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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2022104590
(43)【公開日】2022-07-08
(54)【発明の名称】強誘電体記録媒体および強誘電体記憶装置
(51)【国際特許分類】
G11B 9/02 20060101AFI20220701BHJP
G11B 11/08 20060101ALI20220701BHJP
【ＦＩ】
G11B9/02
G11B11/08
【審査請求】未請求
【請求項の数】11
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2021210484
(22)【出願日】2021-12-24
(31)【優先権主張番号】P 2020219654
(32)【優先日】2020-12-28
(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP
(31)【優先権主張番号】P 2020219655
(32)【優先日】2020-12-28
(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP
(31)【優先権主張番号】P 2020219656
(32)【優先日】2020-12-28
(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP
(31)【優先権主張番号】P 2020219657
(32)【優先日】2020-12-28
(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP
(31)【優先権主張番号】P 2020219658
(32)【優先日】2020-12-28
(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP
(31)【優先権主張番号】P 2020219659
(32)【優先日】2020-12-28
(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP
(31)【優先権主張番号】P 2020219660
(32)【優先日】2020-12-28
(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP
(31)【優先権主張番号】P 2020219661
(32)【優先日】2020-12-28
(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP
(31)【優先権主張番号】P 2020219662
(32)【優先日】2020-12-28
(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP
(31)【優先権主張番号】P 2020219663
(32)【優先日】2020-12-28
(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP
(31)【優先権主張番号】P 2020219664
(32)【優先日】2020-12-28
(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP
(31)【優先権主張番号】P 2020219665
(32)【優先日】2020-12-28
(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP
(31)【優先権主張番号】P 2021050640
(32)【優先日】2021-03-24
(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP
(31)【優先権主張番号】P 2021050641
(32)【優先日】2021-03-24
(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP
(31)【優先権主張番号】P 2021068376
(32)【優先日】2021-04-14
(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP
(31)【優先権主張番号】P 2021098592
(32)【優先日】2021-06-14
(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP
(31)【優先権主張番号】P 2021101046
(32)【優先日】2021-06-17
