(57)【要約】　【課題】　プローブの加熱を行うことなく記憶表面にデータを記憶する装置および記憶表面からデータを検出する方法を提供する。　【解決手段】　プローブを用いた記憶装置は、記憶表面を具備し、この表面の変形によって表されるデータを格納する。プローブは、この表面に対向し、表面に対するプローブのたわみに依存したリアクタンスを有する共振回路を含む。プローブが変形を追うように表面全体にわたってプローブを走査するために、スキャナが設けられている。回路の共振周波数の変動を検出することによって、検出器は、表面に格納されたデータを読み取る。【選択図】　図１
2004103214.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
プローブ記憶装置であって、
　記憶表面であって、該表面の変形によって表されるデータを格納するための記憶表面と、
　前記表面に対向するプローブであって、前記表面に対する前記プローブのたわみに依存したリアクタンスを有する共振回路を含むプローブと、
　前記プローブが前記変形を追うように前記表面全体にわたって前記プローブを走査するためのスキャナと、
　前記回路の共振周波数の変動を検出することによって前記表面に格納されたデータを読み取るための検出器と、
を具備することを特徴とする、装置。
【請求項２】
前記リアクタンスは可変インダクタンスを含むことを特徴とする、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記可変インダクタンスは、強磁性体要素と、前記プローブのたわみに応じて前記強磁性体要素に対して移動可能な電流経路を規定するコイルとを具備することを特徴とする、請求項２に記載の装置。
【請求項４】
前記リアクタンスは可変キャパシタンスを含むことを特徴とする、請求項１に記載の装置。
【請求項５】
前記検出器は、前記共振回路において第１の信号を発生するための前記共振回路に接続された第１の信号発生器と、前記共振回路からの出力を、前記第１の信号と同期され移相されると共に前記第１の信号の波形と同様の波形を有する第２の信号によって乗算するためのミキサとを具備することを特徴とする、請求項１ないし４のいずれかに記載の装置。
【請求項６】
前記検出器は、前記第２の信号を発生するための第２の信号発生器を具備し、前記第１および第２の信号発生器は同期信号によって同期されていることを特徴とする、請求項５に記載の装置。
【請求項７】
前記検出器は、前記第１の信号発生器の出力に接続された入力と、前記第１の信号を移相することによって前記第２の信号を発生するための前記ミキサに接続された出力とを有する移相器を具備することを特徴とする、請求項５に記載の装置。
【請求項８】
前記検出器は、
　前記ミキサの出力を濾波するための低域フィルタと、
　前記低域フィルタの出力をサンプリングするためのサンプルアンドホールド回路と、
　前記サンプルアンドホールド回路からのサンプルを２進値に変換するための検出回路と、
を具備することを特徴とする、請求項５ないし７のいずれかに記載の装置。
【請求項９】
前記プローブがたわまない場合、前記第１および第２の信号は、実質的に前記共振回路の共振周波数において変動することを特徴とする、請求項５ないし８のいずれかに記載の装置。
【請求項１０】
プローブ記憶装置においてデータを検出するための方法であって、
　データを変形として記憶表面に格納するステップと、
　前記表面に対向するプローブであって、前記表面に対する前記プローブのたわみに依存したリアクタンスを有する共振回路を含むプローブを位置決めするステップと、
　前記プローブが前記変形を追うように前記表面全体にわたって前記プローブを走査するステップと、
　前記回路の共振周波数の変動を検出することによって前記表面に格納されたデータを読み取るためのステップと、
を具備することを特徴とする、方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
