专利名称：介质记录媒体及其制造方法和装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及用于将信息记录在介质材料中或再现信息的介质记录媒体，还涉及用于制造这种介质记录媒体的方法和装置。
作为制造用作记录和再现信息的存储媒体的介质薄膜的方法，已知下列方法采用真空涂覆装置的方法，诸如MOCVD(金属有机物化学汽相淀积)方法、溅射法以及激光烧蚀法；以及涂覆和烧结MO(金属有机物)材料等的方法，诸如熔融铁电晶体生长法，如液相外延法、溶胶凝胶法和浸渍法。通过这些方法制备的介质薄膜可用作存储媒体的小电容或铁电存储器的非易失性存储媒体。
另一方面，本发明的发明人提出了一种采用介质(铁电)薄膜作为记录媒体的超高密度记录和/或再现系统。这种装置将电压加到具有小球形尖端的探针上以形成极化区域，从而记录信息。对于信息再现来说，采用扫描非线性介质显微镜(SNDM)的功能来实现在纳米级区域内记录和从中再现。作为用于这种系统的记录媒体的铁电物质需要具有适当的介电常数和适当的矫顽电场。而且，铁电物质的极化方向需要一律垂直于纳米级区域的记录表面，还需要非常薄，比如1000埃或更小。
然而，制造介质薄膜的传统方法在制备满足与上述SNDM方法配合使用的记录媒体所用的条件的介质薄膜方面存在困难。
例如，在涂覆和烧制或烧结MO材料的溶胶凝胶法中，由于无须真空装置等，因此可以较低的成本得到介质薄膜。但是，很难控制作为高记录密度的记录媒体必备条件而要求的极化方向，也很难均匀地形成1000埃或更薄的薄膜。因为即使薄膜刚刚在旋涂后是均匀的，薄膜也容易在后续烧制工序期间由于有机成分的分解和去除而变得多孔，因此，无法以纳米级的均匀尺寸控制铁电晶体的生长晶核的产生。而且，传统溶胶凝胶法中的晶体薄膜的生长通常是向衬底晶体外延生长，未进行铁电晶体取向的控制、即极化方向的控制。
本发明的上述目的可通过一种用于采用探针来记录和/或再现信息的介质记录媒体来实现。这种介质记录媒体设有衬底；设置在衬底上的导电体；设置在导电体上用于通过探针记录信息的介质材料；以及介质材料的记录表面上的沟槽。
根据本发明的介质记录媒体，设有三层衬底；导电体；以及用作记录层的介质材料。在介质材料的记录层上设有探针在其上跟踪的沟槽。此沟槽的设置可便于在记录或再现时在记录层中探针跟踪和描述。
在本发明的介质记录媒体的一个方面中，至少恰好在沟槽下方的介质材料为铁电物质。
根据这个方面，至少一部分位于探针跟踪的沟槽下的介质材料具有铁电特性。根据这一方面，极化区域(有记录或无记录)变得清晰。因此，可以便于探针在记录区中跟踪，并且可在良好情况下进行记录和/或再现。而且，不仅沟槽而且整个表面均可由铁电材料形成。关于铁电材料，最好采用例如PZT和LiTaO3。
在本发明的介质记录媒体的另一方面中，正好在沟槽下方的铁电物质的自发极化方向在与记录表面垂直的方向。
根据这个方面，由于铁电物质的晶体取向与垂直于记录表面的方向是一致的，因此也就设置了与记录信息相对应的极化区域的方向，这就允许进行高质量的记录。
在本发明的介质记录媒体的另一方面中，设置了多个沟槽。
根据这个方面，由于为记录媒体的记录表面设置了多个沟槽，因此可以记录非常大量的信息，还可以同时针对多个沟槽来进行记录和/或再现。
在本发明的介质记录媒体的另一方面中，沟槽设置成同心的。
根据这个方面，由于多个记录纹道同心且独立地存在，因此可以同时记录和再现多个数据，这就提高了记录和再现的速度，并且便于数据的管理。即使存在有缺陷的纹道，也可采用另一纹道来代替这个纹道，并且可以使用整个介质记录媒体而不丢弃它。而且，由于记录和再现可通过旋转记录媒体来进行，因此容易构造记录和再现装置。
在本发明的介质记录媒体的另一方面中，沟槽设置成螺旋形的。
根据这个方面，由于记录纹道螺旋形地设置，因此对于长的和连续的信息的记录是较好的。也可以采用多个螺旋形纹道独立设置的这种结构。而且，由于记录和再现可通过旋转记录媒体来进行，因此容易构造记录和再现装置。
在本发明的介质记录媒体的另一方面中，衬底为硅衬底。