(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP
(31)【優先権主張番号】P 2021117508
(32)【優先日】2021-07-16
(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP
(31)【優先権主張番号】P 2021160168
(32)【優先日】2021-09-29
(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP
(71)【出願人】
【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】100107766
【弁理士】
【氏名又は名称】伊東 忠重
(74)【代理人】
【識別番号】100070150
【弁理士】
【氏名又は名称】伊東 忠彦
(72)【発明者】
【氏名】柳澤 正明
(57)【要約】 （修正有）
【課題】高記録密度で、強誘電体記録媒体に記憶された情報を高速で読み込むことが可能で、単位記憶容量における小型化と、エネルギー消費量の増大を抑える強誘電体記録媒体及び強誘電体記憶装置を提供する。
【解決手段】強誘電体記録媒体１０は、基板１１の上に、電極層１２、強誘電体記録層１３、保護層１４をこの順に備える。強誘電体記録層１３は、強誘電体層１３１を含み、強誘電体層１３１を構成する材料が有する格子定数と、電極層１２又は基板１１を構成する材料が有する格子定数とが、±１０％の範囲内で格子整合されている。
【選択図】図１
【解決手段】強誘電体記録媒体１０は、基板１１の上に、電極層１２、強誘電体記録層１３、保護層１４をこの順に備える。強誘電体記録層１３は、強誘電体層１３１を含み、強誘電体層１３１を構成する材料が有する格子定数と、電極層１２又は基板１１を構成する材料が有する格子定数とが、±１０％の範囲内で格子整合されている。
【選択図】図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
基板の上に、電極層、強誘電体記録層、保護層をこの順に備える強誘電体記録媒体であって、
前記強誘電体記録層は、強誘電体層を含み、
前記強誘電体層を構成する材料が有する格子定数と、前記電極層又は前記基板を構成する材料が有する格子定数とが、±１０％の範囲内で格子整合されている強誘電体記録媒体。
前記強誘電体記録層は、強誘電体層を含み、
前記強誘電体層を構成する材料が有する格子定数と、前記電極層又は前記基板を構成する材料が有する格子定数とが、±１０％の範囲内で格子整合されている強誘電体記録媒体。
【請求項2】
前記強誘電体層が、単結晶膜である請求項１に記載の強誘電体記録媒体。
【請求項3】
前記強誘電体層は、短距離秩序性を有するアモルファス構造を有し、
前記短距離秩序性の長さが、２ｎｍ以下であり、
前記アモルファス構造が有する格子定数と、前記基板を構成する材料が有する格子定数とが、±１０％の範囲内で格子整合させている請求項１に記載の強誘電体記録媒体。
前記短距離秩序性の長さが、２ｎｍ以下であり、
前記アモルファス構造が有する格子定数と、前記基板を構成する材料が有する格子定数とが、±１０％の範囲内で格子整合させている請求項１に記載の強誘電体記録媒体。
【請求項4】
前記基板が、シリコンを有し、
前記強誘電体層が、酸化ハフニウムを有する請求項１～３の何れか１項に記載の強誘電体記録媒体。
前記強誘電体層が、酸化ハフニウムを有する請求項１～３の何れか１項に記載の強誘電体記録媒体。
【請求項5】
前記強誘電体層が、酸化ハフニウムと、シリコン、アルミニウム、ガドリニウム、イットリウム、ランタン及びストロンチウムからなる群から選択される一種以上の添加物とを含む混合物、又は酸化ハフニウムと二酸化ジルコニウムとを含む混晶ＨｆｘＺｒ１－ｘＯ２（ｘは、０．３～０．６である。）を含む請求項４に記載の強誘電体記録媒体。
【請求項6】
前記添加物の含有量が、１原子％～２０原子％である請求項５に記載の強誘電体記録媒体。
【請求項7】
前記強誘電体記録層は、前記強誘電体層と、前記強誘電体層と前記電極層との間に設けられる常誘電体層を備え、
前記常誘電体層が、酸化物、窒化物、炭化物、ホウ化物及びケイ化物からなる群から選択される１種以上の常誘電体を含む請求項１～６の何れか１項に記載の強誘電体記録媒体。
前記常誘電体層が、酸化物、窒化物、炭化物、ホウ化物及びケイ化物からなる群から選択される１種以上の常誘電体を含む請求項１～６の何れか１項に記載の強誘電体記録媒体。
【請求項8】
前記常誘電体層を構成する常誘電体が有する格子定数と、前記強誘電体層を構成する強誘電体が有する格子定数とが、±１０％の範囲内で格子整合させている請求項７に記載の強誘電体記録媒体。
【請求項9】
