信息存儲裝置及其驅動方法

2023-06-14 01:55:56

專利名稱：信息存儲裝置及其驅動方法
技術領域：
本發明是涉及信息存儲裝置及其驅動方法的技術，尤其涉及一種信息存儲裝 置及其驅動方法。
背景技術：
通常，原子顯微鏡(AFM)是一種使用微小懸臂測定表面情況等的裝置。在懸臂末端，形成數nm大小的接點，通過測定這種接點與試片之間的原子力， 能夠知道試片的表面情況、電的性質及,茲的性質等。最近，正在對使用這種原子顯微鏡原理的毫微感光裝置(Nano-lithography) 和毫孩i信息存儲裝置(Nano data storage)進行研究。由於利用數nm大小的探針，可以存儲信息。所以，利用原子顯微鏡的原理， 可以開發具有Tbit/in2以上存儲密度的數據存儲裝置。IBM公司從數年前就開始對應用原子顯微鏡的原理，將P羅A等高分子物質用 作記錄i某體使用的信息存儲裝置進行研究(IBM J. RES. DEVOLP. Vol. " No. 3 2000, pp. 323-340)。在IBM的SPM信息存儲裝置中，2度連接懸臂，構成了 32 x 32個懸臂。這個懸臂由以下幾個部分構成矽接點；在上述接點部位形成的電阻加熱器 (Resistive heater)和懸臂。這種信息存儲裝置的記錄(Writing)特點是，加熱接點，在使聚合體記錄媒體 柔軟的(減小黏度)狀態下，如果在懸臂接點上施加局部力，在記錄媒體上形成缺口 (Bit indentation), 記錄信息。而且，複製動作的特點是，接點進入到凹陷的缺口中，如果記錄媒體與懸臂 加熱器之間的距離變近，懸臂的加熱器快速冷卻，當接點經過平坦的面時，記錄媒 體之間的距離變遠，慢慢冷卻。如果由於這種冷卻速度的差異，加熱器溫度不同， 會引起加熱器的電阻出現差異，利用出現差異的電阻，複製信息。圖1為普通的信息存儲裝置的記錄過程的概略斜視圖。如圖所示，信息存儲裝置9的懸臂6末端有加熱器平臺5,加熱器平臺5置有 加熱矽接點l,減小在矽基板21的上部形成的聚合體記錄媒體22的黏度後，如果 向矽接點1局部施力，在記錄媒體22上形成信息存儲槽23。另外，圖2a和2b為現有技術下的原子力顯微鏡信息存儲裝置解讀過程的概 略斷面圖。原子力顯微鏡信息存儲裝置解讀過程如圖2a和2b所示，使用了根據加 熱器平臺5與記錄媒體22之間的距離，變化加熱器的冷卻速度的原理。詳細地說，如圖2a所示，矽接點1進入記錄媒體22凹陷的信息存儲槽23中， 如果加熱器平臺5與記錄媒體22之間的距離變近，加熱器平臺5迅速冷卻，當矽 接點1經過記錄媒體22的平坦的面時，加熱器平臺5與記錄媒體22之間的距離變 遠，'l"曼'l"曼冷卻。如果由於這種冷卻速度的差異，加熱器平臺5的溫度變得不同，會引起加熱 器平臺5的電阻出現差異，利用出現差異的電阻解讀信息。前面提到的原子力顯微鏡信息存儲裝置存在由於存儲信息的信息存儲槽留在 記錄媒體中，所以，不能夠再使用記錄媒體的問題。發明內容因此，本發明的目的在於旨在解決上述問題，提供一種設有可以擦除記錄媒 體中存儲信息的擦除部，可以反覆再使用記錄媒體的信息存儲裝置及其驅動方法。本發明的另外一個目的在於旨在解決上述問題，提供一種執行一次擦除動作， 可以擦除多個信息，迅速執行動作的信息存儲裝置及其驅動方法。本發明的第三個目的在於旨在解決上述問題，提供一種獨立地驅動信息存儲 用懸臂和擦除用懸臂，能夠防止重複記錄動作和擦除動作的信息存儲裝置及其驅動 方法。為了實現上述目的，本發明信息存儲裝置的第1實施例的特徵在於，包括以 下幾個部分構成在上部形成信息存儲槽，存儲信息的記錄媒體；熔化存儲上述信息的信息存儲槽周圍的記錄媒體，填補上述信息存儲槽的擦 除部。