JP2003288738A - Recording medium, information recording method and information reading method - Google Patents
Recording medium, information recording method and information reading methodInfo
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 光磁気記録媒体や光記録媒体は、高記録密度
の下に情報を記録することができる記録媒体ではある
が、情報を記録する際に比較的高い電力が必要となる。
【解決手段】 表面に中性欠陥または負に荷電した欠陥
を有すると共に、励起状態の電子の波動関数の密度が表
面で増大する大きさを有する半導体ナノ結晶を記録材料
として用いる。
(57) [Problem] A magneto-optical recording medium or an optical recording medium is a recording medium capable of recording information at a high recording density, but requires relatively high power when recording information. Becomes SOLUTION: A semiconductor nanocrystal having a neutral defect or a negatively charged defect on the surface and having a size where the density of the wave function of electrons in an excited state increases on the surface is used as a recording material.
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、光の照射によって
情報を記録することができる記録媒体、光の照射によっ
て記録媒体に情報を記録する情報記録方法、光の照射に
よって記録媒体から情報を読出す情報読出し方法、およ
び、光の照射によって情報を記録することができる記録
材料に関する。TECHNICAL FIELD The present invention relates to a recording medium capable of recording information by irradiation of light, an information recording method for recording information on the recording medium by irradiation of light, and reading information from the recording medium by irradiation of light. The present invention relates to a method of reading out information and a recording material capable of recording information by irradiation of light.
【0002】[0002]
【従来の技術】今日では、文字情報、画像情報、音声情
報、楽音情報等、種々の情報が電気信号、光信号等に変
換されて伝送されている。そして、これらの情報を高密
度に記録しておくために、磁気記録媒体、半導体メモ
リ、光磁気記録媒体、光記録媒体等の記録媒体が利用さ
れている。2. Description of the Related Art Today, various kinds of information such as character information, image information, voice information, musical sound information, etc. are converted into electric signals, optical signals, etc. and transmitted. Recording media such as magnetic recording media, semiconductor memories, magneto-optical recording media, and optical recording media are used to record such information at high density.
【0003】これらの記録媒体のなかでも光磁気記録媒
体や光記録媒体は、他の記録媒体に比べて記録密度が高
いことから、その用途が拡大している。Among these recording media, magneto-optical recording media and optical recording media have higher recording density than other recording media, and therefore their applications are expanding.
【0004】光磁気記録媒体への情報の記録は、光磁気
記録層を局所的に磁化反転させることによって行われ
る。光記録媒体への情報の記録は、書換形の光記録媒体
の場合には、記録膜に局所的にアモルファス−結晶間の
相転移を生じさせることによって行われる。Information is recorded on the magneto-optical recording medium by locally reversing the magnetization of the magneto-optical recording layer. In the case of a rewritable optical recording medium, information is recorded on the optical recording medium by locally causing a phase transition between amorphous and crystal in the recording film.
【0005】光磁気記録層を局所的に磁化反転させるた
めには、この光記磁気記録層に局所的にレーザ光を照射
してその領域の温度をキュリー温度近傍にまで上げ、こ
の状態で外部磁界を印加することが必要である。In order to locally reverse the magnetization of the magneto-optical recording layer, the magneto-optical recording layer is locally irradiated with laser light to raise the temperature of the region to near the Curie temperature, and in this state, external It is necessary to apply a magnetic field.
【0006】また、記録膜に相転移を生じさせるために
は、この記録膜に局所的にレーザ光を照射してその領域
を溶融させることが必要である。In order to cause a phase transition in the recording film, it is necessary to locally irradiate the recording film with laser light to melt the region.
【0007】光磁気記録媒体および書換型の光記録媒体
のいずれにおいても、情報を記録する際には比較的大き
なパワーのレーザ光が必要となることから、消費電力も
比較的高くなる。In both the magneto-optical recording medium and the rewritable optical recording medium, laser light with a relatively large power is required for recording information, so that the power consumption is relatively high.
【0008】[0008]
【発明の目的】本発明の目的は、新たな記録媒体を提供
することである。OBJECT OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a new recording medium.
【0009】本発明の他の目的は、新たな情報記録方法
を提供することである。Another object of the present invention is to provide a new information recording method.
【0010】本発明の更に他の目的は、新たな情報読出
し方法を提供することである。Still another object of the present invention is to provide a new information reading method.
【0011】本発明の更に他の目的は、新たな記録材料
を提供することである。Still another object of the present invention is to provide a new recording material.
【0012】[0012]
【課題を解決するための手段】本発明の一観点によれ
ば、表面に中性欠陥または負に荷電した欠陥を有すると
共に、励起状態の電子の波動関数の密度が表面で増大す
る大きさを有する半導体ナノ結晶を含む記録層を備えた
記録媒体が提供される。According to one aspect of the present invention, the surface has neutral defects or negatively charged defects, and the magnitude of the wave function density of excited state electrons is increased on the surface. Provided is a recording medium having a recording layer containing the semiconductor nanocrystals.
【0013】本発明の他の観点によれば、(A)表面に
中性欠陥または負に荷電した欠陥を有すると共に、励起
状態の電子の波動関数の密度が表面で増大する大きさを
有する半導体ナノ結晶を含む記録層を備えた記録媒体を
準備する工程と、(B)前記半導体ナノ結晶のバンドギ
ャップ以上のエネルギーを有する書込み光または電子線
を前記記録媒体に照射する工程とを含む情報記録方法が
提供される。According to another aspect of the present invention, (A) a semiconductor having a neutral defect or a negatively charged defect on the surface thereof and having a magnitude such that the wave function density of electrons in an excited state increases on the surface. Information recording including the steps of preparing a recording medium having a recording layer containing nanocrystals, and (B) irradiating the recording medium with writing light or an electron beam having an energy not lower than the band gap of the semiconductor nanocrystals. A method is provided.
【0014】本発明の更に他の観点によれば、(A)表
面に中性欠陥または負に荷電した欠陥を有すると共に、
励起状態の電子の波動関数の密度が表面で増大する大き
さを有する半導体ナノ結晶を含む記録層を備え、前記記
録層に情報が記録された記録媒体を準備する工程と、
(B)前記中性欠陥のエネルギー準位に共鳴するエネル
ギーを有する第1の読出し光、または前記負に荷電した
欠陥のエネルギー準位に共鳴するエネルギーを有する第
2の読出し光を前記記録媒体に照射し、該記録媒体を透
過した前記第1の読出し光もしくは前記第2の読出し
光、または前記記録層で反射した前記前記第1の読出し
光もしくは前記第2の読出し光の有無を検出することに
よって前記情報を読出す工程とを含む情報読出し方法が
提供される。According to still another aspect of the present invention, (A) the surface has neutral defects or negatively charged defects, and
A recording layer comprising a semiconductor nanocrystal having a size in which the density of the wave function of electrons in the excited state increases on the surface, and a step of preparing a recording medium having information recorded in the recording layer,
(B) A first read light having an energy that resonates with the energy level of the neutral defect or a second read light having an energy that resonates with the energy level of the negatively charged defect is applied to the recording medium. Detecting the presence or absence of the first read light or the second read light that has been irradiated and transmitted through the recording medium, or the first read light or the second read light reflected by the recording layer. According to the present invention, there is provided a method for reading information including the step of reading the information.
【0015】本発明の更に他の観点によれば、表面に中
性欠陥または負に荷電した欠陥を有すると共に、励起状
態の電子の波動関数の密度が表面で増大する大きさを有
する半導体ナノ結晶を含む記録材料が提供される。According to still another aspect of the present invention, a semiconductor nanocrystal having a neutral defect or a negatively charged defect on the surface and having a size such that the density of the wave function of excited state electrons increases on the surface. A recording material including is provided.
【0016】本件発明者らは、表面に中性欠陥を有する
と共に、励起状態の電子の波動関数の密度が表面で増大
する大きさを有する半導体ナノ結晶において、中性欠陥
を負に荷電した欠陥に可逆的に遷移させ得ることを見出
した。The present inventors have found that in a semiconductor nanocrystal having a neutral defect on the surface and having a size in which the density of the wave function of electrons in an excited state increases on the surface, the neutral defect is a negatively charged defect. It was found that the transition can be made reversibly.
【0017】ここで、本明細書でいう「中性欠陥」と
は、表面準位が1個の電子によって占有された欠陥を意
味し、「負に荷電した欠陥」とは、表面準位が2個の電
子によって占有された欠陥を意味する。As used herein, the term "neutral defect" means a defect in which the surface level is occupied by one electron, and the "negatively charged defect" means that the surface level is It means a defect occupied by two electrons.
【0018】上記の遷移を利用すれば、半導体ナノ結晶
に2値信号を記録することができる。半導体ナノ結晶を
記憶材料として用いて、記録媒体を構成することができ
る。By utilizing the above transition, a binary signal can be recorded in the semiconductor nanocrystal. A recording medium can be constructed using semiconductor nanocrystals as a storage material.
【0019】[0019]
【発明の実施の形態】図1は、実施例による記録媒体の
断面構造を概略的に示す。同図に示す記録媒体10は、
基板1と、基板1上に配置された記録層5とを有する。FIG. 1 schematically shows the cross-sectional structure of a recording medium according to an embodiment. The recording medium 10 shown in FIG.
It has a substrate 1 and a recording layer 5 arranged on the substrate 1.
【0020】基板1は、例えばシリカガラス、石英、サ
ファイア、シリコン等の無機材料や、アクリル樹脂等の
プラスチックによって形成され、後述する読出し光に対
して透過性を有する。The substrate 1 is made of, for example, an inorganic material such as silica glass, quartz, sapphire, or silicon, or a plastic such as an acrylic resin, and is transparent to read light described later.
【0021】記録層5は、記録材料として、表面に中性
欠陥を有する多数のシリコンナノ結晶5aを含む。これ
らのシリコンナノ結晶5aは、記録層5の厚さ方向全体
に亘って分布する。The recording layer 5 contains, as a recording material, a large number of silicon nanocrystals 5a having neutral defects on the surface. These silicon nanocrystals 5a are distributed over the entire thickness direction of the recording layer 5.
【0022】シリコンナノ結晶5aは、励起状態の電子
の波動関数の密度が表面で増大する大きさを有する。そ
の粒径が概ね2.5nm以下であれば、バンドギャップ
以上のエネルギーを有する光等によって励起されて結晶
内に生成された電子が当該シリコンナノ結晶の表面に存
在する確率が高くなる。The silicon nanocrystal 5a has a size such that the density of the wave function of electrons in the excited state increases on the surface. If the particle size is approximately 2.5 nm or less, the probability that electrons generated by being excited by light having an energy of a band gap or more and generated in the crystal will be present on the surface of the silicon nanocrystal is high.
【0023】この場合、励起状態の電子eと中性欠陥D
0 とがシリコンナノ結晶の表面に別々に存在するより
も、両者が結合して負に荷電した欠陥(以下、「負性欠
陥」という。)D- を形成した方が、10meV〜1e
V程度エネルギーが低くなるので、安定する。この反応
を化学的反応式で記述すると、D0 +e→D- +ΔE
(ΔEは、余剰エネルギーを示す。)となる。In this case, the excited electron e and the neutral defect D
10 meV to 1e when 0 and 0 are separately present on the surface of the silicon nanocrystal and are bonded to each other to form a negatively charged defect (hereinafter referred to as “negative defect”) D − .
