特許 6166504 記録媒体、フラーレン薄膜の製造方法、記録再生装置、情報記録方法、及び、情報読み出し方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6166504

(24)【登録日】2017年6月30日

(45)【発行日】2017年7月19日

(54)【発明の名称】記録媒体、フラーレン薄膜の製造方法、記録再生装置、情報記録方法、及び、情報読み出し方法

(51)【国際特許分類】

   G11B 9/04 20060101AFI20170710BHJP

【ＦＩ】

   G11B9/04

【請求項の数】18

【全頁数】15

(21)【出願番号】特願2017-522579(P2017-522579)

(86)(22)【出願日】2016年6月28日

(86)【国際出願番号】JP2016069117

(87)【国際公開番号】WO2017002798

(87)【国際公開日】20170105

【審査請求日】2017年4月24日

(31)【優先権主張番号】特願2015-131656(P2015-131656)

(32)【優先日】2015年6月30日

(33)【優先権主張国】JP

(31)【優先権主張番号】特願2016-38355(P2016-38355)

(32)【優先日】2016年2月29日

(33)【優先権主張国】JP

【早期審査対象出願】

(73)【特許権者】

【識別番号】000002004

【氏名又は名称】昭和電工株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100064908

【弁理士】

【氏名又は名称】志賀 正武

(74)【代理人】

【識別番号】100094400

【弁理士】

【氏名又は名称】鈴木 三義

(74)【代理人】

【識別番号】100163496

【弁理士】

【氏名又は名称】荒 則彦

(72)【発明者】

【氏名】利根川 翔

(72)【発明者】

【氏名】市川 雅敏

(72)【発明者】

【氏名】塙 健三

【審査官】 斎藤 眞

(56)【参考文献】

【文献】 国際公開第２００８／１１４７８２（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 特開２００４−３４２１８３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００１−００９９６１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２００５／００７７４６８（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ１１Ｂ ５／６２−５／８２

Ｇ１１Ｂ ７／００−７／０１３

Ｇ１１Ｂ ７／２４−１３／０８

Ｃ０１Ｂ ３１／００−３１／３６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

基板と、
該基板上に形成され、（１１１）面が優先配向した白金層と、
該白金層上に形成された、記録層であるフラーレン薄膜と、を備え、
前記フラーレン薄膜の表面において原子間力顕微鏡を用いて測定した平均表面粗さＲａの４つ以上の視野についての平均値が０．５ｎｍ以下であることを特徴とする記録媒体。

【請求項2】

前記フラーレン薄膜が単結晶薄膜であることを特徴とする請求項１に記載の記録媒体。

【請求項3】

前記白金層のＸ線回折における（１１１）回折ピークのロッキングカーブ半値幅が０．１°以下であることを特徴とする請求項１又は２のいずれかに記載の記録媒体。

【請求項4】

前記フラーレン薄膜のＸ線回折における（２２０）回折ピークのロッキングカーブ半値幅が４°以下であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の記録媒体。

【請求項5】

前記基板が円板状であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の記録媒体。

【請求項6】

前記記録媒体を回転させ、ＤＦＨ（Ｄｙｎａｍｉｃ Ｆｌｙｉｎｇ Ｈｅｉｇｈｔ）ヘッドを用いて行うヘッド飛行試験において、前記フラーレン薄膜の表面で前記ＤＦＨヘッドをシークさせたときのＡＥ（Ａｃｏｕｓｔｉｃ Ｅｍｉｓｓｉｏｎ）出力電圧が０．１Ｖ以下であることを特徴とする請求項５に記載の記録媒体。

【請求項7】

前記基板がサファイア基板であることを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の記録媒体。

【請求項8】

基板上にスパッタリングで白金層を形成する工程と前記白金層上に真空蒸着でフラーレン層を形成する工程を備えるフラーレン薄膜の製造方法。

【請求項9】

前記フラーレン層が単結晶薄膜であることを特徴とする請求項８に記載のフラーレン薄膜の製造方法。

【請求項10】

前記スパッタリングの工程中に基板温度を４００℃〜９００℃にする請求項８又は９のいずれかに記載のフラーレン薄膜の製造方法。

【請求項11】

前記スパッタリングの工程後に基板温度を４００℃〜９００℃とし、アニールする請求項８〜１０のいずれか一項に記載のフラーレン薄膜の製造方法。

【請求項12】

前記基板がサファイア基板である請求項８〜１１のいずれか一項に記載のフラーレン薄膜の製造方法。

【請求項13】

前記フラーレン層を形成する工程中に基板温度を１００℃〜２００℃にする請求項８〜１２のいずれか一項に記載のフラーレン薄膜の製造方法。

【請求項14】

前記フラーレン層を形成する工程後に基板温度を１００℃〜２００℃とし、アニールする請求項８〜１３のいずれか一項に記載のフラーレン薄膜の製造方法。

【請求項15】

請求項１〜７のいずれか一項に記載の記録媒体を備える記録再生装置。

【請求項16】

さらに、前記記録媒体を回転駆動させる媒体駆動部、前記記録媒体に対して情報の書き込み及び記録された情報の読み出しを電気的方法で行う読み出し／書き込みヘッド、前記読み出し／書き込みヘッドを前記記録媒体に対して相対的に移動させるヘッド駆動部、及び前記読み出し／書き込みヘッドで前記記録媒体に対して情報の読み出し／書き込みを行うための電気信号の処理を行う記録再生信号処理系を備える請求項１５に記載の記録再生装置。