前記常誘電体層の膜厚が、１ｎｍ～１００ｎｍである請求項７又は８に記載の強誘電体記録媒体。
【請求項10】
前記常誘電体層の膜厚が、１ｎｍ～３０ｎｍであり、
前記強誘電体層の膜厚が、１ｎｍ～３０ｎｍであり、
前記常誘電体層と前記強誘電体層の膜厚は等しいか前記常誘電体層が薄く、
前記常誘電体層と前記強誘電体層の膜厚の差が１０ｎｍ以下である請求項７～９の何れか一項に記載の強誘電体記録媒体。
前記強誘電体層の膜厚が、１ｎｍ～３０ｎｍであり、
前記常誘電体層と前記強誘電体層の膜厚は等しいか前記常誘電体層が薄く、
前記常誘電体層と前記強誘電体層の膜厚の差が１０ｎｍ以下である請求項７～９の何れか一項に記載の強誘電体記録媒体。
【請求項11】
請求項１～１０の何れか一項に記載の強誘電体記録媒体と、
前記強誘電体記録媒体に対して情報の書き込み及び読み込みを行う導電性プローブと、
前記導電性プローブを前記強誘電体記録媒体の表面で浮上走行させるプローブスライダーと、
前記強誘電体記録媒体を回転させる強誘電体記録媒体駆動部と、
前記導電性プローブと情報の書き込み信号及び読み込み信号の処理を行う記録再生信号処理部と、
を備える強誘電体記憶装置。
前記強誘電体記録媒体に対して情報の書き込み及び読み込みを行う導電性プローブと、
前記導電性プローブを前記強誘電体記録媒体の表面で浮上走行させるプローブスライダーと、
前記強誘電体記録媒体を回転させる強誘電体記録媒体駆動部と、
前記導電性プローブと情報の書き込み信号及び読み込み信号の処理を行う記録再生信号処理部と、
を備える強誘電体記憶装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、強誘電体記録媒体および強誘電体記憶装置に関する。
【背景技術】
【0002】
ハードディスクドライブ、各種記録メディア等の記録媒体として、強誘電体の分極を変えることで繰り返し情報を記録することが可能な強誘電体記録媒体がある。強誘電体記録媒体は、強誘電体層を備え、外部電界の印加によって生じる強誘電体の自発分極を利用することにより、記録容量の高容量化を図った超高密度の記録媒体である。強誘電体記録媒体は、大容量化が可能であることから、強誘電体記録媒体を備えた強誘電体記憶装置の開発が検討されている。
【0003】
特許文献１には、誘電体記録媒体を構成する誘電体材料に交流電界を印加し、誘電体材料の有する非線形誘電特性により誘電体記録媒体に記録された情報を再生する誘電体記録再生装置が開示されている。
【0004】
特許文献２には、絶縁性の基板の上に電極層及び強誘電体層を設けた記録媒体をスピンドルに装着し、ヘッドアッセンブリに取り付けたヘッドスライダを記録媒体の表面から所定量浮上した状態で保持して、記録媒体に情報の記録及び再生を行う情報記憶装置が開示され、また、情報の読み込みに半導体センサーを用いることが開示されている。また、強誘電体層の材料としては、チタン酸鉛、チタン酸バリウム、チタン酸ストロンチウム、チタン酸ストロンチウムバリウム等のペロブスカイト系材料やタンタル酸リチウム、ニオブ酸リチウム等が開示されている。
【0005】
特許文献３には、プローブの先端部近傍を取り囲むように円環状のガードを設け、塵埃がプローブに接触及び衝突するのを防ぎ、移動手段として圧電材料を用いてプローブを記録面と略直交する方向に移動させる情報記録読取ヘッドが開示されている。
【0006】
特許文献４には、先端が誘電体記録媒体に対向するように支持部材に立設された突起部を備え、突起部は、先端において稜線を有しており、突起部が異方性エッチングを施して形成された鋳型を用いて形成される記録再生ヘッドが開示されている。
【0007】
特許文献５には、強誘電体と常誘電体を積層してなる誘電体積層体を備えるメモリ装置が開示されている。
【0008】
特許文献６には、探針と各バイアス電極間にデータに対応した電圧を印加することで、探針と各バイアス電極とで誘電体記録媒体の表面と平行な分極方向を有する分極ドメインを形成し、４種のデータが誘電体記録媒体の所定部位に記録され、多値情報を記録する誘電体記録再生ヘッドが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0009】
【特許文献1】特開２００４－１４０１６号公報
【特許文献2】特開２００７－２７２９６１号公報
【特許文献3】特開２００４－１７１６２２公報
【特許文献4】特開２００５－１５８１１７号公報
【特許文献5】特開平９－３０７０７３号公報
【特許文献6】特開２００４－１７８７５０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0010】
