(57)【要約】【課題】書込み中または消去工程中のエネルギーを節約し、かつ製造工程を簡略化することが可能な記憶材料を用いたデータ記憶デバイスの提供。【解決手段】超高密度データ記憶デバイスは、少なくとも1つのエネルギービーム放出器(240)と、有機材料(200)をそれ自体で含むデータ記憶媒体(210)とを含む。有機材料は、1つ又は複数のラングミュア−ブロジェット膜の層を含むことができ、及び導電性ポリマーを含むことができる。ラングミュア−ブロジェット膜の層における局所的な無秩序の存在又は不在を用いて、データ記憶媒体に形成されたデータビットを検出することができる。また、有機材料において一次元の導電率の存在又は不在を用いて、データ記憶媒体に形成されたデータビットを読出すこともできる。【選択図】図２
2004327027.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
データ記憶デバイス（２０）であって、
第１の電極（２２０）および第２の電極（２３０）と、
前記第１の電極と前記第２の電極との間に配置され、有機材料（２００）からなる、記憶媒体（２１０）と、
前記記憶媒体に近接して配置され、エネルギービームを放出することができる放出器（２４０）とを含む、データ記憶デバイス（２０）。
【請求項２】
前記第１の電極が、前記記憶媒体と前記放出器との間に配置される、請求項１に記載のデータ記憶デバイス（２０）。
【請求項３】
前記放出器が、サブマイクロメートルスケールのスポットサイズを有するエネルギービームを放出することができる、請求項１に記載のデータ記憶デバイス（２０）。
【請求項４】
前記有機材料が、ラングミュア−ブロジェット膜を含む、請求項１に記載のデータ記憶デバイス（２０）。
【請求項５】
前記記憶媒体が、前記第１の電極と前記第２の電極との間で極めて異方性の導電率を可能にし、その極めて異方性の導電率が、より高い導電率を有する、請求項１に記載のデータ記憶デバイス（２０）。
【請求項６】
データ記憶デバイス（２０）にデータを格納し、データを検索する方法（５００）であって、
前記データ記憶デバイスを準備するステップ（５０５）であって、前記データ記憶デバイスが、
第１の電極（２２０）と、
第２の電極（２３０）と、
前記第１の電極と前記第２の電極との間に配置され、有機材料（２００）を含む記憶媒体（２１０）と、および
前記記憶媒体に近接して配置され、エネルギービームを放出することができる放出器（２４０）とを含む、ステップ（５０５）と、
前記放出器からの高エネルギー密度のビームで前記記憶媒体をボンバードすることにより前記記憶媒体に書込みを行うステップ（５１０）と、および
前記放出器からの低エネルギー密度のビームで前記記憶媒体をボンバードすることにより前記記憶媒体から読出しを行うステップ（５２０）とを含む、方法（５００）。
【請求項７】
前記書込みを行うステップが、前記有機材料のナノメートルスケールの領域を前記放出器からの高エネルギー密度のビームでボンバードすることを含む、請求項６に記載の方法。
【請求項８】
前記読出しを行うステップが、前記第１の電極および前記第２の電極のうち一方の電流をモニタすることを含む、請求項６に記載の方法。
【請求項９】
前記書込みを行うステップが、高エネルギー密度の電子ビームで前記記憶媒体をボンバードすることを含み、前記読出しを行うステップが、低エネルギー密度の電子ビームで前記記憶媒体をボンバードすることを含む、請求項６に記載の方法。
【請求項１０】
前記書込みを行うステップが、前記有機材料に含まれるラングミュア−ブロジェット膜の構造を局所的に変更することを含む、請求項６に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、概して電子ビームを用いたデータ記憶デバイスに関し、特にデータ記憶媒体に有機材料を含むデータ記憶デバイスに関する。
【背景技術】
【０００２】