Since the energy becomes lower by about V, it becomes stable. If this reaction is described by a chemical reaction formula, D 0 + e → D − + ΔE
(ΔE indicates surplus energy).
【0024】上記の反応式より、外部から負性欠陥D-
へΔE以上のエネルギーを例えば赤外光等の形で付与す
れば、この負性欠陥D- を中性欠陥D0 へ遷移させ得る
ことが判る。[0024] From the above reaction formula, negative defects externally D -
It is understood that the negative defect D − can be converted to the neutral defect D 0 by applying energy of ΔE or more to the infrared defect in the form of infrared light.
【0025】したがって、中性欠陥D0 から負性欠陥D
-への遷移および負性欠陥D-から中性欠陥D0 への遷移
を可逆的に制御することが可能である。記録層5に2値
信号を記録することができる。Therefore, from the neutral defect D 0 to the negative defect D
It is possible to reversibly control the transition to − and the transition from the negative defect D − to the neutral defect D 0 . A binary signal can be recorded on the recording layer 5.
【0026】上述のシリコンナノ結晶5aを含む記録層
5は、例えば下記(i) 〜(iii) の方法によって作製する
ことができる。
(i) ガラス基板表面にシリコンイオンをイオン注入した
後、アニーリングする。
(ii)シリコン基板をターゲットとして用いた高周波(R
F)スパッタリングによってガラス基板上にシリコンを
堆積させた後、アニーリングする。
(iii) シリコン基板を電気化学的にエッチングする。The recording layer 5 containing the above-mentioned silicon nanocrystals 5a can be produced, for example, by the following methods (i) to (iii). (i) Annealing is performed after implanting silicon ions into the glass substrate surface. (ii) High frequency (R
F) After depositing silicon on the glass substrate by sputtering, anneal. (iii) The silicon substrate is electrochemically etched.
【0027】図2は、上記(iii) の方法に従って記録層
5またはその基となるシリコンナノ結晶膜を作製するこ
とができる装置を概略的に示す。FIG. 2 schematically shows an apparatus capable of producing the recording layer 5 or the silicon nanocrystal film as a base thereof according to the method (iii).
【0028】図示の装置20は、p型シリコン基板12
を保持するステージ13と、p型シリコン基板12の裏
面に設けられるアルミニウム電極14と、ステージ13
に保持されたp型シリコン基板12によって底部が塞が
れた電解槽15と、電解槽15の底部にステージ13を
密着させる支持部材16と、支持部材16を取り囲むよ
うに配置されてp型シリコン基板12周辺の温度を一定
に保つ恒温槽17と、電解槽15中に浸漬される白金製
メッシュ電極18とを有する。The illustrated device 20 includes a p-type silicon substrate 12
A stage 13 that holds the aluminum electrode 14 provided on the back surface of the p-type silicon substrate 12,
The electrolytic cell 15 whose bottom is closed by the p-type silicon substrate 12 held by the supporting member 16, the support member 16 for closely contacting the stage 13 to the bottom of the electrolytic tank 15, and the p-type silicon that is arranged so as to surround the support member 16. It has a constant temperature bath 17 for keeping the temperature around the substrate 12 constant, and a platinum mesh electrode 18 immersed in the electrolysis bath 15.
【0029】p型シリコン基板12の面方位は(10
0)であり、その比抵抗は、例えば1〜10Ωcm程度
である。電解槽15には、所定の電解液20、例えばフ
ッ酸(HF:H2O =1:1)とエタノールとを体積比
で1:1に混合した混液が入れられる。The plane orientation of the p-type silicon substrate 12 is (10
0), and its specific resistance is, for example, about 1 to 10 Ωcm. The electrolytic bath 15 contains a predetermined electrolytic solution 20, for example, a mixed solution of hydrofluoric acid (HF: H 2 O = 1: 1) and ethanol mixed at a volume ratio of 1: 1.
【0030】p型シリコン基板12周辺の電解液20の
液温を概ね0〜40℃に保った状態で、アルミニウム電
極14と白金製メッシュ電極18とに電流源22から通
電し、例えば20mA/cm2 の電流密度の下に10〜
100分間、p型シリコン基板12を電気化学的にエッ
チングする。図中の記号Aは電流計を示す。The aluminum electrode 14 and the platinum mesh electrode 18 are energized from a current source 22 while maintaining the liquid temperature of the electrolytic solution 20 around the p-type silicon substrate 12 at approximately 0 to 40 ° C., for example, 20 mA / cm 2. 10 under the current density of 2
The p-type silicon substrate 12 is electrochemically etched for 100 minutes. The symbol A in the figure indicates an ammeter.
【0031】このエッチングにより、p型シリコン基板
12の表面にシリコンナノ結晶が堆積する。記録層5ま
たはその基となるシリコンナノ結晶膜を得ることができ
る。By this etching, silicon nanocrystals are deposited on the surface of the p-type silicon substrate 12. It is possible to obtain the recording layer 5 or the silicon nanocrystal film serving as the base thereof.
【0032】p型シリコン基板12の厚さおよび大きさ
を適宜選定することにより、上述のようにして表面にシ
リコンナノ結晶が堆積したp型シリコン基板をそのまま
記録媒体として利用することが可能である。また、p型
シリコン基板12の表面に層状に堆積したシリコンナノ
結晶を例えば電解研磨によって剥離し、このシリコンナ
ノ結晶膜を必要に応じて所望の大きさおよび形状に成形
した後、このシリコンナノ結晶膜をそのまま用いること
によって、または所定の基板上に固着させることによっ
て記録媒体を得ることもできる。By appropriately selecting the thickness and size of the p-type silicon substrate 12, the p-type silicon substrate having the silicon nanocrystals deposited on the surface as described above can be used as it is as a recording medium. . In addition, the silicon nanocrystals deposited in layers on the surface of the p-type silicon substrate 12 are removed by, for example, electrolytic polishing, and the silicon nanocrystal film is formed into a desired size and shape as necessary, and then the silicon nanocrystals are formed. The recording medium can be obtained by using the film as it is or by fixing it on a predetermined substrate.
【0033】なお、p型シリコン基板12に代えて、n
型シリコン基板を用いることも可能である。この場合に
は、正孔の生成を促進させるために、ランプ24を併用
することが好ましい。また、p型およびn型のいずれの
シリコン基板を用いる場合でも、このシリコン基板と電
解槽15の底面との間には、必要に応じてスペーサ26
が配置される。In place of the p-type silicon substrate 12, n
It is also possible to use a mold silicon substrate. In this case, it is preferable to use the lamp 24 together in order to promote the generation of holes. In addition, regardless of whether a p-type or n-type silicon substrate is used, a spacer 26 may be provided between the silicon substrate and the bottom surface of the electrolytic cell 15 as needed.
Are placed.
【0034】上述の方法によってp形シリコン基板上に
シリコンナノ結晶を層状に堆積させ、これをp型シリコ
ン基板から剥離することによって得たシリコンナノ結晶
膜をX線小角散乱法によって評価した。A silicon nanocrystal film obtained by depositing a layer of silicon nanocrystals on a p-type silicon substrate by the method described above and peeling the layer from the p-type silicon substrate was evaluated by the X-ray small angle scattering method.
【0035】その結果、このシリコンナノ結晶膜でのシ
リコンナノ結晶の平均粒径は2.24nmであり、多く
のシリコンナノ結晶表面は水素原子Hによって終端され
ていた。しかしながら、一部のシリコンナノ結晶の表面
には、水素原子Hによって終端されていない中性欠陥が
存在していた。As a result, the average particle size of the silicon nanocrystals in this silicon nanocrystal film was 2.24 nm, and many silicon nanocrystal surfaces were terminated by hydrogen atoms H. However, some surfaces of silicon nanocrystals had neutral defects that were not terminated by hydrogen atoms H.
【0036】図3は、このシリコンナノ結晶膜について
の電子スピン共鳴(以下、「ESR」と略記する。)法
による分析結果を示す。FIG. 3 shows the analysis result of this silicon nanocrystal film by electron spin resonance (hereinafter abbreviated as “ESR”) method.
【0037】同図に示すESR信号の強度から、このシ
リコンナノ結晶膜には1×1015/cm3 程度の中性欠
陥が存在するものと認められる。From the intensity of the ESR signal shown in the figure, it is recognized that the silicon nanocrystal film has neutral defects of about 1 × 10 15 / cm 3 .
【0038】なお、ESR法による分析は、マイクロ波
パワーが1mWのXバンド分光測定器(日本電子(株)
製のJES−FELX)を用い、測定温度300K、真
空度10-6Torr(約1.33×10-4Pa)、磁場変調
幅2.5G(2.5×100μT)の条件の下に行い、
ESRによる中性欠陥密度の校正は、Mn標準試料を用
いて行った。The analysis by the ESR method was carried out by an X-band spectrometer (JEOL Ltd.) with a microwave power of 1 mW.
Manufactured by JES-FELX) under the conditions of a measurement temperature of 300K, a vacuum degree of 10 -6 Torr (about 1.33 × 10 -4 Pa), and a magnetic field modulation width of 2.5 G (2.5 × 100 μT). ,
Calibration of the neutral defect density by ESR was performed using a Mn standard sample.
【0039】図4は、上記のシリコンナノ結晶膜に波長
514.5nm、強度200mW/cm2 のアルゴン
(Ar)レーザを30分間照射した後に、当該シリコン
ナノ結晶膜について行ったESR法による分析結果を示
す。FIG. 4 shows the results of analysis by the ESR method performed on the silicon nanocrystal film after irradiating the silicon nanocrystal film with an argon (Ar) laser having a wavelength of 514.5 nm and an intensity of 200 mW / cm 2 for 30 minutes. Indicates.
【0040】同図に示すESR信号の強度から、このシ
リコンナノ結晶膜での中性欠陥の密度はほぼ0(ゼロ)
であると認められる。アルゴンレーザの照射によって、
シリコンナノ結晶膜中の中性欠陥がほぼ消失したものと
認められる。From the intensity of the ESR signal shown in the figure, the density of neutral defects in this silicon nanocrystal film is almost 0 (zero).
Is recognized as By irradiation with an argon laser,
It is recognized that the neutral defects in the silicon nanocrystal film have almost disappeared.
【0041】図5は、アルゴン(Ar)レーザの照射に
よって中性欠陥の密度をほぼ0(ゼロ)にしたシリコン
ナノ結晶膜に導電体を接触させた後に、当該シリコンナ
ノ結晶膜について行ったESR法による分析結果を示
す。FIG. 5 shows the ESR performed on the silicon nanocrystal film after the conductor was brought into contact with the silicon nanocrystal film in which the density of neutral defects was made almost zero by irradiation with an argon (Ar) laser. The analysis results by the method are shown.
【0042】同図に示すESR信号の強度から、このシ
リコンナノ結晶膜での中性欠陥の密度は、ほぼ、アルゴ
ン(Ar)レーザ照射前の密度に戻っているものと認め
られる。導電体との接触によって、シリコンナノ結晶膜
中に再び中性欠陥が形成されたものと認められる。From the intensity of the ESR signal shown in the same figure, it is recognized that the density of neutral defects in this silicon nanocrystal film has returned to the density before the argon (Ar) laser irradiation. It is recognized that neutral defects were formed again in the silicon nanocrystal film by the contact with the conductor.
