(57)【要約】【課題】記録媒体上に２次元配列されたメモリユニットの位置が熱膨張などによりずれても、メモリユニットに対してマルチプローブを高精度に追随させることができ、メモリセルの情報の読み出しや書き込みを支障なく行うことができる２次元メモリおよびマルチプローブ２次元メモリシステムを提供する。【解決手段】マルチプローブによりメモリユニットの情報の読み出しおよび／または書き込みを行う２次元メモリにおいて、メモリユニットの配列に６回対称性を持たせ、メモリユニットに所定の特性において極性を持たせあるいはメモリユニットの配列に対称性を共有する少なくとも２重の階層構造を持たせる。【選択図】        図２
2004213751.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
マルチプローブによりメモリユニットの情報の読み出しおよび／または書き込みを行う２次元メモリであって、
上記メモリユニットの配列が６回対称性を有する
ことを特徴とする２次元メモリ。
【請求項２】
メモリ容量が０．１／（κΔＴ）２  以上１／（κΔＴ）２  以下（ただし、κは２次元メモリの熱膨張率、ΔＴは２次元メモリの温度制御の精度）であることを特徴とする請求項１記載の２次元メモリ。
【請求項３】
有効領域のサイズが０．１ｃｍ乃至数ｃｍであり、上記メモリユニットのサイズがＬκΔＴ（ただし、Ｌは２次元メモリの全体のサイズ、κは２次元メモリの熱膨張率、ΔＴは２次元メモリの温度制御の精度）の程度であることを特徴とする請求項１記載の２次元メモリ。
【請求項４】
生体膜を用いて構成されたことを特徴とする請求項１記載の２次元メモリ。
【請求項５】
マルチプローブによりメモリユニットの情報の読み出しおよび／または書き込みを行う２次元メモリであって、
上記メモリユニットが所定の特性において極性を有する
ことを特徴とする２次元メモリ。
【請求項６】
メモリ容量が１／（κΔＴ）２  （ただし、κは２次元メモリの熱膨張率、ΔＴは２次元メモリの温度制御の精度）のオーダー以上であることを特徴とする請求項５記載の２次元メモリ。
【請求項７】
上記メモリユニットの配列が６回対称性を有することを特徴とする請求項５記載の２次元メモリ。
【請求項８】
上記メモリユニットの配列が４回対称性を有することを特徴とする請求項５記載の２次元メモリ。
【請求項９】
上記メモリユニットが磁性体からなることを特徴とする請求項５記載の２次元メモリ。
【請求項１０】
上記メモリユニットが強誘電体からなることを特徴とする請求項５記載の２次元メモリ。
【請求項１１】
上記メモリユニットが電荷蓄積体からなることを特徴とする請求項５記載の２次元メモリ。
【請求項１２】
マルチプローブによりメモリユニットの情報の読み出しおよび／または書き込みを行う２次元メモリであって、
上記メモリユニットの配列が対称性を共有する少なくとも２重の階層構造を有する
ことを特徴とする２次元メモリ。
【請求項１３】
マルチプローブによりメモリユニットの情報の読み出しおよび／または書き込みを行う２次元メモリであって、
生体膜を用いて構成された
ことを特徴とする２次元メモリ。
【請求項１４】
上記メモリユニットの配列が６回対称性を有することを特徴とする請求項１３記載の２次元メモリ。
【請求項１５】
上記メモリユニットが所定の特性において極性を有することを特徴とする請求項１３記載の２次元メモリ。
【請求項１６】
マルチプローブにより２次元メモリのメモリユニットの情報の読み出しおよび／または書き込みを行うマルチプローブ２次元メモリシステムであって、
上記２次元メモリにおける上記メモリユニットの配列が６回対称性を有する
ことを特徴とするマルチプローブ２次元メモリシステム。
【請求項１７】
マルチプローブにより２次元メモリのメモリユニットの情報の読み出しおよび／または書き込みを行うマルチプローブ２次元メモリシステムであって、
上記２次元メモリの上記メモリユニットが所定の特性において極性を有する
ことを特徴とするマルチプローブ２次元メモリシステム。
【請求項１８】
マルチプローブにより２次元メモリのメモリユニットの情報の読み出しおよび／または書き込みを行うマルチプローブ２次元メモリシステムであって、
上記２次元メモリにおける上記メモリユニットの配列が対称性を共有する少なくとも２重の階層構造を有する