データ記憶デバイスは、コンピュータおよび他の電子装置において、データビットの形態で情報を格納するために使用され得る。初期のデータ記憶デバイスには、データがミリメートル寸法の穴から構成されているコンピュータパンチカードが含まれていた。パンチカードはコンピュータにかけられ、パンチカード上のデータが読み取られた。現在では、半導体チップがパンチカードにとって代わり、はるかに小さなデータビットがミリメートルサイズの穴にとって代わっている。
【０００３】
データビットがさらに小さくなり続ける場合、それらのビットは互いにさらに近づいて配置されることができ、データ記憶デバイス上に格納されるデータの密度を高めることができる。データビットがマイクロメートル、サブマイクロメートルまたはナノメートルの寸法を有するとき、そのデータ記憶デバイスは、超高密度データ記憶デバイスと呼ばれる場合もある。
【０００４】
図１は、超高密度データ記憶デバイス１０の斜視図を示す。超高密度データ記憶デバイス１０は、１組の電界放出器（field emitter）１００と、電界放出器１００の下側に配置される無機データ記憶層１１０と、電界放出器１００の下側において無機データ記憶層１１０を保持し、かつ電界放出器１００に対して所望の場所に無機データ記憶層１１０を配置することができるマイクロムーバ１２０と、電界放出器１００にエネルギーを供給することができる電気接続１３０とを含む。エネルギーが供給されるとき、電界放出器１００は、無機データ記憶層１１０を電子ビームでボンバードすることができ、無機データ記憶層１１０のナノメートルスケールの部分を、図１に参照番号１４０によって示される未書込みのデータビットから、参照番号１５０によって示される書込み済みのデータビットに変換することができる。この変換は、以下に説明される書込み工程によって行われる。
【０００５】
上述のように、無機データ記憶層１１０にデータを書き込むとき、電気接続１３０を介して、選択された電界放出器１００が付勢され、選択された未書込みのデータビット１４０を電子ビームでボンバードするようになされる。その書込み工程中、電子ビームは、ボンバードされた未書込みのデータビット１４０を、適切に冷却すると同時に第１の材料状態（たとえば結晶状態であり、それは「０」の値を割り当てられることができる）から第２の材料状態（たとえば非晶質状態であり、それは「１」の値を割り当てられることができる）に変換するのに十分な電力密度を有する。それゆえ、結晶状態の未書込みのデータビット１４０をボンバードし、その未書込みのデータビット１４０を適切に冷却して、非晶質状態の書込み済みのデータビット１５０を形成することにより、無機データ記憶層１１０に「１」の値を有するデータビットを書き込み、格納することができる。
【０００６】
無機データ記憶層１１０からデータを消去する場合、電気接続１３０を介して、選択された電界放出器１００が付勢され、選択された書込み済みのデータビット１５０を電子ビームでボンバードするようになされる。その消去工程中、電子ビームは、ボンバードされる書込み済みのデータビット１５０を、適切な時間的および空間的プロファイルを有する加熱パルスを加えることにより、第２の材料状態（たとえば非晶質状態であり、それは「１」の値を割り当てられることができる）から第１の材料状態（たとえば結晶状態であり、それは「０」の値を割り当てられることができる）に変換するのに十分な電力密度を有する。たとえば、非晶質状態の書込み済みのデータビット１５０をボンバードし、書込み済みのデータビット１５０を適切に加熱し、アニールして結晶状態の消去済みのデータビット１４０を形成することにより、無機データ記憶層１１０上に「０」の値を有するデータビットを復元することができる。
【０００７】
記憶層１１０からデータを読み出す場合、やはり電界放出器１００がデータビット１４０、１５０を電子ビームでボンバードする。しかしながら、データビット１４０、１５０を上述の第１の材料状態と第２の材料状態との間で変換するのに十分なエネルギーを有する電子ビームでデータビット１４０、１５０をボンバードする代わりに、電界放出器１００は、変換を達成しないが、識別を行うようにする相対的に低電力密度の電子ビームでデータビット１４０、１５０をボンバードする。その際、低電力密度の電子ビームとデータビット１４０、１５０との間の相互作用が、データを読み出すためにモニタされる。