【請求項17】

請求項１〜７のいずれか一項に記載の記録媒体であって、円板状の記録媒体を用い、前記フラーレン薄膜に情報を記録する方法であって、
前記記録媒体を回転させながら、前記記録媒体のフラーレン薄膜の表面に書き込みヘッドを近接させ、該書き込みヘッドを前記記録媒体の略半径方向を移動させて、同心円状の所望のトラックに位置決めし、前記書き込みヘッドにより前記フラーレン薄膜に対して所定強度の電圧を局所的に印加することにより前記フラーレン薄膜に情報を記録することを特徴とする情報記録方法。

【請求項18】

請求項１７に記載の情報記録方法を用いて前記フラーレン薄膜に記録された情報を読み出す方法であって、
前記記録媒体を回転させながら、前記記録媒体のフラーレン薄膜の表面に読み出しヘッドを近接させ、該読み出しヘッドを前記記録媒体の略半径方向を移動させて、同心円状の所望のトラックに位置決めし、前記読み出しヘッドにより前記情報が記録された部位と前記情報が記録されていない部位の電流変化を前記読み出しヘッドにより検出することにより記録した情報を読み出すことを特徴とする情報読み出し方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、記録媒体、フラーレン薄膜の製造方法、記録再生装置、情報記録方法、及び、情報読み出し方法に関する。
本発明は、２０１５年６月３０日に日本に出願された特願２０１５−１３１６５６号、および、２０１６年２月２９日に日本に出願された特願２０１６−０３８３５５号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１には導電性基板の表面にフラーレン分子多層膜を有する記録媒体が開示されている。更に、走査型トンネル顕微鏡（ＳＴＭ）の探針を上記記録媒体上で走査しながら情報を記録する方法も開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１４−９９２３６号公報

【非特許文献】

【0004】

【非特許文献1】D. Stifter and H. Sitter, “Hot wall epitaxy of C60 thin films on mica”, J. Appl. Phys. 66, 679 (1995).

【非特許文献2】K. S. Novoselov et al., “Two-dimensional atomic crystals", Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 102, 10451 (2005)

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

現在デジタル信号は容量で見れば約８割が磁気記録を利用したハードディスクに保存されている。記録すべき情報は今後も増えていくことが確実である。今までは記録すべき情報量を上回るような速度でハードディスクの記録密度が向上してきたため、記録すべき情報量の増大に対して危惧する必要はなかった。ところがハードディスクの記録密度は直径６５ｍｍ（２．５インチ）の場合、５００ＧＢ/Ｐｌａｔｔｅｒ（０．８Tbit/in²）でほぼ限界に来ているとの認識が一般的であり、その先の技術についてはいろいろな提案がなされているが、有力な技術は出てきていない。高記録密度を達成する記録方法として分子や原子の一つ一つに信号を埋め込む方法が各種提案されている。
ハードディスクドライブの最大の特徴は情報を記録する記録層がベタ膜（連続膜、パターンなしの膜）でよいという点にある。これを可能にしたのは、円板を回転させてその円板の表面近傍でヘッドを飛ばすという機構を用いたことである。
ハードディスクのヘッドを飛ばして読み書きするという方式による高記録密度化が限界に来ているという認識があり、それとは異なる方法が様々提案されている。ハードディスクの記録密度が現在限界に来ているという認識において、実際に限界に来ているのは磁場の向きを変えることで読み書きするという機構である。すなわち、記録単位が小さくなるにしたがって保磁力を上げる必要があるので、書き込みにはより強い磁場が必要である。一方で、書き込みヘッドの大きさは記録密度が上がるにしたがって当然小さくする必要がある。従って、小さい場所に強力な磁場を閉じ込めることが必要とされるが、これが困難になってきている。そこで、読み書きする機構に技術的な新展開が求められることになる。
本発明は検討の結果、記録層として従来の磁性材料膜に代えて、ヘッドの飛行が可能なフラーレンＣ_６０の単結晶薄膜を成膜したハードディスクメディア（媒体）を作製できたことにより完成に至った。
フラーレン単結晶薄膜を作製するためには異種物質の単結晶基板を用意し、その上にヘテロエピタキシャル成長させる方法がある。これまでマイカ、Ｓｉ、高配向パイログラファイトなど様々な物質の上に分子線エピタキシ一法や真空蒸着法などを用いてＣ_６０単結晶膜を成長させた例が数多く報告されている。その中でも最も結晶性の良いものはマイカ上にＣ_６０単結晶薄膜を成長させたもの（非特許文献１）である。しかし、非特許文献１においては１５０ｎｍという非常に厚い膜厚で漸く結晶性が評価できているに過ぎず、後述する本願発明により得られる３ｎｍ程度の薄いＣ_６０単結晶薄膜は報告されていない。またデバイスを電圧で駆動させる場合、マイカのような絶縁性基板の上に直接フラーレン層を形成したものは電気的特性を取り出すことが出来ないため用いることが出来ない。特許文献１において導電性基板の表面にフラーレン分子多層膜を有する記録媒体が報告されているが、分子多層膜であってそれが単結晶膜になっているという証拠は示されていない。特許文献１では導電性基板としてＳｉ基板を用い、Ｓｉ上にＡｇ層を形成して下地層にしているが、Ａｇの耐食性の弱さから大気中での使用においては酸化・硫化するという問題点がある。また高配向パイログラファイトにおいては機械的剥離によって高品質の表面を部分的に出すことが出来るが、マイクロメートル程度の寸法の結晶しかできないために（非特許文献２参照）工業的生産に向くものではない。

