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Dokumentenidentifikation DE69010175T2 10.11.1994
EP-Veröffentlichungsnummer 0435645
Titel Aufzeichnungsmedium, Aufzeichnungsverfahren und Ausleseverfahren.
Anmelder Canon K.K., Tokio/Tokyo, JP
Erfinder Yamamoto, Keisuke, c/o Canon Kabushiki Kaisha, Ohta-ku, Tokyo, JP;
Kishi, Fumio, c/o Canon Kabushiki Kaisha, Ohta-ku, Tokyo, JP;
Motoi, Taiko, c/o Canon Kabushiki Kaisha, Ohta-ku, Tokyo, JP;
Kawasaki, Takehiko, c/o Canon Kabushiki Kaish, Ohta-ku, Tokyo, JP;
Kaneko, Norio, c/o Canon Kabushiki Kaisha, Ohta-ku, Tokyo, JP
Vertreter Tiedtke, H., Dipl.-Ing.; Bühling, G., Dipl.-Chem.; Kinne, R., Dipl.-Ing.; Pellmann, H., Dipl.-Ing.; Grams, K., Dipl.-Ing.; Link, A., Dipl.-Biol. Dr., Pat.-Anwälte, 80336 München
DE-Aktenzeichen 69010175
Vertragsstaaten DE, FR, GB
Sprache des Dokument En
EP-Anmeldetag 24.12.1990
EP-Aktenzeichen 903142321
EP-Offenlegungsdatum 03.07.1991
EP date of grant 22.06.1994
Veröffentlichungstag im Patentblatt 10.11.1994
IPC-Hauptklasse H01L 45/00
IPC-Nebenklasse G11B 9/04   

Beschreibung[de]

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Aufzeichnen von Informationen auf einem Aufzeichnungsmedium, ein Verfahren zum Lesen von Informationen aus einem Aufzeichnungsmedium, Verfahren zum Löschen von Informationen aus einem Aufzeichnungsmedium und eine neuartige Verwendung eines elektrisch leitenden Oxidfilmes, der zwischen einem Substrat und einem isolierenden Oxidfilm angeordnet ist.

In den letzten Jahren haben Informationsaufzeichnungsmedien, wie beispielsweise Videoplatten und digitale Audioplatten, sowie deren Einsatzbereiche, wie Computer und verwandte Vorrichtungen, zunehmende Bedeutung in der Elektronikindustrie gewonnen. Im Bereich der Informationsaufzeichnungsmedien sind ausgedehnte Forschungen und Entwicklungen durchgeführt worden.

Das für Informationsaufzeichnungsmedien erforderliche Verhalten hängt offensichtlich vom speziellen Anwendungsgebiet ab, wobei jedoch allgemein eine hohe Dichte und eine große Aufzeichnungskapazität wünschenswert sind. Bisher sind in erster Linie Halbleiterspeichermaterialien und magnetische Speichermaterialien unter Verwendung eines Halbleiters oder einer magnetischen Substanz als Informationsaufzeichnungsmedien eingesetzt worden. In neuerer Zeit sind jedoch infolge des Fortschrittes in der Lasertechnologie auch billige Aufzeichnungsmedien mit hoher Dichte unter Verwendung von optischen Speichermaterialien, bei denen beispielsweise ein organischer Dünnfilm, wie beispielsweise ein organisches Pigment, ein Fotopolymer o.ä., Verwendung findet, möglich geworden.

Optische Speicher ermöglichen eine Aufzeichnung mit hoher Dichte und ein Lesen auf um-Niveau unter Nutzbarmachung von Ausnehmungen oder Vorsprüngen auf der Oberfläche des Aufzeichnungsmediums oder der Differenz im Reflektionsvermögen von unterschiedlichen Teilen der Oberfläche eines Aufzeichnungsmediums, um Informationen zu speichern. Derartige Aufzeichnungsmedien umfassen Dünnfilme aus Metall, Metallverbindungen, organischen Pigmenten o.ä. Informationen können auf dem Material aufgezeichnet werden, indem von Bohrlöchern Gebrauch gemacht oder das Reflektionsvermögen durch Verdampfung oder Verschmelzung mit Hilfe von Wärmeenergie, die durch einen Laserstrahl erzeugt wird, verändert wird. Bei diesen Verfahren zur Aufzeichnung von Informationen ist die Aufzeichnungsdichte vom Strahlpunktdurchmesser des verwendeten Laserstrahles abhängig.

Gegenwärtig ist infolge der raschen Entwicklung der Bildverarbeitung eine Größenreduzierung von Speichervorrichtungen hoher Dichte und großer Kapazität wünschenswert.

In neuerer Zeit wurde die Technik der Rastertunnelmikroskopie (hiernach als "STM" bezeichnet) entwickelt, mit der man die elektronische Struktur von Atomen auf der Oberfläche von Leitern direkt beobachten kann (siehe G. Bining et al., Helvetica Physica Acta, 55 726 (1982)).

Durch Einsatz dieser STM-Technik kann ein echtes räumliches Bild von einem einzelnen Kristall oder einer amorphen Substanz auf vorteilhafte Weise gemessen werden, ohne daß das Medium durch den angelegten elektrischen Strom beeinträchtigt wird, wobei geringe elektrische Energie verbraucht wird. Darüber hinaus kann die STM-Beobachtung unter atmosphärischen Bedingungen durchgeführt werden, und es können diverse Materialien eingesetzt werden. Daher ist die STM-Technik eine vielversprechende Technik auf einer Vielzahl von Anwendungsgebieten.

Bei der STM-Technik findet ein Tunnelstrom Verwendung, der zwischen einer Metallsonde und einer elektrisch leitenden Substanz fließt, wenn an diese eine elektrische Spannung gelegt wird und die Sonde sowie die Substanz in einem Abstand von etwa 1 nm voneinander angeordnet werden. Der Stromfluß ist äußerst empfindlich gegenüber Änderungen im Abstand zwischen der Sonde und der Substanz. Daher kann man durch Abtasten der Oberfläche der elektrisch leitenden Substanz mit der Sonde, während der Tunnelstrom konstant gehalten wird, eine Darstellung der echten räumlichen Oberflächenstruktur der Substanz erhalten. Gleichzeitig kann man diverse Informationen über die gesamte Elektronenwolke der Oberflächenatome gewinnen.

In der Vergangenheit wurde die STM-Analyse nur bei elektrisch leitenden Substanzen durchgeführt. In neuerer Zeit hat man jedoch die STM-Analyse auch zur Analyse der Struktur von monomolekularen Filmen eingesetzt, die auf extrem dünne Weise auf der Oberfläche einer elektrisch leitenden Substanz ausgebildet sind. Es wird daher davon ausgegangen, daß die STM-Technik eine geeignete Reproduktionstechnik beim Aufzeichnen mit hoher Dichte ist, indem der Unterschied im Zustand der einzelnen organischen Moleküle zum Speichern von Informationen ausgenutzt wird.