上述記錄媒體由聚合體形成；上述擦除部由可以同時擦除存儲信息的多個信 息存儲槽的結構構成。上述擦除部由以下幾個部分構成接觸上述信息存儲槽的擦除用探針；為了 熔化上述信息存儲槽周圍的記錄媒體，加熱上述擦除用探針的加熱器。上述擦除部是在下部形成探針，在內部形成貫通孔，在通過所述貫通孔劃分 的區域上，分別形成傳導性線，在與形成上述探針的區域對應的上部形成與上述傳 導性線連接的加熱器的懸臂。為了實現上述目的，本發明信息存儲裝置的第2實施例的特徵在於，包括以 下幾個部分構成設有記錄媒體信息存儲用探針，通過上述信息存儲用探針，可以在上述記錄 媒體上存儲信息的第1懸臂；設有可以擦除通過上述信息存儲用探針存儲的記錄媒體的信息的擦除用探針 的第2懸臂。上述擦除用探針的寬度大於上述信息存儲用探針的寬度。 上述擦除用探針的斷面面積大於上述信息存儲用探針的斷面面積。 上述擦除用探針的形狀為三角柱或者四角柱。在由上述第1懸臂和第2懸臂構成的對的側面，排列多個對的懸臂。上述第1和第2懸臂是在下部形成探針，在內部形成貫通孔，在通過所述貫 通孔劃分的區域上，分別形成傳導性線，在與形成上述探針的區域對應的上部形成 與上述傳導性線連接的加熱器的懸臂。在上述第1和第2懸臂上還包括從初期位置向上部或者下部驅動上述第1懸 臂和第2和懸臂的驅動部。在上述懸臂上，下部電極、壓電膜和上部電極依次積層，形成上述驅動部。上述記錄媒體通過上述第1懸臂的信息存儲用探針，形成槽，存儲信息，利 用上述第2懸臂的擦除用探針，填補上述槽，擦除信息。上述信息存儲用探針製作記錄媒體上形成的標準信息存儲槽，並在記錄時， 上述擦除用探針具有可以同時擦除與上述標準信息存儲槽在水平線上存在的多個 信息存儲槽的大小的形狀。上述信息存儲用探針製作記錄媒體上形成的標準信息存儲槽，記錄時，上述 擦除用探針具有可以同時擦除與上述標準信息存儲槽在水平線上存在的多個信息 存儲槽的大小的形狀。為了實現上述目的，本發明信息存儲裝置的驅動方法特徵在於包括如下步驟使設有信息存儲用探針，通過上述信息存儲用探針，可以在上述記錄媒體上 存儲信息的第1懸臂和設有可以擦除通過上述信息存儲用探針存儲的記錄媒體的信息的擦除用探針的第2懸臂位於記錄媒體上部的步驟；使上述第1懸臂接觸記錄媒體，利用上述信息存儲用探針，存儲信息的步驟； 使上述第2懸臂接觸上述記錄媒體，擦除存儲的上述記錄媒體信息的步驟。 上述第1懸臂接觸記錄媒體，利用上述信息存儲用探針，存儲信息的步驟包括下面步驟降低上述第l懸臂，將其與上述記錄媒體接觸，上升上述第2懸臂的步驟。 上述第2懸臂接觸上述記錄媒體，擦除存儲的上述記錄媒體信息的步驟包括 下面步驟降低上述第2懸臂，將該第2懸臂與上述記錄媒體接觸，上升上述第1懸臂 的步驟。上述記錄媒體通過上述第1懸臂的信息存儲用探針，形成槽，存儲信息，利 用上述第2懸臂的擦除用探針，填補上述槽，擦除信息。上述第1和第2懸臂是在下部形成探針，在內部形成貫通孔，在通過上述貫 通孔劃分的區域上分別形成傳導性線，在與形成上述探針的區域對應的上部，形成 與上述傳導性線連接的加熱器，形成可以從初期位置向上部或者下部驅動的驅動部 的懸臂。上述擦除用探針的寬度大於上述信息存儲用探針的寬度。 本發明的效果綜上所述，由於現有技術下的原子力顯微鏡信息存儲裝置存在如下問題由 於存儲信息的信息存儲槽留在記錄媒體中，所以，不能夠再使用記錄媒體。本發明 的信息存儲裝置及其驅動方法設有能夠擦除記錄媒體中存儲的信息的擦除部，達到 可以反覆使用記錄媒體的效果。而且，本發明將擦除用探針的寬度及斷面面積設計得比信息存儲用探針的寬 度及斷面面積大，執行一次擦除動作，可以擦除多個信息，達到迅速完成動作的效 果。並且，本發明在存儲信息的工程中，還包括降低信息存儲用懸臂，將其與上 述記錄媒體接觸，上升擦除用懸臂的工程；在擦除信息的工程中包括上升信息存儲 用懸臂，降低擦除用懸臂，將其與上述記錄媒體接觸的工程。因此，獨立地驅動信息存儲用懸臂和擦除用懸臂，達到防止重複記錄動作和 擦除動作的效果。