超高速通信技術を利用したストレージサービスは進化しつつある。ストレージサービスでは、コンピュータ、通信端末等の様々な機器がインターネットを通じてストレージに接続され、種々の情報が共有されている。これらの通信には、一般に光ファイバーが用いられ、その通信速度は１０Ｇｂｐｓ（ギガビット／秒）を超える。
【0011】
また、光ファイバーの敷設が難しい環境や移動体においては、１０Ｇｂｐｓ以上の無線及び移動体通信、いわゆる５Ｇへと移行し、さらには１００Ｇｂｐｓ以上の６Ｇへの適用も検討されている。
【0012】
これらのストレージサービスでは、ストレージとして、主に、ＨＤＤ、フラッシュメモリ（ＳＳＤ）等の記録媒体が用いられる。ＨＤＤでの転送速度は一般的に１Ｇｂｐｓ程度であり、ＳＳＤでの転送速度は一般的に３Ｇｂｐｓ程度である。そのため、１台のストレージでは超高速通信の厳しい入出力要件を満たすことは困難である。また、ストレージに求められる容量も増加の一途をたどっている。
【0013】
また、地球温暖化が大きな社会問題となる中、ストレージサービスの利用拡大に伴う電力消費量の増加が懸念されている。そのため、単位記憶容量当たりのエネルギー消費量が少なく、環境負荷を低減できる効率的なストレージが求められている。
【0014】
強誘電体記憶装置では、高記録密度の強誘電体記録媒体を多数枚積層して高速回転させることで、高い転送速度と高記憶容量化を実現できる。そのためには、先鋭化されたプローブを再現性良く製造し、これを記録媒体の表面にナノレベルまで近づけ、情報の読み書きを行う必要がある。
【0015】
しかしながら、特許文献１の誘電体記録再生装置では、強誘電体層に外部電界を印加する際、交流電界を使用している。そのため、強誘電体記録媒体が備える強誘電体層に記憶した情報をプローブによって読み込む際、読み込み速度は、交流電界の周波数の制限を受けるため、交流電界以上の周波数では情報を読み込むことができないという問題があった。また、高速読み込みが可能な非線形誘電特性を有する誘電体材料も限られていた。さらに、安定して読み書きできるヘッドの探針を作るのが難しく、探針と強誘電体層との距離を高い精度で高速に制御するのが難しかった。
【0016】
また、特許文献２に記載の情報の読み込み方法では、強誘電体層から得られる電界が弱く、半導体センサーの感度も低いという問題点があった。また、強誘電体層として用いる強誘電体の単結晶薄膜の形成が困難であった。さらに、情報の書き込みに用いる先鋭化された先端部を有する針状電極を得るのが難しかった。
【0017】
また、特許文献５に記載のメモリ装置では、プローブと強誘電体層との間に流れる微弱なトンネル電流を検知するのは困難であった。
【0018】
さらに、特許文献３、４及び６の技術でも、高記録密度で強誘電体層に記憶した情報を高速に読み取ることは検討されていなかった。
【0019】
そのため、従来の技術では、高記録密度で、強誘電体層に記憶した情報の高速読み込みが可能な記憶装置は得られなかった。
【0020】
本発明の一態様は、高記録密度で、強誘電体記録媒体に記憶された情報を高速で読み込むことが可能で、単位記憶容量における小型化と、エネルギー消費量の増大を抑えることができる強誘電体記録媒体を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0021】
本発明に係る強誘電体記録媒体の一態様は、基板の上に、電極層、強誘電体記録層、保護層をこの順に備える強誘電体記録媒体であって、前記強誘電体記録層は、強誘電体層を含み、前記強誘電体層を構成する材料が有する格子定数と、前記電極層又は前記基板を構成する材料が有する格子定数とが、±１０％の範囲内で格子整合されている。
【発明の効果】
【0022】
本発明に係る強誘電体記憶媒体の一態様は、高記録密度で、強誘電体記録媒体に記憶された情報を高速で読み込むことが可能で、単位記憶容量における小型化と、エネルギー消費量の増大を抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【0023】
【図1】本発明の実施形態に係る強誘電体記録媒体の構成を示す部分断面図である。
【図2】本発明の実施形態に係る強誘電体記録媒体の斜視図である。
【図3】本発明の実施形態に係る強誘電体記録媒体が情報記録装置のスピンドルシャフトに挿入された状態の一例を示す断面図である。
【図4】導電性プローブの曲率半径と、電界強度との関係の一例を示す図である。
【図5】強誘電体層の分極反転が導電性プローブ直下の中央部から周辺部へと広がっていく過程を模式的に示す説明図である。
【図6】強誘電体記録媒体のデータ領域とサーボ情報領域を示す図である。
【図7】従来の強誘電体記録媒体が情報記録装置のスピンドルシャフトに挿入した状態の一例を示す断面図である。
【図8】強誘電体記憶装置を示す斜視図である。