【0006】

そこで、本発明は耐食性にも優れたフラーレン薄膜を大面積に作製することが出来る方法を提供することを課題とする。
また、本発明はフラーレン薄膜を情報記録層に用いる、記録媒体、フラーレン薄膜の製造方法、記録再生装置、情報記録方法、及び、情報読み出し方法を提供することを課題とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本発明は、以下の手段を含むものである。

【0008】

（１）基板と、該基板上に形成され、（１１１）面が優先配向した白金層と、該白金層上に形成された、記録層であるフラーレン単結晶薄膜と、を備え、前記フラーレン薄膜の表面において原子間力顕微鏡を用いて測定した平均表面粗さＲａの４つ以上の視野についての平均値が０．５ｎｍ以下であることを特徴とする記録媒体。

【0009】

（２）前記フラーレン薄膜が単結晶薄膜であることを特徴とする（１）に記載の記録媒体。

【0010】

（３）前記白金層のＸ線回折における（１１１）回折ピークのロッキングカーブ半値幅が０．１°以下であることを特徴とする（１）又は（２）のいずれかに記載の記録媒体。

【0011】

（４）前記フラーレン薄膜のＸ線回折における（２２０）回折ピークのロッキングカーブ半値幅が４°以下であることを特徴とすることを特徴とする（１）〜（３）のいずれか一つに記載の記録媒体。

【0012】

（５）前記基板が円板状であることを特徴とする（１）〜（４）のいずれか一つに記載の記録媒体。

【0013】

（６）前記記録媒体を回転させ、ＤＦＨ（Ｄｙｎａｍｉｃ Ｆｌｙｉｎｇ Ｈｅｉｇｈｔ）ヘッドを用いて行うヘッド飛行試験において、前記フラーレン薄膜の表面で前記ＤＦＨヘッドをシークさせたときのＡＥ（Ａｃｏｕｓｔｉｃ Ｅｍｉｓｓｉｏｎ）出力電圧が０．１Ｖ以下であることを特徴とする（５）に記載の記録媒体。

【0014】

（７）前記基板がサファイア基板であることを特徴とする（１）〜（６）のいずれか一つに記載の記録媒体。

【0015】

（８）基板上にスパッタリングで白金層を形成する工程と前記白金層上に真空蒸着でフラーレン層を形成する工程を備えるフラーレン薄膜の製造方法。

【0016】

（９）前記フラーレン層が単結晶薄膜であることを特徴とする（８）に記載のフラーレン薄膜の製造方法。

【0017】

（１０）前記スパッタリングの工程中に基板温度を４００℃〜９００℃にする（８）または（９）のいずれかに記載のフラーレン薄膜の製造方法。

【0018】

（１１）前記スパッタリングの工程後に基板温度を４００℃〜９００℃とし、アニールする（８）〜（１０）のいずれか一つに記載のフラーレン薄膜の製造方法。

【0019】

（１２）前記基板がサファイア基板である（８）〜（１１）のいずれか一項に記載のフラーレン薄膜の製造方法。

【0020】

（１３）前記フラーレン層を形成する工程中に基板温度を１００℃〜２００℃にする（８）〜（１２）のいずれかひとつに記載のフラーレン薄膜の製造方法。

【0021】

（１４）前記フラーレン層を形成する工程後に基板温度を１００℃〜２００℃とし、アニールする（８）〜（１３）のいずれか一項に記載のフラーレン薄膜の製造方法。

【0022】

（１５）（１）〜（７）のいずれか一項に記載の記録媒体を備える記録再生装置。

【0023】

（１６）さらに、前記記録媒体を回転駆動させる媒体駆動部、前記記録媒体に対して情報の書き込み及び記録された情報の読み出しを電気的方法で行う読み出し／書き込みヘッド、前記読み出し／書き込みヘッドを前記記録媒体に対して相対的に移動させるヘッド駆動部、及び前記読み出し／書き込みヘッドで前記記録媒体に対して情報の読み出し／書き込みを行うための電気信号の処理を行う記録再生信号処理系を備える（１５）に記載の記録再生装置。

【0024】

（１７）（１）〜（７）のいずれか一つに記載の記録媒体であって、円板状の記録媒体を用い、前記フラーレン薄膜に情報を記録する方法であって、
前記記録媒体を回転させながら、前記記録媒体のフラーレン薄膜の表面に書き込みヘッドを近接させ、該書き込みヘッドを前記記録媒体の略半径方向を移動させて、同心円状の所望のトラックに位置決めし、前記書き込みヘッドにより前記フラーレン薄膜に対して所定強度の電圧を局所的に印加することにより前記フラーレン薄膜に情報を記録することを特徴とする情報記録方法。

【0025】

（１８）（１７）に記載の情報記録方法を用いて前記フラーレン薄膜に記録された情報を読み出す方法であって、
前記記録媒体を回転させながら、前記記録媒体のフラーレン薄膜の表面に読み出しヘッドを近接させ、該読み出しヘッドを前記記録媒体の略半径方向を移動させて、同心円状の所望のトラックに位置決めし、前記読み出しヘッドにより前記情報が記録された部位と前記情報が記録されていない部位の電流変化を前記読み出しヘッドにより検出することにより記録した情報を読み出すことを特徴とする情報読み出し方法。