【0043】図4〜図5に示した分析結果から、シリコ
ンナノ結晶膜での中性欠陥の密度は、可逆的に制御可能
であることが判る。From the analysis results shown in FIGS. 4 to 5, it is understood that the density of neutral defects in the silicon nanocrystal film can be reversibly controlled.
【0044】この中性欠陥密度の可逆的変化がどのよう
うにして起こるのかを調べるために、シリコンナノ結晶
膜に照射する光のエネルギーと、このシリコンナノ結晶
膜から得られるESR信号の強度との関係を測定した。
結果を図6に示す。In order to investigate how this reversible change in neutral defect density occurs, the energy of the light with which the silicon nanocrystal film is irradiated and the intensity of the ESR signal obtained from this silicon nanocrystal film The relationship was measured.
Results are shown in FIG.
【0045】図6から明らかなように、照射光のエネル
ギーが概ね1.4eV未満では、ESR信号の強度が殆
ど変化しない。換言すれば、中性欠陥の密度が殆ど変化
しない。1.4eVというエネルギーは、シリコンナノ
結晶の20℃下でのバンドギャップにほぼ相当する。照
射光のエネルギーを概ね1.4eVよりも大きくするほ
ど、ESR信号の強度が大きく変化する。As is clear from FIG. 6, when the energy of the irradiation light is less than 1.4 eV, the intensity of the ESR signal hardly changes. In other words, the density of neutral defects hardly changes. The energy of 1.4 eV almost corresponds to the band gap of silicon nanocrystals at 20 ° C. The intensity of the ESR signal changes greatly as the energy of the irradiation light is increased to more than 1.4 eV.
【0046】これらの結果から、シリコンナノ結晶膜で
の中性欠陥密度の可逆的変化は、非可逆的な構造変化に
起因するものではなく、中性欠陥D0 から負性欠陥D-
への遷移と、負性欠陥D- から中性欠陥D0 への遷移と
が可逆的に生じることに起因するものと考えられる。From these results, the reversible change of the neutral defect density in the silicon nanocrystal film is not caused by the irreversible structural change, but from the neutral defect D 0 to the negative defect D −.
It is considered that this is due to the reversible transition between the negative defect D − and the neutral defect D 0 .
【0047】図7は、上述した中性欠陥D0 と負性欠陥
D- との間の遷移を模式的に示す。図7(A)に示すよ
うに、中性欠陥D0 を消失ないし減少させるための処理
を施していないシリコンナノ結晶SNC表面は殆ど水素
原子Hによって終端されているが、水素原子Hによって
終端されていない中性欠陥D0 も存在する。このシリコ
ンナノ結晶SNCにそのバンドギャップ以上のエネルギ
ーを有する光L1を照射すると、図7(B)に示すよう
に、光励起によって、シリコンナノ結晶SNC内に電子
eが生成される。図7(C)に示すように、この電子e
は中性欠陥D0に捕獲される。すなわち、中性欠陥D0
が負性欠陥D- へ遷移する。中性欠陥D 0 が負性欠陥D
- へ遷移すると、不対電子がなくなることから電子スピ
ン共鳴が起こらなくなり、ESR信号が消失する。FIG. 7 shows the neutral defect D described above.0 And negative defects
D- The transition between and is shown schematically. As shown in Figure 7 (A)
Sea urchin, neutral defect D0 To eliminate or reduce
Almost no hydrogen on the surface of the silicon nanocrystal SNC that has not been subjected to
It is terminated by the atom H, but by the hydrogen atom H
Unterminated neutral defect D0 Also exists. This silico
The energy above the band gap of the nanocrystal SNC
When the light L1 having a light is emitted, as shown in FIG.
In addition, the electrons in the silicon nanocrystal SNC are excited by photoexcitation.
e is generated. As shown in FIG. 7C, this electron e
Is a neutral defect D0Captured by. That is, the neutral defect D0
Is a negative defect D- Transition to. Neutral defect D 0 Is a negative defect D
- When the transition to the
Resonance does not occur and the ESR signal disappears.
【0048】一方、図7(D)に示すように、中性欠陥
D0 が負性欠陥D- へ遷移したシリコンナノ結晶SNC
に導電体Cを接触させると、負性欠陥D- に捕獲されて
いた電子eが導電体Cへ移動する。その結果として、負
性欠陥D- が中性欠陥D0 へ遷移し、図7(A)に示す
状態に戻る。不対電子を有する中性欠陥D0 が再び生じ
るので、ESR信号が回復する。On the other hand, as shown in FIG. 7 (D), the silicon nanocrystal SNC in which the neutral defect D 0 is changed to the negative defect D − .
When the conductor C is brought into contact with the electron C, the electron e captured by the negative defect D − moves to the conductor C. As a result, the negative defect D − transits to the neutral defect D 0 and returns to the state shown in FIG. 7 (A). Since the neutral defect D 0 having unpaired electrons occurs again, the ESR signal is recovered.
【0049】ところで、シリコンナノ結晶SNC内に生
成された電子が中性欠陥D0 に捕獲されるためには、シ
リコンナノ結晶SNC表面での励起状態の電子の波動関
数の密度がある程度以上大きくなければならない。シリ
コンナノ結晶SNCの粒径を概ね2.5nmよりも小さ
くすると、このシリコンナノ結晶SNC表面での励起状
態の電子の波動関数の密度が大きくなって、シリコンナ
ノ結晶SNC内で生成された電子eが中性欠陥D0 に捕
獲されるようになる(T. Uda, M. Hirao, J. Phys. So
c. Jpn, vol. 63, pp. 97-106 (1994) 参照)。By the way, in order for the electrons generated in the silicon nanocrystal SNC to be captured by the neutral defects D 0 , the density of the wave function of the excited electron on the surface of the silicon nanocrystal SNC must be higher than a certain level. I have to. If the particle size of the silicon nanocrystal SNC is made smaller than approximately 2.5 nm, the density of the wave function of the excited state electron on the surface of the silicon nanocrystal SNC becomes large, and the electron e generated in the silicon nanocrystal SNC e Are captured by the neutral defect D 0 (T. Uda, M. Hirao, J. Phys. So
c. Jpn, vol. 63, pp. 97-106 (1994)).
【0050】なお、シリコンナノ結晶SNC内での電子
の生成は、光励起によって起こる他に、例えば所定のエ
ネルギーを有する電子線の照射によっても起こる。The generation of electrons in the silicon nanocrystal SNC occurs not only by photoexcitation but also by irradiation with an electron beam having a predetermined energy.
【0051】上述した中性欠陥D0 から負性欠陥D- へ
の遷移をエネルギーバンド図を用いて考察すると以下の
ようになる。The transition from the neutral defect D 0 to the negative defect D − described above will be examined as follows using an energy band diagram.
【0052】図8は、シリコンナノ結晶のバンドギャッ
プBG内での中性欠陥D0 のエネルギー準位SD0 (以
下、「中性欠陥準位SD0 」という。)と、負性欠陥D
- のエネルギー準位SD- (以下、「負性欠陥準位SD
- 」という。)とを概略的に示す。FIG. 8 shows the energy level SD 0 of the neutral defect D 0 (hereinafter referred to as “neutral defect level SD 0 ”) and the negative defect D 0 in the band gap BG of the silicon nanocrystal.
- of the energy level SD - (hereinafter referred to as "negative defect level SD
- ". ) And are shown schematically.
【0053】同図に示すように、中性欠陥準位SD0 は
バンドギャップBGのほぼ中央に位置し、そのエネルギ
ー準位(以下、「中性欠陥準位SD0 」という。)は、
荷電子帯VBよりも0.7〜0.8eV程度上方に位置
する。一方、負性欠陥準位SD- は、中性欠陥準位SD
0 と伝導帯CBとの間のほぼ中央に位置し、荷電子帯V
Bよりも1.0〜1.2eV程度上方に位置する。As shown in the figure, the neutral defect level SD 0 is located almost at the center of the band gap BG, and its energy level (hereinafter referred to as “neutral defect level SD 0 ”) is
It is located about 0.7 to 0.8 eV above the valence band VB. On the other hand, the negative defect level SD − is the neutral defect level SD
It is located approximately in the center between 0 and the conduction band CB, and has a valence band V
It is located about 1.0 to 1.2 eV above B.
【0054】シリコンナノ結晶が光励起されたときの、
あるいは電子線によって励起されたときの全エネルギー
は、この励起によって生じた電子が伝導電子として伝導
帯CBに存在するよりも中性欠陥D0 に捕獲された方が
低くなり、安定する。When the silicon nanocrystals are photoexcited,
Alternatively, the total energy when excited by an electron beam becomes stable when the electrons generated by this excitation are trapped by the neutral defects D 0 as compared with the electrons existing in the conduction band CB as conduction electrons, and are stable.
【0055】このためシリコンナノ結晶を励起すると、
図7に示したように、中性欠陥D0から負性欠陥D- へ
の遷移が起こる。なお、図8中の参照符号VBは、荷電
子帯を示す。Therefore, when a silicon nanocrystal is excited,
As shown in FIG. 7, the transition from the neutral defect D 0 to the negative defect D − occurs. Reference numeral VB in FIG. 8 indicates a valence band.
【0056】負性欠陥D- の存在は、負性欠陥準位SD
- に共鳴するエネルギーを有する光の透過、不透過、す
なわち、負性欠陥準位SD- と中性欠陥準位SD0 との
差に相当する0.3〜0.4eV程度のエネルギーを有
する赤外光の透過、不透過を利用して検知することがで
きる。中性欠陥D0 は、ESR信号の強度を測定するこ
とによって検知する他に、中性欠陥準位SD0 に共鳴す
るエネルギーを有する光の透過、不透過、すなわち0.
7〜0.8eV程度の赤外光の透過、不透過を利用して
検知することもできる。The existence of the negative defect D − means that the negative defect level SD
- the resonating light transmission with energy, opaque, i.e., negative defect level SD - red with an energy of about 0.3~0.4eV corresponding to the difference between the neutral defect level SD 0 It can be detected by utilizing the transmission and non-transmission of external light. The neutral defect D 0 is detected by measuring the intensity of the ESR signal, and in addition to the detection of the light having energy resonating with the neutral defect level SD 0 , that is, 0.
It is also possible to detect by utilizing transmission or non-transmission of infrared light of about 7 to 0.8 eV.
【0057】図9(A)〜図9(D)は、空間的に互い
に異なる場所にあるシリコンナノ結晶SNC1〜SNC
4への情報の書込み方法、および、これらのシリコンナ
ノ結晶SNC1〜SNC4からの情報の読出し方法を概
略的に示す。同図に示した要素のうち、図7に示した要
素と共通するものについては図7で用いた参照符号と同
じ参照符号を付してその説明を省略する。FIGS. 9A to 9D show silicon nanocrystals SNC1 to SNC in spatially different positions.
