Устройство для записи и воспроизведения информации Советский патент 1992 года по МПК G11B9/00 G11B9/10 

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

Известно устройство для записи и воспроизведения информации, содержащее источник лазерного излучения с управляемой мощностью, системы фокусировки, системы слежения, блока кодирования схемы воспроизведения, источника магнитного поля и носителя информации, в котором запись осуществляется путем термомагнитного воздействия лазерным лучом на ферромагнитный носитель, в результате чего магнитное домены носителя переориентируются G направлении прикладываемого магнитного поля во время их разогрева до температуры выше точки Кюри Тс, а воспроизведение - воздействием лазерным лучом меньшей мощности с одновременным измерением его поляризации на основе эффектов Керра или Фа радея.

Недостатком известного устройства является низкая информация емкость, связанная с невозможностью фокусировки лазерного луча до размеров, меньших дифракционного предела фокусировки d 1,22 А/п, где Я - длина волны лазера; п - показатель преломления регистрирующего слоя. Поэтому для обычно используемых в технике записи информации лазеров размер отдельного бита не может быть меньше 0,2199

10 м , что соответствует предельной плотности записи в 3 1012 бит/м2.

Один из возможных путей увеличения информационной емкости связан с использованием в технике записи и воспроизведения информации электронных пучков.

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

СП

с

| XI 00

XI о

разности потенциалов, промодулирооанной в соответствии с информационным кодом; при этом под воздействием электрического поля иглы происходит туннельный электронный переход с земосорбированного на поверхности носителя монослоя кислорода на иглу и десорбция атомов кислорода из регистрирующего слоя в газовую фазу; а воспроизведение - путем сканирования вдоль дпрожки записи в режиме постоянного туннельного тока и измерения расстояния между иглой и носителем, модуляция которого соответствует 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 указанны/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, содержащем иглу записи - воспроизведения, установленную острием вблизи информационной дорожки поверхности носителя и механически связанную с узлом шагового перемещения пьезоэлектрического трэхкоординатного механизма сканирования, модулятор, соединенный с.иглой записи - воспроизведения, между которой и носителем подключен первый источник электрического напряжения, и первую цепь обратной связи, подключенную между иглой записи воспроизведения и входом пьезоэлектрического трехкоординзтного механизма сканирования,введеныследящий пьезоэлектрический двигатель, следящая игла, установленная острием вблизи следящей дорожки поверхности носителя и меха- нически 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 механизмом 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 из следящей

иглы 1, иглы записи - воспроизведения 2, носителя информации с чередующимися дорожками слежения 3 и информационными дорожками 4, сформированными на диэлектрической основе 5, пьезоэлектрического

0 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 пу5 тем одновременного сканирования двумя иглами 1 и 2 над дорожкой слежения 3 и информационной дорожкой 4. Дорожка слежения 3 представляет собой сплошную металлическую полосу, нанесенную на

0 диэлектрическую основу 5, а информационная дорожка 4 - ряд металлических островков, преимущественно круглой формы. Рабочее расстояние между иглами равно расстоянию между соседними дорожкой

5 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

0 систем обратной связи 7 и 8 обеспечивающих постоянство туннельного тока между иглами и носителем при разностях потенциалов, задаваемых источниками электрического напряжения 9 и 10.

5 Пьезоэлектрический движитель 6 состоит из трехкоординатного привода первой иглы с пьезоэлектрическими пластинами Pix, Ply, Piz и укрепленного на приводе первой иглы двухкоординатного привода вто0 рой мглы с пьезоэлектрическими пластинами Р2у, P2z.

Рабочие расстояние между иглами и носителем составляет 10-100 А. А в процессе подведения игл к носителю первая (следя5 щая) игла устанавливается ниже второй иг- лы путем подачи соответствующих напряжений на пьезопластины Piz и Paz. Затем иглы медленно приближаются к поверхности носителя, одновременно совер0 шэя сканирование в полости (х,у), параллельной плоскости носителя, по квадратному полю со стороной, равной расстоянию между дорожками слежения. При возникновении туннельного тока между

5 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 пьезопла- Р2г, одновременно осуществляя

сканирование в плоскости (х,у) с помощью пьезопластин Р2х и Р2у по квадратному полю со стороной, равной расстоянию между дорожками слежения, При возникновении туннельного гока 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

j I -ехр(-А р г S),

1

-1

где А ((4 я/h )2 m ) 2 1,025 , m - масса свободного электрона, р- работа выхода электронов из материала регистрирующего слоя, S - расстояние между иглой и регистрирующим слоем,

