(57)【要約】  電気的効果データ記録媒体（１）は、好ましくは、保護層（３）と、局部的な電気的伝導層（４）と、記録層（５）と、電極（６）を形成する薄い層と、基板（７）から構成される。局部的な電気的伝導層（４）は、低い導電性の物質（８）によって形成される。物質（８）内では、物質（８）より大きい導電性を有する含有物（９）が分散している。含有物（９）は、楕円形状又は球状であってもよく、且つ、物質（８）は、非線形性導電性を示す。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１つの記録層（５）を含む電気的効果データ記録媒体であって、
前記記録層上には、低い導電性を示す物質（８）によって形成された局部的な導電層（４）が設けられ、
前記記録層内には、前記物質（８）よりも高い導電性を示す含有物（９）が分散し、
前記物質（８）は、非線形の導電性を示すことを特徴とする媒体。
【請求項２】
前記含有物（９）は、貫通しないことを特徴とする請求項１に記載の媒体。
【請求項３】
前記含有物（９）は、楕円状であることを特徴とする請求項１又は２に記載の媒体。
【請求項４】
各含有物（９）は、前記局部的な導電層（４）と前記記録層（５）との間の界面に対して、略垂直の長手方向軸（Ｓ）を示すことを特徴とする請求項３に記載の媒体。
【請求項５】
前記含有物（９）は、カーボンナノチューブ、ｎ型シリコンナノチューブ、又はｐ型シリコンナノチューブであることを特徴とする請求項３又は４に記載の媒体。
【請求項６】
前記含有物（９）は、略球状であることを特徴とする請求項１又は２に記載の媒体。
【請求項７】
前記含有物（９）は、ニッケル及び鉄から選択された金属から作られているか、又は、ガリウムヒ素化合物、アルミニウムヒ素化合物、及びニッケル基、鉄基、金基、若しくは銀基の化合物から選択された化合物によって作られていることを特徴とする請求項６に記載の媒体。
【請求項８】
前記局部的な導電層（４）の物質（８）はカルコゲニドであることを特徴とする請求項１乃至７の何れか１項に記載の媒体。
【請求項９】
前記記録層（５）を形成する物質は、前記局部的な導電層（４）の物質（８）と同一であることを特徴とする請求項１乃至８の何れか１項に記載の媒体。
【請求項１０】
前記含有物（９）は、前記記録層（５）と前記局部的な導電層（４）との間の界面と接触していることを特徴とする請求項１乃至９の何れか１項に記載の媒体。
【請求項１１】
少なくとも１つのマイクロチップ（２）を含むデータ記録装置において、前記局部的な導電層（５）は、前記記録層（５）及び前記マイクロチップ（２）との間に設けられていることを特徴とする請求項１乃至１０の何れか１項に記載の媒体（１）の用途。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、少なくとも１つの記録層を含む電気的効果によってデータを記録する媒体であって、記録層上には、低い導電性を示す物質によって形成された局部的な導電層が設けられ、記録層内には、上記物質よりも高い導電性を示す含有物が分散している媒体に関する。
【背景技術】
【０００２】
コンピュータ分野及びマルチメディア分野の両方において、データ記録は、増加する容量の要求を満たさなければならない。異なる技術が、磁気ハードディスクから光学を用いる記録媒体（例えば、ＤＶＤ型の媒体）及びソリッドメモリにまで広がってきている。たとえどんな記録技術が用いられているとしても、メモリドットの大きさ（ビット）は、常に、減少することが求められている。記録容量が増えることは、記憶密度が増えることを意味している。しかし、記録されたデータにアクセスする手段は、最大の可能記憶密度（例えば、光学のレーザスポットの大きさ又はソリッドメモリの回路にアドレス指定する行／列）をしばしば固定する。