為進一步說明本發明的上述目的、結構特點和效果，以下將結合附圖對本 發明進行詳細的描述。


圖1為普通的信息存儲裝置的記錄過程的概略斜視圖。
圖2a和2b為現有技術下的原子力顯微鏡信息存儲裝置解讀過程的概略斷面圖。
圖3為對可以擦除信息的本發明信息存儲裝置進行說明的記錄媒體的斷面圖。 圖4為對可以擦除信息的本發明信息存儲裝置進行說明的記錄媒體的平面圖。 圖5為本發明中的擦除部的概略斜視圖。 圖6為本發明中的擦除部的概略斷面圖 圖7為本發明中的擦除部的第1實施例的概略斜視圖。 圖8為本發明中的擦除部的第2實施例的概略斜視圖。 圖9為本發明中的擦除部的第2實施例的概略斜視圖。 圖10a和10b為本發明中的擦除部的動作的斜視圖。 圖11為本發明中的檫除部的第3實施例的概略斜視圖。 圖12a到12c為根據本發明，與信息存儲用探針比較的擦除用探針的形狀的 斜視圖。圖13a和13b為對本發明中的擦^用探針的形狀進行說明的圖示的記錄媒體 的概略平面圖。附圖中主要部分的符號說明 100， 500 :記錄媒體110, 111, 112, 113, 501， 501a， 501b, 501c， 501d :信息存儲槽210, 220， 230， 240, 300， 310 :懸臂211， 231，， 311， 31la， 311g， 311h :擦除用探針221，， 301 :信息存儲用探針290， 302, 303， 312, 313 :驅動部291 :下部電極292 :壓電膜293 :上部電核_ 304， 314 :加熱器 305， 315 :貫通孔309a， 309b， 319a， 319b :傳導性線具體實施方式
下面將參照附圖，對本發明的信息存儲裝置及其驅動方法的實施例進行詳細 說明。圖3為對可以擦除信息的信息存儲裝置進行說明的記錄媒體的斷面圖。本發 明的特徵在於，設有至少一個以上能夠擦除在記錄媒體100上部形成的存儲信息的 信息存儲槽110的擦除部。圖4為對可以擦除信息的本發明信息存儲裝置進行說明的記錄媒體的平面圖。如圖所示，圖中顯示了擦除在記錄媒體100上形成的信息存儲槽，恢復原狀， 恢復到記錄之前(前)狀態的示意圖。如圖4所示，能夠擦除信息的信息存儲裝置可 以擦除一個信息存儲槽111或者可以擦除多個信息存儲槽112、 113。圖5為本發明中的擦除部的概略斜視圖。如圖所示，在懸臂210下部形成擦除用探針211。這個擦除用探針211用於填補記錄媒體的信息存儲槽。圖6為本發明中的擦除部的概略斷面圖。如圖所示，在形成擦除用探針211的懸臂210下部，形成能夠對懸臂210進 行驅動的驅動部290。上述驅動部290由下部電才及291、壓電膜292以及上部電才及293構成。 這個驅動部290從初期位置向上部或者下部驅動上述懸臂210。 圖7為本發明中的擦除部的第1實施例的概略斜視圖。在本發明信息存儲裝置中，排列多個由形成信息存儲用探針的第1懸臂和形 成擦除用探針的第2懸臂構成的對(Pair)的懸臂。而且，如圖7所示，在由形成擦除用探針211的懸臂210和形成信息存儲用 探針221的懸臂220構成的對(Pair)的側面，可以再排列構成由形成擦除用探針 231的懸臂230和形成信息存儲用探針241的懸臂240構成的對的懸臂。