　本発明は、プローブを用いたデータ記憶装置においてデータを読み取るための方法および装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
　原子間力顕微鏡（ＡＦＭ）および走査トンネル顕微鏡（ＳＴＭ）等、原子の規模までの物質の構造を画像化し調査するためのナノメートルレベル (nanometer-sharp) のチップを用いた技法は、超高密度記憶装置［１〜４］においても利用される。かかる装置の一例が、［５］に記載されている。この装置では、各々がチップを支持する片持ちばりのアレイによって、ポリマ記憶表面上に「ピット」および「ピットなし」のシーケンスを書き込むことで、情報を格納する。片持ちばりおよびその上のチップを選択的に加熱して、表面上にデータを書き込む。各チップを十分なレベルまで加熱すると、これに応じて、チップに隣接する表面が変形する。格納された情報を読み取るには、各片持ちばりを、一次の近似において、可変抵抗にカスケード接続された電流源または電圧源と電気的に等価な回路における熱機械センサとして扱う。このセンサは、読み取った情報を伝える物理的な値を電気信号に変換する。可変抵抗の値は、片持ちばりのチップの温度に依存する。読み取りプロセスの間、片持ちばりは、「ピット」（ビット「１」）または「ピットなし」（ビット「０」）のどちらの上を移動したかによって、異なる温度に達する。検出回路によって、片持ちばりの抵抗値に依存する電圧を検知して、「１」または「０」のいずれを検出したかを決定する。
【０００３】
　従来、記録された情報を読み取るために、書き込みに用いた片持ちばりには、更に、その温度依存抵抗を利用することによる熱読み取りセンサの機能が設けられている。一般に、抵抗は、室温から５００ないし７００°Ｃのピーク値まで、加熱電力／温度と共に非線形に増大する。ピーク温度は、片持ちばりの可変抵抗におけるドーピング濃度によって決定する。この濃度は、１ｘ１０17ないし２ｘ１０18ｃｍ-3の範囲である。ピーク温度を超えると、熱励起によって真性キャリアの数が増加するので、抵抗は小さくなる。検知の際、抵抗器は約３５０°Ｃで動作する。この温度は、書き込みの場合のように表面を変形させるには十分な高さではない。
【０００４】
　熱検知の原理は、ヒータ台と表面との間の距離に応じて変化するそれらの間の熱コンダクタンスに基づいている。ヒータ台と表面との間の空気等の媒体が、片持ちばりから表面へと熱を運ぶ。チップがピット内に動くにつれて、片持ちばりと表面との間の距離が小さくなると、空気を介した熱伝達の効率が良くなる。この結果、片持ちばりに印加されるパルスに応じたヒータ温度の変化が異なるものとなり、特に、温度によって達成される最大値は、ピットが存在しない場合よりも小さい。可変抵抗の値は片持ちばりの温度に依存するので、抵抗によって達成される最大値は、片持ちばりがピット上に動くにつれて小さくなる。従って、読み取りプロセスの間、片持ちばりの抵抗は、ピット（ビット「１」）またはピットなし（ビット「０」）のどちらの上を動くかによって異なる値に達する。
【特許文献１】［４］米国特許第４５７５８２２号（１９８６年）、Ｃ．Ｆ．Ｑｕａｔｅ、「Ｍｅｔｈｏｄ　ａｎｄ　ｍｅａｎｓ　ｏｆ　ｄａｔａ　ｓｔｏｒａｇｅ　ｕｓｉｎｇ　ｔｕｎｎｅｌ　ｃｕｒｒｅｎｔ　ｄａｔａ　ｒｅａｄｏｕｔ」。
【非特許文献１】［１］Ｇ．Ｂｉｎｎｉｇ、Ｈ．Ｒｏｈｒｅｒ、Ｃ．Ｇｅｒｂｅｒ、Ｅ．Ｗｅｉｈｅｌ、「７ｘ７　ｒｅｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ　ｏｎ　Ｓｉ（１１１）　ｒｅｓｏｌｖｅｄ　ｉｎ　ｒｅａｌ　ｓｐａｃｅ」、Ｐｈｙｓ．Ｒｅｖ．Ｌｅｔｔ．、５０（１９８３年）１２０。
【非特許文献２】［２］Ｇ．Ｂｉｎｎｉｇ、Ｃ．Ｆ．Ｑｕａｔｅ、Ｃ．Ｇｅｒｂｅｒ、「Ａｔｏｍｉｃ　ｆｏｒｃｅ　ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ」、Ｐｈｙｓ．Ｒｅｖ．Ｒｅｔｔ．、５６（１９８６年）９３０。