根据这个方面，使用化学上稳定且几乎不会热变形的硅衬底作为衬底对于保持记录表面的平面性和防止机械损坏非常有用。
本发明的上述目的可通过一种制造采用探针记录或再现信息的介质记录媒体的方法来实现，此方法包括涂覆工序，将含有溶剂和溶剂中溶解的介质母体的液体材料涂覆到衬底上设有导电体的一面上；溶剂蒸发工序，在涂覆工序后使溶剂蒸发；成形工序，在溶剂蒸发工序后将探针的尖端部分放到层叠在衬底上的介质母体中；电压施加工序，将电压施加在其间夹有介质母体的探针和导电体之间；以及移动工序，在类似于电压施加工序施加电压的情况下使探针移动。
根据本发明的制造介质记录媒体的方法，可以在成为具有衬底、导电体和介质材料这三层的记录媒体的记录表面的介质材料表面上形成沟槽，可以将正好在沟槽下方的介质材料变成铁电晶体。通过使探针沿此沟槽移动，可以容易地进行用于记录和再现信息的跟踪。而且，由于沟槽下方的部分是极化轴方向与垂直于记录表面的方向一致的铁电晶体，因此与信息记录相对应的极化区域的极化方向也相同，这就允许进行高质量的记录和再现。
涂覆工序是将含有溶剂和溶剂中溶解的介质母体的液体材料涂覆到设有导电体的衬底上的工序。介质母体是溶胶状态的。乙醇、酯等可用作溶剂。具体来讲，MO(金属有机物)材料可用作所述液体材料。最好是，用作液体材料的MO材料可以是液体类型的溶胶-凝胶母体。例如，“KOJUNDO CHEMICAL LAB，CO.，LTD”制造的“PZT旋涂液”可用于制作PZT薄膜。可以采用旋涂方法等。溶剂蒸发工序使溶剂从所涂覆的溶胶状态的介质母体中蒸发并通过凝胶使其固化。固化的程度可以是这样的，使得通过施加压力放入探针的部分变成凹陷状态。即，MO材料的有机成分在此工序中尚未完全分解。在成形工序中，将探针的尖端部分放到固化状态的介质母体中，并在介质母体的表面上形成凹陷状态。顺便提及，成形工序中的凹陷状态形成也可在随后的电压施加工序中进行。在电压施加工序中，在介质母体表面上形成凹陷状态的情况下将电压施加到其间夹有介质母体的探针和导电体之间。在因施加电压而形成的微弱电流的作用下，正好在探针下方的介质母体部分中，从探针侧生长铁电物质的晶核。顺便提及，即使省略作为最后工序的成形工序，通过用探针接触介质母体的表面并且采用微弱电流使上述介质母体部分地热解，也可以在电压施加的同时形成凹陷状态。移动工序中，使探针在施加电压的条件下移动并随后形成铁电晶体，以及形成沟槽和使之稳定。
在本发明的制造介质记录媒体的方法的一个方面中，所述方法还设有电场施加工序，在移动工序后烧制介质母体的同时施加平行电场。
根据这个方面，通过在烧制上面形成沟槽的介质记录材料的同时施加与其垂直的平行电场，可以采用形成于沟槽下的晶体作为籽晶来使媒体的整个表面结晶，而且可以使晶体取向对准与记录表面垂直的方向。
在本发明的制造介质记录媒体的方法的另一方面中，涂覆工序采用旋涂法。
根据这个方面，可将溶胶状态的介质母体以预定的均匀厚度涂覆在衬底上。通过控制材料的粘度、旋涂器的旋转速度等来控制薄膜厚度。
在本发明的制造介质记录媒体的方法的另一方面中，就介质母体涂覆到衬底上而言，可采用溶胶凝胶法。
根据这个方面，在涂覆工序中，溶胶状态的液体材料、即溶胶状液体材料用作所述液体材料。所述溶胶状液体材料含有溶剂和溶胶状介质母体。在涂覆工序中，根据溶胶-凝胶法，把溶胶状液体材料涂覆在衬底上，并且使溶剂部分蒸发以形成凝胶。根据这一方面，可以比较容易地形成例如厚度为1000埃的介质记录薄膜。
本发明的上述目的可通过一种制造采用探针来记录或再现信息的介质记录媒体的装置来实现。此装置配备有涂覆装置，用于将包含溶剂和溶剂中溶解的介质母体的液体材料涂覆到衬底上设有导电体的一个表面上；用于使溶剂蒸发的溶剂蒸发装置；成形装置，用于将探针的尖端部分放到层叠在衬底上的介质母体中；电压施加装置，用于将电压施加到其间夹有介质母体的探针和导电体之间；以及移动装置，用于使探针在电压施加装置施加电压的条件下移动。
根据本发明的制造介质记录媒体的装置，可以制造出具有衬底、导电体和介质材料这三层的介质记录媒体，它具有在成为记录表面的介质材料表面上的沟槽；以及正好在探针下方且其极化轴方向设置在垂直于记录媒体的方向的铁电晶体。