Ein Anwendungsfall der STM-Technik zum Aufzeichnen und Reproduzieren von Informationen umfaßt ein Verfahren, bei dem die Aufzeichnung durchgeführt wird, indem der Oberflächenzustand eines Aufzeichnungsmediums durch Einsatz eines Elektronenstrahles, Ionenstrahles oder einer elektromagnetischen Welle, wie beispielsweise Röntgenstrahlen oder Licht, verändert wird, wobei die Aufzeichnung durch die STM-Technik reproduziert wird. Bei einem anderen Verfahren werden die Aufzeichnung und Reproduktion mit Hilfe der STM-Technik unter Verwendung eines Aufzeichnungsmediums durchgeführt, das in seinen Spannungs-Strom-Eigenschaften einen Memory-Effekt besitzt, beispielsweise eines Dünnfilms aus einer chalkogenierten Substanz und eines Dünnfilmes aus einer π-elektronischen organischen Verbindung.

In einem Artikel von U. Stafer et al., Appl. Phys. Lett., 51 (4) vom 27. Juli 1987 ist ein Versuch beschrieben, bei dem kegelförmige Vorsprünge auf der Oberfläche einer Rh- Zr-Legierungsprobe durch örtliche Verschmelzung erzeugt werden, indem eine Feldemissionsspannung an eine Sondenelektrode eines Rastertunnelmikroskopes gelegt wird.

Elektrostatische Aufzeichnungsverfahren, bei denen ein latentes Bild durch elektrische Entladung oder durch Fließen eines elektrischen Stromes unter Verwendung einer nadelförmigen Elektrode erzeugt wird, sind bekannt und finden auf verschiedene Art und Weise zum Aufzeichnen auf bestimmten Medien, wie beispielsweise einem Aufzeichnungspapier, Anwendung (siehe die offengelegte japanische Patentanmeldung Nr. 49-3435). Der bei einem derartigen elektrostatischen Aufzeichnungsmedium verwendete Dünnfilm besitzt eine Dicke im um-Bereich. Über das elektrostatische Auslesen und die elektrostatische Wiedergabe des latenten Bildes auf einem derartigen Aufzeichnungsmedium wurde keine Veröffentlichung festgestellt.

Die EP-A-0 275 881 beschreibt ein Aufzeichnungsmedium, das ein Metallsubstrat, ein Si-Plättchen und einen Film aus einer ferroelektrischen Substanz umfaßt. Es wird ein Aufzeichnungsverfahren erläutert, bei dem der Film aus der ferroelektrischen Substanz polarisiert wird.

Erfindungsgemäß werden ein Aufzeichnungsverfahren nach Patentanspruch 1, ein Verfahren zum Lesen von Informationen auf einem Aufzeichnungsmedium nach Patentanspruch 2, ein Verfahren zum Löschen von auf einem Aufzeichnungsmedium aufgezeichneten Informationen nach Patentanspruch 3 und Patentanspruch 4 und ein Aufzeichnungsmedium nach Patentanspruch 5 zur Verfügung gestellt.

Die vorliegende Erfindung betrifft ferner die Verwendung eines elektrisch leitenden Oxidfilmes, der zwischen einem Substrat und einem isolierenden Oxidfilm angeordnet ist, zum Speichern von Informationen, die danach wiedergewonnen werden können.

Die vorliegende Erfindung sieht ein Aufzeichnungsmedium vor, das eine große Aufzeichnungskapazität besitzt, zur Aufzeichnung von Informationen mit einer hohen Dichte geeignet ist und das erneute Einschreiben ermöglicht.

Das Aufzeichnungsmedium kann gegenüber Magnetfeldern und Änderungen der Umgebungstemperatur widerstandsfähig sein und ferner eine stabile Speicherung von Informationen ermöglichen.

Das Aufzeichnungsmedium ermöglicht ein direktes elektrisches Auslesen von Informationen.

Zum besseren Verständnis der Erfindung werden nunmehr Ausführungsbeispiele derselben in Verbindung mit den Zeichnungen erläutert. Es zeigen:

die Figuren 1, 2 und 3 auf schematische Weise die Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung (Schnittansichten);

Figur 4 auf schematische Weise die Ausgestaltung des Aufzeichnungsverfahrens und Ausleseverfahrens der vorliegenden Erfindung; und

Figur 5 eine charakteristische V (Spannungs)-I (Stromstärke)-Beziehung zur Erläuterung der Aufzeichnungseigenschaften (elektrischen Eigenschaften) des Aufzeichnungsmediums der vorliegenden Erfindung.

Die vorliegende Erfindung ist in erster Linie durch ein neuartiges Aufzeichnungsmedium gekennzeichnet, das einen elektrisch leitenden Oxidfilm als Aufzeichnungsschicht und einen isolierenden Oxidfilm aufweist, der die aktive Fläche (die Aufzeichnungsfläche) des elektrisch leitenden Oxidfilmes abdeckt.

Wenn man die Verwendung von Sauerstoffionen als Medium betrachtet, ist im Prinzip eine Oxidations-Reduktions-Reaktion mit einem der Merkmale des vorliegenden Aufzeichnungsmediums vergleichbar. Ein typisches Phänomen auf der Basis einer reversiblen Zustandsänderung in einer Oxidations-Reduktions-Reaktion ist der Elektrochromismus. Dieser Elektrochromismus stellt ein Phänomen der Färbung von einem oder beiden elektronenübertragenden Substanzen durch eine elektrochemische Oxidations-Reduktions-Reaktion dar und findet bei Anzeigeelementen Verwendung.

Die Materialien zur Nutzbarmachung dieses Phänomens sind bekannt und werden aus einer Verbindung von Nickel oder Wolfram hergestellt. Man geht davon aus, daß die Färbung durch die Änderung der Valenzzahl des Metallions verursacht wird, was zur Änderung des Elektronenzustandes und dadurch zum Auftreten oder der Verschiebung eines Absorptionspeaks im sichtbaren Bereich führt.

Die vorliegende Erfindung unterscheidet sich grundsätzlich von dem vorstehend beschriebenen Elektrochromismus. Sie basiert nicht auf einer Oxidations-Reduktions-Reaktion im Aufzeichnungsmedium, das den vorstehend beschriebenen Aufbau besitzt, sondern basiert auf der Wanderung von Sauerstoffionen in einem Feststoff (d.h. dem elektrisch leitenden Oxidfilm), um Informationen aufzuzeichnen.

Genauer gesagt, es ist bekannt, daß elektrisch leitende Oxidmaterialien in Abhängigkeit vom Zustand des Sauerstoffmangels im Kristallgitter elektrisch von einem Metall zu einem Halbleiter und zu einem Isolationsmaterial übergehen. Des weiteren ist die Oberfläche eines elektrisch leitenden Oxidmateriales extrem aktiv, so daß sich daher die Sauerstoffionen sehr aktiv bewegen. Die vorliegende Erfindung benutzt diese aktive Schicht und überzieht diese mit einem isolierenden Oxidmaterial, um eine Diffusion des Sauerstoffs zur Außenseite (aus dem Aufzeichnungsmedium heraus) zu verhindern und das Wandern der Sauerstoffionen innerhalb des Aufzeichnungsmediums zu erleichtern.