【０００８】
未書込みのデータビット１４０と書込み済みのデータビット１５０とでは、低電力密度のビームが異なるように相互作用するので、読出し動作中にモニタされる相互作用に差が生じる。たとえば、低電力密度のビームは、非晶質状態の書込み済みのデータビット１５０をボンバードする場合に比べて、結晶状態の未書込みのデータビット１４０をボンバードする場合に少ない二次電子を生成することができる。それゆえ、相対的に低い電力密度のビームとそのビームがボンバードしているデータビット１４０、１５０との間の相互作用をモニタすることにより（たとえば、生成される二次電子の数をモニタすることにより）、ボンバードされたデータビット１４０、１５０が「１」の値を格納するか、または「０」の値を格納するかを判定し、データ記憶層１１０に格納されたデータを読み出すことができるようになる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
無機の相変化材料のような、図１に示される記憶媒体１１０において一般に使用される記憶材料の多くは、未書込みのデータビット１４０を書込み済みのデータビット１５０に、およびその逆に変換するために、かなりの量のエネルギーを必要とする。さらに、従来の記憶媒体は一般に、蒸着またはスパッタリングのような工程によって真空装置内で堆積される。したがって、書込み中または消去工程中のエネルギーを節約し、かつ製造工程を簡略化するために、必要な変換エネルギーがより低く、真空装置を用いることなく処理され得る代替の記憶材料を見つけることが好ましい。従来技術の欠点は、本明細書で説明される実施形態によって克服される。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
データ記憶デバイスは、第１の電極および第２の電極と、第１の電極と第２の電極との間に配置され、有機材料を含む記憶媒体と、記憶媒体に近接して配置された放出器とを含み、放出器は記憶媒体の表面上にサブマイクロメートルスケールのスポットサイズを有するエネルギービームを放出することができる。
【００１１】
データ記憶デバイスにデータを格納し、かつデータを検索する方法であって、そのデータ記憶デバイスは、第１の電極と、第２の電極と、第１の電極と第２の電極との間に配置され、有機材料を含む記憶媒体と、記憶媒体に近接して配置され、記憶媒体の表面上にサブマイクロメートルスケールのスポットサイズを有するエネルギービームを放出することができる放出器とを有し、その方法は、記憶媒体を放出器からの高エネルギー密度のビームでボンバードすることにより記憶媒体にデータを書込み、または記憶媒体に存在するデータを消去するステップと、記憶媒体を放出器からの低エネルギー密度のビームでボンバードすることにより記憶媒体から読出しを行うステップとを含む。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、書込み中または消去工程中のエネルギーを節約し、かつ製造工程を簡略化することが可能な記憶材料を用いたデータ記憶デバイスが提供される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
詳細な説明は添付図面を参照し、図面において類似の参照符号は、類似の構成要素を指す。
【００１４】
上述されたように、完全に無機材料からなるデータ記憶媒体は一般に、データビットを内部に書き込む／形成するためにかなりの量のエネルギーを必要とする。データ記憶媒体にデータビットを書き込むために必要なエネルギーの量を低減するために、データ記憶媒体に有機材料を含むことができる。必要とされるエネルギーの低減は、概して無機材料に対して有機材料の結合強度が低いことに関連する。
【００１５】
図２および図３は、データ記憶媒体２１０に有機材料２００を含む例示的な超高密度データ記憶デバイス２０の断面図である。図２では、有機材料２００全体が概ね秩序のある構造を有し、書込みされていない。しかしながら、図３では、有機材料２００の一部が乱されるか、または交差結合されており、有機材料２００にデータビットが書き込まれていることが示される。