在本发明的制造介质记录媒体的装置的一个方面中，所述装置还配备了电场施加装置，用于在移动装置移动探针后烧制介质母体的同时施加平行电场。
根据这个方面，通过在烧制上面形成沟槽的介质记录材料的同时对其施加平行电场，可以制造出这样一种介质记录媒体，其整个表面利用形成于沟槽下方的晶体作为籽晶而结晶，并且具有极化轴取向设置在与记录表面垂直的方向的晶体。
在结合下面简短描述的附图来阅读时，可以从下面参考本发明的优选实施例的详细描述中更清楚地理解本发明的本质、效用及其它特征。
图4A和图4B是表示本发明的制造介质记录媒体的工序的示意图，图4A表示将MO材料涂覆在衬底上的工序，MO材料是采用溶剂的溶胶，而图4B表示使溶剂从所涂覆的MO材料中蒸发出来并通过凝胶而固化的工序；图5C到图5F是接着图4B的示意图，表示本发明的制造介质记录媒体的工序，图5C表示在固化状态的MO材料中形成沟槽和铁电晶体的工序，图5D表示在图5C所示工序中形成的介质记录媒体，图5E表示在烧制图5C所示工序中形成的介质记录媒体时对其施加平行电场的工序，而图5F表示在图5E所示工序中形成的介质记录媒体；图6是表示本发明的用于制造介质记录媒体的装置的结构的框图；图7是表示用于形成介质记录媒体的沟槽的装置的一个示例的示意图；图8是表示电介质厚度和使极化区域反向所需的最小电压之间的关系的示意图，其中采用探针半径作为一个参数；图9是表示采用与本发明相关的介质记录媒体的信息记录/再现装置的一个示例的示意图；以及
图10是表示采用与本发明相关的具有多个沟槽的介质记录媒体的信息记录/再现装置的一个示例的示意图。
如图1所示，介质记录媒体1设有介质材料11、导电体12和衬底13这三层，并且具有在介质材料11的记录表面上的沟槽15。沟槽15为一个或多个，如图中标号15a到15c所示。沟槽15下方的介质材料11为铁电晶体14。
就介质材料11而言，可以设想以下材料LiTaO3；作为PbTiO3-PbZrO3的固溶体的PZT材料；由PbTiO3表示的钛酸铅；由PbZrO3表示的锆酸铅；由BaTiO3表示的钛酸钡；由LiNbO3表示的铌酸锂；作为铅(Pb)、镧(La)、锆(Zr)和钛(Ti)的固溶体的PLZT材料；作为铋(Bi)、钠(Na)、铅(Pb)和钡(Ba)的固溶体的BNPB材料；以及其它材料。
导电体12可采用诸如真空淀积、溅射和CVD等方法由金属、如铝来形成，并且电连接到记录/再现装置的地。当对探针26施加电压以进行记录和/或再现时，正好在探针26下方的铁电晶体14的极化方向与导电体12和探针26之间产生的电场方向对齐，允许进行记录。
衬底13用于保持薄的介质材料11和导电体12，并且维持平面性。例如采用预定厚度的硅等。
沟槽15用于使探针26沿此沟槽扫描，并便于探针26进行跟踪。顺便提及，沟槽15的宽度基本上与纳米级的探针26的尖端直径相等。因此，可以实现非常高密度的记录。
此外，为了保证搬动具有这种结构的介质记录媒体1的方便性及其强度，可以用诸如塑料或陶瓷之类的材料围绕该媒体以进行封装，但记录和/或再现表面除外。
作为记录媒体的具有上述结构的介质记录媒体1的功能如下所述。当将电压施加到靠在介质材料11的沟槽15上的探针26上时，在探针26和导电体12之间产生电场，探针26所靠的那部分上铁电晶体14的极化方向与所施加的电场方向对齐。通过使此极化作用到达介质材料11的背面，可以形成稳定的极化区域并在其中记录信息。另一方面，对于再现来说，在探针26靠在沟槽15上的情况下可由探针26来扫描沟槽15，并且通过采用由本发明的发明人所发明的SNDM方法来进行与自发极化的取向相对应的微小电容变化的检测。由此再现所记录的信息。在记录和/或再现时，由于探针26沿沟槽15运动，因此可以准确和容易地进行跟踪。
接着说明关于介质记录媒体的形状的一些示例。图2A表示具有多个线性沟槽的带形或卡形介质记录媒体1。它可用于与传统的带形或卡片形记录媒体相同的应用，通过采用预定数量的沟槽15，可以同时记录或再现大量信息，因此提高了记录和/或再现速度。而且，各个沟槽15的单独管理方便了数据管理和处理。这里，沟槽15可以是各个微粒凹陷形状的集合体。