ことを特徴とするマルチプローブ２次元メモリシステム。
【請求項１９】
マルチプローブにより２次元メモリのメモリユニットの情報の読み出しおよび／または書き込みを行うマルチプローブ２次元メモリシステムであって、
上記２次元メモリが生体膜を用いて構成された
ことを特徴とするマルチプローブ２次元メモリシステム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、２次元メモリおよびマルチプローブ２次元メモリシステムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、半導体メモリでは達成することのできない大容量メモリの実現が可能な超高密度メモリシステムとして表１に示すようなものが提案され、一部は研究開発段階にある。これは、前世紀末に開発された、走査トンネル顕微鏡（ＳｃａｎｎｉｎｇＴｕｎｎｅｌｉｎｇ  Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ，ＳＴＭ）や原子間力顕微鏡（Ａｔｏｍｉｃ  Ｆｏｒｃｅ  Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ，ＡＦＭ）などのいわゆる走査プローブ顕微鏡（Ｓｃａｎｎｉｎｇ  Ｐｒｏｂｅ  Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ，ＳＰＭ）の流れを汲む技術で、通常の表面測定では単一のプローブ（探針）を用いるところを、Ｎ×Ｎ配列（Ｎは２以上の整数）のマルチプローブを用いてメモリユニット（メモリセル）に記録された情報の読み出しあるいは情報の書き込みを行おうとするものである。
【０００３】
2004213751.tif 000003
【０００４】
表１に示すように、これらの超高密度メモリシステムは、原子・分子操作、熱・機械的加工、化学結合、電界蒸発、電荷トラッピング、磁気記録、近視野光磁気記録、相変化記録、と記録方法は多様であり、対応する記録媒体も多様なものが提案されている。加工サイズは数ｎｍから数十ｎｍである。
さて、メモリの高密度化は記録媒体の情報を担持するメモリユニットのサイズの縮小を意味するが、これに見合うようにメモリユニットアレイもまた高精度に制御する必要がある。
【０００５】
一方、メモリの大容量化はメモリの全体のサイズの大型化を意味するが、上述のメモリユニットのサイズに対するメモリ全体のサイズの比の増大は、メモリの精度に対する要求を厳しいものとしている。特に、熱膨張などに伴うプローブとメモリとの位置ずれの問題は重要であり、縮小化される一方のメモリユニットにどうプローブをアクセスさせるかという点で、厳密な温度制御や精密な位置合わせ（サーボ）システムなどが必要であるなど、系の本来のコンパクトさを損なう要求として大きな問題となっている。熱膨張の問題は実はスケーリング変化に等しいが、メモリ全体のサイズを１ｃｍのオーダーとすると、温度制御の精度（許容温度ゆらぎ）としては、ΔＴ≦（メモリユニットのサイズ）／［（メモリ全体のサイズ）・κ］が求められることになる。ここで、κは記録媒体の熱膨張率である。例えば、メモリユニットのサイズ＝１０ｎｍ、メモリ全体のサイズ＝３ｍｍ、κ＝３．５×１０−６／Ｋ（記録媒体としてシリコンを用いた場合を想定）とするとΔＴ≦１０ｎｍ／（３ｍｍ・３．５×１０−６／Ｋ）≒１Ｋが必要である。すなわち、温度の変動を１度以内に抑える必要がある。
【０００６】
上記の熱膨張などに伴うプローブとメモリとの位置ずれは、超高密度のマルチプローブメモリにおいては解決しなければならない重要な課題であるが、従来その有効な解決策は見出されていなかった。
【０００７】
最近、シリコン基板表面にマイクロマシニング技術によりＡＦＭカンチレバーアレイを形成し、カンチレバー先端のティップを記録媒体の熱感応性樹脂（ポリマー層）に接触させることによりデータの書き込みや読み出しを行うメモリシステムが提案されている（非特許文献１）。
【非特許文献１】
ＩＥＥＥ  ＴＲＡＮＳＡＣＴＩＯＮＳ  ＯＮ  ＮＡＮＯＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ，ＶＯＬ．１，ＮＯ．１，ＭＡＲＣＨ  ２００２