【発明の効果】

【0026】

本発明により、大面積で結晶性の良いフラーレン薄膜が得られる。

【0027】

本発明により、大面積で結晶性の良いフラーレン薄膜を情報記録層に用いる記録媒体、フラーレン薄膜の製造方法、記録再生装置、情報記録方法、及び、情報読み出し方法が提供できる。

【図面の簡単な説明】

【0028】

【図1】図１は、本発明の一実施形態に係る記録媒体の一例を示した断面模式図である。

【図2】図２は、本発明の記録媒体についてヘッド飛行試験を行った結果を示すグラフである。

【図3】図３（ａ）は、実施例の記録媒体についてヘッド飛行試験を行った後の写真であり、図３（ｂ）は、比較例の記録媒体についてヘッド飛行試験を行った後の写真である。

【図4】図４は、実施例のＸ線回折の測定結果である。

【図5】図５は、実施例のＸ線回折における白金（１１１）回折ピーク及びサファイア（０００１）回折ピークのロッキングカーブである。

【図6】図６は、白金（１１１）回折ピークのロッキングカーブの半値幅とスパッタ時の基板温度の関係である。

【図7】図７は、Ｃ_６０（２２０）回折ピークのロッキングカーブの半値幅とスパッタ時の基板温度の関係である。

【図8】図８は、本発明の記録媒体を備えた記録再生装置の構造の一例を示した図である。

【図9】図９（ａ）は、本発明の記録媒体のＣ_６０薄膜に電圧を印加する前のＳＴＭ（走査型トンネル顕微鏡）像であり、（ｂ）は、電圧を印加した後のＳＴＭ像である。

【発明を実施するための形態】

【0029】

以下、本発明を実施するための形態について説明する。
なお、以下の説明で用いる図面は、特徴をわかりやすくするために便宜上特徴となる部分を拡大して示している場合があり、各構成要素の寸法比率などは実際と同じであるとは限らない。また、以下の説明において例示される材料、寸法等は一例であって、本発明はそれらに限定されるものではなく、本発明の効果を奏する範囲で適宜変更して実施することが可能である。一の実施形態で示した構成を他の実施形態に適用することもできる。
「層」、「薄膜」はいずれも薄い層あるいは薄い膜の意味で用いている。

【0030】

（記録媒体）
図１は、本発明の一実施形態に係る記録媒体の一例を示した断面模式図である。
本実施形態の記録媒体１００は、基板１と、該基板１上に形成され、（１１１）面に優先配向した白金層２と、該白金層上に形成された、記録層であるフラーレン薄膜３と、を備え、フラーレン薄膜の表面３ａにおいて原子間力顕微鏡（ＡＦＭ）を用いて測定した平均表面粗さＲａの４つ以上の視野についての平均値が０．５ｎｍ以下である。
ここで、上記平均値の測定は以下のようにして行う。原子間力顕微鏡で平均表面粗さＲａを測定する視野範囲は１μｍ×１μｍとする。この測定をフラーレン薄膜の表面上の４つ以上の視野について行い、これらの平均値を求める。上記４つ以上の視野は、例えば円板形状の記録媒体の場合には、同一円周上で円周長さをほぼ等分する位置に設けられる。また、上記同一円周の半径方向の位置は、フラーレン薄膜が形成される領域の最大半径と最小半径のほぼ中間とする。上記の原子間力顕微鏡による平均表面粗さＲａの４つ以上の視野についての平均値が０．５ｎｍ以下であると、現行のハードディスクのヘッド飛行試験に用いられるヘッドが飛行可能である。具体的には、上記記録媒体を回転させ、ＤＦＨ（Ｄｙｎａｍｉｃ Ｆｌｙｉｎｇ Ｈｅｉｇｈｔ）ヘッドを用いて行うヘッド飛行試験において、フラーレン薄膜の表面でＤＦＨヘッドを半径方向にシークさせたときのＡＥ（Ａｃｏｕｓｔｉｃ Ｅｍｉｓｓｉｏｎ）出力電圧が０．１Ｖ以下である。

【0031】

上記フラーレン薄膜は単結晶薄膜であることが好ましい。単結晶薄膜であることにより結晶粒界が存在せず、上記のヘッド飛行試験に用いられるヘッドが飛行可能な平坦度を容易に得ることができる。

【0032】

以下に、原子間力顕微鏡（製品名Nanoscope、Digital Instruments社製）を用いて、本発明の記録媒体のフラーレン薄膜の表面粗さを測定した結果の一例を示す。
測定した記録媒体は、基板はサファイア（直径６５ｍｍ）、その上にスパッタリングにより白金層（膜厚：１０ｎｍ）を形成し、その白金層上に真空蒸着によってＣ_６０層（膜厚：３ｎｍ）を形成したものである。
記録媒体の作製条件は以下の通りである；
白金層の形成におけるスパッタリングは、１００Ｗ、２０秒、Ａｒガス ０．２７Ｐａ、基板温度 ５００℃、の条件で行った。また、Ｃ_６０層の形成における真空蒸着は、４００℃、２０秒、基板温度１９０℃、の条件で行った。

【0033】

作製した記録媒体の表面において直径約４０ｍｍの円周を４等分する位置にある４か所の視野（１μm×１μm）について平均表面粗さＲａを測定したところ、それぞれ０．３８ｎｍ、０．４４ｎｍ、０．４０ｎｍ、０．５０ｎｍであり、平均値は０．４３ｎｍであった。