【図9】ヘッドアッセンブリを下側から見たときの構成を示す斜視図である。
【図10】プローブスライダーの構成の一例を示す断面図である。
【図11】プローブスライダーの構成の別の一例を示す断面図である。
【図15】導電性プローブの構成を示す断面図である。
【図16】導電性プローブの製造方法の一例を示す図である。
【図17】導電性プローブの他の製造方法の一例を示す図である。
【図18】導電性プローブの他の構成を示す斜視図である。
【図19】導電性プローブの他の構成を示す斜視図である。
【図20】導電性プローブの他の構成を示す断面図である。
【図21】プローブスライダーの構成の一例を示す断面図である。
【図22】導電性プローブの他の製造方法の一例を示す説明図である。
【図23】導電性プローブの他の構成を示す断面図である。
【図24】導電性プローブの他の製造方法の一例を示す説明図である。
【図25】導電性プローブの変位を示す説明図である。
【図26】強誘電体記録媒体駆動部の構成を示す断面図である。
【図27】電圧波形を示す図である。
【図28】プローブスライダーの他の構成の一例を示す断面図である。
【図29】従来の磁気ヘッドスライダーの構成の一例を示す説明図である。
【図30】本発明の実施形態に係るデータ管理システムの構成を示す図である。
【図31】外部記憶装置の構成の一例を示す図である。
【図32】強誘電体記録媒体に保存されるデータの接続関係の一例を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【0024】
以下、本発明の実施形態について詳細に説明する。なお、説明の理解を容易にするため、各図面において同一の構成要素に対しては同一の符号を付して、重複する説明は省略する。また、図面における各部材の縮尺は実際とは異なる場合がある。本明細書において数値範囲を示す「～」は、別段の断わりがない限り、その前後に記載された数値を下限値及び上限値として含むことを意味する。
【0025】
＜強誘電体記録媒体＞
本発明の実施形態に係る強誘電体記録媒体について説明する。図１は、本発明の実施形態に係る強誘電体記録媒体の構成を示す部分断面図であり、図２は、本発明の実施形態に係る強誘電体記録媒体の斜視図であり、図３は、本発明の実施形態に係る強誘電体記録媒体が情報記録装置のスピンドルシャフトに挿入された状態の一例を示す断面図である。図１に示すように、強誘電体記録媒体１０は、基板１１、電極層１２、強誘電体記録層１３、保護層１４及び潤滑剤層１５を備え、基板１１上に、電極層１２、強誘電体記録層１３、保護層１４及び潤滑剤層１５をこの順に積層している。強誘電体記録媒体１０の表面（主面）１０１の近傍には、プローブスライダー１６の強誘電体記録媒体１０に対向する面側に取り付けられた導電性プローブ１７が配置され、導電性プローブ１７によって、強誘電体記録層１３に含まれる強誘電体層１３１への情報の記録（書き込み）及び再生（読み出し）が行われる。
本発明の実施形態に係る強誘電体記録媒体について説明する。図１は、本発明の実施形態に係る強誘電体記録媒体の構成を示す部分断面図であり、図２は、本発明の実施形態に係る強誘電体記録媒体の斜視図であり、図３は、本発明の実施形態に係る強誘電体記録媒体が情報記録装置のスピンドルシャフトに挿入された状態の一例を示す断面図である。図１に示すように、強誘電体記録媒体１０は、基板１１、電極層１２、強誘電体記録層１３、保護層１４及び潤滑剤層１５を備え、基板１１上に、電極層１２、強誘電体記録層１３、保護層１４及び潤滑剤層１５をこの順に積層している。強誘電体記録媒体１０の表面（主面）１０１の近傍には、プローブスライダー１６の強誘電体記録媒体１０に対向する面側に取り付けられた導電性プローブ１７が配置され、導電性プローブ１７によって、強誘電体記録層１３に含まれる強誘電体層１３１への情報の記録（書き込み）及び再生（読み出し）が行われる。
【0026】
図２に示すように、強誘電体記録媒体１０は、主面の中心部分に開口部１０ａを有する円盤状（ディスク状）に形成されている。図３に示すように、強誘電体記録媒体１０の開口部１０ａには、強誘電体記録媒体１０を回転させる強誘電体記録媒体駆動部のスピンドルシャフト１８が挿入されることで、強誘電体記録媒体１０がスピンドルシャフト１８に固定される。
【0027】
強誘電体記録媒体１０は、図３に示すように、基板１１の上下両面の上に、強誘電体記録層１３（強誘電体層１３１、常誘電体層１３２）を有し、情報を基板１１の上下両面に記録（両面記録）できるが、基板１１の上面又は下面の一方の面のみに強誘電体記録層１３を有し、情報を基板１１の片面にのみ記録（片面記録）できるものでもよい。
【0028】
［基板］
基板１１は、電極層１２、強誘電体記録層１３、保護層１４及び潤滑剤層１５を保持する機能を有する。