【非特許文献３】［３］Ｈ．Ｊ．Ｍａｍｉｎ、Ｌ．Ｓ．Ｆａｎ、Ｓ．Ｈｏｅｎ、Ｄ．Ｒｕｇａｒ、「Ｔｉｐ−ｂａｓｅｄ　ｄａｔａ　ｓｔｏｒａｇｅ　ｕｓｉｎｇ　ｍｉｃｒｏ　ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ　ｃａｎｔｉｌｅｖｅｒｓ」、Ｓｅｎｓｏｒｓ　ａｎｄ　Ａｃｔｕａｔｏｒｓ　Ａ４８（１９９５年）２１５〜２１９。
【非特許文献４】［５］Ｐ．Ｖｅｔｔｉｇｅｒ等、「Ｔｈｅ　Ｍｉｌｌｉｐｅｄｅ−Ｍｏｒｅ　ｔｈａｎ　ｏｎｅ　ｔｈｏｕｓａｎｄ　ｔｉｐｓ　ｆｏｒ　ｆｕｔｕｒｅ　ＡＦＭ　ｄａｔａ　ｓｔｏｒａｇｅ」、ＩＢＭ　Ｊｏｕｒｎａｌ　ｏｆ　Ｒｅｓｅａｒｃｈ　ａｎｄ　Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ、ｖｏｌ．４４、Ｎｏ．３、２０００年５月、３２３〜３４０ページ。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
　熱機械片持ちばりセンサは、温度を、情報を伝達する電気信号に変換するものであり、一次の近似において、可変抵抗と電気的に等価である。従って、検出回路によって、片持ちばりの抵抗値に依存する電圧を検知して、「１」または「０」のどちらが書き込まれているかを決定する。熱抵抗の相対的な変動は、通常、約１０-5／ｎｍである。従って、書き込みビット「１」は、通常、約１０-4〜５ｘ１０-4という片持ちばり熱抵抗の相対的変化ΔＲQ／ＲQを生じる。片持ちばりの電気抵抗の相対的な変化は、ほぼ同じ大きさである。結果として、ピットの存在または不在を検出する際に重要な問題は、ほぼ「１」または「０」であるビットの情報を含む信号の抽出を可能とする十分に高い分解能である。情報を伝える信号は、極めて大きいオフセット信号に重畳した小信号として見なすことができる。このオフセット信号は、約３倍ないし４倍大きい可能性がある。
【０００６】
　ＤＲＡＭにおいて実現されるものと同様の行／列時分割多重化アドレッシング方式によって、大きい二次元アレイの並列動作を達成することができる。［５］に記載された装置では、かかる多重化方式を採用して、１つの列内で並列に書き込み／読み取り動作を行うために、１列ずつアレイをアドレッシングする。具体的には、読み取り信号サンプルを得るには、アレイの１つの列で片持ちばりに読み取りパルスを印加し、片持ちばりの応答信号を低域フィルタで濾波し、フィルタ出力信号をサンプリングする。このプロセスを、アレイの全列をアドレッシングするまで順次繰り返し、次いで第１の列から再び開始する。２つのパルス間の時間は、あるビット位置から次のビット位置まで片持ちばりが動くのに必要な時間に相当する。熱機械検知に基づいた時分割多重化読み取り動作において直面する別の問題は、片持ちばりの熱時定数によって決定する達成可能データレートに固有の限界があることから生じる。特に、読み取りパルスは、少なくとも、片持ちばりが読み取りを実行可能な約３５０°Ｃの温度に達するまでに必要な時間に等しい持続時間を必要とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
　本発明によれば、プローブ記憶装置が提供される。この装置は、記憶表面であって、この表面の変形 (deformation) によって表されるデータを格納するための記憶表面と、表面に対向するプローブであって、表面に対するプローブのたわみ (deflection) に依存したリアクタンスを有する共振回路を含むプローブと、プローブが変形を追うように表面全体にわたってプローブを走査するためのスキャナと、回路の共振周波数の変動を検出することによって表面に格納されたデータを読み取るための検出器と、を具備する。これによって、プローブの加熱を行うことなく、記憶表面からデータを検出可能であるという利点がある。このため、この装置は、電力損失を小さくして動作することができる。更に、プローブの熱時定数を考慮する必要がないので、読み取り速度を増すことができる。