【0034】

(基板)
基板は、例えば、サファイア、シリコン、ＭｇＯ（１１１）、ＳｒＴｉＯ_３（１１１）、ＬａＡｌＯ_３（１１１）などの単結晶基板を用いることができる。フラーレン単結晶薄膜の結晶性を高めるためにはサファイアの方が好ましい。
単結晶のサファイア基板の上に白金を成膜すると（１１１）面が優先配向した白金薄膜（白金層）が形成される。この薄膜が全面にわたって単結晶であることが重要である。単結晶基板であれば白金（１１１）層の単結晶を成長させることが可能ではあるが、格子整合性の観点からサファイアが好ましい。
白金（１１１）層をエピタキシャルに成長させるという観点でサファイアの（０００６）面が表面に出ている単結晶基板がより好ましい。
サファイア単結晶基板の上に直接Ｃ_６０を蒸着するとＣ_６０が基板上を移動して、容易に島状構造が形成される。しかし、白金上であればＣ_６０と強い相互作用を持つため、Ｃ_６０は層状成長することが出来る。
白金層が単結晶薄膜であるとその上に形成されるＣ_６０膜を単結晶薄膜に形成することができる。大きな粒界があるとそこが段差になり、記録媒体の記録層にＣ_６０膜を用いた場合にヘッドの飛行が阻害されることがある。

【0035】

基板の形状は限定されるものではないが、現状の磁気記録媒体の代替として用いる場合には、回転して使うため円板状であることが必要であり、また円板の中心部にはスピンドルに固定するための穴を有する。

【0036】

図２に、現行の回転円板式の磁気記録媒体のヘッド飛行試験で一般的に用いられるヘッド／ディスク浮上特性評価装置（製品名：ＨＤＦテスター、株式会社クボタ製）を用いて、サファイア基板／Ｐｔ層（膜厚：１０ｎｍ）／Ｃ_６０層（膜厚：３ｎｍ）の本発明の実施例である円盤状の記録媒体（直径：６５ｍｍ）について、ヘッド飛行試験を行った結果を示す。すなわち、記録媒体をスピンドルに固定し、５４００回転で回転させながら、ＤＦＨ（Ｄｙｎａｍｉｃ Ｆｌｙｉｎｇ Ｈｅｉｇｈｔ）ヘッドによって、記録媒体のＣ_６０単結晶薄膜の表面において中心から半径方向に１５ｍｍ〜２７ｍｍの範囲を１秒ごとに０．２ｍｍずつシークさせたときのＡＥ（Ａｃｏｕｓｔｉｃ Ｅｍｉｓｓｉｏｎ）出力電圧（Ｖ）をグラフに示す。
Ｐｔ層はＸ線回折によって、サファイア上に（１１１）面が優先配向して成長していることを確認した。
図２には比較例として、白金層がない、ガラス基板／ＣｒＴｉ層（膜厚：１０ｎｍ）／Ｃ_６０層（膜厚：３ｎｍ）の構成の円板状記録媒体について同様のヘッド飛行試験を行った結果も示す。

【0037】

図３（ａ）及び図３（ｂ）はそれぞれ、実施例、比較例の上述のヘッド飛行試験を行った後の円板状記録媒体の写真を示す。

【0038】

図３（ｂ）の写真から、（１１１）面が優先配向した白金層がない比較例では表面のＣ_６０単結晶薄膜が同心円状に剥がれていることがわかる。これは、図２のグラフでも示されている通り、（１１１）面が優先配向した白金層がない比較例ではＤＦＨヘッドがディスク表面と接触していることによる結果である。
これに対して、実施例の方は図３（ａ）の写真でも剥がれ落ちている部分はなく、図２のグラフでもＡＥ出力電圧（Ｖ）が０．１Ｖ以下であることからわかるように、ＤＦＨヘッドがＣ_６０単結晶薄膜の表面に衝突することなく安定的に浮上してシークできていた。
この結果は、（１１１）面が優先配向した白金層上に形成されたＣ_６０単結晶薄膜の表面が、内径１５ｍｍから外径２７ｍｍのリング状領域という広範囲で、（１１１）面が優先配向した白金層を有さずＣｒＴｉ層上に形成されたＣ_６０単結晶薄膜に比べて、ＤＦＨヘッドによる飛行試験でも表面に衝突しないほど平坦であることを示すものである。

【0039】

現行の回転円板状の磁気記録媒体に用いられるヘッドが本発明記録媒体上を安定飛行したということは、本発明の記録媒体が、現行の回転円板状の磁気記録媒体と同様の記録（書き込み）・再生（読み出し）の手段を用いることが可能であることを示している。すなわち、スピンドルモータを用いて円板状の記録媒体を回転させながら、スイングアームの先端に取り付けられたヘッドを記録媒体の表面上をほぼ半径方向に移動させて、記録媒体表面の同心円状に形成されたトラック群の所望のトラックに位置決めし、情報を記録し、そしてその情報を読み出すことが可能であることを示している。