【０００３】
近年、約１テラビット／ｃｍ２の極めて大きな記憶容量が、原子間引力の分野（“Ｔｈｅ  Ｍｉｌｌｉｐｅｄｅ  −  Ｍｏｒｅ  ｔｈａｎ  ｏｎｅ  ｔｈｏｕｓａｎｄ  ｔｉｐｓ  ｆｏｒ  ｆｕｔｕｒｅ  ＡＦＭ  ｄａｔａ  ｓｔｏｒａｇｅ”，  Ｐ．Ｖｅｔｔｉｇｅｒ  ｅｔ  ａｌ．，  ＩＢＭ  Ｊ．ＲＥＳ．Ｄｅｖｅｌｏｐ．，  ｖｏｌ．４４，  ｎ°３，  Ｍａｙ  ２０００，  ｐ．３２４−３４０）で用いられているものと同じ型のマイクロチップを実施することによって得られてきている。高い密度は、ナノメータ規模の先端を有するマイクロチップを用いてビットを局部化することによって得られる。一般的には、複数のマイクロチップが、記録媒体の表面にある程度接触して、上記媒体の特性を局部的に変化させ、且つ、その結果、リードバックできるようになる前にデータを符号化するために用いられている。
【０００４】
記録媒体は、データの記録が行われるときに、媒体内で変化した特性の型に依存して異なるファミリーに分類され得る。それ故に、高分子物質の層にホールを形成することによって、相変化物質の非結晶質状態から結晶質状態への可逆変化、又は、磁気的効果若しくは光学的効果によって、達成され得る。
【０００５】
データ記録は、帯電した種（電子、イオン）の移動又は記録媒体を経由するマイクロチップからの電流の移動によっても行われる。そのような技術は、極めて良好な空間分解能を示すビットを取得可能にする。
【０００６】
文献“Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ  ｐｒｏｂｅ  ｓｔｏｒａｇｅ  ｕｓｉｎｇ  Ｊｏｕｌｅ  ｈｅａｔｉｎｇ  ｉｎ  ｐｈａｓｅ  ｃｈａｎｇｅ  ｍｅｄｉａ”（Ａｐｐｌｉｅｄ  Ｐｈｙｓｉｃｓ  Ｌｅｔｔｅｒｓ，  Ｖｏｌ．８５，  Ｎ°２６，  ２７／１２／２００４，  ｐａｇｅｓ  ６３９２−６３９４）において、Ｓ．Ｇｉｄｏｎらは、相変化によって記録媒体のマイクロチップを用いて行われるデータ記録について研究した。記録媒体は、シリコン基板、カーボン電極、Ｇｅ２Ｓｂ２Ｔｅ５記録層、及びカーボン保護層を連続的に含む積層によって形成されている。記録は、ジュール効果によって記録層の領域を熱することによって達成される。上記領域は、実際には、１６ｎｍ規模のマークを取得可能にするような、記録媒体を経由して電流が流れるように電気的に分極されたマイクロチップによって指定されている。
【０００７】
しかしながら、上記記録媒体の性能は、近接場において、記録層がマイクロチップによって指定されるという事実に起因する。保護層又はマイクロチップと記録層との間に設けられた層は、特に、マイクロチップの摩擦に対して媒体を保護するために、空間分解能ができるだけ減少しない程度に薄くしなければならない。しかしながら、この制約は、記録媒体の長寿命とは相容れないが、だからこそ、保護層は、例えば、電流フロー又は表面電界に関連した効果によって引き起こされる熱などの大きなストレスの影響をしばしば受ける。
【０００８】
欧州特許出願ＥＰ−Ａ０７３９００４号では、記録媒体は、保護層を含んでいない。データ記録は、電界の下で、記録媒体の導通を局部的に変化させることによって行われる。この変化は、ｐ型シリコン基板又はｎ型シリコン基板上に形成され、且つ、記録層として用いられるシリコン酸化膜の絶縁層の絶縁破壊によって達成される。絶縁層と同じ側に設けられたマイクロチップと上記基板との間に電圧を印加することは、実際には、絶縁層の抵抗の局部的な現象を引き起こすファウラー・ノルトハイム型の電流量を作り出す。この絶縁層の抵抗の局部的な減少は、それによって、絶縁層内にデータを記録するために用いられる。しかしながら、保護層の欠如は、この型の記録媒体を極端に脆弱にしてしまう。