Eine Speicherfähigkeit wird daher durch ein vollständig neuartiges Prinzip erzeugt. Hierbei wird durch das Anlegen einer bestimmten Schwellenspannung ein elektrischer Memory-Effekt erzeugt, indem zwei Zustände eines hohen und eines niedrigen Widerstandes vor und nach dem Anlegen der Spannung bewirkt werden. Man nimmt an, daß dies durch einen zeitweisen Zustand eines Sauerstoffmangels im Inneren der aktiven Schicht an der Oberfläche der elektrisch leitenden Oxidschicht infolge der Sauerstoffionenwanderung hervorgerufen wird, die reversible elektrische Zustände eines hohen Widerstandes und eines niedrigen Widerstandes erzeugt.

Bei der vorliegenden Erfindung findet ein Aufzeichnungsmedium auf der Basis dieses neuartigen Prinzips Verwendung, wobei mindestens eine Sondenelektrode für die eine Polarität verwendet wird, die Sondenelektrode extrem nahe (etwa 1 nm) an das Medium herangebracht und eine Spannung durch Verwendung der STM-Technik angelegt wird, um den Bereich der Sauerstoffionenwanderung zu begrenzen, eine Sauerstoffionenwanderung in einem sehr begrenzten Bereich verursacht wird und auf diese Weise reversible Zustände eines hohen Widerstandes und eines niedrigen Widerstandes erzeugt werden, so daß eine Aufzeichnung mit hoher Dichte erreicht wird.

Um die Bereiche, die eine unterschiedliche Menge an Sauerstoffionen aufweisen, voneinander zu unterscheiden, kann die STM-Technik eingesetzt werden, die äußerst empfindlich ist gegenüber Widerstandsänderungen, so daß ein Auslesen und eine Wiedergabe mit hoher Dichte und darüber hinaus eine direkte elektrische Detektion von aufgezeichneten Informationen möglich sind, was ein weiteres Merkmal der vorliegenden Erfindung darstellt.

Insbesondere wird die Detektion durchgeführt, indem der zwischen der Sondenelektrode und der Gegenelektrode fließende Tunnelstrom verändert wird. Die Detektion kann auch über das Steuersignal durchgeführt werden, das beim Steuern des Abstandes zwischen der Sondenelektrode und dem Aufzeichnungsmedium erzeugt wird, um den Tunnelstrom konstant zu halten.

Die Ansprechgeschwindigkeit stellt einen schwachen Punkt beim herkömmlichen Elektrochromismus dar. Diese Geschwindigkeit wird durch die Geschwindigkeit der Diffusion der Sauerstoffatome oder Moleküle durch die Oxidations-Reduktions-Reaktion festgelegt. Im Gegensatz dazu basiert die vorliegende Erfindung auf der Wanderung von Sauerstoffionen, die in bezug auf die vorstehend genannte Diffusion irrelevant ist, so daß die Ansprechgeschwindigkeit bei der vorliegenden Erfindung extrem hoch ist.

Die Erfindung wird unter Bezugnahme auf bevorzugte Ausführungsformen derselben hiernach im Detail erläutert.

Zuerst wird das Aufzeichnungsmedium der vorliegenden Erfindung im einzelnen beschrieben.

Figur 1 zeigt eine schematische Darstellung des Aufbaues eines Aufzeichnungsmediums der vorliegenden Erfindung. Auf einem Substrat 1 ist eine Schicht 2 als elektrisch leitender Oxidfilm laminiert. Des weiteren ist ein isolierender Oxidfilm 3 auf die elektrisch leitende Oxidschicht 2 laminiert. Somit besitzt das Aufzeichnungsmedium der vorliegenden Erfindung grundsätzlich einen solchen Aufbau, daß ein elektrisch leitender Oxidfilm 2 sandwichartig zwischen einem Substrat 1 und einem isolierenden Oxidfilm 3 angeordnet ist.

Bei der vorliegenden Erfindung kann das Substrat, das die Dünnfilme aus dem elektrisch leitenden Oxidmaterial und dem isolierenden Oxidmaterial lagert, aus irgendeinem Metall-, Glas-, Keramik- oder Kunststoffmaterial u.ä. bestehen.

Das Substrat besitzt vorzugsweise die Form einer Platte, ist jedoch hierauf nicht beschränkt und kann jede beliebige Form aufweisen. Der Film kann in Anpassung an die Oberflächenform irgendeines Substrates ausgebildet sein, falls das Filmerzeugungsverfahren geeignet ist.

Bei der vorliegenden Erfindung dient das vorstehend erwähnte elektrisch leitende Oxidmaterial als Aufzeichnungsschicht. Dies basiert auf der Eigenschaft, daß das elektrisch leitende Oxidmaterial seine elektrische Leitfähigkeit in Abhängigkeit von seinem Elektronenmangel verändert. Es wird daher bevorzugt, ein ausgewähltes Material zu verwenden, das im Hinblick auf den erfindungsgemäßen Effekt seine elektrische Leitfähigkeit in einem größeren Ausmaß ändert. Diesbezüglich umfassen die bevorzugten Materialien Oxidmaterialien, wie , beispielsweise ITO, IrO&sub2;, WO&sub3;, CaWO&sub4;, InO&sub2; und Mn&sub2;, Oxidmaterialien vom Y-Ba-Cu-O- Typ, vom Bi-Sr-Ca-Cu-O-Typ, vom Tl-Ba-Ca-Cu-O-Typ u.ä. Vom Standpunkt der Möglichkeit eines größeren Kontrastes zwischen aufgezeichneten Abschnitten und nicht aufgezeichneten Abschnitten und der Stabilität des Kontrastzustandes werden von den vorstehend erwähnten Materialien besonders bevorzugt: Y&sub1;BaxCuyOz im Zusammensetzungsbereich von x von 2-4 und y von 3-8 des Y-Ba-Cu-O-Typs, Bi&sub2;Sr&sub2;CaxCuyOz im Zusammensetzungsbereich von x von 0-2 und y von 1-3 vom Bi-Sr-Ca-Cu-O-Typ, Tl&sub1;Ba&sub2;CaxCuyOz im Zusammensetzungsbereich von x von 0-5 und y von 1-6 und Tl&sub2;Ba&sub2;CaxCuyOz im Zusammensetzungsbereich von x von 0-5 und y von 1-6 vom Tl-Ba-Ca-Cu-O-Typ. Spezielle Beispiele von besonders bevorzugtem Material der vorstehend aufgeführten Materialien sind YBa&sub2;Cu&sub3;Oy, YBa&sub2;Cu&sub4;Oy, Y&sub2;Ba&sub4;Cu&sub7;Oy und YBa&sub3;Cu&sub6;Oy vom Y- Ba-Cu-O-Typ, Bi&sub2;Sr&sub2;Cu&sub1;Oy, Bi&sub2;Sr&sub2;CaCu&sub2;Oy und Bi&sub2;Sr&sub2;Ca&sub2;Cu&sub3;Oy vom Bi-Sr-Ca-Cu-O-Typ und TlBa&sub2;CanCun+1Oy (n = 0-5) und Tl&sub2;Ba&sub2;CanCun+1Oy (n = 0-5) vom Tl-Ba-Ca-Cu-O-Typ. Ei nige der vorstehend genannten Materialien sind als supraleitfähige Hochtemperatursubstanzen bekannt. Das Material für die Aufzeichnungsschicht bei der vorliegenden Erfindung muß jedoch keine Supraleitfähigkeit besitzen.