В процессе записи информации осуществляется синхронное сканирование 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, промодулироианная в соответствии с заданным двоичным кодом. Например, при записи 1 информации между иглой и носителем прикладывается разность потенциалов +10В, а при записи О - -10 В. При этом знакоместо, соответствующее 1, заряжается положительно, а соответствующее О - отрицательно. Возможна и противоположная относительная полярность 1 и О. При воспроизведении обе иглы синхронно сканир ют (,ад следящей и информационной дорожкой при постоянной разности потенциалов между иглами и носителем, и одновременно измеряется туннельный ток между второй иглой и носителем. Модуляция данного тока соответствует записанной на носителе информации.

Стирание осуществляется прикладыванием между второй -иглой и носителем разности потенциалов, большей, чем при воспроизведении. Возможна также побитовая перезапись ранее записанной информации.

Носитель изготавливают методом фото- или электронной литографии.

Последовательные стадии изготовления носителя в случае электронной литографии показаны на фиг. 2. На полированную диэлектрическую основу 5 методом вакуумного напыления наносят „металлический слой 12 толщиной 50-500 А, например, из

алюминия, а сверху наносят по методу Лэн- гмюра-Блоджетт или Лэнгмюра-Шеффера диэлектрическую пленку 13 толщиной 50- 300 А, представляющую собой высокоупорядоченный суперансамбль амфифильных

0 молекул (фиг 2а). После это сфокусированным электронным пучком 14 локально пол- имеризуют слой 13, создавая негативный рисунок дорожек слежения 3 и информационных-дорожек 4 (фиг. 26). Затем носитель

5 подвергают травлению в растворителе, растворяющем тонкую диэлектрическую пленку и металлический слой, При этом за счет разности скорости стравливания полимери- зованных и неполимеризованных участков

0 лэнгмюровской пленки неполимеризован- ные участки стравливаются быстрее, соответственно быстрее начинает стравливаться металлическая пленка под ними. Толщины диэлектрической и металли5 ческой пленки подбирают такими, чтобы к концу травления полимеризованных участков лзнгмюровской пленки металлический слой под иеполимеризоеанными фрагментами дотравился до основы. В результате

0 получают носитель с изолированными дорожками слежения и информационными до- ро кками (фиг. 2в).

Пример. Носитель изготавливают методом электронной нанолнтографии на

5 кварцевой основе, покрытой алюминиевым слоем толщиной 10 им и пленкой Л энгмюра- Блоджетт из 10 монослоев М-октадецилак- риламидэ Ширина информационной и следящей дорожек составляет 10 им, рас0 стояние между дорожками - 15 нм, расстояниемеждузнакоместамиинформационной дорожки - 20 нм. Запись осущес вляется сканированием над соседними информационной и следящей дорож5 ками двумя игламиодиаметром 30 А на расстоянии около 20 А в режиме посто IHHO- го туннельного тока между первой иглой (следящей иглой) и дорожкой слежения при разности потенциалов между ними - 5 В,

0 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 запи5 сан О- -10 В; в обоих случаях длительность импульса записи составляет порядка 10 с При этом на знакоместо наводится соответственно положительный и отрицательный заряд в соответствии с информационным

кодом. В процессе воспроизведения обе иглы сканируют над соседними следящей и информационной дорожкой. Модуляция туннельного тока между второй иглой и носителем соответствует информационному сигналу, записанному на носителе.

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

Формула изобретения Устройство для записи и воспроизведения информации, содержащее иглу записи- воспроизведения, установленную острием вблизи информационной дорожки поверхности носителя и механически связанную с узлом шагового перемещения пьезоэлектрического трехкоордииатного механизма 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, отличаю щее- с я тем, что, с целью повышения надежности записи-воспроизведения за счет увеличения точности слежения за 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 трехкоордиматным механизмом сканирования и закреплен в узле шагового перемещения этого механизма, а вторая цепь обратной связи подключена между следящей иглой и механизмом сканирования.

6

Фиг. I

оf25///Щ//Г/Т

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.

3 А У 4 з 4 I 1 | , j I

i2)jsi ЕЗ ЕЗ ЕЯ Rq ЕЙ

Фиг. 2