【０００９】
文献ＵＳ／２００５／０２８５１６９号では、メモリマトリクスのヒステリシス物質メモリ層は、電気的に異方性である伝導層によって覆われている。伝導層は、より低い伝導性のマトリクスによってお互いが絶縁された貫通伝導ドットを含有する分子構造を取得可能にする方法によって形成される。用いられる分子構造は、例えば、金属の塊、列状の粒子、粒状フィルム、フラーレン、ナノ粒子などである。文献ＵＳ／２００５／０２８５１６９号では、その伝導ドットを有する伝導層は、強誘電体ランダムアクセスメモリ（ＦｅＲＡＭ）から強誘電体セルの輪郭を描くために設計されたマルチレイヤマスク構造を置換可能にする。
【００１０】
英国特許出願ＧＢ１０８８１１７号では、電気的効果による移動データ記録媒体は、導電基板を含み、導電基板上に、電極チップと伝導基板との間に印加された制御電流によって高インピーダンス状態から低インピーダンス状態へ選択的に且つ可逆的に変化できる二硫化モリブデン膜が堆積されている。二硫化モリブデン膜は、複数の伝導部分の形状にエッチングされたその他の膜、絶縁物質が充填されているコンタクトの間の空間によって覆われ得る。データ記録及びデータ消去は、それによって、伝導部分の直下に設けられた二硫化モリブデン膜の領域において行われる。しかしながら、上記膜は、実施が容易ではなく、且つ、正確なデータの記録は不可能である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】欧州特許出願ＥＰ−Ａ０７３９００４号
【特許文献２】米国特許出願ＵＳ／２００５／０２８５１６９号
【特許文献３】英国特許出願ＧＢ１０８８１１７号
【非特許文献】
【００１２】
【非特許文献１】“Ｔｈｅ  Ｍｉｌｌｉｐｅｄｅ  −  Ｍｏｒｅ  ｔｈａｎ  ｏｎｅ  ｔｈｏｕｓａｎｄ  ｔｉｐｓ  ｆｏｒ  ｆｕｔｕｒｅ  ＡＦＭ  ｄａｔａ  ｓｔｏｒａｇｅ”，  Ｐ．Ｖｅｔｔｉｇｅｒ  ｅｔ  ａｌ．，  ＩＢＭ  Ｊ．ＲＥＳ．Ｄｅｖｅｌｏｐ．，  ｖｏｌ．４４，  ｎ°３，  Ｍａｙ  ２０００，  ｐ．３２４−３４０
【非特許文献２】Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ  ｐｒｏｂｅ  ｓｔｏｒａｇｅ  ｕｓｉｎｇ  Ｊｏｕｌｅ  ｈｅａｔｉｎｇ  ｉｎ  ｐｈａｓｅ  ｃｈａｎｇｅ  ｍｅｄｉａ”（Ａｐｐｌｉｅｄ  Ｐｈｙｓｉｃｓ  Ｌｅｔｔｅｒｓ，  Ｖｏｌ．８５，  Ｎ°２６，  ２７／１２／２００４，  ｐａｇｅｓ  ６３９２−６３９４）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
本発明の目的は、従来技術の欠点を改善することである。より具体的には、本発明の目的は、高いデータ記憶容量を示す電気的効果によるデータ記録媒体を提案することである。
【００１４】
本発明によれば、この目的は、添付の特許請求の範囲によって達成される。
【００１５】
他の利点及び特徴は、非限定的な例示目的で与えられる以下の本発明の特定の実施形態の記述から、且つ、添付の図面を参照してより明らかになるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明に係るデータ記録前の記録媒体の第１実施形態を概略的に示す断面図である。
【図２】本発明に係るデータ記録後の記録媒体の第１実施形態を概略的に示す断面図である。
【図３】本発明に係る記録媒体の第２実施形態を概略的に示す断面図である。
【図４】図３に係る記録媒体の代替的な実施形態を概略的に示す断面図である。
【図５】本発明に係る記録媒体の第３実施形態を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