Der elektrisch leitende Oxidfilm bei der vorliegenden Erfindung hat vorzugsweise eine Dicke innerhalb eines Bereiches von 0,1 um (1000 Å) bis 1 um, insbesondere vorzugsweise von 0,1 um (1000 Å) bis 0,3 um (3000 Å).

Bei der vorliegenden Erfindung muß der elektrisch leitende Oxidfilm an seiner aktiven Oberfläche (d.h. der Aufzeichnungsfläche) mit einem isolierenden Oxidfilm abgedeckt sein. Dies ist deshalb erforderlich, weil das Aufzeichnungsverfahren bei der vorliegenden Erfindung auf der Wanderung von Sauerstoffionen innerhalb des Aufzeichnungsmediums basiert, wobei die Wanderung (oder Diffusion) von Sauerstoffionen zur Außenseite des Aufzeichnungsmediums hin verhindert werden muß. Diesbezüglich ist die Verwendung eines isolierenden Oxidfilmes für das Material der auf dem elektrisch leitenden Oxidfilm ausgebildeten Überzugsschicht geeignet. Der isolierende Oxidfilm wirkt als Sauerstoff auffangender Film. Das besonders bevorzugte Material besitzt eine elektrische Leitfähigkeit von nicht mehr als 10&supmin;&sup4; (Ωcm)&supmin;¹, bevorzugter von nicht mehr als 10&supmin; ¹¹ (Ωcm)&supmin;¹. Beispiele von besonders bevorzugten Materialien für das isolierende Oxid umfassen viele Materialien, wie beispielsweise SiO&sub2;, TiO&sub2;, MgO, SrTiO&sub3;, BaO, Y&sub2;O&sub3;, BaTiO&sub3;, ZnO u.ä.

Um in bezug auf die vorstehend beschriebene Funktion einen noch besseren Effekt zu erzielen, findet ein Isolationsmaterial Verwendung, das eine elektrische Leitfähigkeit besitzt, die um eine oder mehrere Zehnerpotenzen geringer ist als die des verwendeten elektrisch leitenden Materiales, oder in anderen Worten, die um eine oder mehrere Größenordnungen geringer ist. Das bedeutet, daß das Isolationsmaterial eine elektrische Leitfähigkeit aufweist, die geringer ist als die des verwendeten elektrisch leitenden Materiales, und zwar um mindestens 10 (Ωcm)&supmin;¹.

Aus dem gleichen Grunde, nämlich aus dem Grund, daß das isolierende Oxidmaterial die Diffusion der Sauerstoffionen verhindern und zur Fixierung der gewanderten Sauerstoffionen dienen soll, ist der isolierende Oxidfilm vorzugsweise dünn ausgebildet oder besitzt eine Dicke von 0,1 um (1000 Å) oder weniger, insbesondere von 5 nm bis 20 nm (50 bis 200 Å), um den vorstehend aufgezeigten Effekt zu erreichen.

Das Aufzeichnungsmedium der vorliegenden Erfindung kann den in Figur 2 dargestellten Aufbau besitzen. Mit anderen Worten, Aufzeichnungsmedien, die eine mit Lücken versehene Oberfläche (Aufzeichnungsfläche) besitzen, fallen ebenfalls unter die vorliegende Erfindung. Bei der in den Figuren 2 und 3 dargestellten Ausführungsform wird auch ein elektrisch leitender Oxidfilm 12 zwischen einem Substrat 11 und einem isolierenden Oxidfilm 13 gehalten. Eine derartige mit Lücken versehene Ausgestaltung, wie bei dieser Ausführungsform, macht es einfach, eine Sondenelektrode in gewünschter Weise zum Schreiben, teilweisen Schreiben, Auslesen, teilweisen Auslesen, Löschen, teilweisen Löschen etc. anzuordnen. Bei einer derartigen Ausführungsform mit Lücken besitzen die vorstehenden Abschnitte (in Figur 3 mit dem Symbol "W" versehen) einen Abstand, der vorzugsweise in einem Bereich von 1 um bis 0,4 um (4000 Å) liegt, und eine Höhe (in Figur 3 mit dem Symbol "T" bezeichnet), die vorzugsweise in einem Bereich von 3 um bis 0,2 um (2000 Å) liegt. Derartige Lücken müssen nicht unbedingt auf der gesamten Aufzeichnungsfläche ausgebildet sein, wie bei der vorliegenden Ausführungsform, sondern können auch nur örtlich vorhanden sein, falls gewünscht.

Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung besitzt das Aufzeichnungsmedium wünschenswerterweise eine Oberflächenglätte des isolierenden Oxidfilmes in einem Bereich von 0,5 nm bis 2 nm (5 bis 20 Å), vorzugsweise in einem Bereich von 2 nm bis 5 nm (20 bis 50 Å). Der Begriff "Glätte" stellt einen Parameter zur Erfassung der Oberflächenglätte dar und entspricht der Differenz zwischen dem Maximum und dem Minimum der Vorsprünge oder Ausnehmungen auf der Oberfläche.

Nachfolgend werden die Verfahren zum Aufzeichnen, Auslesen (Wiedergabe der Aufzeichnung) und zum Löschen der Aufzeichnung gemäß der vorliegenden Erfindung im einzelnen beschrieben.

Bei dem Aufzeichnungsverfahren der vorliegenden Erfindung wird das Anlegen der Spannung an das Aufzeichnungsmedium beispielsweise durchgeführt, indem mit Hilfe einer Sondenelektrode, die in der Nachbarschaft des Aufzeichnungsmediums gehalten wird, zwischen die Sondenelektrode und das Aufzeichnungsmedium eine Spannung einer gewünschten Intensität gelegt wird.

Bei dem Aufzeichnungsverfahren der vorliegenden Erfindung ist nicht nur ein zweiwertiges und mehrwertiges Aufzeichnen, sondern auch ein analoges Aufzeichnen durchführbar. Das mehrwertige Aufzeichnen und das analoge Aufzeichnen können durchgeführt werden, indem die Intensität der angelegten Spannung gesteuert oder die Anzahl der Male des Anlegens einer Spannung verändert werden kann, die in Abhängigkeit von dem Informationssignal bei Anlegen der Spannung an das Aufzeichnungsmedium konstant sein kann.