【0040】

（白金層）
白金層は、基板上に（１１１）面が優先配向して（すなわち、〔１１１〕軸を基板の表面の法線方向に平行にするように）成長した層である。
白金は、空気中で極めて安定であり、極性もない。
白金層の（１１１）面上に、フラーレン薄膜が１０ｍｍオーダーの広範囲でＤＦＨヘッドによる飛行試験でも表面に衝突しないほど（ＡＥ出力電圧が０．１Ｖ以下）、平坦に形成される。フラーレン薄膜に大きな粒界が存在するとヘッドの安定飛行は難しくなる。したがって、フラーレン薄膜は大きな粒界が存在しないことが必要であり、単結晶膜（単結晶薄膜）であることが好ましい。ここでフラーレン単結晶薄膜における「単結晶薄膜）」とは、実質的に結晶粒界が存在しないことを意味し、これは後述のように薄膜のＸ線回折解析における面内方向のロッキングカーブの半値幅で評価できる。

【0041】

白金層は、膜厚が５ｎｍ〜３０ｎｍであることが好ましい。その理由は、薄過ぎても厚過ぎても結晶性と平坦性を両立させる薄膜を作製することは困難だからである。

【0042】

また、白金層は、Ｘ線回折における（１１１）回折ピークのロッキングカーブ半値幅が０．１°以下であることが好ましく、０．０１°以下であることがより好ましい。

【0043】

また、白金層は、Ｘ線回折における低角側の鏡面振動が１０°以上にわたって観察できることが好ましく、１５°以上にわたって観察できることがより好ましく、２０°以上にわたって観察できることがさらに好ましい。低角側の鏡面振動が観察できることは膜厚が非常に均一であることを示している。

【0044】

（フラーレン薄膜）
フラーレン薄膜としては、Ｃ_６０以外に、Ｃ_７０、Ｃ_７６、Ｃ_７８、Ｃ_８２等の高次のフラーレンも用いることができるが、特にＣ_６０は球状であるため高い結晶性が得られやすく好ましい。また、Ｃ_６０薄膜を用いる場合、Ｃ_６０の純度はできるだけ高いことが好ましいが、本発明の効果を奏する範囲で、Ｃ_６０薄膜にＣ_６０以外のフラーレンが含まれてもよい。フラーレン薄膜は単結晶薄膜であることが好ましい。

【0045】

また、フラーレン薄膜が単結晶薄膜と見なせるためには、Ｘ線回折における（２２０）回折ピークのロッキングカーブ半値幅が４°以下であることが好ましく、３°以下であることがより好ましい。

【0046】

フラーレン薄膜は、膜厚が２ｎｍ〜５ｎｍであることが好ましい。その理由は、重合反応を用いた記録であるため、Ｃ_６０２分子分以上の厚さが必要であり、また膜厚が厚過ぎると絶縁化し、電圧を印加してもトンネル電流が流れにくくなるためである。

【0047】

（フラーレン薄膜の製造方法）
本発明のフラーレン薄膜の製造方法では基板上にスパッタリングで白金層を形成し、前記白金層上にフラーレンを真空蒸着法で成膜することによりフラーレン薄膜を製造する。

【0048】

基板は上記のものを用いることができる。

【0049】

（白金層の形成）
まず、基板上に白金層を形成する。白金層は、スパッタリング法を用いて前記基板上に形成する。好ましくは、前記スパッタリングの工程中の基板温度を４００℃〜９００℃、より好ましくは７５０℃〜８５０℃の間で適宜制御する。この範囲であれば、結晶性の良い白金層が形成できる。すなわち、スパッタリングの工程中の基板温度を４００℃〜９００℃にすると、Ｘ線回折における（１１１）回折ピークのロッキングカーブ半値幅が０．１°以下の（１１１）面が優先配向した白金層が形成でき、７５０℃〜８５０℃にすると、Ｘ線回折における（１１１）回折ピークのロッキングカーブ半値幅が０．０１°以下の（１１１）面が優先配向した白金層が形成できる（図６参照）。

【0050】

前記工程後、結晶性の良い白金層を形成するために、アニールを行うことが好ましい。
前記アニールは基板温度を４００℃〜９００℃、より好ましくは７５０℃〜８５０℃に適宜制御して行う。アニールの時間は５分〜３０分が好ましい。

【0051】

（ブラーレン薄膜の形成）
フラーレン薄膜はフラーレンを蒸着源として真空蒸着法で、前記白金層上に形成する。

【0052】

より良い結晶性のフラーレン単結晶薄膜を形成するために、前記フラーレン薄膜形成工程中の基板温度を好ましくは１００℃〜２００℃、より好ましくは１６０℃〜２００℃で適宜制御する。すなわち、フラーレン薄膜形成工程中の基板温度を１００℃〜２００℃にすると、Ｘ線回折における（２２０）回折ピークのロッキングカーブ半値幅が４°以下のフラーレン単結晶薄膜が形成でき、１６０℃〜２００℃にすると、Ｘ線回折における（２２０）回折ピークのロッキングカーブ半値幅が３°以下のフラーレン単結晶薄膜が形成できる（図７参照）。

【0053】

前記工程後、さらに良い結晶性のフラーレン薄膜を形成するためにアニールを行うことが好ましい。前記アニールは、基板温度を１００℃〜２００℃、より好ましくは１６０℃〜２００℃に適宜制御して行う。アニールの時間は５分〜３０分が好ましい。