【００１６】
図２および図３に示されるデータ記憶媒体２１０は、第１の電極２２０と第２の電極２３０とを含む。これらの電極２２０、２３０は有機材料２００のいずれかの側に配置される。一連の放出器２４０が記憶媒体２１０に近接して（すなわち、数ミクロン以下の範囲内に）配置され、第２の電極２３０が有機材料２００と放出器２４０との間に配置され、第１の電極２２０が有機材料２００の下に配置される。記憶媒体２１０、電極２２０、２３０、および放出器２４０の他の構成も実現可能であり、それは本明細書において説明されるデータ記憶デバイス２０を用いる際に当業者には明らかになるであろう。
【００１７】
放出器２４０は、記憶媒体２１０に対して放出器２４０を移動させるマイクロムーバ２５０によって支持され得る。代替の実施形態では、放出器２４０は固定された構造体に取り付けられることができ、一方、マイクロムーバ２５０はデータ記憶媒体２１０を支持し、放出器２４０に対してデータ記憶媒体２１０を移動させる。本明細書において説明されるデータ記憶デバイス２０の用途から、当業者にはデータ記憶媒体２１０に対して放出器２４０を移動させるための他の手段が明らかになり、その手段も本明細書において説明されるデバイスおよび方法の範囲内にある。
【００１８】
図２および図３に示されるように、代表的な電子部品２６０が、第１の電極２２０および第２の電極２３０に電気的に接続され得る。これらの電子部品２６０は、電極２２０、２３０間の電圧および／または電流を、制御および／または測定することができる任意の部品を含むことができる。
【００１９】
これらのデータ記憶デバイスのある特定の実施形態によれば、第１の電極２２０および第２の電極２３０は、電子部品によって概ね同じ電位に保持される。電極２２０、２３０が概ね同じ電位に保持される場合、放出器２４０が有機材料２００の未書込みの部分を電子でボンバードし、電子が有機材料２００の中央の上下に等しい重みを有する深さ分布で停止するとき、第１の電極２２０および第２の電極２３０には概ね同じ量の電流が流れる。しかしながら、均質な材料の場合に両方の電極内の電流の比が一定である限り、読出しのために等しい重み付けは必要ではない。これは、データビットがデータ記憶媒体２１０から如何にして読み出されるかという説明においてさらに説明されるであろう。
【００２０】
図２および図３には記憶媒体２１０に近接しているように示されるが、上述の放出器２４０は、ある特定の放出器２４０から放出されるエネルギービームがデータ記憶媒体２１０の所望の領域のみと相互作用することが可能になる任意の距離に配置され得る。特定の実施形態によれば、放出器２４０はデータ記憶媒体２１０の数マイクロメートルの範囲内に配置される。他の実施形態によれば、放出器２４０は記憶媒体２１０と直に接触する。所望の領域上で焦点を合わせることを支援するために、必要に応じて、ビーム光学系を用いて、ビームが記憶媒体２１０のマイクロメートルスケールまたはサブマイクロメートルスケールの所望の領域とのみ相互作用できるようにする。
【００２１】
各放出器２４０は、以下に説明される方法によって、データ記憶媒体２１０に対してデータビットの読出しおよび／または書込みを行うことができる任意のエネルギー源を含むことができる。各放出器２４０はたとえば、以下に限定しないが、電界放出器（たとえばシリコン電界放出器）、スピント放出器、熱放出器および／または光放出器などのデバイスを含むことができる。
【００２２】
図２および図３に示されるデータ記憶媒体２１０に含まれる有機材料２００は、二分子層のラングミュア−ブロジェット膜を含む。しかしながら、代替の実施形態では、有機材料２００は、単分子層のラングミュア−ブロジェット膜を含むことができるか、または三層以上のラングミュア−ブロジェット膜を含むことができる。また、有機材料２００の一部として、または有機材料２００全体として、以下に限定しないが、導電性ポリマーおよび１−Ｄ陰極導体（cathodoconductor）などの他の有機材料を用いることもできる。
【００２３】