4 schematically shows a method of writing information to the No. 4 and a method of reading information from these silicon nanocrystals SNC1 to SNC4. Among the elements shown in the figure, those common to the elements shown in FIG. 7 are designated by the same reference numerals as those used in FIG. 7, and the description thereof will be omitted.
【0058】図9(A)に示すシリコンナノ結晶SNC
1および図9(C)に示すシリコンナノ結晶SNC3で
は、光L1(図7参照)の照射により、その表面の中性
欠陥D0 が負性欠陥D- に遷移している。図9(B)に
示すシリコンナノ結晶SNC2および図9(D)に示す
シリコンナノ結晶SNC4は、光L1の照射を受けてお
らず、その表面には中性欠陥D0 が存在する。Silicon nanocrystal SNC shown in FIG. 9 (A)
In the silicon nanocrystal SNC3 shown in FIG. 1 and FIG. 9C, the neutral defect D 0 on its surface is changed to the negative defect D − by irradiation with the light L1 (see FIG. 7). The silicon nanocrystal SNC2 shown in FIG. 9 (B) and the silicon nanocrystal SNC4 shown in FIG. 9 (D) are not irradiated with the light L1 and have neutral defects D 0 on their surfaces.
【0059】負性欠陥準位SD- に共鳴するエネルギー
を有する光L2をシリコンナノ結晶SNC1〜SNC4
に照射すると、シリコンナノ結晶SNC1、SNC3で
は光L2が負性欠陥D- に吸収されることから、光検出
器LDは光L2を検出せず、その結果を表す信号S0を
出力する。一方、シリコンナノ結晶SNC2、SNC4
では、光L2が吸収されずに当該シリコンナノ結晶SN
C2、SNC4を透過することから、光検出器LDは光
L2を検出し、その結果を表す信号S1を出力する。Light L2 having energy resonating with the negative defect level SD − is supplied to the silicon nanocrystals SNC1 to SNC4.
When the irradiation is performed on the silicon nanocrystals SNC1 and SNC3, the light L2 is absorbed by the negative defects D − , and therefore the photodetector LD does not detect the light L2 and outputs a signal S0 indicating the result. On the other hand, silicon nanocrystals SNC2, SNC4
Then, the light L2 is not absorbed and the silicon nanocrystal SN
Since it passes through C2 and SNC4, the photodetector LD detects the light L2 and outputs a signal S1 representing the result.
【0060】したがって、シリコンナノ結晶SNC1か
らシリコンナノ結晶SNC4へかけて順次光L2を照射
すると、光検出器LDは、信号S0と信号S1とを交互
に出力する。Therefore, when the light L2 is sequentially applied from the silicon nanocrystal SNC1 to the silicon nanocrystal SNC4, the photodetector LD alternately outputs the signal S0 and the signal S1.
【0061】これらの説明から明らかなように、シリコ
ンナノ結晶SNC1〜SNC4に選択的に光L1を照射
することにより、これらのシリコンナノ結晶SNC1〜
SNC4に情報を書込むことができる。また、シリコン
ナノ結晶SNC1〜SNC4に光L2を順次照射するこ
とにより、これらのシリコンナノ結晶SNC1〜SNC
4に記録されている情報を読出すことができる。As is clear from these descriptions, by selectively irradiating the silicon nanocrystals SNC1 to SNC4 with the light L1, these silicon nanocrystals SNC1 to SNC1 are selectively irradiated.
Information can be written to SNC4. Further, by sequentially irradiating the silicon nanocrystals SNC1 to SNC4 with the light L2, these silicon nanocrystals SNC1 to SNC are
The information recorded in 4 can be read.
【0062】図10(A)〜図10(D)は、空間的に
互いに異なる場所にあるシリコンナノ結晶SNC1〜S
NC4に書込まれた情報の他の読出し方法を概略的に示
す。同図に示した要素のうち、図9に示した要素と共通
するものについては図9で用いた参照符号と同じ参照符
号を付してその説明を省略する。10A to 10D show silicon nanocrystals SNC1 to S in spatially different positions.
The other reading method of the information written in NC4 is shown roughly. Among the elements shown in the figure, the elements common to the elements shown in FIG. 9 are denoted by the same reference numerals as those used in FIG. 9, and the description thereof will be omitted.
【0063】図10(A)〜図10(D)に示すシリコ
ンナノ結晶SNC1〜SNC4のうち、シリコンナノ結
晶SNC1、SNC3では、光L1の照射によって中性
欠陥D0 が負性欠陥D- に遷移している。一方、シリコ
ンナノ結晶SNC2、SNC4は光L1の照射を受けて
おらず、その表面には中性欠陥D0 が存在する。Of the silicon nanocrystals SNC1 to SNC4 shown in FIGS. 10A to 10D, in the silicon nanocrystals SNC1 and SNC3, the neutral defect D 0 becomes a negative defect D − by irradiation with the light L1. It is transitioning. On the other hand, the silicon nanocrystals SNC2 and SNC4 are not irradiated with the light L1, and the surface thereof has the neutral defect D 0 .
【0064】中性欠陥準位SD0 に共鳴するエネルギー
を有する光L3をシリコンナノ結晶SNC1〜SNC4
に照射すると、シリコンナノ結晶SNC1、SNC3で
は、光L3が吸収されずに当該シリコンナノ結晶SNC
1、SNC3を透過することから、光検出器LDは光L
3を検出し、その結果を表す信号S1を出力する。これ
に対し、シリコンナノ結晶SNC2、SNC4では光L
3が中性欠陥D0 に吸収されることから、光検出器LD
は光L3を検出せず、その結果を表す信号S0を出力す
る。The light L3 having energy resonating with the neutral defect level SD 0 is supplied to the silicon nanocrystals SNC1 to SNC4.
When the light is irradiated onto the silicon nanocrystals SNC1 and SNC3, the light L3 is not absorbed and the silicon nanocrystals SNC are not absorbed.
1, the photodetector LD transmits the light L because it passes through SNC3.
3 is detected and a signal S1 representing the result is output. On the other hand, in the silicon nanocrystals SNC2 and SNC4, light L
3 is absorbed by the neutral defect D 0 , the photodetector LD
Does not detect the light L3 and outputs a signal S0 representing the result.
【0065】したがって、シリコンナノ結晶SNC1か
らシリコンナノ結晶SNC4へかけて順次光L3を照射
すると、光検出器LDは、信号S1と信号S0とを交互
に出力する。Therefore, when the light L3 is sequentially irradiated from the silicon nanocrystal SNC1 to the silicon nanocrystal SNC4, the photodetector LD alternately outputs the signal S1 and the signal S0.
【0066】これらの説明から明らかなように、光L1
の選択的な照射によって情報が書込まれたシリコンナノ
結晶SNC1〜SNC4に光L3を順次照射することに
より、これらのシリコンナノ結晶SNC1〜SNC4に
記録されている情報を読出すことができる。As is clear from these explanations, the light L1
The information recorded in these silicon nanocrystals SNC1 to SNC4 can be read by sequentially irradiating the silicon nanocrystals SNC1 to SNC4 on which information has been written by selective irradiation with the light L3.
【0067】図9および図10に示したいずれの方法に
おいても、光検出器LDが出力する信号S0、S1を2
値信号として用いることができる。具体的には、前述し
たシリコンナノ結晶膜を記録層として用い、例えば光L
1をその照射位置が経時的かつ間歇的に変化するようシ
リコンナノ結晶膜(記録材料)に照射することにより、
当該記録層に情報を記録することができる。また、光L
2もしくは光L3を、情報が記録された記録層上で走査
させ、記録層を透過する光L2もしくは光L3の有無を
連続的に検出することにより、この記録材料に記録され
た情報を読出すことができる。In any of the methods shown in FIGS. 9 and 10, the signals S0 and S1 output from the photodetector LD are changed to 2 signals.
It can be used as a value signal. Specifically, using the above-mentioned silicon nanocrystal film as a recording layer, for example, light L
By irradiating the silicon nanocrystal film (recording material) with 1 so that the irradiation position changes temporally and intermittently,
Information can be recorded on the recording layer. Also, the light L
2 or the light L3 is scanned on the recording layer on which information is recorded, and the presence or absence of the light L2 or the light L3 passing through the recording layer is continuously detected to read the information recorded on this recording material. be able to.
【0068】光L1に代えて、シリコンナノ結晶のバン
ドギャップ以上のエネルギーを有する電子線を用いるこ
ともできる。Instead of the light L1, an electron beam having an energy larger than the band gap of the silicon nanocrystal can be used.
【0069】原理的には、1個のシリコンナノ結晶に1
ビットの情報を記録することができるので、1013ビッ
ト/cm2 以上という高い記録密度の下に情報を記録す
ることができる。In principle, one silicon nanocrystal has one
Since bit information can be recorded, information can be recorded under a high recording density of 10 13 bits / cm 2 or more.
【0070】現実的には、例えば近接場光の技術を用い
ることによって直径20nm程度の領域に1ビットの情
報を記録することが可能になるので、1011ビット/c
m2程度の記録密度の下に情報を記録することが可能で
ある。この記録密度は、光記録媒体のなかでも高記録密
度のものの記録密度(109 バイト/cm2 程度(10
ギガバイト/(インチ)2 程度))の100倍程度に相
当する。[0070] In practice, for example, it becomes possible to record one bit of information in the area having a diameter of about 20nm by using the technique of the near-field light, 10 11-bit / c
Information can be recorded under a recording density of about m 2 . This recording density is about 10 9 bytes / cm 2 (10
Gigabyte / (inch) 2 )) about 100 times.
【0071】中性欠陥D0 から負性欠陥D- への遷移
は、従来の光記録媒体に情報を書込む際に必要となる光
よりも低エネルギーの光によって引き起こすことができ
る。また、中性欠陥D0 または負性欠陥D- の検出に必
要な光のエネルギー、すなわち、中性欠陥準位SD0 ま
たは負性欠陥準位SD- に共鳴する光のエネルギーも、
従来の光記録媒体に記録された情報を読出す際に必要と
なる光のエネルギーよりも低い。このため、情報の記録
または再生に必要な電力を低減させることができる。The transition from the neutral defect D 0 to the negative defect D − can be caused by light having lower energy than that required for writing information on the conventional optical recording medium. Further, the energy of light necessary for detecting the neutral defect D 0 or the negative defect D − , that is, the energy of light that resonates with the neutral defect level SD 0 or the negative defect level SD − ,
It is lower than the energy of light required for reading the information recorded on the conventional optical recording medium. Therefore, the power required for recording or reproducing information can be reduced.
【0072】上述した方法を利用して、図1に示した記
録層5へ情報を記録する記録装置、記録層5に記録され
た情報を再生する再生装置、あるいは、記録層5への情
報の記録および記録層5に記録された情報の再生を行う
記録再生装置を作製することができる。Using the method described above, a recording device for recording information on the recording layer 5 shown in FIG. 1, a reproducing device for reproducing information recorded on the recording layer 5, or a recording device for recording information on the recording layer 5 is used. A recording / reproducing device for recording and reproducing the information recorded in the recording layer 5 can be manufactured.