Die beim Aufzeichnen an das Medium zu legende Spannung hängt von den Arten und den Kombinationen des vorstehend erwähnten elektrisch leitenden Oxidmateriales sowie des isolierenden Oxidmateriales ab, die das Aufzeichnungsmedium bilden, und muß daher entsprechend diesen Materialien in geeigneter Weise ausgewählt werden. Nach Kenntnis des Erfinders der vorliegenden Erfindung ist bei dem Aufzeichnungsmedium, das den erfindungsgemäßen Aufbau besitzt, die Spannung vorzugsweise nicht geringer als 2 V und liegt bevorzugter in einem Bereich von 4 bis 6 V, um den Unterschied (oder den Kontrast) der Sauerstoffionenmenge oder den Unterschied (oder Kontrast) des elektrischen Widerstandes zwischen den aufgezeichneten Abschnitten und den nicht aufgezeichneten Abschnitten ausreichend groß zu machen und eine Aufzeichnung mit hoher Dichte, hoher Leistung und großer Schärfe zu ermöglichen sowie eine zufriedenstellende Speicherbarkeit des aufgezeichneten Mediums zu erreichen. Noch bevorzugter liegt die Spannung in einem Bereich von 5,0 bis 5,5 V.

Nachfolgend wird das Verfahren zum Auslesen der auf einem erfindungsgemäß ausgebildeten Aufzeichnungsmedium der vorstehend beschriebenen Art aufgezeichneten Informationen erläutert. Das Auslesen wird durchgeführt, indem eine Spannung mit einer Sondenelektrode angelegt wird, die in der Nachbarschaft des Aufzeichnungsmediums gehalten wird, und zwar in ähnlicher Weise wie beim Aufzeichnen. Das Auslesen kann durch Abtasten realisiert werden, wobei der Abstand zwischen der Sondenelektrode und dem Aufzeichnungsmedium aufrechterhalten wird und der an jedem Abschnitt (jedem aufgezeichneten Abschnitt und jedem nicht aufgezeichneten Abschnitt) fließende Strom detektiert wird. Das Auslesen kann auch durch Abtasten unter Veränderung des Abstandes zwischen der Sondenelektrode und der Aufzeichnungsfläche durchgeführt werden, um den Strom konstant zu halten, wobei die Veränderung des Abstandes detektiert wird. Jedes dieser Verfahren ist geeignet. Die zum Auslesen an das Medium zu legende Spannung liegt vorzugsweise in einem Bereich von 1 bis 3 V, da die Widerstandsdifferenz zwischen den aufgezeichneten Abschnitten und den nicht aufgezeichneten Abschnitten in diesem Bereich der angelegten Spannung besonders groß ist. Noch bevorzugter liegt die Spannung in einem Bereich von 2,0 bis 2,5 V. Die angelegte Spannung beim Auslesen ist vorzugsweise geringer als die beim Aufzeichnen, wenn das gleiche Aufzeichnungsmedium bei der Erfindung verwendet wird.

Wie vorstehend erwähnt, erfahren beim Ausleseverfahren der vorliegenden Erfindung die im Aufzeichnungsmedium verwendeten elektrisch leitenden Materialien eine kontinuierliche Änderung der physikalischen oder elektrischen Eigenschaften entsprechend dem Sauerstoffmangel, wodurch mehrwertige oder analoge Informationen, die auf einem Aufzeichnungsmedium aufgezeichnet sind, ausgelesen werden können, indem die kontinuierliche Änderung detektiert wird.

Die durch das Verfahren der vorliegenden Erfindung aufgezeichneten Informationen können durch Erhitzen der Gesamtfläche der Oxidschicht gelöscht werden. Bei dem erfindungsgemäßen Löschverfahren besteht jedoch das Hauptmerkmal darin, daß die Informationen in entsprechender Weise wie beim Aufzeichnen und Auslesen gelöscht werden, insbesondere durch Anlegen einer Umkehrvorspannung in bezug auf die beim Aufzeichnen angelegte Spannung. Somit kann ein Teillöschen oder ein erneutes Teileinschreiben, die durch vollständige Erhitzung nicht durchgeführt werden können, mit der gleichen Vorrichtung realisiert werden.

Die für das vorstehend erwähnte Aufzeichnen, Auslesen und Löschen verwendete Sondenelektrode muß eine Spitze besitzen, die so scharf wie möglich ausgebildet ist, um eine höhere Auflösung zu erreichen. Wie in den nachfolgenden Ausführungsbeispielen beschrieben, wurde die Sondenelektrode erfindungsgemäß aus einem Platindraht mit einem Durchmesser von 1 mm hergestellt, dessen Spitze mechanisch zu einem 90º-Kegel geschliffen und einem elektrischen Feld in einem ultrahohen Vakuum ausgesetzt wurde, um Oberflächenatome zu verdampfen. Die Form oder das Behandlungsverfahren der Sondenelektrode ist jedoch hierauf nicht beschränkt.

Der Abstand zwischen der Sondenelektrode und dem Aufzeichnungsmedium liegt vorzugsweise in einem Bereich von 0,2 nm bis 10 nm (2 Å bis 100 Å), besonders bevorzugt in einem Bereich von 0,2 nm bis 2 nm (2 Å bis 20 Å), um eine genaue Detektion des Tunnelstromes zu ermöglichen. Der Abstand ist jedoch auf diese Bereiche nicht beschränkt.

Figur 4 ist ein Blockdiagramm, das ein Ausführungsbeispiel der zum Aufzeichnen, zur Wiedergabe und zum Löschen gemäß der vorliegenden Erfindung verwendeten Vorrichtung zeigt. In Figur 4 ist mit 105 ein Sondenstromverstärker bezeichnet. Mit 106 ist eine Servoschaltung bezeichnet, die zum Steuern eines Feinsteuerungsmechanismus 107 dient, bei dem ein piezoelektrisches Element Verwendung findet, um den Sondenstrom konstant zu halten. Die Stromquelle 108 legt eine Impulsspannung zwischen eine Sondenelektrode 102 und eine Substratelektrode 103 zum Aufzeichnen und Löschen.

Da sich der Sondenstrom beim Anlegen der Impulsspannung abrupt ändert, steuert die Servoschaltung 106 eine Halteschaltung an, die während dieser Zeit eingeschaltet wird.

Eine X-Y-Abtastantriebsschaltung 109 bewegt und steuert die Sondenelektrode 102 in X-Y-Richtung. Vorrichtungen 110 und 111 dienen zur Grobsteuerung des Abstandes zwischen der Sondenelektrode 102 und dem Aufzeichnungsmedium 1, um einen Sondenstrom von etwa 10&supmin;&sup9; A im voraus zu erhalten und eine größere Verschiebung der Sondenelektrode 102 relativ zum Substrat 104 in X-Y-Richtung (außerhalb des Steuerbereiches des Feinsteuermechanismus) zu erreichen. Alle diese Vorrichtungen werden von einem Mikrocomputer 112 zentral gesteuert. Mit 113 ist eine Anzeigevorrichtung bezeichnet.

Beispiele der mechanischen Verwirklichung der Bewegungssteuerung durch Verwendung eines piezoelektrischen Elementes sind nachfolgend wiedergegeben.

Feinsteuerungsbereich in Z-Richtung:

0,1 nm bis 1 um

Grobsteuerungsbereich in Z-Richtung:

10 nm bis 10 mm

Abtastbereich in X, Y-Richtung:

0,1 nm bis 1 um

Grobsteuerungsbereich in X, Y-Richtung:

0,1 nm bis 1 nm

Zulässiger Fehler für die Messung und Steuerung:

< 0,1 nm (bei der Feinsteuerung)

Zulässiger Fehler bei der Messung und Steuerung:

< 1 nm (bei der Grobsteuerung)

Die vorliegende Erfindung wird nunmehr nachfolgend genauer erläutert.