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
非特許文献１によれば、記録面密度として１Ｔｂ／ｉｎ２  が達成されたとのことであるが、このメモリシステムも、熱膨張などによる記録媒体のメモリユニット間のずれに対してマルチプローブを高精度に追随させることは必ずしも十分に達成されているとは言い難い。また、メモリユニットが熱感応性樹脂からなるものに限定される点でも制約がある。
【０００９】
したがって、この発明が解決しようとする課題は、記録媒体上に２次元配列されたメモリユニットの位置が熱膨張などによりずれても、メモリユニットに対してマルチプローブを高精度に追随させることができ、メモリユニットの情報の読み出しや書き込みを支障なく行うことができる２次元メモリおよびマルチプローブ２次元メモリシステムを提供することにある。
【００１０】
この発明が解決しようとする他の課題は、厳密な温度制御を行ったり、精密なサーボシステムを用いないでも、メモリユニットに対してマルチプローブを高精度に追随させることができ、メモリユニットの情報の読み出しや書き込みを支障なく行うことができる２次元メモリおよびマルチプローブ２次元メモリシステムを提供することにある。
【００１１】
この発明が解決しようとする更に他の課題は、メモリユニットを種々の材料を用いて構成することができる２次元メモリおよびマルチプローブ２次元メモリシステムを提供することにある。
【００１２】
この発明が解決しようとする更に他の課題は、メモリユニットの情報の読み出しや書き込みを支障なく行うことができる２次元メモリおよびマルチプローブ２次元メモリシステムを簡便な手法で実現することができる２次元メモリおよびマルチプローブ２次元メモリシステムを提供することにある。
【００１３】
この発明が解決しようとする更に他の課題は、プローブの数を大幅に減少させることができる２次元メモリおよびマルチプローブ２次元メモリシステムを提供することにある。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、この発明の第１の発明は、
マルチプローブによりメモリユニットの情報の読み出しおよび／または書き込みを行う２次元メモリであって、
メモリユニットの配列が６回対称性を有する
ことを特徴とするものである。
【００１５】
ここで、２次元メモリは、典型的には、メモリ容量が０．１／（κΔＴ）２  以上１／（κΔＴ）２  以下（ただし、κは２次元メモリの熱膨張率、ΔＴは２次元メモリの温度制御の精度）である。また、２次元メモリは、典型的には、有効領域のサイズが１ｃｍのオーダー、具体的には例えば０．１ｃｍ乃至数ｃｍであり、メモリユニットのサイズがＬκΔＴ（ただし、Ｌは２次元メモリの全体のサイズ、κは２次元メモリの熱膨張率、ΔＴは２次元メモリの温度制御の精度）の程度である。メモリユニットは、種々の材料を用いて構成することができ、具体的には例えば、磁性体、強誘電体、電荷蓄積体、熱感応性樹脂などのほか、生体膜を用いて構成することもできる。また、メモリユニットの記録は極性記録であっても非極性記録であってもよい。
【００１６】
この発明の第２の発明は、
マルチプローブによりメモリユニットの情報の読み出しおよび／または書き込みを行う２次元メモリであって、
メモリユニットが所定の特性において極性を有する
ことを特徴とするものである。
【００１７】
ここで、メモリユニットの配列は、特に限定されないが、例えば、６回対称性または４回対称性を有する。また、メモリユニットは、種々の材料で構成することができ、具体的には例えば、磁性体、強誘電体、電荷蓄積体などからなる。
上記以外のことについては、その性質に反しない限り、第１の発明に関連して述べたことが成立する。
【００１８】
この発明の第３の発明は、
マルチプローブによりメモリユニットの情報の読み出しおよび／または書き込みを行う２次元メモリであって、
メモリユニットの配列が対称性を共有する少なくとも２重の階層構造を有する
ことを特徴とするものである。
【００１９】
ここで、メモリユニットの配列は、例えば、６回対称性または４回対称性を有する。
上記以外のことについては、その性質に反しない限り、第１の発明に関連して述べたことが成立する。
【００２０】
この発明の第４の発明は、