図１及び図２に図示された第１実施形態によれば、例えば、マイクロチップ２による記録装置に用いられる電気的効果データ記録媒体１は、好ましくは、平行な薄い層の連続的な積層によって形成される。
【００１８】
電気的効果データ記録媒体１が意味するのは、電荷蓄積効果、帯電した種（電子、イオン）の移動効果、又はサブ電界伝導効果を利用可能な記録媒体である。このことは、例えば、絶縁破壊又は電流フローによって、媒体の記録層又はメモリ層内の局部的な導電性の局部的な変化を引き起こし得る。電気的効果は、より多くの又はより少ない伝導記録層内の電流線の濃度を誘導する電界効果として考えられ得る。この場合には、書込処理は、相変化を有する記録層内の熱的効果、電解効果、又は帯電した種の移動をもたらすいかなる効果をも基礎とし得る。
【００１９】
マイクロチップ２による記録装置では、電圧が、一般的には、記録層の導電性を局部的に変化させる方法で、少なくとも１つのマイクロチップ２と記録層の下に設けられた電極との間に印加される。
【００２０】
このように、図１及び図２では、媒体１は、保護層３、局部的な導電層４、記録層５又はレイヤメモリ、電極６を形成する薄い層、及び基板７の連続的な重ね合わせによって形成される。一般的には、１００μｍである距離Ｄによって分けられる２つのマイクロチップ２は、媒体１の保護層３と同じ側に設けられる上記保護層３に接触する自由端である。
【００２１】
記録層５上に設けられた局部的な導電層４は、上記薄い層４の残りよりも高い導電性を有する局部的な領域を含む薄い層である。より具体的には、薄い層４は、低い導電性物質８によって形成され、その中には、物質８より高い導電性の含有物９が分散している。それによって、含有物９は、より高い導電領域を特徴づける。図１及び図２では、含有物９は、楕円形状であり、且つ、局部的な導電層３と記録層５との間の界面に対して略垂直である長手方向軸Ｓを示している。含有物９は、シリコンに伝導性を与える不純物添加、例えば、カーボンナノチューブ、ｎ型シリコンナノチューブ、又はｐ型シリコンナノチューブである。局部的な導電層４の物質８は、さらに、非線形導電性、すなわち、物質８が影響を受ける電界に従って可変である導電性を示すために選択される。例えば、物質８は、ＧｅＳｂＴｅ、ＡｇＩｎＳｂＴｅのように、印加された電界とともに増加する導電性を示すカルコゲニド基化合物である。物質８は、ＦｅＳｉ２又は水素化された非結晶化シリコンのような、テルル化物、セレン化物、硫化物である。
【００２２】
記録層５上、より具体的には、記録層５とマイクロチップ２との間の局部的な導電層４の存在は、記録層を、特に、マイクロチップ２によって引き起こされる摩擦から機械的に保護するが、記録装置上のマイクロチップのコンタクトから生じるいかなる機械的圧縮応力からも機械的に保護する。
【００２３】
さらに、記録層５上に局部的な導電層４を設けることは、良好な空間分解を保存しながら大きな記憶容量を取得可能にするだけでなく、電気的効果を極めて精細に局部化することによって上記データを記録するために必要なエネルギーを低減可能にするように、電界効果が集中することを意味する。含有物９のように、高い導電性を有する局部的な領域の存在は、実際には、上記領域、より具体的には、媒体１内の含有物９の量のフォームファクタによって増幅した電気的効果を活用する。それによって、マイクロチップ２が上記含有物９の近くに設けられるときには、楕円形状の含有物９は、マークが形成されることになる記録層５に到達する前に、局部的な導電層４内のチップ効果を引き延ばすことになる。局部的な導電層４内のチップ効果を引き延ばすことは、電気的影響又はドットの近接による伝導によって生じる。ドットの近接による伝導は、それほど伝導性のない媒体内のジャンプ伝導型の伝導性に等しい。このように、図２では、マーク（ビット）１０は、それぞれ、参照符号２のマイクロチップに近接する含有物９に面する記録層５内に記録された。
