Устройство для записи и воспроизведения информации

 

Изобретение относится к вычислительной технике, о частности к реверсивным внешним запоминающим устройствам ЭВМ. Цель изобретения - повышение надежности записи и воспроизведения за счет увеличения точности слежения за дорожкой записи. Запись и воспроизведение осуществляют синхронным сканированием двумя игами над соседними дорожками носителя, причем следящая игла сканирует над дорожкой слежения в режиме постоянного туннельного тока, а игла записи-воспроизведения - над информационной дорожкой. В режиме записи между второй иглой и носителем прикладывается разность потенциалов , промодулированная в соответствии с заданным кодом, а при воспроизведении детектируется модуляция туннельного тока между второй иглой и носителем. 2 ил.

СОЕО3 СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛ ИСТИЧ Е С К ИХ

РЕСПУБЛИК (sI)s 6 11 В 9/00, 9/10

ГО СУДА Р СТ Б Е ННЫ Й КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И OTKPblTY.ßM

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

k (21) 4829346/10 (22) 28.05.90 (46) 07.11.92. Бюл. N. 41 (71) Институт энергетических проблем химической физики АН СССР (72) Е. Н. Николаев и О. В. Чечель (56) Патент CLLlA

Nã 4586161, кл. 365-122, опубл. 1985.

Патент ЕВП

М 0174860, кл. G 11 В 9/00, опубл, 1986. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАПИСИ И ВОСНРОИЗВЕДЕНИЯ ИНФОРМАЦИИ (57) Изобретение относится к вычислительной технике, в частности к реверсивным внешним запоминающим устройствам

Изобретение относится к вычислительной технике, в частности, к реверсивным внешним запоминающим устройствам ЭВМ.

Известно устройство для записи и воспроизведения информации, содержащее источ IHK лазерного излучения с управляемой мощностью, системы фокусировки, системы слежения, блока кодирования схемы воспроизведения, источника магнитного поля и носителя информации, в котором запись осушествляется путем термомагнитного воздействия лазерным лучом на ферромагнитный HocvlTellb, в результате чего магнитное домены носителя переориентируются в направлении прикладываемого магнитного поля во время их разогрева до температуры выше точ:<и Кюри Тс, а воспроиэведение— воздействием fl83epilblM лучом меньшей .мощности с одновременным измерением его поляризации на основе эффектов Керра или Фарадея, Недостатком известного устройства яв- ляется низкая информация емкость, связан. "ЫЛ,.„1774376 Al

ЭВМ. Цель изобретения — повышение надежности записи и воспроизведения за счет увеличения точности слежения за дорожкой записи. Запись и воспроизведение осуществляют синхронным сканированием двумя игами над соседними дорожками носителя, причем следящая игла сканирует над дорожкой слежения в режиме постоянного туннельного така. а игла записи-воспроизведения — над информационной дорожкой.

В режиме записи между второй иглой и носителем прикладывается разность потенциалов, промодулированная в соответствии с заданным кодом, а при воспроизведении детектируется модуляция туннельного тока между второй иглой и носителем. 2 ил. ная с невозможностью фокусировки лазерного луча да размеров, меньших дифракционного предела фокусировки ñl = 1,22 il/и, где Л вЂ” длина волны лазера; n — показатель и реломления регистрирующего слоя. Поэтому для обычно используемых в технике записи информации лазеров размер отвального бита не может быть меньше 0,210 м2, что соответствует предельной плотности записи в 3 10 бит/м .

Один из возможных путей увеличения информационной емкости связан с использованием в технике записи и васп;>оизведения информации электронных пучков.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому устройству для записи и воспроизведения информации является устройство, в котором запись осуществляют воздействием на носитель электрического, поля иглы, сканирующей возвратно-поступательного в режиме постоянного туннельного тока с одновременным прикладыванием между иглой и носителем

1 77cl;376

15

25

35

50 разности потенциалов, прамодулированной в соответствии с информационным кодом; при этом под воздействием электрического поля иглы происходит туннельный электронный переход с земосорбированного на поверхности носителя монослоя кислорода нэ иглу и десорбция атомов кислорода из регистрирующего слоя в газовую фазу; а воспроизведение — путем сканирования вдоль дорожки записи в режиме постоянного туннельного тока и измерения расстояния между иглой и носителем. модуляция которого соответ.твует записанной информации (2), Недостатками известного устройства являются низкая надежность записи, связанная с возможностью обратной адсорбции в месте записи бита десорбированных атомов кислорода, миграцией адсорбированных атомов кислорода по поверхности носителя и искажением вследствие указанных процессов формы записанных битов информации.