マルチプローブによりメモリユニットの情報の読み出しおよび／または書き込みを行う２次元メモリであって、
生体膜を用いて構成された
ことを特徴とするものである。
【００２１】
ここで、メモリユニットの配列は、例えば、６回対称性または４回対称性を有する。
上記以外のことについては、その性質に反しない限り、第１の発明に関連して述べたことが成立する。
【００２２】
この発明の第５の発明は、
マルチプローブにより２次元メモリのメモリユニットの情報の読み出しおよび／または書き込みを行うマルチプローブ２次元メモリシステムであって、
２次元メモリにおけるメモリユニットの配列が６回対称性を有する
ことを特徴とするものである。
この第５の発明においては、第１の発明に関連して述べたことが成立する。
【００２３】
この発明の第６の発明は、
マルチプローブにより２次元メモリのメモリユニットの情報の読み出しおよび／または書き込みを行うマルチプローブ２次元メモリシステムであって、
２次元メモリのメモリユニットが所定の特性において極性を有する
ことを特徴とするものである。
この第６の発明においては、第２の発明に関連して述べたことが成立する。
【００２４】
この発明の第７の発明は、
マルチプローブにより２次元メモリのメモリユニットの情報の読み出しおよび／または書き込みを行うマルチプローブ２次元メモリシステムであって、
２次元メモリにおけるメモリユニットの配列が対称性を共有する少なくとも２重の階層構造を有する
ことを特徴とするものである。
この第７の発明においては、第３の発明に関連して述べたことが成立する。
【００２５】
この発明の第８の発明は、
マルチプローブにより２次元メモリのメモリユニットの情報の読み出しおよび／または書き込みを行うマルチプローブ２次元メモリシステムであって、
２次元メモリが生体膜を用いて構成された
ことを特徴とするものである。
この第８の発明においては、第４の発明に関連して述べたことが成立する。
【００２６】
上述のように構成されたこの発明によれば、メモリユニットの配列が６回対称性を有することにより、マルチプローブ２次元メモリシステムに現れる干渉縞を利用してサーボをかけることで、プローブとメモリユニットとの間の位置合わせを高精度で行うことができる。
また、メモリユニットが所定の特性において極性を有することにより、非極性の場合に比べて、メモリユニットの情報の読み出しエラー率を大幅に低減させることができる。
また、メモリユニットの配列が対称性を共有する少なくとも２重の階層構造を有することにより、メモリユニットをブロック化することができ、それに伴ってプローブの数を大幅に減少させることができる。
また、２次元メモリ、特にそのメモリユニットが生体膜を用いて構成されることにより、例えば６回対称性を有するメモリユニット配列を簡単に実現することができる。
【００２７】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の一実施形態について図面を参照しながら説明する。
図１は、量子ドット状のメモリユニットが記録媒体上に４回対称性を持って正方格子状に２次元配列した２次元メモリの上に、円錐軸の周りに２π等方的な形状を有する円錐状のプローブ列、すなわちマルチプローブが配置されている様子を示す。
【００２８】
図２は、量子ドット状のメモリユニットが記録媒体上に６回対称性を持って六方格子状に２次元配列した２次元メモリの上に、円錐軸の周りに２π等方的な形状を有する円錐状のプローブ列、すなわちマルチプローブが配置されている様子を示す。
【００２９】
ここで、ある形状を有するプローブからなるマルチプローブと、メモリユニットが２次元アレイ状に配列した２次元メモリとの間の位置合わせを考える。図３に示すように、一般に、マルチプローブと２次元メモリとの位置合わせを行う方法には、２次元メモリの周辺を利用してサーボをかける方法（非特許文献１で採用する方法）と、２次元メモリにおけるメモリユニットの配置を面積的に利用してサーボをかける方法との２種類がある。統計精度から言えば、誤差は測定点の数の平方根に反比例するので、Ｎ×Ｎ配列のマルチプローブ２次元メモリシステムに対して、面積的サーボ（Ａｒｅａｌ  Ｓｅｒｖｏ）と周辺サーボ（Ｐｅｒｉｐｈｅｒａｌ  Ｓｅｒｖｏ）  とでは、前者の方が１／√Ｎだけ位置合わせ誤差を小さくすることができ、面積的にサーボをかける方が高い位置合わせ精度を得ることができる。つまり、周辺サーボ領域の幅方向に含まれる測定点の数をｄ（図３参照）とすると、面積的サーボの場合の測定点の数はＮ２  であるのに対し、周辺サーボの場合の測定ポイント数は４ｄＮであることから、面積的サーボの場合の位置合わせ誤差をσａｒｅａ、周辺サーボの場合の位置合わせ誤差をσｐｅｒｉｐｈとすると、σａｒｅａ／σｐｅｒｉｐｈ＝（４ｄＮ）１／２  ／（Ｎ２  ）１／２  ＝２√ｄ／√Ｎとなる。