ラングミュア−ブロジェット膜は一般に、両親媒性分子の機械的に集められたアレイとして定義される。最も一般的には、ラングミュア−ブロジェット膜は、分子を集めて秩序のある周期的な構造にするのを促進するために、水性の環境の表面において両親媒性分子を圧縮することにより形成される。その際、集められた両親媒性分子は、前述された電極２２０、２３０のうちの一方などの固体表面に転写され得る。
【００２４】
図２および図３に示されるラングミュア−ブロジェット膜の単分子膜内に示される分子は、頭基２０７に結合する尾領域２０５を含む。尾領域２０５は有極性、または無極性のいずれかにすることができ、他の元素が鎖を構成することもできるが、一般に１つまたは複数の炭素鎖から構成され、それは当業者には理解されよう。頭基２０７も有極性、または無極性のいずれかにすることができ、正に帯電されるか、負に帯電されるか、または電気的に中性にすることができる。
【００２５】
少なくともラングミュア−ブロジェット膜が有機材料２００に含まれるとき、第１の電極２２０と第２の電極２３０との間で、主に一次元の導電率が可能になる。図２を参照すると、一次元の導電率は、電子部品２６０から第１の電極２２０を通って移動する電子が、第１の電極２２０に隣接する分子の尾基２０５を通って「伝えられる」ときに生じる。言い換えると、電子が尾基２０５の方向に沿って第２の電極２３０に向かって移動する傾向があり、かつこれらの電子が第１の電極２２０上の隣接する分子の尾基２０５に「跳ぶ」傾向がない場合に、一次元の導電率が生じる。同様に、一次元の導電率は、電子が第２の電極２３０から第１の電極２２０に移動するときにも生じることができる。
【００２６】
図２において、第１の電極２２０に隣接する分子の尾基２０５によって伝えられた後に、次に電子が第２の電極２３０に隣接する分子の尾基２０５によって「伝えられる」場合には、一次元の導電率経路長が延長され得る。より多くのラングミュア−ブロジェット膜が存在するとき、追加されたラングミュア−ブロジェット膜内の分子の尾基２０５も電子を伝える場合には、一次元の導電率経路長はさらに延長され得る。
【００２７】
上述された電極２２０、２３０は、以下に限定しないが、耐火金属などの任意の導電性材料を含むことができる。第２の電極２３０が有機材料２００と放出器２４０との間に配置されるとき、第２の電極２３０は、電子のエネルギーが低い場合でも長い浸入度を有する材料から形成されることが好ましいことが多い。そのような材料は一般的に、小さな原子番号または低い質量密度を有する。低エネルギーの電子に対して長い浸入度を有する材料は、放出器２４０が電子ビームを放出しているときに、放出器２４０から有機材料２００への電子の移動を容易にする。
【００２８】
より厚みのある電極２２０、２３０を用いることもできるが、放出器２４０から第２の電極２３０を通って電子の移動するのをさらに容易にするために、第２の電極２３０として非常に薄い膜を用いることができる。たとえば、約１００ナノメートルまたは１０ナノメートル、あるいはそれより薄い厚みを有する薄膜を用いることができる。
【００２９】
図４に示される実施形態のような、ある特定の実施形態によれば、電極２２０、２３０は、ラングミュア−ブロジェット膜の分子の頭基２０７からのみ構成されるほど薄くすることができる。そのような実施形態では、頭基２０７は一般に有機材料２００の中央から外の方を向いている。そのような構造は壊れやすいが、ビームの電子が放出器２４０から有機材料２００内へ移動するのがさらに容易になる。
【００３０】
動作中、上述されたように、データ記憶デバイスは、データ記憶媒体２１０にデータビットを書き込むことができ、データ記憶媒体２１０からデータビットを読み出すことができる。書込み工程および読出し工程の両方が以下に説明される。
【００３１】
データ記憶媒体２１０への書込みは、データ記憶媒体２１０を、１つまたは複数の放出器２４０からの１つまたは複数の相対的に高いエネルギー密度のビーム（たとえば、電子ビーム、光ビーム、または熱放射）でボンバードすることにより実行され得る。そのボンバードは、有機材料２００の、サブミクロンスケールの領域（たとえば、約１〜約５００ナノメートルの寸法を有する領域）、マイクロメートルスケールの領域（たとえば、約０．５〜約１００マイクロメートルの寸法を有する領域）、またはそれよりも大きな領域において行われ得る。放出器２４０は、データ記憶媒体２１０に書込みを行うために個別に選択されることができるか、または１組の放出器２４０が同時に複数のデータビットを書き込むこともできる。