【０００８】
　リアクタンスは、可変インダクタンスを含むことができる。好ましくは、可変インダクタンスは、強磁性体要素と、プローブのたわみに応じて強磁性体要素に対して移動可能な電流経路を規定するコイルとを具備する。あるいは、リアクタンスは、可変キャパシタンスを含むことができる。
【０００９】
　後に簡単に説明する本発明の好適な実施形態では、検出器は、共振回路において第１の信号を発生するための共振回路に接続された第１の信号発生器と、共振回路からの出力を、第１の信号と同期され移相されると共に第１の信号の波形と同様の波形を有する第２の信号によって乗算するためのミキサとを具備する。検出器は、第２の信号を発生するための第２の信号発生器を具備し、第１および第２の信号発生器は同期信号によって同期されているものとすることができる。あるいは、簡略化のために、検出器は、第１の信号発生器の出力に接続された入力と、第１の信号を移相することによって第２の信号を発生するためのミキサに接続された出力とを有する移相器 (phase shifter) を具備することができる。本発明の特に好適な実施形態では、検出器は、ミキサの出力を濾波するための低域フィルタと、低域フィルタの出力をサンプリングするためのサンプルアンドホールド回路と、サンプルアンドホールド回路からのサンプルを２進値に変換するための検出回路と、を具備することができる。第１および第２の信号は、好ましくは、プローブがたわまない場合、実質的に共振回路の共振周波数で変動する。
【００１０】
　別の態様から本発明を見ると、プローブ記憶装置においてデータを検出するための方法が提供される。この方法は、データを変形として記憶表面に格納するステップと、表面に対向するプローブであって、表面に対するプローブのたわみに依存したリアクタンスを有する共振回路を含むプローブを位置決めするステップと、プローブが変形を追うように表面全体にわたってプローブを走査するステップと、回路の共振周波数の変動を検出することによって表面に格納されたデータを読み取るためのステップと、を具備する。
【００１１】
　本発明の好適な実施形態では、ＡＦＭ片持ちばりアレイに基づいてプローブ記憶装置に書き込まれた情報を読み取るための方法が提供される。この方法では、各片持ちばりは、抵抗Ｒ、インダクタンスＬ、キャパシタンスＣから成るＲＬＣ回路と電気的に等価である。加熱した片持ちばりのチップの温度に依存する片持ちばりの抵抗の変動を利用するのではなく、「１」または「０」のどちらが記録されているかの検知を行うために、「冷たい」片持ちばりに、ＲＬＣ回路の共振周波数に等しい周波数を有する正弦波形を印加し、ＲＬＣ回路の出力における波形を観察して、回路転送特性の変動を検出する。例えば、ＲＬＣ回路の１つまたは双方のリアクタンス値（Ｌおよび／またはＣ）の変動から、位相特性の変動が得られる。かかる変動は、「ピット」または「ピットなし」の上をプローブが動くことによって引き起こされる。この技法によって、従来の熱機械読み取り技に勝る多くの利点が達成される。読み取りプロセスでは、約３５０°Ｃという比較的高温に片持ちばりを加熱する必要がないので、読み取りを実行可能な速度は、熱時定数によって制限されない。従って、より高いデータレートを達成することができる。更に、片持ちばりを加熱するための信号エネルギの熱エネルギへの変換を伴わないので、検出において必要な信号電力が小さくなる。更に、「１」または「０」としてのビットの識別は、正弦波信号の位相および／または振幅の変動として符号化されるので、熱機械的な読み取りの場合に見られたように、大きなオフセット信号の存在下で有用な信号の検出が行われることがない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