【００３０】
マルチプローブと２次元メモリとが熱膨張したり回転したりして相対的に位置がずれると、系に干渉パターンが現れる。例えば、図４は、２次元メモリのメモリユニットおよびマルチプローブがともに正方格子状（４回対称性）に２５０×１８０に配列し、各メモリユニットと各プローブとが一対一対応したマルチプローブ２次元メモリシステムを示すが、マルチプローブと２次元メモリとの間の約１．７度の相対回転によって干渉パターンが現れる。図４において、白い部分はプローブとメモリユニットとが重なっているところ、黒い部分はプローブとメモリユニットとの位置がずれているところである。図４より、４回対称性を有する４本の干渉縞が現れている。この干渉縞のメッシュの間隔は回転角の増大とともに狭くなっていく。
【００３１】
図５は、２次元メモリのメモリユニットおよびマルチプローブがともに六方格子状（６回対称性）に配列し、各メモリユニットと各プローブとが一対一対応したマルチプローブ２次元メモリシステムを示すが、この場合も、マルチプローブと２次元メモリとの間の約２．５度の相対回転によって干渉パターンが現れる。図５においては、図４と同様に、白い部分はプローブとメモリユニットとが重なっているところ、黒い部分はプローブとメモリユニットとがずれているところである。図５より、この場合には、６回対称性を有する６本の干渉縞が現れているのが分かる。この干渉縞のメッシュの間隔も回転角の増大とともに狭くなっていく。
【００３２】
逆に考えると、図４および図５に現れる干渉縞は、マルチプローブと２次元メモリとの相対回転を０にすること、つまりマルチプローブと２次元メモリとの位置合わせに使うことができる。この場合、干渉縞の本数が多いほど、サーボに用いることができる情報量が多く、したがってそれだけマルチプローブと２次元メモリとの位置合わせ精度を高くすることができることになるので、６回対称性を有するメモリユニット配列の方が有利である。
【００３３】
次に、メモリユニットの属性について考える。このメモリユニットが１ビットの情報（真（Ｔｒｕｅ）または偽（Ｆａｌｓｅ））を担うのであるが、図６に示すように、情報の記録には２種類の場合が考えられる。すなわち、電荷（電圧）、Ｎ極／Ｓ極（磁性）、上向き／下向き（分極）  などのように極性を有する場合（図６Ａ）と、孔の有無（温度感応性樹脂など）のように極性を有しない場合（図６Ｂ）、すなわち非極性の場合との２種類である。図６Ａにおいて、０の近傍は真でも偽でもない。また、図６Ｂにおいて、０の近傍は真ではなく偽である。
【００３４】
今、マルチプローブが図７に示すようなものであるとする。図８は非極性の記録を行った場合、図９は極性の記録を行った場合を示し、これらは真（Ｔｒｕｅ）と偽（Ｆａｌｓｅ）  とを最も高い空間周波数で記録した場合に相当する。図８および図９から分かるように、極性の記録を行った場合にはゼロ（０）を横切るが、非極性の記録を行った場合にはゼロ（０）を横切らないのが特徴である。
【００３５】
ここで、ある形状を持つプローブと記録媒体との間のカップリングを考える。図１０に、プローブと記録媒体とが互いに対向した部分の断面図を示す。図１０において、ｆ  （ｘ１  ）は記録媒体のメモリユニット（この場合、尖塔状ドット）の断面形状を表す形状関数、ｇ  （ｘ２  ）はプローブ（この場合、平頭プローブ）の断面形状を表す形状関数である。
【００３６】
カップリングの強さＩは、プローブと記録媒体との間に流れる電流（ＳＴＭの場合）や、プローブと記録媒体との間に働く原子間力（ＡＦＭの場合）で測られる。このカップリング強さＩは、プローブの座標ｘ１  および記録媒体の座標ｘ２  の２点の関数Ｆ（ｘ１  ，ｘ２  ）を用いて（１）式のように表される。