【００３２】
１つまたは複数の放出器２４０が図２に示されるようなラングミュア−ブロジェット膜をボンバードするとき、ラングミュア−ブロジェット膜が受けた物理的な変化は、図３に示されるように表され得る。すなわち、尾基２０５内の結合が高エネルギー密度のビーム（たとえば、熱放射によるか、あるいは電子または光子ビームによる）によって破壊されることができ、破壊されたダングリングボンドのうちの少なくともいくつかは、新たな結合を形成することができ、それにより有機材料２００の局所的な一部分を有効に重合させる。代案として、頭基２０７は分解し、すなわち尾基２０５から切断される場合もある。図２の秩序のある構造または相が、有機材料２００の局所的な領域において、図３の無秩序で部分的に重合された構造または相で置き換えられ得る。
【００３３】
データを格納するとき、図２に示される秩序があり未書込みの構造は、「０」データビットと見なすことができる。図３に示される無秩序で書込み済みの構造は、「１」データビットと見なすことができる。代替の実施形態では、高エネルギー密度のビームを用いて、無秩序の構造を秩序のある構造に変換することができる。１つの可能性として、その変換は、その構造に電界をかけることにより達成され得る。たとえば、無秩序な領域をビームで局所的に加熱しながら、電極２２０および２３０に互いに対してバイアスをかけることにより、適当な温度において、いくつかの極性分子が電界と整列することができる。そのような状況下では、無秩序な構造は「０」データビットと見なすことができ、秩序のある構造は「１」データビットと見なすことができる。局所的に無秩序な状態にさせた後に、秩序のある状態に容易に復元されることができない材料であっても、このデータ記憶デバイスの「ライトワンス」、すなわち消去不可能なバージョンを作成するために使用され得る。
【００３４】
図３の無秩序な薄膜構造は、概して高エネルギー密度のビームでボンバードされた有機材料２００の塊のみに極めて局所化される。言い換えると、無秩序な構造は有機材料２００の全体にわたって現れるのではなく、高エネルギー密度のビームによって結合が破壊された領域、および／または隣接する破壊された結合と重合された領域においてのみ現れる。また、この局所化された無秩序は、高エネルギー密度のビームでボンバードされた後の他の有機材料２００（たとえば導電性ポリマー）においても見ることができる。好適には、局所的に生成された温度、または個々のビーム粒子のエネルギーのいずれかがある閾値を越えるときにのみ、無秩序が生じる材料が使用される。そうでなければ、読出し工程中、累積的で望ましくない変化が、記憶材料に引き起こされる可能性がある。ある温度閾値を有する材料が用いられる場合には、読出しのために、この閾値より高い温度まで材料を加熱しない低電力密度のビームを用いることができる。ある一定のエネルギーよりも高いエネルギーを有する粒子が無秩序を引き起こす（たとえば、結合を破壊または重合することによる）材料が用いられる場合には、読出しのために、この閾値よりも低いエネルギーを有する粒子を含むビームを用いることができる。
【００３５】
無秩序（すなわち、書込み済みのデータビット）の局所化された部分または塊は、一般に隣接して秩序のある重合されていない部分（すなわち、未書込みのデータビット）とは異なる導電率を有する。さらに、無秩序で重合された部分は、一般にいくつかの異方性で秩序のある構造において主に見られる一次元の導電率を失う。したがって、無秩序、および／または重合された部分は、以下に説明されるような、多数の方法によって検出され得る。
【００３６】