　これより、添付図面を参照して、一例としてのみ、本発明の好適な実施形態について説明する。
【００１３】
　最初に図１を参照すると、本発明を具現化したプローブ記憶装置の一例は、記憶表面３０に対向したプローブ片持ちセンサ２０の二次元アレイ１２０を有する基板１０を具備する。片持ちばり２０は、行導線４０および列導線５０に接続されている。各片持ちばり２０は、行導線４０および列導線５０の異なる組み合わせによってアドレッシングされる。行導線４０は、行マルチプレクサ (MUX) ６０によって選択的にアドレッシングされる。同様に、列導線５０は、列マルチプレクサ７０によって選択的にアドレッシングされる。記憶表面３０は、スキャナ機構の上に取り付けられている。このスキャナ機構は、ｘ位置変換器８０、ｙ位置変換器９０、およびｚ位置変換器１００を具備する。動作において、ｚ変換器１００は、記憶表面３０を、アレイ１２０に近付けるようにまたはアレイ１２０から遠ざけるように動かす。ｘ変換器８０およびｙ変換器９０は、記憶表面３０を、アレイ１２０に平行な平面に対して、この平面内で直交方向に動かす。変換器８０ないし１００は、圧電性装置、電磁気装置、または同様の位置制御装置とすることができる。ｘ変換器８０およびｙ変換器９０の移動の範囲は、使用の際、データ読み取り動作およびデータ書き込み動作の双方の間に記憶表面３０における各片持ちばり２０のフィールド全体を走査するようなものになっている。かかる走査は、ラスタと同様に実行することができる。各片持ちばり２０は、その遠位端に、記憶表面に対向するチップまたはプローブおよびこのチップに隣接した抵抗性ヒータ要素を支持する。書き込み動作の間、各片持ちばり２０からデータを書き込むが、各片持ちばり２０は、ｚ変換器１００によって記憶表面３０に連結し、マリチプレクサ６０および７０によって書き込みチャネルに接続される。書き込みチャネルは、格納されるデータを示す書き込み信号を片持ちばり２０に印加する。先に述べたように、２進値の「１」を書き込むためには、書き込み信号は、チップ領域内で記憶表面３０の局所的な変形すなわちピット１１０を生成するために十分なレベルまでチップをヒータ要素によって加熱するのに十分な大きさである。２進値の「０」を書き込むためには、書き込み信号は、記憶表面３０にかかる局所的変形が生じないように十分に低く維持される。このため、記憶表面３０全体でチップを走査すると、多数のビットが書き込まれる。各片持ちばり２０は、抵抗Ｒ、キャパシタンスＣ、および可変インダクタンスＬを有するＲＬＣ回路を具備する。読み取り動作の間、各片持ちばり２０からデータを読み取るが、各片持ちばり２０は、ｚ変換器１００によって記憶表面３０に連結し、マリチプレクサ６０および７０によって読み取りチャネルに接続される。次いで、記憶表面３０全体でチップを走査し、以下で簡単に記載する方法で、読み取りチャネルによって記録データを読み取る。ここに記載する読み取りチャネルは、従来技術に関連した前述の問題を回避するという利点がある。なぜなら、これは、読み取り信号を発生するために温度に依存する片持ちばねの抵抗に頼らないからである。
【００１４】
　ここで図２を参照すると、本発明の好適な実施形態において、読み取りチャネルは、内部抵抗Ｒ0を有する第１の信号発生器２００と、バッファ増幅器２１０と、第２の信号発生器２２０と、利得Ｋmを有するミキサ２３０と、低域フィルタ２４０と、サンプルアンドホールド回路２５０と、閾値検出器２６０とを具備する。第２の信号発生器２２０の出力は、同期信号 (SYNC.) ２７０によって、第１の信号発生器２００の出力に同期されている。図２に示すように、本発明の好適な実施形態では、同期信号２７０は、第１の信号発生器２００の出力から導出されている。しかしながら、本発明の他の実施形態では、第１および第２の信号発生器２００および２２０の双方は、共通の、独立して発生される同期信号によって同期を取ることができる。動作において、ここで説明するように、第１および第２の信号発生器２００および２２０は、双方とも、正弦波信号を発生する。しかしながら、本発明の他の実施形態では、異なる波形を用いることも可能である。
