキング用探針に流れるトンネル電
流を検知して、その検知結果に基づいて前記探針の位置
を制御することにより、該探針が前記記録媒体の表面上
における情報の記録された部分を走査するようにしたこ
とを特徴とする情報の記録再生方法。 5、特許請求の範囲第1項乃至第4項のうちの任意の一
つに記載の情報の記録再生方法において、前記記録媒体
はディスク形状をなすことを特徴とする情報の記録再生
方法。
[Claims] 1. By locally implanting an element different from the elements constituting the recording medium onto the surface of the recording medium according to the information to be recorded, and changing the work function of the implanted portion, Information is recorded, and while applying a constant voltage between a probe disposed at a position away from the surface of the recording medium and scanning the surface of the recording medium, and the recording medium, the probe and the recording medium are Detecting the tunnel current flowing through the probe (or the distance between the probe and the surface of the recording medium) when the distance between the probe and the surface of the medium (or the tunnel current flowing through the probe) is constant. A method for recording and reproducing information, characterized in that the information is reproduced by detecting a change in the work function of the surface of the recording medium. 2. The method for recording and reproducing information as set forth in claim 1, wherein the element is implanted into the surface of the recording medium during recording by an ion implantation method. Method. 3. The method for recording and reproducing information as set forth in claim 1, wherein the element is implanted into the surface of the recording medium during recording by a thermal diffusion method. Method. 4. In the method for recording and reproducing information according to any one of claims 1 to 3, when reproducing the information, a Two tracking probes are prepared to scan over tracking grooves provided in advance on the surface of a recording medium, and while applying a constant voltage between these tracking probes and the recording medium, each tracking probe is By detecting a tunnel current flowing through the recording medium and controlling the position of the probe based on the detection result, the probe scans a portion of the surface of the recording medium where information is recorded. An information recording and reproducing method characterized by: 5. A method for recording and reproducing information according to any one of claims 1 to 4, wherein the recording medium has a disk shape.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH01151035A (en) * 1987-12-09 1989-06-13 Hitachi Ltd High density reproducing device and recording and reproducing device
JPH03156749A (en) * 1989-08-10 1991-07-04 Canon Inc Substrate and electrode substrate for recording medium, recording medium, production thereof, recording device, reproducing device, recording and reproducing device, recording method, recording and reproducing method, reproducing and erasing method
JPH03278341A (en) * 1990-03-28 1991-12-10 Canon Inc Fine probe electrode employed recording/reproducing device

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