記憶媒体２１０からの読出しは、放出器２４０からの相対的に低いエネルギー密度のビーム（好適には、電子ビーム）で記憶媒体２１０をボンバードすることにより実行され得る。低エネルギー密度のビームは、記憶媒体を変更可能な著しい温度上昇を引き起こさない。さらに、低エネルギー密度のビームの粒子は全て、それらの粒子が記憶媒体を著しく変更（たとえば、結合を破壊または重合することによる）しないように十分低いエネルギーを有する。したがって、低エネルギー密度の読出しビームに暴露されても、データ記憶媒体２１０は変更されない。有機材料２００の構造または相は、低エネルギー密度のビームによってボンバードされた前後で同じ状態のままである。
【００３７】
データ記憶媒体２１０から読出しを行うとき、第１の電極２２０および第２の電極２３０は概ね同じ電位に保持され得る。これは、読出しビームによって生じる信号電流のモニタをさらに難しくする可能性のある電極間の望ましくない漏れ電流を最小限に抑えるのに役立つ。電極２２０、２３０を概ね同じ電位に保持することにより、（１）放出器２４０が有機材料２００を電子でボンバードし、それらの電子が有機材料２００の中央の上下に等しい重みを有する深さ分布で停止し、かつ（２）記憶媒体２１０が書き込まれていない場合に、各電極２２０、２３０には概ね等しい量の電流が流れる。各電極に概ね等しい電流が流れるというこの条件によって、データ記憶媒体２１０が書込まれていない場所を都合よく見分けることができる。記憶層の中央の面に対して抵抗率が非対称に変更されている書込み済みの領域では、その層の上側半分に停止する電子が上側電極に流れるということはもはや当てはまらないであろう。たとえば、抵抗率がその薄膜の上側半分の一部において局所的に増加する場合には、ビームがこの領域上に入射するとき、読出しの電流のうちより多くの部分が下側電極に流れるであろう。したがって、種々の場所においてデータ記憶媒体２１０をボンバードする場合、各電極２２０、２３０において概ね等しい電流が検出されるときには、「０」データビットが読み出されることができ、電流が等しくないときには、「１」データビットが読み出されることができる。
【００３８】
有機材料２００の局所的な無秩序は一般に、有機材料２００のある領域の局所的な抵抗率を変更するので、データ記憶媒体２１０からデータビットを読み出す代替の方法は、放出器２４０がデータ記憶媒体２１０に対して移動するのに応じて、第１の電極２２０において第１の大きさの第１の電流をモニタすること、第２の電極２３０において第２の大きさの第２の電流をモニタすること、第１の大きさを第２の大きさと比較することを含むことができる。ボンバードの概ね一定の深さ分布は信号雑音を低減するが、この読出し方法では、ボンバードする電子が有機材料２００の中央の上下で等しい重みを有する深さ分布で停止することは必要とされない。
【００３９】
ボンバードの深さ分布は、電子の初期エネルギーおよび有機材料２００の特性によって決定される。一般的に、記憶媒体２１０が放出器２４０によってボンバードされるとき、（かなり高いビームエネルギーが用いられなければ）記憶媒体２１０の下側半分においてよりも、記憶媒体２１０の上側半分において、より多くの電子が停止する。したがって、未書込みの領域であっても、より多くの電流が上側電極２３０において集められる。このため、少なくともある場合には、単に下側電極２２０に集められた電流をモニタするか、または２つの電極の電流間の差をモニタすることが好都合である場合もある。
【００４０】
ラングミュア−ブロジェット膜、または極めて異方性の導電率を実現できる他の材料が有機材料２００に含まれるとき、ビット間のクロストークを最小限に抑えることができる。データ記憶媒体２１０の面の導電率がかなり高く、かつあるビットが読出し電子ビームによって問合わせされる場合には、データ記憶媒体２１０に導入される電子のうちのいくつかは横方向に移動し、次いで隣接するビットを通して電極２３０または２２０まで上下に移動することができる。したがって、隣接するビットは、ビームが所与のビットに衝突するときに、読出し電子ビームによって生成される信号に影響を及ぼすことができる。真の１−Ｄ導体はこの干渉を防ぎ、ビットが互いに干渉することなく、ビットを密集させるのを容易にする。
【００４１】
