Устройство для записи и воспроизведения информации

СО 103 СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК и 9) ,) Е ИЗОБР ЕТЕЛЬСТВ СКОМУ А ИСИ И ВОСПЦИИк вычислительк реверсивным устройствам О СУДА Р СТ В Е ННЫ И КОМИТЕТО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМРИ ГКНТ СССР(71) Институт энергетических проблем химческой физики АН СССР(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗА РОИЗВЕДЕНИЯ ИНФОРМ (57) Изобретение относится ной технике, в частности внешним эапоминающи 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 в направлении прикладываемого магнитного поля во время их разогрева до температуры выше точки Кюри Тс, а воспроиэведение - воздействием лазерным лучом меньшей .мощности с одновременным измерением его поляризации на основе эффектов Керра или Фарадея,Недостатком известного устройства является низкая информация емкость, связане)5 6 11 В 9/00, 9/10 ЗВМ, Цел дежности увеличени записи. 3 ствляют с игами над причем сл рожкой с туннельно ведения - В режиме сителем и алов, прол заданным детектиру между вто ь изобретения - повышение наэаписи и воспроизведения за счет я точности слежения за дорожкой апись и воспроизведение осущеинхронным сканированием двумя соседними дорожками носителя, едящая игла сканирует над долежения в режиме постоянного го тока. а игла записи-воспроизнад информационной дорожкой, записи между второй иглой и норикладывается разность потенци 1 одулированная в соответствии с кодом, а при воспроизведении ется модуляция туннельного торой иглой и носителем. 2 ил. ная с невозможностью фокусировки лазерного луча до размеров, меньших дифракционного предела фокусировки д = 1,22 А/и, где Л - длина волны лазера; и - показатель и реломления регистрирующего слоя. Поэтому для обычно используемых в технике записи информации лазеров размер отвального бита не может быть меньше 0,2- 10 м 2, что соответствует предельной плотности записи в 310 бит/м .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, в котором запись осуществляют воздействием на носитель электрического; поля иглы, сканирующей возвратно-поступательного в режиме постоянного туннельного токас одновременнь,.1 прикладыванием между иглой и носителем10 15 20 25 30 40 50 разности потенциалов, промодулированной 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, содеркащем 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 подключен 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 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 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 одновременноо 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 Р 1 х, Р 1 У, Р 1 и укрепленного на приводе первой иглы двухкоординатного привода второй иглы с пьезоэлектрическимипластинами Р 2 у, Р 2 г.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 Р 1 и Р 2,. Затем иглы медленно приближаются к поверхности носителя, одновременно совершая сканирование в полости (х,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 пьезопластины Р 2, одновременно осуществляясканирование в плоскости (х,у) с помощью пьезопластиц Р 2, и Р 2 у 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.Тунцельный ток между второй иглой и носителем составляет1= -ехр(-А р 2 Я),фгде А=4 л/Ь)2 гп) 2 =1,025 А эВ гп - масса свободного электрона, р - работа выхода электронов из материала регистрирующего слоя, Я - 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, промодулироваццая в соответствии с заданным двоичным кодом, Например, при записи "1" информации между иглой и носителем прикладывается разность потен- циалов+10 В, а при записи "0" - -10 В. При этом.знакоместо, соответствующее "1", заряжается положительно, а соответствующее "0" - отрицательно. Возмо;кца и противоположная относительная полярность "1" и "0". При воспроизведении обе иглы синхронно сканируют над 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 носитолел разности потенциалов, большей, чем при воспроизведении. Розмокна также побитовая перезапись ранее записанной информации,Носитель изготавливают методом фотоили электронной литографии.Последовательцыс стадии изготовления носителя в случае электронной литогра 10 15 20 лэнгмюровской пленки неполимеризован 25 30 35 40 45 50 55 фии 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 Лэнгмюра-Блоджетт или Лэнгмюра-Шеффера диэлектрическую пленку 13 толщиной 50300 А, представляющую собой высокоупорядоченный суперацсамбль амфифильных молекул (фиг. 2 а). После это сфокусированным электронным пучком 14 локально полимеризуют слой 13, создавая негативный рисунок дорожек слежения 3 и информационных-дорожек 4 фиг, 2 б), 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 цые 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 неполимеризовацными фрагментами дотравился до основы. В результате получают носитель с изолированными дорожками слежения и информационными дорокками (фиг. 2 в),П р и м е р. Носитель изготавливают методом электронной нанолитографии на кварцевой основе, покрытой алюминиевым слоем толщиной 10 нл и пленкой ЛэнгмюраБлоджетт из 10 монослоев 1 ч-октадецилакриламида Ширина информационной и следящей дорожек составляет 10 нм, расстояние между дорожками - 15 нм, расстояние 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 лежду 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 лежду 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. При этом на знакоместо наводится соответственно гголожительный и отрицательный заряд в соответствии с информационным кодом, В процессе воспроизведения обе иг, 1 лы сканируют над соседними следящей и информационной дорожкой, Модуляция туннельного тока между второй иглой и носителем соответствует информационному сигналу, записанному на носителе. 5Предлагаемое 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 ными иглами. Формула изобретенияУстройство для записи и воспроизведения информации, содержащее иглу записи 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 надежности 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,Составитель О, Чече Техред М.Моргентал акт ректор С, Пека Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 О 12 каз 3929 ТиражВНИИПИ Государственного комитета113035. Москва, Ж Подписноеизобретениям и открытиям при ГКНТ ССС