图2B表示具有多个同心沟槽15的盘形介质记录媒体2。它可用于与传统的盘形记录媒体相同的应用，并且通过采用预定数量的沟槽15，可以同时记录或再现大量的信息。而且，各个沟槽15的单独的管理或组织可便于数据管理和处理。
图2C表示具有螺旋形沟槽15的盘形介质记录媒体3。它可用于与传统小型光盘(CD)等相同的应用，它还适用于较长和连续信息的记录和再现。
(与制造介质记录媒体的方法相关的实施例)下面参考图3到图5F来说明本发明的制造介质记录媒体的方法。顺便提及，图3是表示本发明的制造介质记录媒体的方法的制造工序的流程图。图4A和图4B是表示与本发明的制造方法有关的制造工序的示意图。图5C到图5F是表示在制造工序的图4B之后的示意图。
首先，在介质材料涂覆工序(步骤S101)中，将涂覆材料16涂覆在衬底13上。在由硅等制成的衬底13上，通过上述方法或类似方法设置了导电体12，并在其上涂覆了涂覆材料16。涂覆材料16为溶胶，它是通过把作为介质材料的MO材料溶解到溶剂、如乙醇中而得到的。可以采用旋涂器等来涂覆，使之具有预定的均匀厚度，例如约为1000埃。
其次，在溶剂蒸发工序(步骤S102)中，采用热处理装置等来使涂覆材料16中的溶剂蒸发以固化MO材料，从溶胶开始变成凝胶。热处理条件是例如在150℃处理3分钟。MO材料的薄膜在此时间点为干燥的MO分子薄膜，尚未具有铁电特性。
然后，在成形工序(步骤S103)中，将导电的探针26的尖端部分插入MO材料的薄膜中，直到探针26的尖端部分下陷到薄膜中预定的深度。探针26具有直径在纳米级的小的半球形尖端部分，将它插入例如如半球形部分埋藏到薄膜中这样的深度。
然后，在电压施加工序(步骤S104)中，在探针26和导电体12之间施加预定的电压，以便对MO材料的薄膜施加电场。例如，如果MO材料的薄膜厚度约为1000埃，那么所施加的电压约为10V，如果MO材料的薄膜厚度约为500埃，那么所施加的电压最好约为5V。顺便提及，所施加的电压可以是直流电压，也可以是交流电压。
通过施加电压，在MO材料的薄膜中有微弱的电流流动，这就产生了热。通过此热量，从薄膜的正好在探针26下方的表面一侧发生了结晶，从而在与探针26的尖端直径基本相同的纳米级的微区域中形成铁电晶体14。这表明即使微弱的电流也具有因薄膜阻抗所引起的足够放热能量，使微区域中的MO材料分解和结晶。顺便提及，成形工序(步骤S103)可以省略并且在执行电压施加工序(步骤S104)的同时进行。在这种情况下，通过用探针接触上述介质母体的表面并且采用此微弱电流来使上述介质母体部分地热解，可以在施加电压期间形成凹陷状态。
而且，在此工序中，电场从探针26垂直加到导电体12上，晶体的极化取向可与垂直于薄膜表面的方向对齐，因此可以与晶体生长同时进行极性校正处理，这是有利的。
然后，在探针移动工序(步骤S105)中，探针26在电压施加工序的条件下移动以形成沟槽15。通过此工序形成沟槽15，同时，在沟槽15下形成铁电晶体14并且使沟槽15稳定。铁电晶体14是向其中记录和从中再现信息的部分。探针26的移动可不仅通过移动探针26本身而且通过移动媒体来进行。当形成多个沟槽15时，可同时使用多个探针26。而且，如果在盘形媒体中形成螺旋形沟槽15，可以通过把探针26的尖端部分放入正在旋转的盘形媒体、同时使探针26沿径向移动来形成沟槽。
如上所述，可以通过上述工序制备具有沟槽15和位于沟槽15下方的铁电晶体14的介质记录媒体。另外，通过烧制/平行电场施加工序(步骤S106)可以使沟槽15下方的铁电晶体14变得更佳，它还可以使MO材料的整个薄膜结晶。
在烧制/平行电场施加工序(步骤S106)中，由探针移动工序(步骤S105)得到的介质记录媒体的烧制处理是在烧制装置中在高于MO材料的分解温度的温度中进行的。烧制装置具有间隔设置于其中的平行电极，其大小足以覆盖整个介质记录媒体，并且在施加平行电场的同时进行烧制处理。这样，可以采用由探针移动工序和前面的工序得到的铁电晶体14作为籽晶来使整个薄膜结晶，并且可以通过所施加的电压来得到晶体取向在垂直于薄膜表面的方向的铁电晶体14。