Цель изобретения — повышение надежности записи — воспроизведения за счет увеличения точности слежения за дорожкой записи, Поставленная цель достигается тем, что в устройстве для записи и воспроизведения информации, содер>кащем иглу записи — воспроизведения, установленную острием вблизи информационной дорожки поверхности носителя и механически связанную с узлом шагового перемещения пьезоэлектрического трехкоординатного механизма сканирования, модулятор, соединенный с,иглой записи — воспроизведения, между которой и носителем подкл ачен первый источник электрического напряжения, и первую цепь обратной связи, подключенную между иглой записи воспроизведения и входом пьезоэлектрического трехкоординатного механизма сканирования. введены следящий пьезоэлектрический двигатель, следящая игла, установленная острием вблизи следящей дорожки поверхности носителя и механически связанная со следующим пьезоэлектрическим двигателем, вторая цепь обратной связи и второй источник напряжения, включенный между следящей иглой и носителем, при этом следящий пьезоэлектрический двигатель смонтирован в едином блоке с пьезоэлектрическим трехкоординатным механизмам сканирования и закреплен в узле шагового перемещения этого механизма, а вторая цепь обратной связи подключена между следящей иглой и механизмом сканирования.

На фиг. 1 схематично изображено устройство для записи и воспроизведения информации; на фиг. 2 — последовательные стадии изготовления носителя, используемого при работе устройства, Устройство (фиг. 1) состоит иэ следящей иглы 1, иглы записи — воспроизведения 2, носителя информации с чередующимися дорожками слежения 3 и информационными дорожками 4, сформированными на диэлектрической основе 5, пьезоэлектрического двигателя 6, первой и второй цепей обратной связи 7 и 8, первого и второго источников электрического напряжения 9 и 10 и модулятора 11.

Запись информации осуществляют путем одновремен lolo сканирования двумя иглами 1 и 2 над дорожкой слежения 3 и информационной дорожкой 4. Дорожка слежения 3 представляет собой сплошную металлическую полосу, нанесенную на диэлектрическую основу 5, а информационная дорожка 4 — ряд металлических островков, преимущественно круглой формы.

Рабочее расстояние между иглами равно расстоянию между соседними дорожкой слежения 3 и информационной дорожкой 4.

Сканирование иглами 1 и 2 осуществляется при помощи пьезоэлектрического движителя 6, укрепленного на механическом шаговом двигателе (на фиг. 1 не показан), и систем обратной связи 7 и 8 обеспечивающих постоянство туннельного тока между иглами и носителем при разностях потенциалов, задаваемых источниками электрического напряжения 9 и 10.

Пьезоэлектрический движитель 6 состоит из трехкоординатного привода первой иглы с пьезоэлектрическими пластинами

Р1х, Р1у, P1z и укрепленного на приводе первой иглы двухкоординатного привода второй иглы с пьезоэлектрическими пластинами Р2у, Pzz.

Рабочие расстояние между иглами и носителем составляет 10-100 А, А в процессе подведения игл к носителю первая (следящая) игла устанавливается ниже второй иглы путем подачи соответствующих напряжений на пьезопластины P1z и P2z.

Затем иглы медленно приближаются к поверхности носителя, одновременно совершая сканирование в полости (x,у), параллельной плоскости носителя, по квадратному полю со стороной, равной расстоянию между дорожками слежения. При возникновении туннельного тока между первой иглой и носителем первая игла 1 при помощи системы тонкого позиционирования устанавливается точно над дорожкой слежения 3. После этого к носителю подводится вторая игла 2 посредством пьезапластины Р2, одновременно осуществляя

1774376 сканирование в плоскости (х,у) с помощью пьезопластин Р2х и Р2у по квадратному полю со стороной, равной расстоянию между дорожками слежения, При возникновении туннельного тока между второй иглой и информационной дорожкой завершается приведение устройства в рабочее состояние, В процессе записи и воспроизведения сканирование осуществляется в режиме постоянного туннельного тока между следящей иглой и носителем с помощью устройства обратной связи 7 и системы управления шаговым двигателем.

Туннельный ток между второй иглой и носителем составляет

1= -ехр(-А <р z S), 1 -1 где А=((4,>т/h)2m) 2 =1,025А эВ

m — масса свободного электрона, p — работа выхода электронов из материала регистрирующего слоя, S — расстояние между иглой и регистрирующим слоем, В процессе записи информации осуществляется синхронное сканирова««ие двумя иглами по соседним дорожкам, причем первая игла 1 сканирует над дорожкой слежения 3 в режиме постоянного туннельного тока, а вторая игла 2 — над информационной дорожкой 4, Между второй иглой и носителем периодически прикладывается при помощи модулятора 11 разность потенциалов, промодулированная в соответствии с заданным двоичным кодом, Например, при записи "1" информации между иглой и носителем прикладывается разность потенциалов+10В, а при записи "0" — -10 В. При этом знакоместо, соответствующее "1", заряжается положительно, а соответствующее "0" — отрицательно. Возмо;кна и противополож««ая относительная полярность "1" и "0". При воспроизведении обе иглы синхронно сканируют над следящей и информационной доро>ккой при постоянной разности потенциалов между иглами и

IIocwT8ëåI«, и одновременно измеряется туннельный ток между второй иглой и носителем. Модуляция данного тока соответствует записанной на носителе и««формации, Стирание осуществляется прикладыванием между второй иглой и носителем разности потенциалов, большей, чем при воспроизведении. « озмо>к««а также побитовая перезапись ранее записанной и««формации.