圖8為本發明中的擦除部的第2實施例的概略斜視圖。在形成信息存儲用探針301的第1懸臂300內側形成貫通孔305，在通過這個 貫通孔305劃分的一對區域306a、 306b上，分別形成對上述第1懸臂300進行驅 動的驅動部302、 303。而且，在形成擦除用探針311的第2懸臂310內側也形成貫通孔315,在通過 這個貫通孔315劃分的一對區域316a、 316b上，分別形成對上述第2懸臂310進 行驅動的驅動部312、 313。圖9為本發明中的擦除部的第2實施例的概略斜視圖。進行信息存儲的記錄媒體500最好由聚合體構成，如果在這個聚合體記錄媒 體500上，通過信息存儲用探針301記錄信息，如圖9所示，在記錄媒體500上 部形成信息存儲槽501。即，上述信息存儲用探針301在第1懸臂300下部形成，在上述第1懸臂300 上形成貫通孔305，在通過這個貫通孔305劃分的第1懸臂區域306a、 306b上， 分別形成傳導性線309a、 309b，在與形成上述信息存儲用探針301的區域對應的 第1懸臂300上部形成與上述傳導性線309a、 309b連接的加熱器304。因此，通過向上述傳導性線309a、 309b流動的電流，上述加熱器304加熱， 利用上述加熱器304加熱的熱，加熱上述信息存儲用探針301。因此，上述信息存儲用探針301與上述記錄媒體500接觸，形成信息存儲槽501。然後，形成擦除用探針311的第2懸臂310也跟前面提到的第1懸臂一樣， 形成加熱器314，熔化信息存儲槽501周圍的記錄媒體，可以填補信息存儲槽501。即，上述擦除用探針311在第2懸臂310下部形成，在上述第2懸臂310上 形成貫通孔315，在通過這個貫通孔315劃分的第2懸臂區域316a、 316b上，分 別形成傳導性線319a、 319b,在與形成上述擦除用探針311的區域對應的第2懸 臂310上部形成與上述傳導性線319a、 319b連接的加熱器314。因此，上述擦除用探針311利用上述加熱器314加熱的熱，進行加熱，填補 記錄媒體500的信息存儲槽501,可以執行擦除動作。此時，上述擦除用探針311加熱的溫度設定為大於上述記錄媒體500的玻璃 轉移溫度(Tg)的溫度。而且，上述第1和第2懸臂300、310最好由矽形成，上述第1和第2懸臂300、310各自設有的傳導性線309a、 309b、 319a、 319b通過l X 1016— 1 X 1017對不 純物質進行高攙雜，上述加熱器304、 314通過1 X 1013— 1 X 1015，對不純物質 進行低攙雜。圖10a和10b為本發明中的擦除部的動作的斜視圖。首先，如圖10a所示，設有信息存儲用探針301的第1懸臂300動作期間， 驅動部動作，設有擦除用探針311的第2懸臂310遠離記錄媒體500。即，執行信息記錄動作時，利用驅動部，設有上述信息存儲用探針301的第1 懸臂300從最初位置下降，接觸記錄媒體50G,記錄信息，驅動部動作，設有上述 擦除用探針311的第2懸臂310從最初位置上升，遠離記錄媒體500。然後，如圖10b所示，設有擦除用探針311的第2懸臂310動作期間，驅動 部動作，設有信息存儲用探針301的第1懸臂300遠離記錄媒體500。因此，當執 行信息擦除動作時，執行與前面提到的信息記錄動作相反的動作。此時，上述驅動部由下部電極、壓電膜以及上部電才及形成，切換正電壓和逆 電壓，可以上升或者降低懸臂。圖11為本發明中的擦除部的第3實施例的概略斜視圖。