接着说明如上所述的各工序的特定结构。图4A表示在衬底13上涂覆MO材料的工序，MO材料是采用诸如乙醇的溶剂的溶胶；即，涂覆材料16包括介质材料。此工序对应于图3中的介质材料涂覆工序。上面设有涂覆材料16的衬底13放置在旋涂器20的旋涂头21上。涂覆材料16从位于旋涂头21的中心之上的喷嘴22中滴出，并且由于旋涂器20的旋转，将涂覆材料16以薄和均匀的厚度涂覆在衬底13的整个表面上。可以控制涂覆材料16的粘度、滴量、旋涂器20的旋转速度等，以便得到例如1000埃的薄膜厚度。在介质材料涂覆工序中，通过用干燥的惰性气体、如氮来填充放置有衬底13的旋涂器20的内部，可以不发生任何改变或变化地涂覆材料。
图4B表示从涂覆材料16中蒸发溶剂并使其从溶胶开始变到凝胶地固化的工序。此工序对应于图3中的溶剂蒸发工序。将涂覆有涂覆材料16的衬底13放置在加热装置24上，使溶剂从涂覆材料16中蒸发并使其固化。可通过加热温度、加热时间等来控制固化状态。顺便提及，涂覆材料16在固化后被称为介质材料11。
接着，图5C表示形成沟槽15的工序。通过压力将探针26的尖端部分放置到衬底13上的介质材料11中，使得其尖端部分陷入薄膜中预定的深度。探针26在此条件下沿垂直于图纸平面的方向运动，同时在探针26和导电体12之间施加电压。此工序对应于图3中的成形工序、电压施加工序和探针移动工序的组合。在放入探针26的尖端部分的部分中形成沟槽15，通过所施加的电压在沟槽15下形成铁电晶体14。图5D是沿垂直于沟槽15的方向的剖视图，表示形成沟槽15和晶体14的介质材料11。通过这些工序，可以形成与本发明相关的介质记录媒体1。
图5E表示对在图5C的工序中形成的介质记录媒体1进一步烧制和施加平行电场的工序。介质记录媒体1放置在烧制装置25的电极29a和29b之间，其中烧制工序在高于MO材料的分解温度的温度中进行，同时对其施加平行电场。此工序对应于图3中的烧制/平行电场施加工序。这样，可以采用所形成的铁电晶体14作为籽晶来使整个薄膜结晶，可以通过所施加的电压得到晶体取向在垂直于薄膜表面的方向的铁电晶体14。图5F是在这些工序中形成的最终形式的介质记录媒体的剖视图。
(用于制造介质记录媒体的装置的实施例)下面参考图6和图7来说明本发明的用于制造介质记录媒体的装置的实施例。
如图6所示，用于制造介质记录媒体的装置4设有介质材料涂覆装置32；溶剂蒸发装置33；成形装置34；电压施加装置35；探针移动装置36；烧制/平行电场施加装置37；以及用于控制这些装置的控制器31。
介质材料涂覆装置32是用于将溶解于溶剂中的MO材料涂覆到上面形成有导电体12的衬底13上的装置，例如使用旋涂器。MO材料以预定厚度涂覆到衬底上。通过控制MO材料的粘度、旋涂器的旋转速度等来控制涂覆厚度。
溶剂蒸发装置33是用于从涂覆在衬底11上的介质材料11中蒸发出溶剂的装置，可以使用加热装置24、如加热板。通过控制加热温度、加热时间等来进行蒸发溶剂和固化介质材料11的控制。
成形装置34是用于将探针26的尖端部分放到涂覆在衬底13上的介质材料11中并形成沟槽15的装置。通过用弹簧等控制加到探针26上的弹力来控制所形成的沟槽15的深度。或者，还可通过机械地设定探针26在垂直于记录表面的方向上的位置来进行控制。
电压施加装置35是用于在探针26和导电体12之间施加电压的装置。它通过施加电压来将正处于探针26下方的介质材料11转变成铁电晶体14。所施加的电压可以是直流电压或交流电压。所加电压被控制在随介质材料11的膜厚度而定的预定值。
探针移动装置36是用于在探针26的尖端部分放入介质材料11中且电压施加于探针的条件下使探针26移动的装置。它在介质材料11的表面上形成沟槽15。可控制移动速度，使得在该速度下，正好在探针26下方形成良好状况的晶体14。
烧制/平行电场施加装置37是用于在平行电场中烧制由上述装置制备的介质记录媒体的装置。它采用形成于探针26正下方的铁电晶体14作为籽晶来使整个薄膜变成取向在垂直于记录表面的方向上的晶体。它高质量地形成具有铁电晶体的介质记录媒体。