【００２４】
より具体的には、図１に示されているような含有物９に近い電界の数的モデリングは、分極したマイクロチップ２の影響下で、以下のことを決定可能にする。
・局部的な導電層４の厚さと記録層５の厚さとの間の最適比は約３である。
・局部的な導電層４の電気抵抗と記録層５の電気抵抗との間の最適比は約１／３である。
層４及び５の厚さは、数ｎｍから数十ｎｍに及ぶ。例えば、局部的な導電層４の厚さは、５０ｎｍに達してもよい。
【００２５】
さらに、物質８が非線形導電性を示すという事実は、マイクロチップ２と電極６との間に電界が印加されるときに、ケーソン効果を取得するという利点を示す。非線形導電性を有する物質は、実際には、上記マイクロチップ２に近接する含有物９上へ電界を有向可能にする。このことは、単一のマークが記録層５内に作り出されることを意味する。上記マークは、対応する含有物９の略下に設けられている。それどころか、線形導電性を有する物質とともに、いくつかの含有物の近くに電界を印加すると、いくつかのマークが記録層内に形成されることになる。含有物の楕円形状と組み合わされることで、含有物の楕円形状及び物質８の非線形伝導性特性という理由で、記録媒体が力線の二重収束効果から利益を享受する限りは、物質８のこの特徴は著しい利点である。
【００２６】
図１及び図２に示されたように、含有物９は、貫通しないこと、すなわち、その厚さ方向に局部的な伝導層４を右方向に貫通しないことが有利である。より具体的には、図１及び図２に示されたように、楕円形の含有物９の最大寸法Ｌは、局部的な伝導層４の厚さより小さいので、含有物は、局部的な伝導層４と保護層３との間の界面と、局部的な伝導層４と記録層５との間の界面と、の両方に接触する。物質８が公知の方法、例えば含有物９を封入することによって堆積され得る限りは、このことは、とりわけ、局部的な伝導層４の構造を容易にする。
【００２７】
例えば、図１に示されたような記録媒体１は、基板７上で連続的に行われることによって取得される。
ａ）電極６を形成する薄い層の堆積。例えば、対象となるものにおいて又は同時スパッタリングによって、薄い層の導電性を増やすように設計された金属含有物（例えば、金又は銀から作られたもの）を追加することによって帯電してもよい非結晶質カーボンの物理的気相成長法（ＰＶＤ）によるもの。
ｂ）記録層５の堆積。例えば、ＰＶＤ、化学気相堆積（ＣＶＤ）、又は真空蒸着による。記録層５は、例えば、電界効果によって破壊され得るある程度の絶縁物質、例えば、２ｎｍより小さい薄い層の厚さを有するシリカ又はアルミナのような物質によって形成されている。記録層５は、電気的効果が起こることによって層の導電性を局部的に変化させるときに融合可能な不純物で帯電したカーボンのような、その値が局部的な電流フローによって変化する低い導電物質によって形成されてもよい。
ｃ）含有物９を形成するナノチューブの成長。例えば、文献“Ｇｒｏｗｔｈ  Ｐｒｏｃｅｓｓ  ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ  ｏｆ  ｖｅｒｔｉｃａｌｌｙ  ａｌｉｇｎｅｄ  ｃａｒｂｏｎ  ｎａｎｏｔｕｂｅｓ  ｕｓｉｎｇ  ｐｌａｓｍａ  ｅｎｈａｎｃｅｄ  ｃｈｅｍｉｃａｌ  ｖａｐｏｒ  ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ”（Ｊｏｕｎａｌ  ｏｆ  Ａｐｐｌｉｅｄ  Ｐｈｙｓｉｃｓ，  Ｖｏｌ．  ９０，  Ｎ°１０，  １５／１１／２００１，  ｐａｇｅｓ  ５３０８−５３１６）においてＭ．Ｃｈｈｏｗａｌｌａらによって記述された方法を用いるカーボンナノチューブ。