Beispiel 1

Es wurde eine in Figur 4 gezeigte Aufzeichnungs-Wiedergabe-Vorrichtung verwendet. Als Sondenelektrode 102 fand eine aus Platin hergestellte Sondenelektrode Verwendung. Die Sondenelektrode 102 wurde durch ein piezoelektrisches Element feingesteuert, um den Abstand (Z) vom isolierenden Oxidfilm 101 so einzustellen, daß der elektrische Strom konstant gehalten wurde. Mit dem Feinsteuermechanismus 107 konnte ferner die Bewegung in X, Y-Richtung in der Ebene derart feingesteuert werden, daß der Abstand Z konstant blieb. All das gehört zum Stand der Technik. Die Sondenelektrode 102 kann auch zum direkten Aufzeichnen, zur Wiedergabe und zum Löschen verwendet werden. Das Aufzeichnungsmedium, das auf einem X, Y-Tisch 114 hoher Genauigkeit angeordnet wurde, kann in jede gewünschte Position bewegt werden.

Es wird nunmehr ein Versuch im einzelnen erläutert, bei dem das verwendete Aufzeichnungsmedium durch eine Gegenelektrode aus YBa&sub2;Cu&sub3;O&sub7;-δ als elektrisch leitendes Oxidmaterial und den isolierenden Oxidfilm aus SiO&sub2; zum Fixieren der Sauerstoffionen gebildet wurde.

Der elektrisch leitende YBa&sub2;Cu&sub3;O&sub7;-δ -Film 103 wurde durch Sputtern auf einer MgO-Einkristallsubstratplatte 104 ausgebildet. Des weiteren wurde auf dessen Oberfläche der isolierende SiO&sub2;-Oxidfilm 101 durch Sputtern hergestellt, so daß auf diese Weise ein Aufzeichnungsmedium erhalten wurde.

Dieses Aufzeichnungsmedium 1 wurde auf einem XY-Tisch 114 fixiert. Bei konstantem Ausgangssignal der XY-Abstastantriebsschaltung 109 wurde die Sondenelektrode 102 in einer bestimmten Position fixiert. Dann wurde von der Impulsstromquelle 108 eine veränderliche Spannung in Rechteckimpulsen angelegt, um die V-I-Eigenschaften zu messen. Auf diese Weise wurde die in Figur 5 gezeigte V-I- Kurve erhalten. Hieraus wurde festgestellt, daß beim Anlegen von etwa 4 V oder weniger ein Memory-Effekt eines hohen Widerstandszustandes und beim Anlegen einer Spannung von etwa 4 V oder mehr ein Memory-Effekt eines niedrigen Widerstandszustandes erhalten wird. Somit konnte eine zweiwertige Aufzeichnung mit hohem Widerstandszustand und niedrigem Widerstandszustand durch Anlegen einer Spannung, die größer als eine Schwellenspannung war, erreicht werden.

Nachfolgend wird ein Versuch zum Aufzeichnen, zur Wiedergabe und zum Löschen unter Verwendung dieses Aufzeichnungsmediums 1 im einzelnen erläutert.

Das Aufzeichnungsmedium 1 wurde auf den X, Y-Tisch 114 gebracht. Eine Spannung von 1,0 V wurde zwischen den elektrisch leitenden Oxidfilm 103 und die Sondenelektrode 102 gelegt. Der Abstand Z zwischen der Sondenelektrode 102 und der Oberfläche des isolierenden Oxidfilmes 101 wurde durch Überwachung des elektrischen Stromes eingestellt. Danach wurde der Feinsteuermechanismus 107 so gesteuert, um den Sondenstrom Ip auf 10&supmin;&sup9; A zu halten. Der Sondenstrom Ip zum Steuern des Abstandes zwischen der Sondenelektrode 102 und der Oberfläche des isolierenden Oxidfilmes 101 sollte so eingestellt werden, daß er in einem Bereich von 10&supmin;&sup7; A ≥ Ip ≥ 10&supmin;² A, vorzugsweise in einem Bereich von 10&supmin;&sup8; A ≥ Ip ≥ 10&supmin;¹&sup0; A liegt. Während der XY-Tisch 114 schrittweise in einem konstanten Intervall von 1 um bewegt wurde, wurde eine rechteckige Impulsspannung, die größer als die Schwellenspannung war, von 4 V (20 Vmax, 0,1 us) angelegt, um den Zustand niedrigen Widerstands zu erzeugen. Danach kann die Änderung der Stromstärke zwischen dem Bereich mit niedrigem Widerstand und dem Bereich mit hohem Widerstand direkt ausgelesen werden, indem eine Sondenspannung von 1,0 V zwischen die Sondenelektrode 102 und den elektrisch leitenden Oxidfilm 103 gelegte wird, oder es kann eine Auslesung über die Servoschaltung 106 erfolgen.

Bei diesen Beispielen wurde bestätigt, daß der im Zustand hohen Widerstands fließende Sondenstrom etwa 10 mal so groß war wie vor dem Aufzeichnen (oder dem Zustand niedrigen Widerstands).

Die Aufzeichnungsvorrichtung wurde wiederum verwendet, während eine Rechteckspannung der negativen Schwellenspannung von - 4 V oder mehr an die Sondenelektrode gelegt wurde. Es wurde festgestellt, daß sämtliche Aufzeichnungszustände gelöscht und in den Zustand des hohen Widerstandes überführt wurden.

Beispiel 2

Der Aufbau des in Beispiel 1 verwendeten Aufzeichnungsmediums wurde verändert, um ein elektrisch leitendes Oxid aus IRO, das durch Vakuumdampfabscheidung hergestellt worden war, und ein isolierendes Oxid aus TiO&sub2; einzubauen. Die Schwellenspannung betrug etwa 2 V. In der gleichen Weise wie in Beispiel 1 wurde ein Versuch durchgeführt. Es wurde festgestellt, daß mit einem ausreichenden S/N-Verhältnis das Aufzeichnen und das Auslesen durchgeführt werden können.

Beispiel 3

Der Aufbau des in Beispiel 1 verwendeten Aufzeichnungsmediums wurde verändert, um ein elektrisch leitendes Oxid aus Bi&sub2;Sr&sub2;Ca&sub1;Cu&sub2;Ox, das durch Sputtern hergestellt worden war, und ein isolierendes Oxid aus MgO, das hierauf durch Sputtern hergestellt wurde, einzubauen. in der gleichen Weise wie in Beispiel 1 wurde ein Versuch durchgeführt. Es wurde festgestellt, daß mit einer Schwellenspannung von etwa 4,5 V aufgezeichnet und ausgelesen werden kann.