图7是表示用于形成沟槽的装置5的一个示例的示意图，此装置形成沟槽15和晶体14，并用于制备盘形介质记录媒体2或3。通过将探针26的尖端部分放入介质材料11中、对其施加电压、旋转介质记录媒体并移动探针26，形成沟槽15和晶体14。探针26与设置在基座40的支撑柱42上的动臂43的一端相连，探针26的另一端放在介质材料11中。支撑柱42设有粗调装置44和微调装置45，可调节探针26对介质材料11的压力。粗调装置44例如由精密螺杆构成。另一方面，微调装置45例如由压电元件构成，通过控制施加给压电元件的电压来精确地调节动臂43的位置。介质记录媒体2放置在电动机47的平台48上并旋转。探针26通过未示出的进给机构沿盘的径向移动，从而形成同心或螺旋形的沟槽15。
如上所述，用于形成沟槽的装置5包括图6所示的成形装置34、电压施加装置35和探针移动装置。顺便提及，对于带形或卡片形的介质记录媒体1来说，也可以利用介质记录媒体1设置在线性进给机构上的一种结构来形成沟槽15和铁电晶体14。不限于上述说明，可以采用具有相似功能性的任何机构和装置来形成介质记录媒体1、2和3。
下面参考图8来说明电介质厚度和使极化区域反向所需的最小电压之间的关系。虽然图8表示了介质记录媒体的厚度和探针的尖端部分的直径在微米级的关系，但是可以确定，如果介质记录媒体的厚度和探针的尖端部分的直径减小到纳米级，可以得到类似于图8所示的关系。由于对应于记录的极化区域具有与探针直径基本上相同的大小，因此最好使直径较小以便进行高密度的记录。另一方面，图8讲述了随着电介质变厚，形成极化区域所需的电压也变得更高。特别是当探针直径小时，随着电介质厚度的增加，所需电压增加得更快。因此，为了适用于低电压操作，电介质应当较薄。本发明的介质记录媒体这样形成，使得其介质材料11的厚度控制得均匀且较薄，例如约为1000埃，从而满足这种需求。
(采用本发明的介质记录媒体的信息记录/再现装置)接着参考图9和图10来介绍采用了本发明的介质记录媒体的信息记录/再现装置。图9是表示采用了具有一个沟槽15的介质记录媒体的信息记录/再现装置6的框图结构的示意图。图10是表示采用了具有多个沟槽15的介质记录媒体的信息记录/再现装置7的重要部分的示意图。
如图9所示，信息记录/再现装置6设有卡片形介质记录媒体1；探针26；电极51；交流(AC)信号发生器52；记录信号发生器53；加法器54；振荡器55；调频(FM)解调器56；信号检测器57；电感L；电感La；电容Ca；以及开关SW1。另外，显然还设有作为信息记录装置的各种通用功能。
探针26是在尖端具有预定半径的半球构件，至少其表面具有导电性以施加电压。在记录信息时，电压施加给此探针26，在沟槽15的铁电晶体14中形成极化区域。这对应于记录信息。另一方面，当再现信息时，由探针26扫描沟槽15的铁电晶体14的极化区域，从而拾取记录信息。扫描是通过探针26沿沟槽15跟踪来进行的。由于本发明的介质记录媒体具有用于这种跟踪的沟槽15，因此探针26可以容易地进行扫描。
电极51是用于在振荡器55产生并通过探针26加到介质记录媒体1的微区域中的高频电场的返回电极。
AC信号发生器52是用于产生施加给探针26的AC信号的装置。它将交流电场施加给电介质的微区域，并在读取信息时调制所读取的信号，以便保证读取信号的分离。而且，AC信号发生器52使来自记录信号发生器53的记录信号偏置，并将偏置的记录信号施加给探针26以记录此信息。与极化状态相对应的探针26正下方的电容Cs的差别使得振荡器55的振荡频率被调制。通过对其进行解调，可以监测是否进行了准确的记录操作。当读出信息时，SW1与端子a一侧相连。当写入信息时，SW1与端子b一侧相连。
记录信号发生器53将要记录在介质记录媒体1中的信息转换成适合于记录的格式的信号。还可最优地设定并输出电压电平、脉冲宽度等。
加法器54将来自记录信号发生器53的用于记录的信号和来自AC信号发生器52的AC信号相加，以便对其进行调制并将其施加给探针26。
振荡器55通过频率调制产生用于读出所记录的信息的信号。振荡器的频率例如设置为大约1GHz。
