способ записи и воспроизведения информации

Формула изобретения

СПОСОБ ЗАПИСИ И ВОСПРОИЗВЕДЕНИЯ ИНФОРМАЦИИ, включающий запись путем сканирования над поверхностью регистрирующего слоя носителя информации иглой в режиме туннельного тока, промодулированного в соответствии с заданным кодом и воспроизведение информации, отличающийся тем, что носитель выполнен двухслойным, а при воспроизведении информации на него воздействуют сканирующим лазерным лучом с длиной волн, обеспечивающей фотоэффект для одного слоя носителя, затем вылетевшие фотоэлектроны ускоряют и регистрируют.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к средствам записи и считывания информации и может быть использовано в вычислительной технике.

Известен способ термомагнитной записи/считывания информации, включающий воздействие электронного луча на движущийся носитель, на который предварительно наносят тонкий слой материала, обладающего вторичной электронной эмиссией и при считывании в области адресации электронного луча создают электрическое поле, а регистрацию считываемой информации осуществляют путем измерения тока вторичных электронов [1]

Недостатком такого способа является низкая плотность записи информации и износ носителя за счет взаимодействия со считывающим электронным пучком.

В качестве прототипа выбран способ записи и воспроизведения информации, основанный на модификации поверхности регистрирующего слоя и регистрации возникших изменений с помощью острия сканирующего туннельного микроскопа. При сканировании острия над регистрирующим слоем между ними прикладываются импульсы напряжения, повышенная плотность туннельного тока или напряженность электрического поля приводят к модификации поверхности, чем осуществляется запись информации. Считывание производится за счет регистрации туннельного тока при сканировании острия над модифицированной поверхностью регистрирующего поля. Изменение тока будет соответствовать записанной информации. Считывание производится за счет регистрации туннельного тока при сканировании острия над модифицированной поверхностью регистрирующего поля. Изменение тока будет соответствовать записанной информации.

Недостатком данного способа является малая скорость записи и считывания, а также быстрый износ носителя и острия.

Цель изобретения повышение плотности записи.

Заявляемый способ включает запись информации путем модификации поверхности регистрирующего слоя при сканировании острия туннельного микроскопа и приложения между острием и поверхностью импульсов напряжения по заданному закону, соответствующему записываемой информации. Отличие его от известного заключается в том, что носитель информации выполняют двухслойным из материалов, имеющих различную работу выхода электрона и при записи первый слой за время воздействия туннельного тока удаляется в месте воздействия на всю глубину. Наличие отверстия в слое один соответствует записанной единице, а отсутствие его нулю. Участок с системой нанесенных на нем углублений, соответствует странице записанной информации. Считывание осуществляют, освещая носитель информации лазерным лучом. Вследствие фотоэффекта с поверхности пленки выбиваются электроны, но из-за разницы в работе выхода первого и второго слоя фотоэлектроны не вылетают из участков с большей работой выхода, что обеспечивается подбором длины волны лазерного излучения. С помощью электростатической линзы на экран получают увеличенное изображение страницы на экране или регистраторе электрона, помещенных за линзой, при этом участки, не испускающие фотоэлектроны, выглядят на получаемом изображении в виде темных областей, испускающие светлых. Предлагаемый способ записи/считывания обеспечивает высокую плотность записи, а также уменьшение износа носителя.

Способ реализуют следующим образом.

На фиг.1 изображен носитель информации; на фиг.2 схема системы считывания.

В качестве носителя информации берут двухслойную систему фиг.1, один слой (подложка), которой пиролитический графит, работа выхода его составляет 4,7 эВ, а другой слой индий с работой выхода 3,8 эВ. Значения величины работы выхода для возможных комбинаций материалов приведены в таблице. С помощью сканирующего туннельного микроскопа путем изменения разности потенциалов между острием и носителем осуществляют запись информации за счет удаления верхнего слоя индия на всю его глубину до слоя пиролитического графита в определенных местах на носителе. При этом участок размером порядка 1 мкм х 1 мкм с системой вытравленных на нем углублений соответствует странице записанной информации. Для считывания производят освещение страницы с записанной информацией лазерным лучом с длиной волны 0,3 мкм. Смену страницы осуществляют за счет адресации лазерного излучения к различным областям поверхности, соответствующим разным страницам или за счет перемещения носителя информации при неизменном положении лазерного луча. Во втором случае упрощается задача по формированию изображения участка поверхности со считываемой информацией.

При освещении лазерным лучом фотоэлектроны выбиваются из индия и не выбиваются в тех местах, где слой индия удален, поскольку пороговая длина волны внешнего фотоэффекта для индия 0,3 мкм, а для графита = 0,24 мкм. Для выбранной комбинации материалов длины волны считывающего лазерного излучения должна лежать в пределах 0,24 < < 0,3 мкм. Вылетевшие фотоэлектроны, пройдя через электростатическую линзу, образуют изображение поверхности и регистрируются. Так как участки с удаленным слоем индия не испускают фотоэлектронов, они будут выглядеть на изображении темными пятнами на светлом фоне. Материалы слоев можно поменять местами, при этом регистрируемая картина будет выглядеть инверсной светлые пятна на темном фоне. Плотность записи составляет 10⁸-10¹⁰ бит/см².

Этот же эффект может быть получен на однослойной пленке, если с помощью туннельного микроскопа без удаления материала пленку изменить величину работы выхода в данном месте пленки за счет взаимодействия материала пленки с туннелирующими электронами. Для этих целей можно использовать однослойную пленку например, из пиролитического графита. Процесс считывания в данном случае не отличается от вышеописанной.

Предложенный способ записи может быть реализован на следующем оборудовании.

Регистрирующая поверхность подготавливается для записи. Для этого производится скол кристалла пиролитического графита, на поверхность которого методом ионного распыления наносится пленка индия толщиной 10-100 нм. Подготовленный образец помещается в сканирующий туннельный микроскоп. При сканировании острия над поверхностью слоя индия в режиме захваченного туннельного тока к нему прикладываются импульсы напряжения, в результате чего происходит удаление индия из области образца, расположенной непосредственно под острием. Длительность приложенного импульса и его амплитуда подбираются предварительно из интервала 1 мск 1 мс, 1-10В, так, чтобы достичь оптимального удаления материала. После сканирования туннельного микроскопа составляет порядка 1 х 1 мкм, при этом может быть записано до 10⁴ бит информации.

Записанную информацию считывают в системе аналогичной эмиссионному электронному микроскопу, в которой используется фотоэмиссия электронов. Образец 1 облучается лазерным излучением, сфокусированным линзой 3 до пятна диаметром порядка 1 мкм. Длина волны лазера выбирается из условий

< < где h постоянная Планка;

с скорость света в вакууме;

W₁ и W₂ работа выхода электронов из материала первого и второго слоя соответственно.

В качестве лазера может быть использован лазер ЛГН-504 с 0,285 мкм. Выбитые электроны ускоряются электрическим полем Е, приложенным перпендикулярно к поверхности образца, и проходят через систему электронов 4, образующих электростатическую линзу. Линза формирует электронное изображение поверхности, с которой происходит эмиссия, на экране 5. В плоскости экрана может располагаться матрица датчиков, регистрирующих электронное изображение для дальнейшего использования принятой информации в информационно-вычислительных системах.