【００１５】
　動作において、信号発生器２００によって発生したＡＣ信号のパルスまたはバーストＶp（ｔ）を、片持ちばりＲＬＣ回路に印加する。印加したバーストの式は、以下のように与えられる。
【数１】
2004103214.tif 000003
【００１６】
ここで、　　　
【数２】
2004103214.tif 000004
【００１７】
Ａはバースト振幅を示し、ｆ0はＲＬＣ回路の共振周波数にほぼ等しく選択される。すなわち、以下の通りである。
【数３】
2004103214.tif 000005
【００１８】
　可変インダクタンスＬの値は、チップがピット１１０上に動く際の片持ちばり２０の振れの程度に依存する。インダクタンスの相対的な変動は、パラメータλx＝ΔＬx／Ｌによって示される。添え字ｘは、初期点からの走査方向におけるｘ距離を示す。従って、片持ちばり２０のチップがピット１１０の中央に位置する場合、パラメータλxは最大の絶対値を取る。しかしながら、片持ちばり２０がピット１１０の中央から次まで動くのに必要な時間が読み取りパルスの持続時間よりもはるかに長いので、インダクタンスによる電流は、読み取りバーストを印加する期間中にｘの関数として大きな変動はしない。バッファ増幅器２１０の出力における信号Ｖb（ｔ、ｘ）は、以下によって与えられる。
【数４】
2004103214.tif 000006
【００１９】
ここで、ｉLはインダクタンスによる電流を示し、これは以下の微分方程式に従う。
【数５】
2004103214.tif 000007
【００２０】
また、初期条件は以下の通りである。
【数６】
2004103214.tif 000008
【００２１】
　説明の目的のために、読み取りバーストの印加時間は、ビット「１」を検出するために片持ちばり２０がピット１１０の中央に位置しているか、ビット「０」を検出するためにピット１１０から遠ざかっているかのいずれかに対応すると仮定する。Ｖb（ｔ，ｘ｜ａx＝１）およびＶb（ｔ，ｘ｜ａx＝０）によってそれぞれ示される（３および４）の解として、バッファ増幅器の出力において２つの起こり得る応答が得られる。また、説明の目的のため、過渡電流の持続時間がバーストτの持続時間に比べて短いと仮定すると、時間間隔［０，τ］において、２つの応答は以下によって近似的に与えられる。
【数７】
2004103214.tif 000009
【００２２】
また、
【数８】
2004103214.tif 000010
【００２３】
ここで、｜Ｈ（ｆ0）｜およびψは、直列のパルス発生器２００の内部抵抗Ｒ0およびＲＬＣ回路の周波数応答の振幅および位相をそれぞれ示す。項Δψは、周波数応答の位相特性の変動から生じる。また、これは、チップがピット１１０上を動く際のインダクタンスの変動から生じる。
【００２４】
　図３は、Ｒ0＝１００Ω、Ｒ＝５０Ω、Ｌ＝１μＨ、およびＣ＝１４５ｐＦについて得られる周波数応答の振幅特性を示す。図４は、同じパラメータに基づく対応する位相特性を示す。
【００２５】
　ミキサ２３０によって、バッファ出力信号を、第２の信号発生器２２０からの正弦波形態ｃｏｓ（２πｆ0ｔ＋ψ）と乗算する。２つの応答（５）および（６）では、結果として得られる式は、それぞれ以下のようになる。
【数９】
2004103214.tif 000011
【００２６】
【数１０】
2004103214.tif 000012
【００２７】
　正弦波形による乗算の後、信号を低域フィルタ２４０によって濾波し、サンプルアンドホールド回路２５０によって時間ｔs＝τでサンプリングする。
【００２８】
　説明の目的のため、高周波数信号成分は、時定数τlpf＝１／（ＲlpfＣlpf）の低域フィルタ２４０によって完全に除去されると仮定すると、信号サンプルによって取られる値は、ビット「０」およびビット「１」の２つの場合について、それぞれ以下のようになる。