电感La和电容Ca构成一个低截止(LC)滤波器，安装它是用于防止AC信号发生器52的AC信号干扰振荡器55。振荡器55的振荡频率为1GHz左右，因此即使AC信号发生器52的AC信号为MHz级的，也基本上可以采用简单LC滤波器将它们分离。而且，增大AC信号的频率表示提高数据传送速率，在这种情况下，可以选择适用于这种情况的滤波器常数。
电感L与对应于探针26正下方的极化区域的电容Cs构成谐振电路。电容Cs的变化会引起谐振频率的变化，导致振荡器55的振荡信号的频率调制。通过解调这种频率调制，就可以读取此记录信息。这里，虽然在谐振电路中存在电容Ca，但由于与电容Ca相比电容Cs非常小，因此对谐振频率来说电容Cs是主导因素。
FM解调器56解调振荡器55的振荡信号，此信号是由电感L和电容Cs构成的谐振电路来调频的。为此使用典型的FM检测装置。
信号检测器57采用AC信号发生器52的AC信号作为同步信号对在FM解调器56中解调的信号进行相干检测，并且再现所记录的信息。
接着说明信息记录/再现装置6的记录操作。SW1与端子b相连。首先，将待记录信息输入到记录信号发生器53中。在记录信号发生器53中，将待记录信息转换成适于记录的预定格式，并作为具有设定电压电平和设定脉宽的数字记录信号而输出。
来自记录信号发生器53的记录信号经电感La加至探针26。然后，通过在探针26和介质记录媒体1的导电体12之间产生的电场，在介质记录媒体1的沟槽15的铁电晶体14中形成极化区域，从而记录信息。
监测记录信息是这样进行的采用由电感L和位于探针26正下方的对应于所形成的极化区域的电容Cs构成的谐振电路来对振荡器55的振荡频率进行频率调制，用FM解调器56对这种调频信号进行解调，并采用AC信号发生器52的AC信号作为同步信号在信号检测器57中进行相干检测。
接着说明信息记录/再现装置6的再现操作。SW1与端子a相连。AC信号从AC信号发生器52加至探针26。此AC信号为相干检测中的同步信号。当探针26跟踪沟槽15时，检测与极化区域对应的电容Cs，即与记录信息对应的电容Cs。然后由电容Cs和电感L构成的谐振电路的谐振频率来调制振荡器55的振荡频率。此调频信号在FM解调器56中被解调，并采用AC信号发生器52的AC信号作为同步信号在信号检测器57中进行相干检测，从而再现记录的信息。
以这种方式拾取的信号通过采用AC信号发生器52的AC信号作为同步信号来再现，因此再现了所记录的信息。顺便提及，对于用于相干检测的装置来说，可以采用任何装置，只要它是用于与AC信号发生器52的AC信号同步地再现信号的电路、如锁定放大器。
接着参考图10来说明采用了设有多个沟槽15的介质记录媒体的信息记录/再现装置7。顺便提及，再现装置7与上述信息记录/再现装置6的不同之处在于，这种装置具有多个沟槽15a到15c以及与之相对应的多个探针26a到26c。至于与信息记录/再现装置6共有的结构，参考有关装置6的说明。此外，在具有更多沟槽15的装置的情况中也是如此。
探针26a到26c设置成与介质记录媒体1的沟槽15a到15c相对应。还设有AC信号发生器、记录信号发生器、加法器和用于在记录和/或再现时切换信号的SW，所有这些部件均未示出。信号分别通过电感La到Lc提供给探针26a到26c。
在信息记录/再现装置7进行记录操作时，采用来自AC信号发生器的不同频率对来自记录信号发生器的用于记录的信号进行调制，并分别通过电感La到Lc提供给探针26a到26c。通过为探针26a到26c提供的电压，在介质记录媒体1的沟槽15的铁电晶体14和导电体12之间产生电场，根据这些电场形成极化区域。各探针26a到26c沿着沟槽15a到15c中相应的一个移动，顺序地记录信息。探针26a到26c沿各个沟槽15a到15c的移动极大地方便了跟踪的控制。
在探针26a到26c的正下方形成了电容Csa到Csc，它们对应于极化区域并且对应于记录信息。对于记录条件来说，通过采用由电容Csa到Csc、电容Ca到Cc和电感L构成的谐振电路的谐振频率来对振荡器的振荡频率进行调制，用FM解调器对调制信号进行解调，并且使解调信号与来自AC信号发生器的AC信号同步，可以监测为探针26a到26c提供的信息的记录条件。