【0073】以下、情報の記録再生装置に係る実施例を
挙げて、図1に示した記録層5への情報の記録、記録層
5に記録された情報の読出し、および、記録層5に記録
された情報の消去について具体的に説明する。Hereinafter, examples of an information recording / reproducing apparatus will be given to record information on the recording layer 5 shown in FIG. 1, read information recorded on the recording layer 5, and record on the recording layer 5. The erasing of the recorded information will be specifically described.
【0074】図11は、第1の実施例による記録再生装
置200の構成を概略的に示す。同図に示した構成要素
のうち、図1に示した構成要素と共通するものについて
は図1で用いた参照符号と同じ参照符号を付してその説
明を省略する。FIG. 11 schematically shows the structure of the recording / reproducing apparatus 200 according to the first embodiment. Among the constituent elements shown in the figure, those common to the constituent elements shown in FIG. 1 are designated by the same reference numerals as those used in FIG. 1, and the description thereof will be omitted.
【0075】図示の記録再生装置200は、記録媒体装
着部130に装着された記録媒体120を記録媒体装着
部130ごと回転駆動させながら、情報の記録または再
生を行う装置である。The illustrated recording / reproducing apparatus 200 is an apparatus for recording or reproducing information while rotating the recording medium 120 mounted in the recording medium mounting section 130 together with the recording medium mounting section 130.
【0076】記録媒体120は、基板1と、基板1の片
面に配置された記録層5と、記録層5を覆う保護層11
5とを備え、平面視上の中央部には、記録媒体装着部1
30に勘合する貫通孔117が形成されている。The recording medium 120 includes a substrate 1, a recording layer 5 arranged on one side of the substrate 1, and a protective layer 11 covering the recording layer 5.
5 and the recording medium mounting portion 1 is provided at the central portion in plan view.
A through hole 117 that fits in 30 is formed.
【0077】記録層5は、表面に中性欠陥を有するシリ
コンナノ結晶5aを多数含み、基板1および保護層11
5は、共に、後述する読出し光に対して透過性を有す
る。保護層115は、後述する書込み光に対しても透過
性を有する。保護層115には1つの開口部115aが
形成されている。The recording layer 5 contains a large number of silicon nanocrystals 5a having neutral defects on the surface, and the substrate 1 and the protective layer 11 are included.
Both 5 are transparent to the readout light described below. The protective layer 115 is also transparent to the writing light described below. The protective layer 115 has one opening 115a formed therein.
【0078】記録媒体120が装着される記録媒体装着
部130は、モータ133の駆動軸135先端に固着さ
れ、駆動軸135と一緒に所定方向に回転する。この記
録媒体装着部130に装着された記録媒体120は、上
述のように、記録媒体装着部130ごと回転駆動する。The recording medium mounting portion 130 on which the recording medium 120 is mounted is fixed to the tip of the drive shaft 135 of the motor 133 and rotates in a predetermined direction together with the drive shaft 135. The recording medium 120 mounted in the recording medium mounting unit 130 is rotationally driven together with the recording medium mounting unit 130 as described above.
【0079】回転駆動中の記録媒体120は、クランパ
137によって浮上を抑制される。クランパ137は、
図示を省略した駆動機構によって、同図中に矢印Aで示
す方向、すなわち、駆動軸135の長手方向に往復運動
可能である。The recording medium 120, which is being rotationally driven, is prevented from floating by the clamper 137. The clamper 137 is
The drive mechanism (not shown) can reciprocate in the direction indicated by arrow A in the figure, that is, in the longitudinal direction of the drive shaft 135.
【0080】回転駆動中の記録媒体120(記録層5)
に情報を書込むために、記録再生装置200は、書込み
光源140、ビームスプリッタBS、第1集束レンズC
L1、および記録信号生成部145を有する。Recording medium 120 being rotated (recording layer 5)
In order to write information to the recording / reproducing apparatus 200, the recording / reproducing apparatus 200 includes a writing light source 140, a beam splitter BS, and a first focusing lens C.
It has an L1 and a recording signal generation unit 145.
【0081】書込み光源140は、例えば青色のレーザ
光を発振するレーザ発振器によって構成され、所定の書
込み光LW 、すなわち、表面に中性欠陥を有する上述の
シリコンナノ結晶のバンドギャップ以上のエネルギーを
有する書込み光LW を出射する。この書込み光LW は、
ビームスプリッタBSを透過し、第1集束レンズCL1
によって集光された後に記録媒体120へ入射する。ビ
ームスプリッタBSおよび第1集束レンズCL1は、記
録媒体120に情報を記録するための光学系(以下、
「記録光学系」という。)を構成する。The writing light source 140 is composed of, for example, a laser oscillator that oscillates a blue laser beam, and outputs a predetermined writing light L W , that is, an energy equal to or more than the band gap of the above-mentioned silicon nanocrystal having a neutral defect on the surface. The writing light L W which it has is emitted. This writing light L W is
The first focusing lens CL1 is transmitted through the beam splitter BS.
After being collected by the light source, the light is incident on the recording medium 120. The beam splitter BS and the first focusing lens CL1 are an optical system for recording information on the recording medium 120 (hereinafter, referred to as an optical system).
It is called "recording optical system". ).
【0082】記録媒体120へ情報を記録するにあたっ
ては、書込み光源140の発振動作が記録信号生成部1
45によって制御されながら、書込み光源140、ビー
ムスプリッタBS、および第1集束レンズCL1が、図
示を省略した駆動機構によって、例えば同図中に矢印B
で示す方向(記録媒体120の半径方向)に一体的に往
復運動する。記録信号生成部145は、記録媒体120
に書込もうとする情報に応じて、書込み光源140の発
振動作を制御する制御信号を生成する。When recording information on the recording medium 120, the oscillating operation of the writing light source 140 is performed by the recording signal generator 1.
While being controlled by 45, the writing light source 140, the beam splitter BS, and the first focusing lens CL1 are driven by a drive mechanism (not shown) such as arrow B in FIG.
Integrally reciprocates in the direction indicated by (the radial direction of the recording medium 120). The recording signal generation unit 145 uses the recording medium 120.
A control signal for controlling the oscillation operation of the writing light source 140 is generated according to the information to be written into.
【0083】記録媒体120(記録層5)に記録された
情報を読出すために、記録再生装置200は、読出し光
源150、第2集束レンズCL2、光検出器160、お
よび再生信号生成部165を有する。In order to read the information recorded on the recording medium 120 (recording layer 5), the recording / reproducing apparatus 200 includes the reading light source 150, the second focusing lens CL2, the photodetector 160, and the reproduction signal generator 165. Have.
【0084】読出し光源150は、例えば赤外のレーザ
光を発振するレーザ発振器によって構成され、所定の読
出し光LR 、すなわち、図9に示した光L2または図1
0に示した光L3を出射する。具体的には、波長が1.
5μm程度または3.0μm程度の赤外光を出射する。The reading light source 150 is composed of, for example, a laser oscillator that oscillates infrared laser light, and has a predetermined reading light L R , that is, the light L2 shown in FIG.
The light L3 shown in 0 is emitted. Specifically, the wavelength is 1.
Infrared light of about 5 μm or about 3.0 μm is emitted.
【0085】この読出し光LR は、ビームスプリッタB
Sによって反射されて第1集束レンズCL1に入射し、
この第1集束レンズCL1によって集光されて記録媒体
120へ入射する。This read light L R is reflected by the beam splitter B.
Is reflected by S and enters the first focusing lens CL1,
The light is condensed by the first focusing lens CL1 and enters the recording medium 120.
【0086】記録媒体120へ入射した読出し光LR
は、記録媒体120(記録層5)に吸収されるか、また
は、記録媒体120(記録層5)を透過する。記録媒体
120を透過した読出し光LR は、第2集束レンズCL
2によって集光されて、光検出器160に入射する。ビ
ームスプリッタBS、第1集束レンズCL1、および第
2集束レンズCL2は、記録媒体120に記録された情
報を読出すための光学系(以下、「再生光学系」とい
う。)を構成する。Readout light L R incident on the recording medium 120
Is absorbed by the recording medium 120 (recording layer 5) or penetrates the recording medium 120 (recording layer 5). The read light L R transmitted through the recording medium 120 is the second focusing lens CL.
It is collected by 2 and enters the photodetector 160. The beam splitter BS, the first focusing lens CL1 and the second focusing lens CL2 form an optical system (hereinafter, referred to as “reproducing optical system”) for reading the information recorded on the recording medium 120.
【0087】光検出器160は、図9または図10を用
いて既に説明したように、読出し光LR の検出の有無に
応じて所定の信号を生成し、この信号を再生信号生成部
165に供給する。As already described with reference to FIG. 9 or FIG. 10, the photodetector 160 generates a predetermined signal according to the presence / absence of detection of the read light L R , and this signal is sent to the reproduction signal generator 165. Supply.
【0088】再生信号生成部165は、光検出器160
から供給される信号に基づいて、記録媒体120に記録
されている情報に応じた信号Sを生成し、出力する。The reproduction signal generating section 165 includes a photodetector 160.
A signal S corresponding to the information recorded on the recording medium 120 is generated and output based on the signal supplied from the recording medium 120.
【0089】記録媒体120から情報を読出すにあたっ
ては、読出し光源150、ビームスプリッタBS、第1
集束レンズCL1、第2集束レンズCL2、および光検
出器160が、図示を省略した駆動機構によって、同図
中に矢印Bで示す方向に一体的に往復運動する。読出し
光源150は、読出し光LR を間歇的にではなく連続的
に出射する。When reading information from the recording medium 120, the reading light source 150, the beam splitter BS, and the first
The focusing lens CL1, the second focusing lens CL2, and the photodetector 160 integrally reciprocate in the direction indicated by arrow B in the figure by a drive mechanism (not shown). The reading light source 150 emits the reading light L R continuously instead of intermittently.
【0090】記録再生装置200は、図示を省略した駆
動機構によって矢印A方向に往復運動可能な消去ヘッド
170を有する。この消去ヘッド170は、記録層5上
での保護層115の肉厚以上の高さを有する無機導電体
または有機導電体によって形成された凸部170aを有
する。凸部170aの先端を、貫通孔15aを通して記
録層5に接触させることにより、記録層5に記録されて
いる情報を消去することができる。The recording / reproducing apparatus 200 has an erasing head 170 which can reciprocate in the direction of arrow A by a drive mechanism (not shown). The erasing head 170 has a convex portion 170a formed of an inorganic conductor or an organic conductor having a height equal to or larger than the thickness of the protective layer 115 on the recording layer 5. The information recorded in the recording layer 5 can be erased by bringing the tip of the convex portion 170a into contact with the recording layer 5 through the through hole 15a.
【0091】図9および図10を用いて既に説明したよ
うに、記録層5への情報の記録、および記録層5に記録
された情報の読出しは、低消費電力の下に行うことがき
る。As already described with reference to FIGS. 9 and 10, recording of information on the recording layer 5 and reading of information recorded on the recording layer 5 can be performed under low power consumption.
【0092】したがって、記録再生装置200において
も、情報の記録および読出しを低消費電力の下に行うこ
とがきる。Therefore, also in the recording / reproducing apparatus 200, it is possible to record and read information with low power consumption.
【0093】次に、第2の実施例による記録再生装置に
ついて説明する。Next, a recording / reproducing apparatus according to the second embodiment will be described.