ｄ）非線形導電性を有する物質８の堆積。カーボンナノチューブを覆う局部的な導電層４を形成するように行われるもの。
ｅ）局部的な導電層４の平坦化。例えば、化学機械研磨のように、層４の厚さ、より具体的には、含有物９の高さを制御するように行われるものによる。
ｆ）保護層３の堆積。例えば、良好の導電性を取得可能にする金属含有物によって帯電してもよいカーボンのＰＶＤ堆積によって達成されるもの。
【００２８】
記録媒体１を製造するための上記方法は、記録層５の厚さを精密に制御可能にする。このことは、特に、記録層５は、大きな電界を成長可能にするために極めて小さくなければならないという点において重要である。記録層５の厚さは、より具体的には、方法の第１段階において製造されるこの層のように制御され、且つ、その堆積は、媒体のいかなる形状分散も許容することはできない。
【００２９】
図３に示された第２実施形態によれば、局部的な導電層４の含有物９は、略球状である。より具体的には、含有物９は、例えば、ニッケル及び鉄から選択される金属から作られてもよいし、例えば、ニッケル基、鉄基、金基、又は銀基の化合物から選択された化合物、ガリウムヒ素化合物、及びアルミニウムヒ素化合物から選択される化合物であってもよい。その影響で、球状の含有物は、記録層５の近くのマイクロチップから印加された電界の作用を局部化する。
【００３０】
図４に示す代替的な実施形態では、球状の含有物９は、記録層５と局部的な導電層４との間の界面に接触してもよい。
【００３１】
例えば、球状の含有物は、例えば、記録層５上にあらかじめ堆積された１０ｎｍより小さい厚さを有するニッケル又は鉄から作られた金属層の低温撥水（ｄｅｗｅｔｔｉｎｇ）によって取得される滴であってもよい。球状の含有物９は、マスクを介して金属層をエッチングすることによって取得され得る。このマスクは、フォトリソグラフィマスクであってもよいし、文献“Ｐｒｏｃｅｓｓ  ｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ  ｏｆ  ｓｅｌｆ−ａｓｓｅｍｂｌｅｄ  ｐｏｌｙｍｅｒ  ｔｅｍｐｌａｔｅｓ  ｉｎｔｏ  ｓｉｌｉｃｏｎ  ｎａｎｏｆａｂｒｉｃａｔｉｏｎ”（Ｊ．  Ｖａｃ．  Ｓｃｉ．  Ｔｅｃｈｎｏｌ．  Ｂ  ２０（６），  Ｎｏｖ／Ｄｅｃ  ２００２，  ｐａｇｅｓ  ２７８８−２７９２）においてＫ．Ｗ．  Ｇｕａｒｉｎｉらによって記述されているような自己組織化法によって取得されてもよい。エッチングは、室温で行われるという利点を示すが、相変化物質を記録層５に使用することを許容する。
【００３２】
同様に、図５に示されたように、記録層５を形成する物質は、局部的な導電層４の物質８と同一であってもよい。このことは、例えば、共通のカルコゲニド基物質が特に興味深い。
【００３３】
本発明は、上述の実施形態に限られるものではない。例えば、電気的効果データ記録媒体は、メモリソリッド型の媒体であってもよいし、相変化型の電気メモリ（相変化ＲＡＭ又はＰＣｒａｍ）の媒体であってもよいし、ＣＢｒａｍ（導電性ブリッジｒａｍ）型の媒体であってもよいし、ソリッドＷＯＲＭ型の媒体（書換不可能な媒体）であってもよい。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【国際調査報告】
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2009537929.tif 000009
2009537929.tif 000010
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