本發明第3實施例的擦除用探針311a與圖8的擦除用探針311相比，向垂直方向的寬度更廣闊。在以後的內容中，將參照圖13a和13b,對這一內容進行詳細說明。圖12a到12c為根據本發明，與信息存儲用探針進行比較的擦除用探針的形狀的斜視圖。如圖12a所示，信息存儲用探針301具有將前端加工鋒利的形狀，如圖12b 所示，擦除用探針311g的寬度(W2)與信息存儲用探針301的寬度(W1)相比，具有 更寬的形狀，如圖12c所示，擦除用探針311h的斷面面積(S2)最好大於信息存儲 用^l果針301的斷面面積(S1)。即，這樣，由於擦除用探針具有更寬闊的寬度和更大的斷面面積，所以，動 作一次，可以擦除至少一個以上的信息存儲槽。而且，擦除用探針由如圖12a所示的三角柱形狀或者圖12c的四角柱形狀構成。圖13a和13b為對本發明中的擦除用探針的形狀進行說明的圖示的記錄媒體 的概略平面圖。信息存儲用探針製作在記錄媒體500上形成的標準信息存儲槽501a，並記錄 時，如圖13a所示，擦除用探針具有可以同時擦除與上述標準信息存儲槽501a處 於水平線上(A-A')上的多個信息存儲槽501b、 501c的尺寸的形狀構成。而且，如圖13b所示，擦除探針具有可以同時擦除與上述標準信息存儲槽5 01 a 在水平線上(A-AO垂直相交的垂直線上(B-B')存在的多個信息存儲槽501d、 501e 的尺寸的形狀構成。本技術領域中的普通技術人員應當認識到，以上的實施例僅是用來說明本發 明的目的，而並非用作為對本發明的限定，只要在本發明的實質精神範圍內，對以 上所述實施例的變化、變型都將落在本發明權利要求書的範圍內。
權利要求
1. 一種信息存儲裝置，其特徵在於包括以下幾個部分在上部形成信息存儲槽，存儲信息的記錄媒體；熔化存儲上述信息的信息存儲槽周圍的記錄媒體，填補上述信息存儲槽的擦除部。
2、 如權利要求1所述的信息存儲裝置，其特徵在於 上述記錄媒體由聚合體形成；上述擦除部由可以同時擦除存儲信息的多個信息存儲槽的結構構成。
3、 如權利要求l所述的信息存儲裝置，其特徵在於 上述^"除部由以下幾個部分構成 接觸上述信息存儲槽的擦除用探針；為了熔化上述信息存儲槽周圍的記錄媒體，加熱上述擦除用探針的加熱器。
4、 如權利要求1到3中任意一項權利要求所述的信息存儲裝置，其特徵在於 上述擦除部是在下部形成探針，在內部形成貫通孔，在通過所述貫通孔劃分的區域上，分別形成傳導性線，在與形成上述探針的區域對應的上部形成與上述傳 導性線連接的加熱器的懸臂。
5、 一種信息存儲裝置，其特徵在於包括以下幾個部分 記錄媒體；設有記錄媒體信息存儲用探針，通過上述信息存儲用探針，可以在上述記錄 媒體上存儲信息的第1懸臂；設有可以擦除通過上述信息存儲用探針存儲的記錄媒體的信息的擦除用探針 的第2懸臂。
6、 如權利要求5所述的信息存儲裝置，其特徵在於 上述擦除用探針的寬度大於上述信息存儲用探針的寬度。
7、 如權利要求5所述的信息存儲裝置，其特徵在於 上述擦除用探針的斷面面積大於上述信息存儲用探針的斷面面積。
8、 如權利要求5所述的信息存儲裝置，其特徵在於 上述擦除用探針的形狀為三角柱或者四角柱。
9、 如權利要求5到8中任意一項權利要求所述的信息存儲裝置，其特徵在於 在由上述第1懸臂和第2懸臂構成的對的側面，排列多個對的懸臂。
10、 如權利要求5所述的信息存儲裝置，其特徵在於上述第1和第2懸臂是在下部形成探針，在內部形成貫通孔，在通過所述貫 通孔劃分的區域上，分別形成傳導性線，在與形成上述探針的區域對應的上部形成 與上述傳導性線連接的加熱器的懸臂。