【0094】図12は、本実施例による記録再生装置2
10を概略的に示す。図示の記録再生装置210は、
(i) クランパ137を有していない点、(ii)第1集束レ
ンズCL1に代えて近接場光プローブEPを有する点、
および、(iii) 消去ヘッド170に代えて消去ヘッド1
75を有する点で、図11に示した記録再生装置200
と異なる。FIG. 12 shows a recording / reproducing apparatus 2 according to this embodiment.
10 is shown schematically. The illustrated recording / reproducing device 210 is
(i) a point without a clamper 137, (ii) a point with a near-field optical probe EP in place of the first focusing lens CL1,
And (iii) instead of the erasing head 170, the erasing head 1
The recording / reproducing apparatus 200 shown in FIG.
Different from
【0095】記録再生装置210の構成は、上記(i) 〜
(iii) の相違点を除いて、図11に示した記録再生装置
200の構成と同様である。図12に示した構成要素の
うち、図1または図11に示した構成要素と共通するも
のについては、図1または図11で用いた参照符号と同
じ参照符号を付してその説明を省略する。The structure of the recording / reproducing device 210 is the same as the above (i).
Except for the difference (iii), the configuration is the same as that of the recording / reproducing apparatus 200 shown in FIG. Among the constituent elements shown in FIG. 12, those common to the constituent elements shown in FIG. 1 or 11 are designated by the same reference numerals as those used in FIG. 1 or FIG. .
【0096】記録再生装置210が有する近接場光プロ
ーブEPは、その先端(記録媒体10側)に近接場光を
生じさせる。近接場光を用いて記録媒体に情報を記録す
る、あるいは、記録媒体に記録された情報を読出すため
には、近接場光プローブEPの先端を記録層5の表面か
ら概ね10〜20nmの距離にまで近づけることが必要
となる。このため、記録再生装置210で扱う記録媒体
としては、記録層5の表面が露出している記録媒体10
が好ましい。The near-field optical probe EP of the recording / reproducing device 210 produces near-field light at its tip (on the recording medium 10 side). In order to record information on the recording medium using the near-field light or read the information recorded on the recording medium, the tip of the near-field optical probe EP is separated from the surface of the recording layer 5 by a distance of about 10 to 20 nm. It is necessary to get closer to. Therefore, as the recording medium handled by the recording / reproducing apparatus 210, the recording medium 10 in which the surface of the recording layer 5 is exposed.
Is preferred.
【0097】記録層5が露出した記録媒体10を用いる
ので、消去ヘッド175の形状を、図11に示した消去
ヘッド170よりも更に単純な形状にすることができ
る。消去ヘッド175は、例えば棒状を呈する。Since the recording medium 10 having the exposed recording layer 5 is used, the shape of the erasing head 175 can be made simpler than that of the erasing head 170 shown in FIG. The erasing head 175 has, for example, a rod shape.
【0098】クランパは、図示のように省略することも
可能であるし、使用することも可能である。クランパを
使用する場合には、クランパと記録層5とを接触させる
のではなく、クランパと基板1とを接触させることが好
ましい。例えば、記録媒体装着部130に記録媒体10
を装着するために当該記録媒体10の平面視上の中央部
に形成される貫通孔の周囲において基板1の表面を露出
させ、この露出面とクランパとが接触するように構成す
ることができる。The clamper can be omitted as shown or can be used. When the clamper is used, it is preferable that the clamper and the substrate 1 are not in contact with each other, but the contact between the clamper and the recording layer 5. For example, the recording medium 10 may be attached to the recording medium mounting unit 130.
The surface of the substrate 1 may be exposed around the through hole formed in the central portion of the recording medium 10 in plan view for mounting, and the exposed surface may be in contact with the clamper.
【0099】上述した記録再生装置210は、第1の実
施例による記録再生装置200と同様の効果を奏する。
さらに、近接場光を利用して記録媒体10に情報を記録
するので、第1の実施例による記録再生装置200より
も更に高い記録密度の下に情報を記録することができ
る。勿論、このような高記録密度の下に記録された情報
を読出すこともできる。The recording / reproducing apparatus 210 described above has the same effect as the recording / reproducing apparatus 200 according to the first embodiment.
Further, since the information is recorded on the recording medium 10 by using the near-field light, the information can be recorded under a recording density higher than that of the recording / reproducing apparatus 200 according to the first embodiment. Of course, information recorded under such a high recording density can be read.
【0100】なお、記録媒体10を透過した読出し光L
R の有無を光検出器160で検出する代わりに、記録層
5表面で反射した読出し光LR の有無を光検出器160
で検出するように構成することもできる。The reading light L transmitted through the recording medium 10
Instead of detecting the presence or absence of R with the photodetector 160, the presence or absence of the reading light L R reflected on the surface of the recording layer 5 is detected with the photodetector 160.
It can also be configured to detect at.
【0101】いずれにしても、記録媒体10(記録層
5)に記録された情報を安定に保持するうえからは、不
所望の時期に前述した負性欠陥D- から中性欠陥D0 へ
の遷移が起こらないように、記録媒体10(記録層5)
への情報の記録、および、記録媒体10(記録層5)か
らの情報の読出しを真空中で行うことが好ましい。In any case, in order to stably hold the information recorded on the recording medium 10 (recording layer 5), the above-described negative defect D − to neutral defect D 0 is undesirably changed. Recording medium 10 (recording layer 5) so that transition does not occur
It is preferable that recording of information on the recording medium and reading of information from the recording medium 10 (recording layer 5) are performed in a vacuum.
【0102】次に、第3の実施例による記録再生装置に
ついて説明する。Next, a recording / reproducing apparatus according to the third embodiment will be described.
【0103】図13は、本実施例による記録再生装置2
20を概略的に示す。図示の記録再生装置220は、
(i) 書込み光源140に代えて電子線源180を有する
点、(ii)ビームスプリッタBSに代えて、中央部に貫通
孔P1が形成された赤外光反射鏡Mを有する点、(iii)
近接場光プローブEPに代えて、光軸方向に沿った貫通
孔P2が中央部に形成されている集束レンズCL3を有
する点、(iv)赤外光反射鏡Mと集束レンズCL3との間
に電子レンズELを有する点、ならびに、(v) 記録媒体
10への情報の記録、および、記録媒体10からの情報
の読出しが真空容器190内で行われる点で、図12に
示した記録再生装置210と異なる。FIG. 13 shows a recording / reproducing apparatus 2 according to this embodiment.
20 is shown schematically. The illustrated recording / reproducing device 220 is
(i) A point having an electron beam source 180 instead of the writing light source 140, (ii) A point having an infrared light reflecting mirror M having a through hole P1 formed in the central portion instead of the beam splitter BS, (iii)
In place of the near-field optical probe EP, a point having a focusing lens CL3 having a through hole P2 along the optical axis direction formed in the central portion, (iv) between the infrared light reflecting mirror M and the focusing lens CL3. The recording / reproducing apparatus shown in FIG. 12 in that the electronic lens EL is provided, and (v) recording of information to the recording medium 10 and reading of information from the recording medium 10 are performed in the vacuum container 190. Different from 210.
【0104】記録再生装置220の構成は、上記(i) 〜
(v) の相違点を除いて、図12に示した記録再生装置2
10の構成と同様である。図13に示した構成要素のう
ち、図12に示した構成要素と共通するものについて
は、図12で用いた参照符号と同じ参照符号を付してそ
の説明を省略する。The structure of the recording / reproducing apparatus 220 is from (i) to
The recording / reproducing apparatus 2 shown in FIG. 12 except for the difference (v).
The configuration is the same as that of 10. Of the constituent elements shown in FIG. 13, those common to the constituent elements shown in FIG. 12 are designated by the same reference numerals as those used in FIG. 12, and description thereof will be omitted.
【0105】記録再生装置220が有する電子線源18
0は、例えば電子銃によって構成されて、所定のエネル
ギーを有する電子線、すなわち、表面に中性欠陥を有す
る前述のシリコンナノ結晶のバンドギャップ以上のエネ
ルギーを有する電子線EW を出射する。Electron beam source 18 of recording / reproducing apparatus 220
0 is configured by, for example, an electron gun, and emits an electron beam having a predetermined energy, that is, an electron beam E W having an energy equal to or higher than the band gap of the above-described silicon nanocrystal having a neutral defect on the surface.
【0106】この電子線EW は、赤外光反射鏡Mに形成
されている貫通孔P1を通って電子レンズELに入り、
ここで所望の径に収束された後、集束レンズCL3に形
成されている貫通孔P2を通って記録層5に入射する。This electron beam E W enters the electron lens EL through the through hole P1 formed in the infrared light reflecting mirror M,
Here, after being converged to a desired diameter, it enters the recording layer 5 through the through hole P2 formed in the focusing lens CL3.
【0107】真空容器190は、その外側に配置されて
いる読出し光源150から出射された読出し光LR が赤
外光反射鏡Mへ入射できるように、赤外光に対して透明
な窓190aを有する。読出し光LR は、窓190aを
透過して赤外光反射鏡Mに入射し、この赤外光反射鏡M
によって反射されて電子レンズELを通過し、その後、
集束レンズCL3によって収束されてから記録媒体10
(記録層5)に入射する。The vacuum container 190 has a window 190a transparent to infrared light so that the read light L R emitted from the read light source 150 arranged outside the vacuum container 190 can enter the infrared light reflecting mirror M. Have. The read light L R passes through the window 190a and enters the infrared light reflecting mirror M, and the infrared light reflecting mirror M
Is reflected by and passes through the electron lens EL, then
The recording medium 10 after being converged by the focusing lens CL3
It enters the (recording layer 5).
【0108】上述した構成を有する記録再生装置220
では、記録層5上での電子線EW のスポット径を、比較
的少ない消費電力の下に、記録層5上での読出し光LR
のスポット径と同程度に、あるいは当該スポット径より
も更に小さくすることができる。前述した第1の実施例
による記録再生装置200と同様に、情報の記録および
読出しを低消費電力の下に行うことがきる。The recording / reproducing device 220 having the above-mentioned configuration.
Then, the spot diameter of the electron beam E W on the recording layer 5 is set to the read light L R on the recording layer 5 with relatively low power consumption.
The spot diameter can be made almost the same as or smaller than the spot diameter. Similar to the recording / reproducing apparatus 200 according to the first embodiment described above, it is possible to record and read information with low power consumption.
【0109】集光レンズCL3に代えて近接場光プロー
ブEP(図12参照)を用いた場合には、前述した第2
の実施例による記録再生装置210と同様の効果を奏す
る記録再生装置を得ることができる。When the near-field optical probe EP (see FIG. 12) is used instead of the condenser lens CL3, the above-mentioned second
It is possible to obtain a recording / reproducing device having the same effect as the recording / reproducing device 210 according to the embodiment.
【0110】次に、第4の実施例による記録再生装置に
ついて説明する。Next, a recording / reproducing apparatus according to the fourth embodiment will be described.
【0111】図14は、本実施例による記録再生装置2
30を概略的に示す。同図に示した構成要素のうち、図
13に示した構成要素と共通するものについては、図1
3で用いた参照符号と同じ参照符号を付してその説明を
省略する。FIG. 14 shows a recording / reproducing apparatus 2 according to this embodiment.