Ｉ＝∫Ｆ（ｘ１  ，ｘ２  ）ｄｘ１  ｄｘ２                  （１）
（１）式をパラメータ空間上の２次元ベクトルｘ＝（ｘ１  ，ｘ２  ）を用いて書き直すと
Ｉ＝∫Ｆ（ｘ）ｄｘ                          （２）
のようになる。
【００３７】
Ｆ（ｘ）はプローブと記録媒体との間の距離ｒ（ｘ）に対して指数関数的に減衰するので、Ｉはほぼ最近接位置ｘ０  の値で決まると近似することができる（なお、（１）式の導出でも紙面に垂直な方向にはすでにこの近似を用いた）。すなわち、（２）式は
Ｉ〜∫ｅｘｐ［−ｒ（ｘ）／ａ］δ（ｘ−ｘ０  ）ｄｘ        （３）
と書くことができる。ただし、ａは定数、δ（ｘ）はデルタ関数である。
【００３８】
（３）式より、
Ｉ〜ｅｘｐ［−ｒ（ｘ０  ）／ａ］                  （４）
となる。ここで、プローブと記録媒体との間の最短距離ｒ（ｘ０  ）をｒ０  と書くと、（４）式は
Ｉ〜ｅｘｐ（−ｒ０  ／ａ）
＝ｅｘｐ［−（１／ａ）／（１／ｒ０  ）］        （５）
となる。
（５）式は、カップリング強さＩが、図１１Ａに示すように、プローブと記録媒体との間の最短距離ｒ０  の逆数１／ｒ０  に対して正の相関関係を有することを示す。
【００３９】
他方、図１１Ｂに示すように、最短距離ｒ０  の逆数１／ｒ０  は、ｆ・ｇと正の相関関係を有する。
したがって、カップリング強さＩは、図１１Ｃに示すように、ｆ・ｇと正の相関関係を有することになる。
【００４０】
そこで、プローブと記録媒体との並列配置に対し、ｘ、ｙ軸をプローブの位置（空間座標）を示す座標軸とし、プローブと記録媒体との間の相対熱膨張のもとでｚ軸にｆ・ｇをプロットすると、図１２〜図１４が得られる。ただし、ｆ、ｇの関数形としては、周期性を表すため、ｆについては、正弦曲線の正の部分のみを縦横方向に掛け算したものを用い、ｇについては縦方向（紙面に垂直な方向）には正弦波の正の部分のみ、横方向には０と一定値とを周期的に繰り返す関数を用い、それらを掛け合わせたものを用いた。ここで、図１２はプローブと記録媒体との位置ずれがない場合、図１３はプローブと記録媒体との間に５％の位置ずれが生じた場合、図１４はプローブと記録媒体との間に１０％の位置ずれが生じた場合を示す。また、図１２Ａ、図１３Ａおよび図１４Ａはプローブを、図１２Ｂ、図１３Ｂおよび図１４Ｂは非極性記録媒体のプローブとの結合を、図１２Ｃ、図１３Ｃおよび図１４Ｃは極性記録媒体のプローブとの結合を示す。ｆ・ｇ（信号強度）が大きいところを「真」が書き込まれたところとする。熱膨張によりプローブと記録媒体との位置ずれが増すと、図１２Ｂおよび図１２Ｃに示す本来の記録信号を読み出すことができなくなるが、非極性記録媒体では、プローブと記録媒体との位置ずれが生じたために信号が出ない（ゼロ）  のか、もともとそこに「偽」が書き込まれていたのか、区別がつかない。これに対し、極性記録媒体では、信号が出ない（ゼロ）  のは、非正、非負として明確に弁別することができるので、これはプローブと記録媒体との位置ずれによるものと認識することができる。
【００４１】
プローブと記録媒体との位置ずれは、熱膨張のほかに、図１５に示すように、並進の位置ずれ（図１５Ａ）と回転の位置ずれ（図１５Ｂ）とがあり得る。図１５Ａにおいては、メモリユニット間隔以上の並進位置ずれがあれば、Ｌ字状のゼロ信号領域が発生する。図１５Ｂにおいては、回転位置ずれがあれば、卍状のゼロ信号領域が発生する。
【００４２】
図１６〜図１８は並進位置ずれのもとで図１２〜図１４と同様な図を描いたものである。ここで、図１６はプローブと記録媒体との位置ずれがない場合、図１７はプローブと記録媒体との間にｘ軸方向に−２、ｙ軸方向に−１の位置ずれが生じた場合、図１８はプローブと記録媒体との間にｘ軸方向に−４、ｙ軸方向に−２の位置ずれが生じた場合を示す。図１６〜図１８に示すように、並進の位置ずれに対しても、図１６Ｂおよび図１６Ｃに示す本来の記録信号を読み出すことができなくなるが、非極性記録媒体では、図１７Ｂおよび図１８Ｂに示すように、プローブと記録媒体との位置ずれが生じたために信号が出ない（ゼロ）  のか、もともとそこに「偽」が書き込まれていたのか、区別がつかない。これに対し、極性記録媒体では、信号が出ない（ゼロ）  のは、図１５Ａに示すようにゼロ信号領域が端の１、２辺に現れることも併せて、非正、非負として明確に弁別することができるので、これはプローブと記録媒体との並進の位置ずれによるものと認識することができる。