【0054】

（記録媒体の製造方法）
本発明の記録媒体を製造するには、上述の本発明のフラーレン薄膜の製造方法を用いて行うことができる。

【0055】

（記録装置）
本発明の記録再生装置は、本発明の記録媒体を備えるものである。

【0056】

図８は、本発明の一実施形態の記録再生装置の一例を示すものである。
本実施形態の記録再生装置１００は、本発明の記録媒体１１、記録媒体１１を回転駆動させる媒体駆動部１２、記録媒体１１に対して情報の書き込み及び記録された情報の読み出しを電気的方法で行う読み出し／書き込みヘッド（フライングヘッド）１３、読み出し／書き込みヘッド１３を記録媒体１１に対して相対的に移動させるヘッド駆動部１４、及び前記読み出し／書き込みヘッド１３で前記記録媒体１１に対して情報の読み出し／書き込みを行うための電気信号の処理を行う記録再生信号処理系１５を備えている。

【0057】

また、記録再生信号処理系１５は、外部から入力されたデータを処理して記録信号を読み出し／書き込みヘッド１３に送り、読み出し／書き込みヘッド１３からの再生信号を処理してデータを外部に送ることが可能となっている。
ここで、上記読み出し／書き込みヘッドは読み出しヘッドと書き込みヘッドが一体化されたヘッドである。また、上記読み出し／書き込みヘッドは熱膨張によるヘッド浮上量の制御機能を有するＤＦＨ（Ｄｙｎａｍｉｃ Ｆｌｙｉｎｇ Ｈｅｉｇｈｔ）方式のヘッドであることが好ましい。

【0058】

（情報記録方法）
本発明の情報記録方法は、本発明の記録媒体であって、円板状の記録媒体を用い、前記フラーレン薄膜に情報を記録する方法であって、前記記録媒体を回転させながら、前記記録媒体のフラーレン薄膜の表面に書き込みヘッドを近接させ、該書き込みヘッドを前記記録媒体の略半径方向を移動させて、同心円状の所望のトラックに位置決めし、前記書き込みヘッドにより前記フラーレン薄膜に対して所定強度の電圧を局所的に印加することにより前記フラーレン薄膜に情報を記録するものである。
本発明の情報記録方法において、情報の記録の原理の一例として特許文献１の方法を用いることができる。

【0059】

（情報読み出し方法）
本発明の情報読み出し方法は、本発明の情報記録方法を用いて前記フラーレン薄膜に記録された情報を読み出す方法であって、前記記録媒体を回転させながら、前記記録媒体のフラーレン薄膜の表面に読み出しヘッドを近接させ、該読み出しヘッドを前記記録媒体の略半径方向を移動させて、同心円状の所望のトラックに位置決めし、前記読み出しヘッドにより前記情報が記録された部位と前記情報が記録されていない部位の電流変化を前記読み出しヘッドにより検出することにより記録した情報を読み出すものである。
本発明の情報読み出し方法において、情報の読み出しの原理の一例として特許文献１の方法を用いることができる。

【0060】

情報の記録（書き込み）は、電圧をかけてトンネル電流を流すことにより可能である。フラーレン単結晶薄膜は絶縁体であるため電流は流れない。ところが一定以上の電圧がかかるとトンネル効果でトンネル電流が流れる。その際、フラーレン分子同士が重合してポリマーを形成し、金属的な電気伝導性を持つ。ここで、重合した場所と重合していない場所のトンネル抵抗を測定すれば差異が検出されるため、トンネル電流により情報の記録を行うことが出来る。フラーレン単結晶薄膜はトンネル電流が流れた場所を流れなかった場所と区別することができる。すなわち一度トンネル電流が流れた場所にもう一度同じ電圧をかけると一回目より多くのトンネル電流が流れる。このように電圧をかけてトンネル電流を流すことにより、流れるトンネル電流の大きさに差異を付けることにより情報の記録を行うことができる。
一方、流れるトンネル電流の大きさの違いを検出することにより、記録された情報を読み取る（再生）することが可能となる。さらに逆方向に電圧をかけると一回目に流れたトンネル電流の値に戻る。したがって消去が可能である。

【0061】

この原理をハードディスク方式の書き込み、読み出し、消去に使うためには、記録媒体の表面から一定の飛行高さに常にヘッド先端が制御されている必要がある。また、トンネル電流は微小であるのでその変化を読み取る機構をヘッドに内蔵しておく必要がある。絶縁層であるフラーレン単結晶薄膜を流れた電流は白金層を面内方向に流れ、スピンドルを通じていったん外部の回路を通過後、ヘッドに戻ることになる。なお、例えば、サファイア基板／白金層／フラーレン単結晶薄膜の記録媒体の場合、サファイア基板およびフラーレン単結晶薄膜もスピンドルに接触しているが、これらは白金層に比べて抵抗が大きいので面内方向に電流が流れることはない。ハードディスク方式で記録媒体に対して書き込み、読み出しを行うためにはヘッドにトンネル電流を検出するセンサーを組み込む必要がある。ヘッドを飛行させるための機構は現行のハードディスクヘッドに使われているものと同類のものが使用できる。現行のハードディスクは読み書きの時にＤＦＨを使って既に飛行高さ１０Å（特許文献１のＳＴＭの探針を利用した情報記録における記録媒体と探針間の距離にほぼ同じ）を達成しているので、これと同じ機構を使うことができる。

【実施例】

【0062】

以下に実施例を挙げて本発明をさらに詳細に説明するが、以下の実施例は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明はこれらの実施例によって何等の制約を受けるものではない。

【0063】

（白金層の形成）
（０００１）表面が平坦に研磨された直径２インチ（約５０ｍｍ）のサファイア基板を用意し、基板温度を８００℃で約１０分保った。これにより不純物を除去し、清浄表面を出すことが出来る。