30 is shown schematically. Among the constituent elements shown in the figure, those common to the constituent elements shown in FIG.
The same reference numerals as those used in No. 3 are attached and the description thereof is omitted.
【0112】図示の記録再生装置230での読取り光源
150Aは、所定の読取り光(波長が1.5μm程度ま
たは3.0μm程度の赤外光)を出射する面光源によっ
て構成される。この読取り光源150Aでの赤外光の出
射面上に、電子線源として機能するエミッタアレイ18
0A、記録層5、電気的絶縁膜IF、マトリックス形透
明電極178、光検出器160Aがこの順番で配置され
る。The reading light source 150A in the illustrated recording / reproducing apparatus 230 is composed of a surface light source that emits a predetermined reading light (infrared light having a wavelength of about 1.5 μm or 3.0 μm). The emitter array 18 functioning as an electron beam source is provided on the emission surface of infrared light from the reading light source 150A.
0A, the recording layer 5, the electrical insulating film IF, the matrix type transparent electrode 178, and the photodetector 160A are arranged in this order.
【0113】エミッタアレイ180Aは、例えば、シリ
コン基板181と、このシリコン基板181の一表面上
に一列に、または複数列に亘って形成された多数個の電
子エミッタ182とを有する。1個の電子エミッタ18
2が、記録層5での1ビットの信号の記録領域に対応す
る。The emitter array 180A has, for example, a silicon substrate 181, and a large number of electron emitters 182 formed on one surface of the silicon substrate 181 in a row or in a plurality of rows. One electron emitter 18
2 corresponds to the recording area of the 1-bit signal in the recording layer 5.
【0114】個々の電子エミッタ182は、例えば、側
面視上の形状が円錐台状の中空体であり、上端(電子放
出端)および下端には開口部がある。エミッタアレイ1
80Aに照射された読取り光は、電子エミッタ182の
内部を通過して、電気的絶縁膜IFに入射する。Each of the electron emitters 182 is, for example, a hollow body having a truncated cone shape in a side view, and has openings at its upper end (electron emission end) and lower end. Emitter array 1
The reading light applied to 80A passes through the inside of the electron emitter 182 and enters the electrical insulating film IF.
【0115】記録層5は、シリコン基板上に形成したシ
リコンナノ結晶層(シリコンナノ結晶5a(図1参照)
を含む。)をその後にシリコン基板から剥離させること
によって得たシリコンナノ結晶膜である。電気的絶縁膜
IFは、読出し光に対して透明であり、例えばシリコン
酸化物によって形成される。The recording layer 5 is a silicon nanocrystal layer (silicon nanocrystal 5a (see FIG. 1) formed on a silicon substrate.
including. 2) is subsequently removed from the silicon substrate to obtain a silicon nanocrystal film. The electrical insulating film IF is transparent to the reading light and is made of, for example, silicon oxide.
【0116】マトリックス形透明電極178は、読出し
光に対して透明な多数個の透明電極178aを、各々が
他の透明電極178aから独立に制御可能な状態で一列
に、または複数列に亘って配置することによって構成さ
れる。1個の透明電極178aが、記録層5での1ビッ
トの信号の記録領域に対応する。The matrix-type transparent electrode 178 has a large number of transparent electrodes 178a which are transparent to the reading light and are arranged in a line or in a plurality of lines in a state that each transparent electrode 178a can be controlled independently of the other transparent electrodes 178a. It is configured by One transparent electrode 178a corresponds to the recording area of the 1-bit signal in the recording layer 5.
【0117】このマトリックス形透明電極178は、エ
ミッタアレイ180Aと共に、記録層5への情報書込み
手段を構成する。透明電極178aとシリコン基板18
1との間に所定の電圧を印加すると、この透明電極17
8aに対応する電子エミッタ182から当該透明電極1
78aへ向けて電子が放出される。この電子によって、
電子を放出した電子エミッタ182に対応する前記の記
録領域において前述の遷移、すなわち、中性欠陥D0 か
ら負性欠陥D- への遷移を引き起こすことができる。前
記の電圧をどの透明電極178aに印加するかを記録信
号生成部145によって制御することにより、記録層5
に所望の情報を記録することができる。The matrix type transparent electrode 178 constitutes a means for writing information to the recording layer 5 together with the emitter array 180A. Transparent electrode 178a and silicon substrate 18
When a predetermined voltage is applied between the transparent electrode 17 and
8a from the electron emitter 182 corresponding to the transparent electrode 1
Electrons are emitted toward 78a. By this electron,
The aforementioned transition, that is, the transition from the neutral defect D 0 to the negative defect D − can be caused in the recording region corresponding to the electron emitter 182 that has emitted electrons. By controlling which transparent electrode 178a the voltage is applied to by the recording signal generation unit 145, the recording layer 5
It is possible to record desired information in.
【0118】また、マトリックス形透明電極178は、
シリコン基板181と共に消去ヘッドを構成する。透明
電極178aとシリコン基板181との間に、書込み時
とは逆のバイアス電圧を印加すると、この透明電極17
8aに対応する前述の記録領域において負性欠陥D- か
ら中性欠陥D0 への遷移を引き起こすことができる。前
記のバイアス電圧をどの透明電極178aに印加するか
を消去信号生成部95によって制御することにより、記
録層5に記録されている情報を選択的に消去することが
できる。The matrix type transparent electrode 178 is
An erasing head is configured with the silicon substrate 181. When a bias voltage reverse to that at the time of writing is applied between the transparent electrode 178a and the silicon substrate 181, this transparent electrode 17
A transition from the negative defect D − to the neutral defect D 0 can be caused in the above-mentioned recording area corresponding to 8a. Information recorded in the recording layer 5 can be selectively erased by controlling which transparent electrode 178a the bias voltage is applied to by the erase signal generator 95.
【0119】マトリックス形透明電極178上に配置さ
れる光検出器160Aは面型の光検出器であり、記録層
5、電気的絶縁膜IF、およびマトリックス形透明電極
178を透過した読出し光の有無を、例えば多数個の受
光素子または光電変換素子を用いて検出し、その結果を
表す信号Sを出力する。受光素子または光電変換素子
は、記録層5での1ビットの信号の記録領域に1つずつ
対応して配置される。The photodetector 160A arranged on the matrix-type transparent electrode 178 is a surface-type photodetector, and the presence or absence of read light transmitted through the recording layer 5, the electrically insulating film IF, and the matrix-type transparent electrode 178. Is detected using, for example, a large number of light receiving elements or photoelectric conversion elements, and a signal S representing the result is output. The light receiving element or the photoelectric conversion element is arranged corresponding to each one-bit signal recording area in the recording layer 5.
【0120】上述した構成を有する記録再生装置230
では、情報の書込み時にシリコン基板181とマトリッ
クス形透明電極178(透明電極178a)との間に印
加する電圧を比較的低くすることができる。また、情報
の読出し時にシリコン基板181とマトリックス形透明
電極178(透明電極178a)との間に印加する電圧
も比較的低くすることができる。前述した第1の実施例
による記録再生装置200と同様に、情報の記録および
読出しを低消費電力の下に行うことがきる。The recording / reproducing apparatus 230 having the above-mentioned configuration
Then, the voltage applied between the silicon substrate 181 and the matrix-type transparent electrode 178 (transparent electrode 178a) at the time of writing information can be made relatively low. Further, the voltage applied between the silicon substrate 181 and the matrix-type transparent electrode 178 (transparent electrode 178a) at the time of reading information can be made relatively low. Similar to the recording / reproducing apparatus 200 according to the first embodiment described above, it is possible to record and read information with low power consumption.
【0121】なお、必要に応じて、読取り光源150
A、エミッタアレイ180A、記録層5、電気的絶縁膜
IF、マトリックス形透明電極178、および光検出器
160Aによって構成される積層体を樹脂によって被覆
してもよい。If necessary, the reading light source 150
A laminated body composed of A, the emitter array 180A, the recording layer 5, the electrical insulating film IF, the matrix type transparent electrode 178, and the photodetector 160A may be covered with a resin.
【0122】以上、実施例による記録媒体、この記録媒
体への情報の記録方法およびそのための装置、ならび
に、前記の記録媒体からの情報の読出し方法およびその
ための装置について説明したが、本発明は上述の実施例
に限定されるものではない。The recording medium, the method of recording information on the recording medium and the apparatus therefor, and the method of reading information from the recording medium and the apparatus therefor have been described above, but the present invention is described above. However, the present invention is not limited to this example.
【0123】例えば、記録材料として用いるナノ結晶
は、半導体のナノ結晶であって、表面に中性欠陥または
負に荷電した欠陥を有すると共に、励起状態の電子の波
動関数の密度が表面で増大する大きさを有するものであ
れば、シリコンナノ結晶に限定されるものではない。シ
リコン以外の間接遷移形半導体のナノ結晶、例えばダイ
ヤモンドのナノ結晶やゲルマニウムのナノ結晶も、上述
したシリコンナノ結晶と同様に、記録材料として利用可
能であると予想される。さらには、アモルファスシリコ
ンと上述したシリコンナノ結晶とが混在する物質も、記
録材料に利用可能であると考えられる。For example, the nanocrystals used as the recording material are semiconductor nanocrystals, which have neutral defects or negatively charged defects on the surface, and the density of the wave function of electrons in the excited state increases on the surface. It is not limited to silicon nanocrystals as long as it has a size. It is expected that nanocrystals of indirect transition type semiconductors other than silicon, such as diamond nanocrystals and germanium nanocrystals, can be used as a recording material, like the above-mentioned silicon nanocrystals. Further, it is considered that a substance in which amorphous silicon and the above-mentioned silicon nanocrystal are mixed is also usable as the recording material.
【0124】記録装置における記録光学系や、再生装置
における再生光学系の構成は、目的とする装置の用途、
性能等に応じて適宜変更可能である。The structure of the recording optical system in the recording apparatus and the reproducing optical system in the reproducing apparatus are as follows.
It can be appropriately changed according to the performance and the like.
【0125】その他、種々の変更、改良、組み合わせ等
が可能であることは、当業者に自明であろう。It will be apparent to those skilled in the art that other various changes, improvements, combinations and the like are possible.
【0126】[0126]
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
低消費電力の下に大容量の情報を記録することが可能な
新たな記録材料、記録媒体、情報記録方法が提供され
る。また、低消費電力の下に大容量の情報を読出すこと
が可能な新たな記録材料、記録媒体、情報読出し方法が
提供される。単位情報量当たりの消費電力が低い記録装
置、再生装置、あるいは記録再生装置を得ることが容易
になる。As described above, according to the present invention,
A new recording material, a recording medium, and an information recording method capable of recording a large amount of information with low power consumption are provided. Further, a new recording material, recording medium and information reading method capable of reading a large amount of information with low power consumption are provided. It becomes easy to obtain a recording device, a reproducing device, or a recording / reproducing device with low power consumption per unit information amount.
【図1】実施例による記録媒体の断面構造を示す概略図
である。FIG. 1 is a schematic diagram showing a cross-sectional structure of a recording medium according to an example.
【図2】シリコン基板を電気化学的にエッチングするこ
とによってシリコンナノ結晶を作製することができる装
置の一例を示す概略図である。FIG. 2 is a schematic view showing an example of an apparatus capable of producing silicon nanocrystals by electrochemically etching a silicon substrate.