【数１１】
2004103214.tif 000013
【００２９】
【数１２】
2004103214.tif 000014
【００３０】
次いで、閾値検出器２６０は、書き込まれたビットを検出する。ここで、閾値は以下によって与えられる。
【数１３】
2004103214.tif 000015
【００３１】
チャネルの性能を決定するため、以下に従って、検出点において信号対雑音比（ＳＮＲ）を評価することができる。
【数１４】
2004103214.tif 000016
【００３２】
ここで、雑音の変動は、抵抗によって生じる熱雑音およびバッファ増幅器の等価な入力電圧雑音電力スペクトル密度に依存する。図５は、パラメータλxの様々な値について、印加パルスの電力の関数としてＳＮＲ(信号対雑音比)を示す。説明の目的のため、片持ちばり２０は図３に示す特性を有し、正弦波形周波数はｆ0＝１４ＭＨｚであり、低域フィルタの時定数はτlpf＝１２μｓであり、室温において抵抗Ｒ0０およびＲによって雑音源が与えられ、バッファ増幅器２１０の片側雑音電力スペクトル密度は２ｘ１０-17Ｖ2／Ｈｚに等しいと仮定する。
【００３３】
　ここで図６を参照すると、図２を参照して先に説明した読み取りチャネルの変形において、第２の信号発生器２２０は、第１の信号発生器２００の出力に接続された入力およびミキサ２３０に接続された出力を有する移相器２８０に置換されている。動作において、移相器は、第１の信号発生器２００からの出力に基づいて第２の信号ｃｏｓ（２πｆ0ｔ＋ψ）を生成する。このため、移相器２８０は、第２の信号が第１の信号に同期していることを保証する。
【００３４】
　図７および８を共に参照すると、本発明の特に好適な実施形態において、各片持ちばり２０は、第１、第２、および第３の導電性の脚部３００、３１０、および３２０を具備する。第１の脚部３００は、温度依存抵抗器３４０に接続されている。第２の中央に配置された脚部３１０は、第１の脚部３００および第３の脚部３２０からの共通戻り電流経路を与える。第３の脚部３２０は、コイルとして作用する。参照番号３２０は、以降、第３の脚部およびコイルの双方に関連付けて交換可能に用いる。第３の脚部３２０に近接して強磁性体要素３３０が配置されており、片持ちばり２０がたわんで可変インダクタンスＬを与えると第３の脚部３２０が強磁性体要素３３０に対してたわむようになっている。３つの脚部を有する片持ちばり２０は、第１の脚部３００にパルス３５０を印加することによって前述の熱機械的な書き込み方法のために使用可能であり、更に、信号発生器２１０から第３の脚部３２０にバースト３６０を印加することによって開示した読み取り方法のために、使用可能である。
【００３５】
　可変インダクタンスは、コイル３２０を介した電流に対するコイル３２０によって規定される平面を介した磁束の比によって与えられる。すなわちＬ＝ΦL／ｉLである。チップがピット１１０を動くと、片持ちばり２０はたわみを受ける。このため、チップがピット１１０上を動くと、コイル３２０によって規定される平面を介した磁束は変動する。従って、片持ちばり２０のインダクタンスの値は変動する。説明の目的のため、片持ちばね２０は直径５０μｍのコイル３２０として作用すると仮定し、強磁性体要素３３０は比透磁率が１０００００の物質から形成されると仮定すると、約１μＨのインダクタンスの値を得ることができる。
【００３６】
　本発明の他の実施形態では、片持ちばり２０のキャパシタンスを可変に構成し、インダクタンスを固定のままとすることによって、片持ちばり２０の位相特性における前述の変動を達成可能である。しかしながら、例えば、片持ちばり２０の１つの脚部および基板１０を、誘電材料として空気を有するコンデンサの２枚の板として見なすことによって得られるキャパシタンスの値は、１ｐＦよりもはるかに小さい。
【００３７】
　本発明の他の実施形態は、当業者には明らかであろう。
【００３８】
　まとめとして、本発明の構成に関して以下の事項を開示する。
