УСТРОЙСТВО ЗАПИСИ ИНФОРМАЦИИ НА ДИЭЛЕКТРИЧЕСКОМ НОСИТЕЛЕ

Полезная модель относится к технике накопления информации, а более конкретно к устройствам записи информации на диэлектрическом носителе.
Известно устройство записи информации на диэлектрическом носителе, содержащее неподвижное основание, жестко связанные с ним двухкоординатный пьезопривод и металлический держатель, на котором размещена диэлектрическая пластина, покрытая электретной наноразмерной пленкой, цифро-аналоговый преобразователь, связанный с ним импульсный источник питания, который, в свою очередь, электрически связан с металлическим держателем и зондом, закрепленным на торце трехкоординатного пьезопривода, формирователь строк и кадров, управляющий двухкоординатным пьезоприводом, и ЭВМ, координирующую работу цифро-аналогового преобразователя и формирователя строк и кадров [Классов В.Н., Лучников А.П., Чекалин В.Н. Устройство записи информации на электретном носителе // Вопросы туннельной микроскопии / Под ред. академика Н.Н. Евтихиева. - М.: МИРЗА, 1987. - С. 113-118 (аналог)].
Недостатком аналога является короткое время жизни связанного заряда и низкая поверхностная плотность, реализуемая посредством известного устройства записи информации.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является устройство записи информации на диэлектрическом носителе, содержащее неподвижное основание, жестко связанные с ним трехкоординатный пьезопривод и держатель, на котором размещена диэлектрическая пластина, покрытая снизу токопроводящей пленкой, а сверху - электретной наноразмерной пленкой, цифро-аналоговый преобразователь, связанный с ним импульсный источник питания, который, в свою очередь, электрически связан с токопроводящей пленкой и зондом, закрепленным на торце трехкоординатного пьезопривода, формирователь строк и кадров, управляющий составляющими X и Y трехкоординатного пьезопривода, стабилизатор туннельного зазора, взаимодействующий с составляющей Z трехкоординатного пьезопривода и электрически связанный с зондом и токопроводящей пленкой, и ЭВМ, координирующую работу цифро-аналогового преобразователя, стабилизатора туннельного зазора и формирователя строк и кадров [Патент РФ на ПМ №80997 от 27.02.2009 г. (прототип)].
Недостатком прототипа является малое время жизни связанного заряда и низкая скорость записи информации, обусловленная необходимостью проведения операции предварительного заряжения диэлектрической пластины в известном устройстве записи информации на диэлектрическом носителе.
В основу полезной модели положена задача увеличения времени жизни связанного заряда и повышения скорости записи информации.
Поставленная задача решается тем, что в известном устройстве записи информации на диэлектрическом носителе, содержащем неподвижное основание, жестко связанные с ним трехкоординатный пьезопривод и держатель, на котором размещена диэлектрическая пластина, покрытая снизу токопроводящей пленкой, а сверху - электретной наноразмерной пленкой, цифро-аналоговый преобразователь, связанный с ним импульсный источник питания, который, в свою очередь, электрически связан с токопроводящей пленкой и зондом, закрепленным на торце трехкоординатного пьезопривода, формирователь строк и кадров, управляющий составляющими X и Y трехкоординатного пьезопривода, стабилизатор туннельного зазора, взаимодействующий с составляющей Z трехкоординатного пьезопривода и электрически связанный с зондом и токопроводящей пленкой, и ЭВМ, координирующую работу цифро-аналогового преобразователя, стабилизатора туннельного зазора и формирователя строк и кадров, согласно предложенной полезной модели, держатель выполнен из оптически прозрачного материала, а токопроводящая пленка - из оптически прозрачного электропроводящего материала, диэлектрическая пластина представляет собой фотодиэлектрик, устройство дополнительно снабжено источником оптического излучения, создающим световой поток, распределенный по всей площади диэлектрической пластины, и блоком питания, связывающим источник оптического излучения с отдельным каналом цифро-аналогового преобразователя, который выполнен двухканальным.
Выполнение держателя из оптически прозрачного материала, а токопроводящей пленки из оптически прозрачного электропроводящего материала позволяет световому потоку достигать объема диэлектрической пластины для воздействия на фотодиэлектрик, из которого она выполнена.
Выбор фотодиэлектрика в качестве материала диэлектрической пластины обеспечивает возможность создания локального электрического шунтирования диэлектрической пластины за счет фотопроводимости, возникающей при облучении световым потоком в присутствии внешнего электрического поля, приложенного в цепи зонд - электретная наноразмерная пленка - диэлектрическая пластина - токопроводящая пленка.
Введение блока питания и источника оптического излучения, создающего световой поток, распределенный по всей площади диэлектрической пластины, реализует ее равномерное облучение.
Выполнение цифро-аналогового преобразователя двухканальным позволяет управлять источником оптического излучения отдельно от импульсного источника питания.
Сущность полезной модели поясняется чертежом, на котором схематично изображено устройство записи информации.