接着，对于信息记录/再现装置7的再现操作来说，来自AC信号发生器的具有不同频率的信号分别通过电感La到Lc提供给探针26a到26c。当探针26a到26c扫描各个沟槽15a到15c时，检测与处于探针26a到26c正下方的极化区域相对应的电容Csa到Csc，即与记录信息相对应的电容Csa到Csc。通过采用由这些电容Csa到Csc、电容Ca到Cc和电感L构成的谐振电路的谐振频率来对振荡器的振荡频率进行调制。然后，用FM解调器对调制信号进行解调。通过使解调信号与来自AC信号发生器的AC信号同步。这样，就可以分离并再现由各个探针26a到26c所拾取的信息。
在不脱离本发明的精神或本质特征的前提下，本发明可以其它特定形式来实施。因此，这些实施例在所有方面均应视为说明性和非限制性的，发明的范围应由所附权利要求而不是上述描述来指明，而且在权利要求的等效物的意义和范围内的所有变化均应包含在本发明内。
2002年3月8日提交的日本特许公报No.2002-063053的整个公开，包括说明书、权利要求书、附图和摘要通过全部引用而结合于本文中。
权利要求
1.一种采用探针来记录或再现信息的介质记录媒体，它包括衬底；设置在所述衬底上的导电体；设置在所述导电体上用于通过探针来记录信息的介质材料；以及在所述介质材料的记录表面上的沟槽。
2.如权利要求1所述的介质记录媒体，其特征在于，至少正好位于所述沟槽下方的所述介质材料是铁电物质。
3.如权利要求2所述的介质记录媒体，其特征在于，正好位于所述沟槽下方的铁电物质的自发极化方向为垂直于所述记录表面的方向。
4.如权利要求1所述的介质记录媒体，其特征在于，设置了多个所述沟槽。
5.如权利要求1到4中任一项所述的介质记录媒体，其特征在于，所述沟槽设置成同心的。
6.如权利要求1到4中任一项所述的介质记录媒体，其特征在于，所述沟槽设置成螺旋形的。
7.如权利要求1到4中任一项所述的介质记录媒体，其特征在于，所述衬底是硅衬底。
8.一种生产用于采用探针来记录或再现信息的介质记录媒体的方法，它包括涂覆工序，将含有溶剂和所述溶剂中溶解的介质母体的液体材料涂覆到衬底上设有导电体的一个表面上；溶剂蒸发工序，在所述涂覆工序之后将溶剂蒸发；成形工序，在所述溶剂蒸发工序之后将探针的尖端部分放到层叠于衬底上的介质母体中；电压施加工序，在所述成形工序之后将电压施加在其间夹有介质母体的探针和导电体之间；以及移动工序，在施加电压的情况下使所述探针移动。
9.如权利要求8所述的生产介质记录媒体的方法，其特征在于还包括电场施加工序，其中在所述移动工序之后在烧制所述介质母体的同时施加平行电场。
10.如权利要求8或9所述的生产介质记录媒体的方法，其特征在于，所述涂覆工序采用旋涂法。
11.如权利要求8所述的生产介质记录媒体的方法，其特征在于，对于把所述介质母体涂覆在所述衬底上来说，采用溶胶-凝胶法。
12.一种生产用于采用探针来记录或再现信息的介质记录媒体的装置，它包括涂覆装置，用于将包含溶剂和所述溶剂中溶解的介质母体的液体材料涂覆到衬底上设有导电体的一个表面上；用于使溶剂蒸发的溶剂蒸发装置；成形装置，用于将探针的尖端部分放到层叠于衬底上的介质母体中；电压施加装置，用于将电压施加到其间夹有介质母体的探针和导电体之间；以及移动装置，用于在所述电压施加装置施加电压的条件下移动所述探针。
13.如权利要求12所述的用于生产介质记录媒体的装置，其特征在于还包括电场施加装置，用于在所述移动装置移动所述探针之后在烧制所述介质母体时施加平行电场。
全文摘要
一种介质记录媒体设有三层介质材料、导电体和衬底，并且具有在介质材料的记录表面上的沟槽。沟槽可设置为一个或多个沟槽。当对探针施加电压时，根据导电体和探针之间产生的电场来使正好位于探针下方的介质材料极化，从而实现记录。而且，由于探针沿此沟槽扫描，因此沟槽便于探针跟踪。
文档编号G11B9/02GK1444217SQ03120558
公开日2003年9月24日 申请日期2003年3月10日 优先权日2002年3月8日
发明者尾上笃, 长康雄 申请人:日本先锋公司, 长康雄