11、 如權利要求5所述的信息存儲裝置，其特徵在於在上述第1和第2懸臂上還包括從初期位置向上部或者下部驅動上述第1懸 臂和第2和懸臂的驅動部。
12、 如權利要求11所述的信息存儲裝置，其特徵在於 在上述懸臂上，下部電極、壓電膜和上部電極依次積層，形成上述驅動部。
13、 如權利要求5所述的信息存儲裝置，其特徵在於上述記錄媒體通過上述第1懸臂的信息存儲用探針，形成槽，存儲信息，利 用上述第2懸臂的擦除用探針，填補上述槽，擦除信息。
14、 如權利要求5所述的信息存儲裝置，其特徵在於上述信息存儲用探針製作記錄媒體上形成的標準信息存儲槽，並在記錄時， 上述擦除用探針具有可以同時擦除與上述標準信息存儲槽在水平線上存在的多個 信息存儲槽的大小的形狀。
15、 如權利要求5所述的信息存儲裝置，其特徵在於上述信息存儲用探針製作記錄媒體上形成的標準信息存儲槽，記錄時，上述 擦除用探針具有可以同時擦除與上述標準信息存儲槽在水平線上存在的多個信息 存儲槽的大小的形狀。
16、 一種信息存儲裝置的驅動方法，其特徵在於包括如下步驟 使設有信息存儲用探針，通過上述信息存儲用探針，可以在上述記錄媒體上存儲信息的第1懸臂和設有可以擦除通過上述信息存儲用探針存儲的記錄媒體的信息的擦除用探針的第2懸臂位於記錄媒體上部的步驟；上述第1懸臂接觸記錄媒體，利用上述信息存儲用探針，存儲信息的步驟； 上述第2懸臂接觸上述記錄媒體，擦除存儲的上述記錄媒體信息的步驟。
17、 如權利要求16所述的信息存儲裝置的驅動方法，其特徵在於上述第1懸臂接觸記錄媒體，利用上述信息存儲用探針，存儲信息的步驟包 括下面步驟降低上述第l懸臂，將其與上述記錄媒體接觸，上升上述第2懸臂的步驟。
18、 如權利要求16所述的信息存儲裝置的驅動方法，其特徵在於上述第2懸臂接觸上述記錄媒體，擦除存儲的上述記錄媒體信息的步驟包括 下面步驟降低上述第2懸臂，將該第2懸臂與上述記錄媒體接觸，上升上述第1懸臂 的步驟。
19、 如權利要求16到18中任意一項權利要求所述的信息存儲裝置的驅動方 法，其特徵在於上述記錄媒體通過上述第1懸臂的信息存儲用探針，形成槽，存儲信息，利 用上述第2懸臂的擦除用探針，填補上述槽，擦除信息。
20、 如權利要求16到18中任意一項權利要求所述的信息存儲裝置的驅動方法，其特徵在於上述第1和第2懸臂是在下部形成探針，在內部形成貫通孔，在通過上述貫 通孔劃分的區域上分別形成傳導性線，在與形成上述探針的區域對應的上部，形成 與上述傳導性線連接的加熱器，形成可以從初期位置向上部或者下部驅動的驅動部 的懸臂。
21、如權利要求16到18中任意一項權利要求所述的信息存儲裝置的驅動方 法，其特徵在於上述擦除用探針的寬度大於上述信息存儲用探針的寬度。
全文摘要
本發明是涉及信息存儲裝置及其驅動方法，信息存儲裝置包括以下幾個部分構成在上部形成信息存儲槽，存儲信息的記錄媒體；熔化上述存儲信息的信息存儲槽周圍的記錄媒體，填補上述信息存儲槽的擦除部。本發明通過設有能夠擦除記錄媒體中存儲信息的擦除部，達到可以反覆使用記錄媒體的效果。而且，本發明將擦除用探針的寬度及斷面面積設計得比信息存儲用探針的寬度及斷面面積大，所以，執行一次擦除動作，可以擦除多個信息，達到迅速完成動作的效果。另外，本發明獨立地驅動信息存儲用懸臂和擦除用懸臂，達到防止重複記錄動作和擦除動作的效果。
文檔編號G11B5/55GK101266811SQ200710038039
公開日2008年9月17日 申請日期2007年3月14日 優先權日2007年3月14日
發明者南孝震, 李善英 申請人:上海樂金廣電電子有限公司