Носитель изготавлиDDIQT методом фотоили электронной литографии.

Последовательные стадии изготовления носителя в случае электронной литогра10

20 лэнгмюровской пленки неполимеризован25

55 фии показаны на фиг. 2. На полированную диэлектрическу«о основу 5 методом вакуум««ого напыления наносят, металлический слой 12 толщиной 50-500 А, например, из ал«оминия, а сверху наносят по методу Лэнгмюра-Блоджетт или Лэнгмюра-Шеффера диэлектрическую пленку 13 толщиной 50300 А, представляющую собой высокоупорядоченный суперансамбль амфифильных молекул (фиг. 2а). После это сфокусированным электронным пучком 14 локально полимеризуют слой 13, создавая негативный рисунок дорожек слежения 3 и информационных-дорожек 4 (фиг. 2б), Затем носитель подвергают травлению в растворителе, растворяющем тонкую диэлектрическую пленку и металлический слой, При этом за счет раз «ости скорости стравливания полимеризованных и неполимеризованных участков ные участки стравливаются быстрее, соответственно быстрее начинает стравливаться металлическая пленка под ними. Толщины диэлектрической и металлической пленки подбирают такими, чтобы к концу травления полимеризованных участков лэнгмюровской пленки металлический слой под неполимеризованными фрагментами дотравился до основы. В результате получают носитель с изолированными дорожками слежения и информационными доро>кками (фиг. 2в).

Пример. Носитель изготавливают методом электронной нанолитографии на кварцевой основе, покрытой алюминиевым слоем толщиной 10 нм и пленкой ЛэнгмюраБлоджетт из 10 монослоев N-октадецилакриламида Ширина информационной и следящей дорожек составляет 10 нм, расстояние между дорожками — 15 нм, расстоя««ие между знакоместами информационной дорожки — 20 нм. Запись осуществляется сканированием над соседними информационной и следящей дорожками двумя иглами диаметром 30 А на расстоянии около 20 А в режиме посто,.нного туннельного тока л«ем<ду первой иглой (следящей иглой) и дорожкой слежения при разности потенциалов между ними — 5 В, Над теми знакоместами, где должна быть записана "1" информации, импульсно прикладывается между второй иглой (записывающей иглой) и носителем разность. потенциалов+10 В, а где должен быть записан "0-" -10 В; в сбоих случаях длительность импульса записи составляет порядка 10 с.

-т

При этом на знакоместо наводится соответственно г«оло>кительный и отрицательный заряд в соответствии с информационным кодом, В процессе воспроизведения обе иг1774376

10 лы сканируют над соседними следящей и информационной дорожкой. Модуляция туннельного тока между второй иглой и носителем соответствует информационному сигналу, записанному на носителе. 5

Предлагаемое устройство для записи и воспроизведения информации обеспечивает надежную сверхплотную запись и воспроизведение информации и ее долговременную сохранность, Устройство 10 также позволяет значительно повысить точность слежения за информационной дорожкой и соответственно увеличить надежность воспроизведения за счет разделения функций слежения и записи между двумя отдель- 15 ными иглами.

Формула изобретения

Устройство для записи и воспроизведения информации, содержащее иглу записи- 20 воспроизведения, установленную острием вблизи информационной дорожки поверхности носителя и механически связанную с узлом шагового перемещения пьезоэлектрического трехкоординатного механизма 25 сканирования, модулятор, соединенный с иглой записи-воспроизведения, между которой и носителем подключен первый источник напряжения, и первую цепь обратной связи, подключенную между иглой записи-воспроизведения и входом пьезоэлектрического трехкоординатного механизма сканирования, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что, с целью повышения наде>кности записи-воспроизведения за счет увеличения точности слежения эа дорожкой записи, в него введены следящий пьезоэлектрический двигатель, следящая игла, установленная острием вблизи следящей дорожки поверхности носителя и механически связанная со следящим пьезоэлектрическим двигателем, вторая цепь обратной связи и второй источник напряжения, включенный между следящей иглой и носителем, при этом следящий пьезоэлектрический двигатель смонтирован в едином блоке с пьезоэлектрическим трехкоординатным механизмом сканирования и закреплен в узле шагового перемещения этого механизма, а вторая цепь обратной связи подключена между следящей иглой и механизмом сканирования.

1774376

Фиг. 2

Составитель О, Чечель

Техред М.Моргентал Корректор С, Пекарь

Редактор

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Заказ 3929 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035. Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5