【００４３】
図１９〜図２１は回転位置ずれのもとで図１２〜図１４と同様な図を描いたものである。ここで、図１９はプローブと記録媒体との位置ずれがない場合（０度回転）、図２０はプローブと記録媒体との間に１８度回転の位置ずれが生じた場合、図２１はプローブと記録媒体との間に３６度回転の位置ずれが生じた場合を示す。図１９〜図２１に示すように、回転の位置ずれに対しても、図１９Ｂおよび図１９Ｃに示す本来の記録信号を読み出すことができなくなるが、非極性記録媒体では、図２０Ｂおよび図２１Ｂに示すように、プローブと記録媒体との位置ずれが生じたために信号が出ない（ゼロ）  のか、もともとそこに「偽」が書き込まれていたのか、区別がつかない。これに対し、極性記録媒体では、信号が出ない（ゼロ）  のは、図１５Ｂに示すようにゼロ信号領域が角の四隅に現れることも併せて、非正、非負として明確に弁別することができるので、これはプローブと記録媒体との回転の位置ずれによるものと認識することができる。
【００４４】
以上はプローブと記録媒体のメモリユニットとが一対一に対応している場合であるが、プローブと記録媒体のメモリユニットとは必ずしも一対一に対応している必要はない。すなわち、図２２および図２３に示すように、記録媒体のメモリユニットの配列に対称性を共有する入れ子構造（階層構造）を持たせることも有効である。ここで、図２２はメモリユニットの配列が４回対称性を有する場合、図２３はメモリユニットの配列が６回対称性を有する場合を示す。図２２に示す２次元メモリにおいては、Ｍ×Ｍ配列のメモリユニットからなるブロックがＮ×Ｎのマトリクスに配列されている。この場合も、各ブロックからの代表点により形成されるＮ×Ｎマトリクスとみなせば、上の議論はそのまますべて成り立つ。図２４にこの２次元メモリの上にマルチプローブが配置された様子を示す。図２３の場合についても基本的に同様である。この入れ子構造では、記録媒体のビット担体、すなわちメモリユニットの数に比べてプローブの数が格段に少なくて済むのが利点である。
【００４５】
上述の６回対称性を有するメモリユニット配列は種々の方法で実現することができるが、生体膜を利用することにより簡便に得ることができる。すなわち、図２５は哺乳類の膀胱組織、より具体的には、膀胱上皮の非対称ユニット膜（生体膜）を示す。図２５より、綺麗な６回対称性の構造が存在することが分かる。ひとつずつメモリユニットを並べるのではなく、このように発生学的に生成する組織を面として抽出して、例えば上に述べたメモリブロックを形成することは大変有効である。
【００４６】
図２５に示した組織は有機物（炭化水素）ベースのものであるが、この組織の凸凹をテンプレートとして、例えば陽極酸化によるアルミニウム多孔質体を形成し、ここに磁性体、強誘電体、マイクロキャパシターなどを配置することによりメモリユニットとすることもできる。
【００４７】
また、図２５に示した有機物（炭化水素）ベースの組織を、いわゆる化石化プロセスを使って、ＳｉＯ２  ベースの組織や、あるいは直接酸化物強誘電体や磁性体へと転化することも有効である。
【００４８】
以上、この発明の一実施形態について具体的に説明したが、この発明は、上述の実施形態に限定されるものではなく、この発明の技術的思想に基づく各種の変形が可能である。
例えば、上述の一実施形態において挙げた数値、形状、配置などはあくまでも例に過ぎず、必要に応じて、これらと異なる数値、形状、配置などを用いてもよい。
【００４９】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明によれば、メモリユニットの配列が６回対称性を有することにより、記録媒体上に２次元配列されたメモリユニットの位置が熱膨張などによりずれても、メモリユニットに対してマルチプローブを高精度に追随させることができ、メモリユニットの情報の読み出しや書き込みを支障なく行うことができる。この場合、厳密な温度制御を行ったり、精密なサーボシステムを用いないで済む。また、メモリユニットを種々の材料を用いて構成することができる。