Beispiel 4

Der Aufbau des in Beispiel 1 verwendeten Aufzeichnungsmediums wurde verändert, um ein elektrisch leitendes Oxid aus YBa&sub2;Cu&sub3;O&sub7;-δ, das durch Sputtern hergestellt worden war, und ein isolierendes Oxid aus SiO&sub2;, das hierauf durch Sputtern hergestellt wurde, einzubauen. Die Schicht aus dem isolierenden Oxid wies Vertiefungen auf, die durch herkömmliche Lithografie hergestellt worden waren, wie in Figur 3 gezeigt (Vertiefungsabstand 0,5 um). Dieser als Aufzeichnungsmedium verwendete Gegenstand besaß einen Schwellenwert von etwa 4 V. In der gleichen Weise wie in Beispiel 1 wurde ein Versuch durchgeführt. Es wurde festgestellt, daß mit einem größeren S/N-Verhältnis als in Beispiel 1 eine Aufzeichnung und ein Auslesen möglich sind.

Beispiel 5

Der Aufbau des in Beispiel 1 verwendeten Aufzeichnungsmediums wurde verändert, um ein elektrisch leitendes Oxid von YBa&sub3;Cu&sub6;Oy, das durch Sputtern hergestellt worden war, und ein isolierendes Oxid aus SrTiO&sub3;, das hierauf durch Sputtern hergestellt wurde, einzubauen. In der gleichen Weise wie in Beispiel 1 wurde ein Versuch durchgeführt. Es wurde festgestellt, daß mit einer Schwellenspannung von etwa 5,0 V aufgezeichnet und ausgelesen werden kann.

Bei den vorstehend beschriebenen Beispielen ist das für das Aufzeichnungsmedium verwendete Material irgendein elektrisch leitendes Oxidmaterial, das seinen elektrischen Zustand in Abhängigkeit vom Sauerstoffmangel ändert. Das isolierende Oxidmaterial muß nicht vollständig isolierend sein, sondern sollte eine elektrische Leitfähigkeit besitzen, die um eine oder mehrere Zehnerpotenzen geringer ist als die des elektrisch leitenden Oxidmateriales oder in anderen Worten um eine oder mehrere Größenordnungen geringer ist als diese. Jedes dieser Oxidmaterialien kann bei der vorliegenden Erfindung Verwendung finden.

Das in den Beispielen beschriebene Aufzeichnungsmedium besitzt eine Reihe von Vorteilen, wie nachfolgend angegeben:

(1) Im Vergleich zur magnetischen Aufzeichnung und optischen Aufzeichnung ist eine viel höhere Aufzeichnungsdichte mit einer großen Leistung erreichbar.

(2) Das verwendete Aufzeichnungssystem, das von der Sauerstoffionenbewegung Gebrauch macht, führt zu Aufzeichnungsmedien, die eine größere Widerstandsfähigkeit gegenüber magnetischen Feldern, Temperaturänderungen und anderen Umweltänderungen sowie eine zufriedenstellende Speicherbarkeit des aufgezeichneten Mediums besitzen. Die Aufzeichnungsmedien ermöglichen darüber hinaus eine bessere Steuerbarkeit des Mediums beim zweiwertigen und mehrwertigen Aufzeichnen durch das Anlegen der Spannung mit hoher Reproduzierbarkeit.

(3) Die erreichbare geringe Dicke der Aufzeichnungsschicht führt zu billigen Aufzeichnungsmedien mit hoher Produktivität.

(4) Die zur Reproduktion benötigte Energie ist gering, und der Verbrauch an elektrischer Energie ist niedrig.

(5) Sämtliche Vorgänge des Aufzeichnens, Auslesens (oder der Wiedergabe) und erneuten Einschreibens (oder Löschens) sind willkürlich in der gleichen Vorrichtung direkt mit elektrischen Signalen durchführbar.


Anspruch[de]

1. Aufzeichnungsverfahren mit den Schritten der Anordnung einer Meßfühlerelektrode (102) in der Nähe einer auf einem Substrat (1) angeordneten Aufzeichnungsschicht und des Anlegens einer Spannung zwischen die Meßfühlerelektrode (102) und die Aufzeichnungsschicht, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufzeichnungsschicht einen elektrisch leitenden Oxidfilm (2), der auf dem Substrat (1) angeordnet ist, und einen isolierenden Oxidfilm (3) umfaßt, der eine Sauerstoff auffangende Substanz enthält, die auf dem elektrisch leitenden Oxidfilm (2) an einer dem Substrat (1) gegenüberliegenden Seite angeordnet ist, wobei der elektrisch leitende Oxidfilm (2) Sauerstoffionen enthält, die durch die Anlegung der Spannung zum Wandern oder Diffundieren im elektrisch leitenden Film (2) veranlaßt werden, um einen Abschnitt des elektrisch leitenden Oxidfilmes (2) auszubilden, der sich entweder im elektrischen Widerstand oder im Sauerstoffgehalt von einem anderen Abschnitt unterscheidet, und wobei der isolierende Oxidfilm (3) dazu dient, ein Wandern oder ein Diffundieren der Sauerstoffionen von dem elektrisch leitenden Oxidfilm (2) aus zu verhindern.

2. Verfahrem zum Lesen von Informationen auf einem Aufzeichnungsmedium mit den Schritten der Anordnung einer Meßfühlerelektrode (102) in der Nähe einer auf einem Substrat (1) angeordneten Aufzeichnungsschicht und des Anlegens einer Spannung zwischen die Meßfühlerelektrode (102) und die Aufzeichnungsschicht und des Detektierens des entstandenen Stromflusses, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufzeichnungsschicht einen elektrisch leitenden Oxidfilm (2), der auf dem Substrat (1) angeordnet ist, und einen isolierenden Oxidfilm (3) umfaßt, der eine Sauerstoff auffangende Substanz enthält, welche auf dem elektrisch leitenden Oxidfilm (2) an einer dem Substrat (1) gegenüberliegenden Seite angeordnet ist, wobei der elektrisch leitende Oxidfilm (2) Ionen enthält, die zum Wandern oder Diffundieren innerhalb des elektrisch leitenden Filmes (2) veranlaßt worden sind, um Abschnitte des elektrisch leitenden Oxidfilmes (2) auszubilden, die sich entweder im elektrischen Widerstand oder im Sauerstoffgehalt von anderen Abschnitten unterscheiden und dadurch die Informationen bilden, und wobei der isolierende Oxidfilm (3) dazu dient, ein Wandern oder Diffundieren des Sauerstoffes von dem elektrisch leitenden Oxidfilm (2) aus zu verhindern.

3. Verfahren zum Löschen von Informationen von einem Aufzeichnungsmedium, das umfaßt:

ein Substrat (1);

einen elektrisch leitenden Oxidfilm (2), der auf dem Substrat (1) angeordnet ist und Sauerstoffionen enthält, die zum Wandern oder Diffundieren innerhalb des elektrisch leitenden Oxidfilmes (2) veranlaßt worden sind, um Abschnitte des elektrisch leitenden Oxidfilmes (2) auszubilden, die sich entweder im elektrischen Widerstand oder im Sauerstoffgehalt von anderen Abschnitten unterscheiden und auf diese Weise die Informationen bilden; und

einen isolierenden Oxidfilm (3), der eine Sauerstoff auffangende Substanz enthält, welche auf dem elektrisch leitenden Oxidfilm (2) an einer dem Substrat gegenüberliegenden Seite angeordnet ist und dazu dient, ein Wandern oder Diffundieren des Sauerstoffes aus dem elektrisch leitenden Oxidfilm (2) zu verhindern;

wobei das Verfahren das Erhitzen des Aufzeichnungsmediums umfaßt.