【図3】シリコンナノ結晶膜についてのESR法による
分析結果を示すグラフである。FIG. 3 is a graph showing an analysis result of a silicon nanocrystal film by an ESR method.
【図4】図3に示した分析結果を得たシリコンナノ結晶
膜にアルゴン(Ar)レーザを照射した後に、当該シリ
コンナノ結晶膜について行ったESR法による分析結果
を示すグラフである。FIG. 4 is a graph showing an ESR analysis result of the silicon nanocrystal film obtained by irradiating the silicon nanocrystal film obtained with the analysis result shown in FIG. 3 with an argon (Ar) laser.
【図5】図4に示した分析結果を得たシリコンナノ結晶
膜に導電体を接触させた後に、当該シリコンナノ結晶膜
について行ったESR法による分析結果を示すグラフで
ある。FIG. 5 is a graph showing an analysis result by an ESR method performed on the silicon nanocrystal film obtained by bringing a conductor into contact with the silicon nanocrystal film obtained by the analysis result shown in FIG.
【図6】シリコンナノ結晶膜に照射する光のエネルギー
と、このシリコンナノ結晶膜から得られるESR信号の
強度との関係を示すグラフである。FIG. 6 is a graph showing the relationship between the energy of light applied to a silicon nanocrystal film and the intensity of an ESR signal obtained from this silicon nanocrystal film.
【図7】シリコンナノ結晶膜において起きているものと
予想される中性欠陥D0 と負性欠陥D-との間の遷移を
示す模式図である。FIG. 7 is a schematic diagram showing a transition between a neutral defect D 0 and a negative defect D − which is expected to occur in a silicon nanocrystal film.
【図8】シリコンナノ結晶のバンドギャップ内での中性
欠陥D0 のエネルギー準位SD 0 と、負性欠陥D-のエ
ネルギー準位SD- とを示す概略図である。FIG. 8: Neutrality within the band gap of silicon nanocrystals
Defect D0 Energy level SD 0 And the negative defect D-D
Energy level SD- It is a schematic diagram showing.
【図9】図9(A)〜図9(D)は、空間的に互いに異
なる場所にあるシリコンナノ結晶への情報の書込み方
法、および、これらのシリコンナノ結晶からの情報の読
出し方法を示す概略図である。9 (A) to 9 (D) show a method of writing information to silicon nanocrystals spatially different from each other and a method of reading information from these silicon nanocrystals. It is a schematic diagram.
【図10】図10(A)〜図10(D)は、空間的に互
いに異なる場所にあるシリコンナノ結晶へ書込まれた情
報の他の読出し方法を示す概略図である。10 (A) to 10 (D) are schematic views showing another method of reading information written in silicon nanocrystals at spatially different positions.
【図11】第1の実施例による記録再生装置の構成を示
す概略図である。FIG. 11 is a schematic diagram showing a configuration of a recording / reproducing apparatus according to a first embodiment.
【図12】第2の実施例による記録再生装置の構成を示
す概略図である。FIG. 12 is a schematic diagram showing a configuration of a recording / reproducing apparatus according to a second embodiment.
【図13】第3の実施例による記録再生装置の構成を示
す概略図である。FIG. 13 is a schematic diagram showing the structure of a recording / reproducing apparatus according to a third embodiment.
【図14】第4の実施例による記録再生装置の構成を示
す概略図である。FIG. 14 is a schematic diagram showing the structure of a recording / reproducing apparatus according to a fourth embodiment.
1…基板、 5…記録層、 5a、SNC…表面に中性
欠陥を有するシリコンナノ結晶、 10、120…記録
媒体、 115…保護層、 140…書込み光源、 1
50…読出し光源、 160、160A…光検出器、
180…電子線源、 180A…エミッタアレイ、 2
00、210、220、230…記録再生装置、 D0
…中性欠陥、 D- …負性欠陥、 LW …書込み光、
LR …読出し光。DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Substrate, 5 ... Recording layer, 5a, SNC ... Silicon nanocrystals having neutral defects on the surface, 10, 120 ... Recording medium, 115 ... Protective layer, 140 ... Writing light source, 1
50 ... Read-out light source, 160, 160A ... Photodetector,
180 ... Electron beam source, 180A ... Emitter array, 2
00, 210, 220, 230 ... Recording / reproducing apparatus, D 0
... neutral defects, D - ... negative defects, L W ... write light,
LR ... Readout light.
Claims (20)
を有すると共に、励起状態の電子の波動関数の密度が表
面で増大する大きさを有する半導体ナノ結晶を含む記録
層を備えた記録媒体。1. A recording medium provided with a recording layer having a semiconductor nanocrystal having a surface having a neutral defect or a negatively charged defect and having a size in which a density of a wave function of an excited electron increases on the surface. .
録層が形成された請求項1に記載の記録媒体。2. The recording medium according to claim 1, further comprising a substrate, and the recording layer formed on the substrate.
準位に共鳴するエネルギーを有する第1の光、または前
記負に荷電した欠陥のエネルギー準位に共鳴するエネル
ギーを有する第2の光に対して透過性を有する請求項2
に記載の記録媒体。3. The first light, which has energy that resonates with the energy level of the neutral defect, or second light, which has energy that resonates with the energy level of the negatively charged defect, in the substrate. A transparent material having a transparency to the surface.
The recording medium described in.
護層を有し、該電気絶縁性保護層が、前記半導体ナノ結
晶のバンドギャップ以上のエネルギーを有する第3の光
に対して透過性を有すると共に、前記第1の光または前
記第2の光に対して透過性を有する請求項3に記載の記
録媒体。4. An electrically insulating protective layer that covers the recording layer, the electrically insulating protective layer being transparent to a third light having an energy equal to or larger than a band gap of the semiconductor nanocrystal. The recording medium according to claim 3, further comprising: and having transparency to the first light or the second light.
一部を露出させる開口部を有する請求項4に記載の記録
媒体。5. The recording medium according to claim 4, wherein the electrically insulating protective layer has an opening that exposes a part of the recording layer.
である請求項1〜請求項5のいずれか1項に記載の記録
媒体。6. The recording medium according to claim 1, wherein the semiconductor nanocrystal is a silicon nanocrystal.
た欠陥を有すると共に、励起状態の電子の波動関数の密
度が表面で増大する大きさを有する半導体ナノ結晶を含
む記録層を備えた記録媒体を準備する工程と、(B)前
記半導体ナノ結晶のバンドギャップ以上のエネルギーを
有する書込み光または電子線を前記記録媒体に照射する
工程とを含む情報記録方法。7. A recording layer comprising (A) a semiconductor nanocrystal having a neutral defect or a negatively charged defect on the surface thereof and having a size such that the density of the wave function of an excited electron increases on the surface. An information recording method comprising: a step of preparing a recording medium described above; and (B) a step of irradiating the recording medium with writing light or an electron beam having an energy not lower than the band gap of the semiconductor nanocrystal.
該基板上に前記記録層が形成されている請求項7に記載
の情報記録方法。8. The recording medium further comprises a substrate,
The information recording method according to claim 7, wherein the recording layer is formed on the substrate.
覆う電気絶縁性保護層を有し、該電気絶縁性保護層が前
記書込み光に対して透過性を有する請求項7または請求
項8に記載の情報記録方法。9. The recording medium further includes an electrically insulating protective layer covering the recording layer, and the electrically insulating protective layer is transparent to the writing light. Information recording method described in.
の一部を露出させる開口部を有する請求項9に記載の情
報記録方法。10. The information recording method according to claim 9, wherein the electrically insulating protective layer has an opening that exposes a part of the recording layer.
晶である請求項7〜請求項10のいずれか1項に記載の
情報記録方法。11. The information recording method according to claim 7, wherein the semiconductor nanocrystal is a silicon nanocrystal.
請求項7〜請求項11のいずれか1項に記載の情報記録
方法。12. The information recording method according to claim 7, wherein the recording medium is arranged in a vacuum container.
した欠陥を有すると共に、励起状態の電子の波動関数の
密度が表面で増大する大きさを有する半導体ナノ結晶を
含む記録層を備え、前記記録層に情報が記録された記録
媒体を準備する工程と、(B)前記中性欠陥のエネルギ
ー準位に共鳴するエネルギーを有する第1の読出し光、
または前記負に荷電した欠陥のエネルギー準位に共鳴す
るエネルギーを有する第2の読出し光を前記記録媒体に
照射し、該記録媒体を透過した前記第1の読出し光もし
くは前記第2の読出し光、または前記記録層で反射した
前記前記第1の読出し光もしくは前記第2の読出し光の
有無を検出することによって前記情報を読出す工程とを
含む情報読出し方法。13. A recording layer comprising (A) a semiconductor nanocrystal having a neutral defect or a negatively charged defect on the surface thereof and having a size such that the density of a wave function of an excited electron increases on the surface. A step of preparing a recording medium having information recorded in the recording layer, and (B) a first reading light having energy resonating with an energy level of the neutral defect,
Or irradiating the recording medium with a second reading light having energy that resonates with the energy level of the negatively charged defect, and the first reading light or the second reading light transmitted through the recording medium; Or a step of reading the information by detecting the presence or absence of the first reading light or the second reading light reflected by the recording layer.
し、該基板上に前記記録層が形成されている請求項13
に記載の情報読出し方法。14. The recording medium further has a substrate, and the recording layer is formed on the substrate.
The information reading method described in.
は前記第2の読出し光に対して透過性を有する請求項1
4に記載の情報読出し方法。15. The substrate is transparent to the first read light or the second read light.
4. The information reading method described in 4.
を覆う電気絶縁性保護層を有し、該電気絶縁性保護層
が、前記第1の読出し光または前記第2の読出し光に対
して透過性を有する請求項13〜請求項15のいずれか
1項に記載の情報読出し方法。16. The recording medium further includes an electrically insulating protective layer that covers the recording layer, and the electrically insulating protective layer protects against the first read light or the second read light. The information reading method according to any one of claims 13 to 15, which has transparency.
の一部を露出させる開口部を有する請求項16に記載の
情報読出し方法。17. The information reading method according to claim 16, wherein the electrically insulating protective layer has an opening that exposes a part of the recording layer.
晶である請求項13〜請求項17のいずれか1項に記載
の情報読出し方法。18. The information reading method according to claim 13, wherein the semiconductor nanocrystal is a silicon nanocrystal.
請求項13〜請求項18のいずれか1項に記載の情報読
出し方法。19. The information reading method according to claim 13, wherein the recording medium is arranged in a vacuum container.
陥を有すると共に、励起状態の電子の波動関数の密度が
表面で増大する大きさを有する半導体ナノ結晶を含む記
録材料。20. A recording material comprising a semiconductor nanocrystal having a neutral defect or a negatively charged defect on the surface thereof and having a size such that the density of the wave function of an excited state electron increases on the surface.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| JP2002091286A JP4098545B2 (en) | 2002-03-28 | 2002-03-28 | Recording medium, information recording method, and information reading method |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| JP2002091286A JP4098545B2 (en) | 2002-03-28 | 2002-03-28 | Recording medium, information recording method, and information reading method |
Publications (2)
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