【００３９】
　（１）プローブ記憶装置であって、
　記憶表面であって、該表面の変形によって表されるデータを格納するための記憶表面と、
　前記表面に対向するプローブであって、前記表面に対する前記プローブのたわみに依存したリアクタンスを有する共振回路を含むプローブと、
　前記プローブが前記変形を追うように前記表面全体にわたって前記プローブを走査するためのスキャナと、
　前記回路の共振周波数の変動を検出することによって前記表面に格納されたデータを読み取るための検出器と、
を具備することを特徴とする、装置。
　（２）前記リアクタンスは可変インダクタンスを含むことを特徴とする、（１）に記載の装置。
　（３）前記可変インダクタンスは、強磁性体要素と、前記プローブのたわみに応じて前記強磁性体要素に対して移動可能な電流経路を規定するコイルとを具備することを特徴とする、（２）に記載の装置。
　（４）前記リアクタンスは可変キャパシタンスを含むことを特徴とする、（１）に記載の装置。
　（５）前記検出器は、前記共振回路において第１の信号を発生するための前記共振回路に接続された第１の信号発生器と、前記共振回路からの出力を、前記第１の信号と同期され移相されると共に前記第１の信号の波形と同様の波形を有する第２の信号によって乗算するためのミキサとを具備することを特徴とする、（１）〜（４）のいずれかに記載の装置。
　（６）前記検出器は、前記第２の信号を発生するための第２の信号発生器を具備し、前記第１および第２の信号発生器は同期信号によって同期されていることを特徴とする、（５）に記載の装置。
　（７）前記検出器は、前記第１の信号発生器の出力に接続された入力と、前記第１の信号を移相することによって前記第２の信号を発生するための前記ミキサに接続された出力とを有する移相器を具備することを特徴とする、（５）に記載の装置。
　（８）前記検出器は、
　前記ミキサの出力を濾波するための低域フィルタと、
　前記低域フィルタの出力をサンプリングするためのサンプルアンドホールド回路と、
　前記サンプルアンドホールド回路からのサンプルを２進値に変換するための検出回路と、
を具備することを特徴とする、（５）ないし（７）のいずれかに記載の装置。
　（９）前記プローブがたわまない場合、前記第１および第２の信号は、実質的に前記共振回路の共振周波数において変動することを特徴とする、（５）ないし（８）のいずれかに記載の装置。
　（１０）プローブ記憶装置においてデータを検出するための方法であって、
　データを変形として記憶表面に格納するステップと、
　前記表面に対向するプローブであって、前記表面に対する前記プローブのたわみに依存したリアクタンスを有する共振回路を含むプローブを位置決めするステップと、
　前記プローブが前記変形を追うように前記表面全体にわたって前記プローブを走査するステップと、
　前記回路の共振周波数の変動を検出することによって前記表面に格納されたデータを読み取るためのステップと、
を具備することを特徴とする、方法。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】プローブ記憶装置のブロック図である。
【図２】プローブ記憶装置のための読み取りチャネルの簡略化回路図である。
【図３】プローブ記憶装置の片持ちばりに対応する振幅特性についての周波数応答を示す。
【図４】プローブ記憶装置の片持ちばりに対応する位相特性についての周波数応答を示す。
【図５】印加した読み取りパルスの電力の関数として読み取りチャネルの信号対雑音比を示すグラフである。
【図６】プローブ記憶装置の別の読み取りチャネルの簡略化回路図である。
【図７】アレイの片持ちばりの側面図である。
【図８】アレイの片持ちばりの平面図である。
【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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