4. Verfahren zum Löschen von auf einem Aufzeichnungsmedium durch das Verfahren nach Anspruch 1 gespeicherten Informationen, bei dem zwischen die Meßfühlerelektrode (102) und die Aufzeichnungsschicht eine Spannung gelegt wird, die zu der zum Aufzeichnen verwendeten Spannung entgegengesetzt ist, und bei dem auf diese Weise der Unterschied im elektrischen Widerstand oder im Sauerstoffgehalt zwischen dem Abschnitt des elektrisch leitenden Oxidfilmes (2) und dem anderen Abschnitt beseitigt wird.

5. Aufzeichnungsmedium mit einer auf einem Substrat (1) angeordneten Aufzeichnungsschicht, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufzeichnungsschicht einen elektrisch leitenden Oxidfilm (2) umfaßt, in dem die Sauerstoffionen wandern oder diffundieren, wenn eine Spannung hieran gelegt wird, und daß das Aufzeichnungsmedium desweiteren einen isolierenden Oxidfilm (3) aufweist, der auf dem elektrisch leitenden Oxidfilm an einer dem Substrat gegenüberliegenden Seite angeordnet ist, um ein Wandern oder ein Diffundieren des Sauerstoffes aus dem elektrisch leitenden Oxidfilm zu verhindern, wobei der isolierende Oxidfilm eine Sauerstoff auffangende Substanz umfaßt und eine Dicke von 0,1 um oder weniger aufweist.

6. Aufzeichnungsmedium oder Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei dem der isolierende Oxidfilm (3) eine Substanz umfaßt, die eine elektrische Leitfähigkeit von nicht mehr als 10&supmin;&sup4;Ω&supmin;¹ cm&supmin;¹ besitzt.

7. Aufzeichnungsmedium oder Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei dem der isolierende Oxidfilm (3) eine Substanz umfaßt, die eine elektrische Leitfähigkeit besitzt, die um eine oder mehrere Größenordnungen niedriger ist als die des elektrisch leitenden Oxidfilmes (2).

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei dem der isolierende Oxidfilm (3) eine Dicke von nicht mehr als 0,1 um (1000 Å) besitzt.

9. Aufzeichnungsmedium oder Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei dem der isolierende Oxidfilm (3) eine gleichmäßig glatte Oberfläche besitzt.

10. Aufzeichnungsmedium oder Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei dem der elektrisch leitende Oxidfilm (2) eine Substanz umfaßt, die eine elektrische Leitfähigkeit besitzt, die in Abhängigkeit vom Sauerstoffmangel variiert.

11. Aufzeichnungsmedium oder Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei dem der elektrisch leitende Oxidfilm (2) eine Dicke in einem Bereich von 0,1 um (1000 Å) bis 1 um (10000 Å) besitzt.

12. Aufzeichnungsmedium oder Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei dem der isolierende Oxidfilm (3) ein Material umfaßt, das aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus SiO&sub2;, TiO&sub2;, MgO, SrTiO&sub3;, BaO, Y2O&sub3;, BaTiO&sub3; und ZnO besteht.

13. Aufzeichnungsmedium oder Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei dem der elektrisch leitende Oxidfilm (2) ein Material umfaßt, das aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus ITO, IrO&sub2;, WO&sub3;, CaWO&sub4;, InO&sub2; und MnO&sub2; besteht.

14. Aufzeichnungsmedium oder Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei dem der elektrisch leitende Oxidfilm (2) ein Material umfaßt, das durch eine allgemeine Formel gekennzeichnet ist, die aus der nachfolgenden Gruppe [I] bis [IV] ausgewählt ist:

[I] Y&sub1;Bax1Cuy1Oz1

worin bedeuten 2≤x1≤4, 3≤y1≤8 und z1> 0

[II] Bi&sub2;Sr&sub2;Cax2Cuy2Oz2

worin bedeuten 0≤x2≤2, 1≤y2≤3 und z2> 0

[III] Tl&sub1;Ba&sub2;Cax3Cuy3Oz3

worin bedeuten 0≤x3≤5, 1≤y3≤6 und z3> 0

[IV] Tl&sub2;Ba&sub2;Cax4Cuy4Oz4

worin bedeuten 0≤x4≤5, 1≤y4≤6 und z4> 0

15. Aufzeichnungsverfahren nach Anspruch 1, bei dem die an das Aufzeichnungsmedium gelegte Spannung eine Digitalspannung entsprechend Informationssignalen ist.

16. Aufzeichnungsverfahren nach Anspruch 1, bei dem die an das Aufzeichnungsmedium gelegte Spannung eine Analogspannung entsprechend Informationssignalen ist.

17. Aufzeichnungsverfahren nach Anspruch 1, bei dem die an das Aufzeichnungsmedium gelegte Spannung nicht geringer als 2 V ist.

18. Leseverfahren nach Anspruch 2, bei dem die an den elektrisch leitenden Oxidfilm (2) gelegte Spannung in einem Bereich von 1 bis 3 V liegt.

19. Aufzeichnungsmedium oder Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei dem der Unterschied in der Höhe zwischen dem höchsten und niedrigsten Teil des isolierenden Oxidfilmes (3) in einem Bereich von 0,5 nm bis 5 nm liegt.

20. Aufzeichnungsverfahren nach Anspruch 17, bei dem die an das Aufzeichnungsmedium gelegte Spannung in einem Bereich von 5,0 bis 5,5 V liegt.

21. Aufzeichnungsmedium oder Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei dem der elektrisch leitende Oxidfilm (2) und die isolierende Oxidschicht (3) nur in vorgegebenen Bereichen (12, 13) auf dem Substrat (11) ausgebildet sind.

22. Aufzeichnungsmedium oder Verfahren nach Anspruch 21, bei dem die Bereiche (12, 13) um 1 um bis 0,4 um voneinander beabstandet sind.

23. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 2 oder 4 bis 22, bei dem die Meßfühlerelektrode (102) einen Platindraht umfaßt.

24. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 2 oder 4 bis 23, bei dem die Meßfühlerelektrode (102) einen Durchmesser von 1 nm besitzt.

25. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 2 oder 4 bis 24, bei dem der Abstand zwischen der Meßfühlerelektrode (102) und dem isolierenden Oxidfilm 0,2 nm bis 10 nm beträgt.

26. Aufzeichnungsmedium oder Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei dem die elektrisch leitende Oxidschicht eine Vielzahl von Abschnitten aufweist, die einen unterschiedlichen elektrischen Widerstand oder Sauerstoffgehalt besitzen.

27. Verwendung eines elektrisch leitenden Oxidfilmes (2), der zwischen einem Substrat (1) und einem isolierenden Oxidfilm (3) angeordnet ist, zum Speichern von Informationen, die danach wiedergewonnen werden können.







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