Устройство записи информации на диэлектрическом носителе содержит неподвижное основание 1, жестко связанные с ним трехкоординатный пьезопривод 2 и держатель 3. На держателе 3 размещена диэлектрическая пластина 4, покрытая снизу токопроводящей пленкой 5, а сверху - электретной наноразмерной пленкой 6. Цифро-аналоговый преобразователь (ЦАП) 7 устройства связан с импульсным источником питания (ИИП) 8. Импульсный источник питания 8, в свою очередь, электрически связан с токопроводящей пленкой 5 и зондом 9, закрепленным на торце 10 трехкоординатного пьезопривода 2. Формирователь строк и кадров 11 управляет составляющими X 12 и Y 13 трехкоординатного пьезопривода 2. Стабилизатор туннельного зазора (СТЗ) 14 взаимодействует с составляющей Z 15 трехкоординатного пьезопривода 2 и имеет электрическую связь с зондом 9 и токопроводящей пленкой 5. Также устройство содержит ЭВМ 16, координирующую работу цифро-аналогового преобразователя 7, стабилизатора туннельного зазора 14 и формирователя строк и кадров 11. Держатель 3 выполнен из оптически прозрачного материала, а токопроводящая пленка 5 - из оптически прозрачного электропроводящего материала. Диэлектрическая пластина 4 представляет собой фотодиэлектрик. Устройство дополнительно снабжено источником оптического излучения (ИОИ) 17, создающим световой поток 18, распределенный по всей площади диэлектрической пластины 4. Также устройство дополнительно снабжено блоком питания (БП) 19, связывающим источник оптического излучения 17 с отдельным каналом двухканального цифро-аналогового преобразователя 7.
2
3
2
3
2
12
20
12
20
В качестве оптически прозрачного электропроводящего материала может быть использована, например, пленка Au или оксидов InO и InO-SnO, а в качестве фотодиэлектрика могут выступать, например, монокристаллические силлениты типа BiSiO и BiGeO или полимерный поливинилкарбазол.
Устройство записи информации на диэлектрическом носителе работает следующим образом.
В соответствии с заданной программой ЭВМ 16 посредством двухканального цифро-аналогового преобразователя 7 независимо управляет импульсным источником питания 8 и блоком питания 19 источника оптического излучения 17.
Во время записи информации источник оптического излучения 17 создает световой поток 18, который, проходя через оптически прозрачные держатель 3 и токопроводящую пленку 5, попадает в объем диэлектрической пластины 4, представляющей собой фотодиэлектрик. Затем импульсный источник питания 8 подает импульс напряжения между токопроводящей пленкой 5 и зондом 9, электрически связанным с отрицательным полюсом импульсного источника питания 8. В результате фотопроводимости, возникающей при облучении световым потоком 18 диэлектрической пластины 4 в присутствии внешнего электрического поля, происходит локальное электрическое шунтирование диэлектрической пластины 4 в области записи информации. Локальное электрическое шунтирование фотодиэлектрика замыкает цепь зонд 9 - электретная наноразмерная пленка 6 - диэлектрическая пластина 4 - токопроводящая пленка 5, что способствует туннельной эмиссии электронов из зонда 9 в электретную наноразмерную пленку 6 и их локализации в энергетических ловушках запрещенной зоны. В это же время заряды фотопроводимости положительного знака (дырки) диэлектрического основания 4 закрепляются на границе раздела с электретной наноразмерной пленкой 6. В результате возникает локальная область поляризации связанного заряда. При хранении записанной информации создаются условия отсутствия фотопроводимости, а значит и электрического шунтирования фотодиэлектрика (нет светового потока 18 и/или внешнего электрического поля), и электретная наноразмерная пленка 6 сохраняет локальную поляризацию в электрическом поле собственного заряда. Причем отсутствие фотопроводимости восстанавливает диэлектрические свойства фотодиэлектрика и существенно уменьшает величину внутреннего электрического поля дестабилизации области заряда, что значительно повышает сохранность записанной информации на носителе в течение длительного времени.
Запись информации по всей площади электретной наноразмерной пленки 6 в соответствии с заданной программой осуществляется посредством формирователя строк и кадров 11, управляющего составляющими X 12 и Y 13 трехкоординатного пьезопривода 2, на торце 10 которого закреплен зонд 9, локализующий поляризуемую область электретной наноразмерной пленки 6.
Постоянство заданного зазора между зондом 9 и электретной наноразмерной пленкой 6 поддерживается ЭВМ 16 посредством стабилизатора туннельного зазора 14, который постоянно регистрирует электрическую емкость между зондом 9 и токопроводящей пленкой 5. Отклик реализованной таким образом обратной связи управляет составляющей Z 15 трехкоординатного пьезопривода 2.
Таким образом, запись заданного программой потенциального рельефа осуществляется путем последовательного создания локальной поляризации в области записи информации или сохранения ее отсутствия, что позволяет различать записанную информацию как логические «1» и «0» соответственно.
Применение предложенного устройства позволяет увеличить время жизни связанного заряда и повысить скорость записи информации, а следовательно, увеличить надежность и общую производительность записи.