また、メモリユニットが所定の特性において極性を有することにより、メモリユニットの情報の読み出しを支障なく行うことができる。
また、メモリユニットの配列が対称性を共有する少なくとも２重の階層構造を有することにより、プローブの数を大幅に減少させることができる。
また、２次元メモリ、特にそのメモリユニットが生体膜を用いて構成されていることにより、６回対称性を有するメモリユニット配列を簡単に実現することができる。
そして、以上により、高性能の超高密度並列メモリを簡便な手法で実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】メモリユニットの配列が４回対称性を有する２次元メモリの上に等方的なプローブからなるマルチプローブが配置されている状態を示す略線図である。
【図２】メモリユニットの配列が６回対称性を有する２次元メモリの上に等方的なプローブからなるマルチプローブが配置されている状態を示す略線図である。
【図３】マルチプローブと２次元メモリとの間の位置合わせの方法を説明するための略線図である。
【図４】正方格子状にメモリユニットが配列した２次元メモリと正方格子状にプローブが配列したマルチプローブとからなるマルチプローブ２次元メモリシステムにおいて現れる干渉パターンを示す略線図である。
【図５】六方格子状にメモリユニットが配列した２次元メモリと六方格子状にプローブが配列したマルチプローブとからなるマルチプローブ２次元メモリシステムにおいて現れる干渉パターンを示す略線図である。
【図６】極性記録および非極性記録を説明するための略線図である。
【図７】マルチプローブを示す略線図である。
【図８】最高空間周波数で記録された非極性記録媒体を示す略線図である。
【図９】最高空間周波数で記録された極性記録媒体を示す略線図である。
【図１０】プローブと記録媒体とのカップリングを説明するための略線図である。
【図１１】カップリングの強さＩと形状関数の積ｆ・ｇとの間の相関関係を説明するための略線図である。
【図１２】マルチプローブと記録媒体との間に位置ずれが発生していない場合のマルチプローブ、非極性記録媒体および極性記録媒体を示す略線図である。
【図１３】マルチプローブと記録媒体との間に５％の位置ずれが発生した場合のマルチプローブ、非極性記録媒体および極性記録媒体を示す略線図である。
【図１４】マルチプローブと記録媒体との間に１０％の位置ずれが発生した場合のマルチプローブ、非極性記録媒体および極性記録媒体を示す略線図である。
【図１５】マルチプローブと記録媒体との間に並進の位置ずれが発生した場合および回転の位置ずれが発生した場合を示す略線図である。
【図１６】マルチプローブと記録媒体との間に並進の位置ずれが発生していない場合のマルチプローブ、非極性記録媒体および極性記録媒体を示す略線図である。
【図１７】マルチプローブと記録媒体との間に（−２、−１）の並進の位置ずれが発生した場合のマルチプローブ、非極性記録媒体および極性記録媒体を示す略線図である。
【図１８】マルチプローブと記録媒体との間に（−４、−２）の並進の位置ずれが発生した場合のマルチプローブ、非極性記録媒体および極性記録媒体を示す略線図である。
【図１９】マルチプローブと記録媒体との間に回転の位置ずれが発生していない場合のマルチプローブ、非極性記録媒体および極性記録媒体を示す略線図である。
【図２０】マルチプローブと記録媒体との間に１８度回転の位置ずれが発生した場合のマルチプローブ、非極性記録媒体および極性記録媒体を示す略線図である。
【図２１】マルチプローブと記録媒体との間に３６度回転の位置ずれが発生した場合のマルチプローブ、非極性記録媒体および極性記録媒体を示す略線図である。
【図２２】メモリユニットの配列が階層構造を有する２次元メモリの一例を示す略線図である。
【図２３】メモリユニットの配列が階層構造を有する２次元メモリの他の例を示す略線図である。
【図２４】図２２に示す２次元メモリの上にマルチプローブが配置されている様子を示す略線図である。
【図２５】哺乳類の膀胱組織を示す図面代用写真である。
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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