別の代案として、ラングミュア−ブロジェット膜に格納されるデータビットの読出しは、ラングミュア−ブロジェット膜に共鳴作用を引き起こし、それをモニタすることにより行うことができる。書込みを行う場合、結合破壊が影響を受ける特定の入射電子エネルギーがある場合には、書込みのためにそのエネルギーよりもわずかに高い電子を照射し、読出しのためにそのエネルギーよりも低い電子を照射することにより、書込みと読出しとの間のマージンが増加する。
【００４２】
図５は、データ記憶デバイスにデータを格納し、そのデータを検索する例示的な方法５００を示す流れ図である。特定の実施形態によれば、その例示的な方法のステップ５０５は、第１の電極と、第２の電極と、第１の電極と第２の電極との間に配置され、有機材料を含む記憶媒体と、記憶媒体に近接して配置され、記憶媒体の表面上に、大きくてもマイクロメートルスケールのスポットサイズでエネルギービームを放出することができる放出器とを含むデータ記憶デバイスを準備する。
【００４３】
例示的な方法のステップ５１０は、放出器からの高エネルギー密度のビームで記憶媒体をボンバードすることにより、記憶媒体に書込みを行うことを規定する。次に、例示的な方法のステップ５２０は、放出器からの低エネルギー密度のビームで記憶媒体をボンバードすることにより、記憶媒体から読出しを行うことを規定する。
【００４４】
特定の実施形態によれば、ステップ５１０は、放出器からの高エネルギー密度のビームでもって有機材料のサブマイクロメートルスケールの領域をボンバードすることを含むことができる。また、ステップ５１０は、有機材料のある領域の局所的な抵抗率を変更することを含むことができる。さらに、ステップ５１０は、有機材料に含まれるラングミュア−ブロジェット膜の構造を局所的に変更することを含むことができる。さらに、ステップ５１０は、ラングミュア−ブロジェット膜の分子結合を局所的に破壊し、ダングリングボンドを形成し、および／またはダングリングボンドのうちの少なくともいくつかを重合させることを含むことができる。
【００４５】
ある特定の実施形態によれば、ステップ５２０は、一方の電極の電流をモニタすること、または両方の電極の電流をモニタすること、およびその電流の大きさを比較することを含むことができる。また、ステップ５２０は、記憶媒体のラングミュア−ブロジェット膜を用いて、第１の電極と第２の電極との間の一次元の導電率を促進することを含むことができる。さらに、ステップ５２０は、記憶媒体からの読出し中に、ラングミュア−ブロジェット膜に共鳴作用を引き起こし、信号対雑音比を高めることを含むことができる。説明されたように、ステップ５１０は、高エネルギー密度の電子ビームで記憶媒体をボンバードすることを含むことができ、ステップ５２０は、低エネルギー密度の電子ビームで記憶媒体をボンバードすることを含むことができる。
【００４６】
上述の詳細な説明は、本発明の例示的な実施形態を理解するためにのみ与えられており、そのような説明から無用な制限が読み取られるべきではなく、添付の特許請求の範囲およびそれらの等価物から逸脱することのない、修正形態が当業者には明らかであろう。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】記憶媒体として無機材料を含む、関連技術による超高密度データ記憶デバイスの斜視図である。
【図２】記憶媒体に有機材料を含み、有機材料が書込みされていない、超高密度データ記憶デバイスの断面図である。
【図３】記憶媒体に有機材料を含み、有機材料が書込みされている、超高密度データ記憶デバイスの断面図である。
【図４】記憶媒体に、信号電極および記憶材料の機能を提供する有機材料を含む超高密度データ記憶デバイスの断面図である。
【図５】データ記憶デバイスにデータを格納し、データ記憶デバイス内のデータを検索する例示的な方法の流れ図である。
【符号の説明】
【００４８】
20  データ記憶デバイス
200  有機材料
210  記憶媒体
220、230  電極
240  放出器
250  マイクロムーバ
【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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