【0064】

次に前記基板にスパッタリングで白金を基板温度８００℃で成膜した。スパッタリングの条件はチャンパー到達真空度１×１０^−５Ｐａ、成膜Ａｒ圧力０．２Ｐａ、成膜電力８０Ｗ、成膜時間２０秒であった。次に、基板温度を８００℃に保ち、１０分間真空中でのアニールを行った。スパッタリングはＤＣマグネトロンスパッタ装置で行った。

【0065】

（フラーレン単結晶層の形成）
次に、フラーレンＣ_６０を抵抗加熱型の蒸着源るつぼ内に入れ、るつぼを加熱し、Ｃ_６０を昇華させて、前記白金層上に真空蒸着でＣ_６０単結晶薄膜を成膜した。成膜時の真空度は１×１０^−５Ｐａ、蒸発源の温度は約３８０℃、成膜時間は３０秒、基板は１８０℃とした。

【0066】

次に基板温度を１８０℃で５分間保ち、真空中でのアニールを行った。このアニールによりＣ_６０の結品性が向上した。

【0067】

Ｃ_６０単結晶薄膜の面間方向のＸ線回折の結果を図４に示す。Ｘ線回折結果には白金（１１１）、サファイア（０００６）回折ピークのみ確認された。また、低角側で鏡面振動と白金（１１１）回折ピークの周りにラウエ振動が観察されているが、これは白金とサファイアの界面が極めて明瞭に定義されており、白金の膜厚が均一であること、また白金がサファイア上で、エピタキシャル成長していることを示している。

【0068】

なお、図５に上記単結晶薄膜の、白金（１１１）、サファイア（０００６）回折ピークのロッキングカーブを示す。ロッキングカーブの半値幅（ＦＷＨＭ）が白金の結晶性の情報を与える。実施条件では単結晶サファイア基板とほぼ同じ結晶性で白金が成長しており、非常に良い結晶性が実現出来ていることが分かつた。なお、２インチサファイア基板上の任意の測定箇所の９割以上で、白金（１１１）の半値幅が０．０１°以下である結果を得たことから、大面積で結晶性が良い薄膜が形成されていることが分かった。

【0069】

図６に白金（１１１）のロッキングカーブの半値幅とスバッタ時の基板温度の関係を示す。特に、４００℃〜９００℃の間で半値幅が狭く、さらに７５０℃〜８５０℃の間では半値幅が０．０１°以下になっており、面間の配向性が良いことが分かる。

【0070】

Ｃ_６０（１１１）の回折ピークは白金層の鏡面振動に埋もれてしまうために、Ｃ_６０の結晶性の温度依存性は（２２０）のロッキングカーブで評価を行った。図７にＣ_６０（２２０）のロッキングカーブの半値幅とスパッタ時の基板温度の関係を示す。１００℃〜２００℃の問で半値幅が狭く、１６０℃〜２００℃の問で半値幅がさらに狭まっており、面内の配向性が良いことが分かつた。

【0071】

図９は、サファイア基板／白金層／Ｃ_６０単結晶薄膜からなる本発明の記録媒体について、走査トンネル顕微鏡（ＳＴＭ：シエンタオミクロン社製）によって、そのＣ_６０単結晶薄膜に電圧を印加した前後のＳＴＭ像である。（ａ）は電圧印加前、（ｂ）は電圧印加後である。丸状の各輝点が表面のＣ_６０分子像である。

【0072】

記録媒体の作製条件は以下の通りである；
基板：サファイア ２．５インチ、面方位（０００１）
Ｐｔスパッタ：１００Ｗ、２０秒、Ａｒガス０．２７Ｐａ、基板温度 ５００℃
Ｃ６０蒸着：４００℃、２０秒、基板温度１９０℃
また、ＳＴＭの探針はタングステン製のものを用い、観察のための走査条件、および、記録のための印加電圧条件は以下の通りである；
通常走査条件 : ２Ｖ、 ０．２ｎＡ
記録電圧条件 : −３．５Ｖ、１ｎＡ（定電流モード）、１秒

【0073】

図９（ａ）及び（ｂ）のそれぞれにおいて、符号Ａおよび符号Ｂで示した欠陥の位置から、電圧を印加したＣ_６０分子、および、分子像が変化した（トンネル電流が変化した）Ｃ_６０分子が識別できる。
図９（ａ）における矢印で示したＣ_６０分子像の直上で記録のための電圧を印加した。
図９（ｂ）における２つの矢印のうち、左側の矢印で示したＣ_６０分子像は（ａ）において矢印で示したＣ_６０分子像である。
左側の矢印で示したＣ_６０分子像の直上で記録のための電圧を印加したところ、そのＣ_６０分子像の隣のＣ_６０分子像の輝点が薄くなっていることがわかる。

【0074】

図９で示したＳＴＭ像の観察は、記録媒体を作製後、２４時間程度、大気に曝した記録媒体について行ったものであり、本発明の記録媒体が大気中で非常に安定であることがわかった。

【符号の説明】

【0075】

１ 基板
２ 白金層
３ フラーレン単結晶薄膜
１１ 記録媒体
１２ 媒体駆動部
１３ 読み出し／書き込みヘッド
１４ ヘッド駆動部
１５ 記録再生信号処理系
１００ 記録媒体
２００ 記録再生装置

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】