способ записи и воспроизведения двоичной информации

Формула изобретения

СПОСОБ ЗАПИСИ И ВОСПРОИЗВЕДЕНИЯ ДВОИЧНОЙ ИНФОРМАЦИИ, заключающийся в воздействии при записи энергетическим пучком электрического поля на поверхность записываемого слоя в виде тонкой пленки из соединения кремния, нанесенной на рабочую поверхность подложки из низкоомного монокристаллического кремния, и в регистрации при воспроизведении с помощью сканирующего туннельного микроскопа туннельных токов от соответствующих областей записываемого слоя с локальными изменениями проводимости, отличающийся тем, что в качестве соединения кремния для тонкой пленки записываемого слоя используют оксинитрид кремния, нанесенный на рабочую поверхность подложки по водородной технологии.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к накоплению информации, в частности к способам высокоплотной записи-воспроизведения двоичной информации.

Известен способ записи и воспроизведения двоичной информации, основанный на использовании сканирующего туннельного микроскопа (СТМ) с носителем, содержащим электропроводную кремниевую полупроводниковую подложку, легированную примесями, пленку из окиси кремния на подложке и пленку нитрида кремния на пленке из окиси кремния [1] В качестве записываемого слоя может быть использовано полупроводниковое или изолирующее вещество, образованное плазменным напылением водородсодержащего кремния в вакууме.

Однако носитель описанного состава не позволяет полностью реализовать преимущества СТМ при получении высокостабильных носителей записи крайне высокой плотности.

Для частичного решения поставленной задачи в способе записи и воспроизведения двоичной информации, заключающемся в воздействии при записи энергетическим пучком электрического поля на поверхность записываемого слоя в виде тонкой пленки из соединения кремния, нанесенной на рабочую поверхность подложки из низкоомного монокристаллического кремния, и в регистрации при воспроизведении с помощью СТМ туннельных токов от областей этого слоя с локальными изменениями проводимости, в качестве соединения кремния, помимо нитрида кремния или двуокиси кремния, используют оксинитрид кремния, нанесенный на рабочую поверхность подложки по водородной технологии.

Водородная технология нанесения пленок сложного состава, каким является оксинитрид кремния, позволяет в настоящее время получать пленки толщиной от десятков ангстрем до нескольких микрон с разной степенью легирования и чередования пленок разного состава. Это позволяет в широких пределах управлять свойствами структур, используемых в качестве носителя записи. Именно использование водородной технологии получения структур в едином технологическом цикле позволяет получать улучшенные параметры границы раздела между оксинитридом и полупроводниковой подложкой: на порядок уменьшается плотность быстрых поверхностных состояний и величина встроенного в диэлектрик заряда, уменьшается напряжение плоских зон и улучшаются другие параметры. Полученные структуры отличаются стабильностью и устойчивостью к внешним факторам.

Для реализации способа в качестве подложки носителя использован низкоомный (0,01-0,003 Ом/см) монокристаллический кремний с нанесенным на его рабочую поверхность тонким слоем (50-100 ) оксинитрида кремния вместо использованных ранее нитрида кремния или двуокиси кремния.

Под действием приложенного импульса электрического поля между иглой СТМ и носителем высокой напряженности (до 10⁸ В/см) в объеме диэлектрика увеличивается концентрация ионизированных ионов щелочных металлов (например, натрия или калия) и других примесей, причем они локализуются под иглой, образуя проводящую цепочку в диэлектрике, а после окончания действия импульса они сохраняют свое положение и действие достаточно длительное время. Двоичная информация записывается в виде проводящих дорожек в объеме диэлектрика, соответствующих единице, а сам диэлектрик в исходном состоянии соответствует нулю. С помощью сканирования на поверхность носителя иглой СТМ удается воспроизвести записанную таким образом информацию, так как в точках, соответствующих единице, будет возникать туннельный ток. С помощью термообработки такой носитель возвращается в исходное состояние.

Помимо пленок из оксинитрида кремния, могут быть использованы традиционные пленки из двуокиси кремния или нитрида кремния, нанесенные по упомянутой водородной технологии.

Предлагаемый способ обладает высокой скоростью записи и воспроизведения одного бита информации (не хуже 35 мкс), не изменяет рельефа поверхности, причем размер бита составляет около сотни ангстрем, что позволяет достичь плотности записи более 10⁸ бит/мм, а также обладает стабильностью записанных данных.