基板１１は、電極層１２、強誘電体記録層１３、保護層１４及び潤滑剤層１５を保持する機能を有する。
【0029】
基板１１の電気的特性は特に限定されず、絶縁体、導電体のいずれであってもよい。
【0030】
絶縁体としては、例えば、ガラス、シリコン、酸化マグネシウム（ＭｇＯ）、サファイア等を用いることができる。
【0031】
導電体としては、アルミニウム及びその合金、クロム、白金、金、銀、鉄等の金属材料、酸化インジウム（ＩｎＯ２）等の酸化物等を用いることができる。また、ドーピングにより導電性を付与したシリコンを用いることができる。
【0032】
基板１１が導電体である場合には、基板１１は電極層１２としての機能を有することができる。そのため、基板１１上に電極層１２が配置されない場合には、基板１１を構成する材料は、導電体であることが好ましい。
【0033】
基板１１は、うねりが少なく、平滑性が高く、高速回転させた場合に生じるばたつき（フラッタリング）が小さいものであることが好ましい。
【0034】
基板１１の厚さは、その目的を達成するものであれば特に限定されず、例えば、１００μｍ～１ｍｍが好ましい。
【0035】
基板１１を構成する材料は、強誘電体層１３１との格子整合を考慮して、強誘電体層１３１を構成する材料が有する格子定数と、基板１１を構成する材料が有する格子定数とを、±１０％の範囲内で格子整合させることが好ましい。これにより、強誘電体層１３１の結晶性が高まり、強誘電体記録媒体の記録密度を高めることができる。
【0036】
また、基板１１を構成する材料の結晶系と、強誘電体層１３１を構成する材料の結晶系を同じにするのが好ましく、また、基板１１を構成する材料の結晶型と、強誘電体層１３１を構成する材料の結晶型を同じにするのが好ましい。この結晶系と結晶型は、どちらか一方が同じなら良いが、最も好ましくは、結晶系と結晶型の両者を同じにする。これにより、強誘電体層１３１の結晶性が高まり、強誘電体記録媒体の記録密度を高めることができる。
【0037】
ここで、結晶系には、結晶の対称性を定める分類により、三斜晶系、単斜晶系、直方晶系（斜方晶系）、正方晶系、六方晶系、立方晶系等があるので、基板１１を構成する材料と強誘電体層１３１を構成する材料でこれを同じにすることが好ましい。
【0038】
また、結晶構造には、結晶の最密充填を基にする分類により、単純立方格子構造、面心立方格子構造、体心立方格子構造、六方最密充填構造、ダイヤモンド構造、白スズ型構造、グラファイト構造、Ａ１５型構造、塩化ナトリウム型構造、塩化セシウム型構造、閃亜鉛鉱型構造、ウルツ鉱型構造、ヒ化ニッケル型構造、一酸化鉛型構造、蛍石型構造、黄鉄鉱型構造、赤銅鉱型構造、ルチル型構造、ヨウ化カドミウム型構造、フッ化ビスマス型構造、酸化レニウム型構造、Ｎｉ４Ｍｏ型構造、Ａｌ４Ｂａ型構造、ホウ化カルシウム型構造、ＣａＣｕ５型構造、コランダム型構造、ペロブスカイト型構造、ウルマナイト型構造、スピネル型構造、リン酸銀型構造、ＣｕＡｕＩ型構造、Ｋ４結晶構造等がある。基板１１を構成する材料と強誘電体層１３１を構成する材料で結晶構造を同じにすることが好ましい。
【0039】
例えば、強誘電体層１３１に酸化ハフニウムを選択した場合、酸化ハフニウムは直方晶系、蛍石型構造であり、格子定数は、ａ軸が５．３０Å、ｂ軸が５．１１Å、ｃ軸が５．１０Åである。しかしながら、酸化ハフニウムの結晶系は、安定相である単斜晶系から正方晶系さらに立方晶系と変化することが知られている。これらの結晶系では強誘電体性を示さないので、この立方晶系の酸化ハフニウムを熱処理等によって直方晶系に変化させ、強誘電体とすることが重要である。
【0040】
そのため、基板１１を構成する材料は、その格子定数が±１０％の範囲内で格子整合するように、４．６Å～５．８Åとし、結晶系は、直方晶系、単斜晶系、正方晶系、立方晶系の何れかとするのが好ましく、より好ましくは、直方晶系か立方晶系とする。また、結晶構造が蛍石型構造である材料を用いることが好ましい。このような材料として、例えば、シリコン、Ｇｅ、Ｐｄ、ＣｅＯ２等がある。シリコンは、ａ軸、ｂ軸及びｃ軸の格子定数が５．４Åであり、立方晶系である。Ｇｅは格子定数が５．７Åであり、立方晶系である。Ｐｄは格子定数が５．０Åであり、立方晶系である。ＣｅＯ２は格子定数が５．４Åであり、立方晶系である。
【0041】
［電極層］
電極層１２は、基板１１上に設けることができる。電極層１２は、強誘電体記録層１３の下側（導電性プローブ１７側とは反対側）に設けて、強誘電体記録層１３に対して情報の読み書きを行う導電性プローブ１７の対向電極として機能することができる。
電極層１２は、基板１１上に設けることができる。電極層１２は、強誘電体記録層１３の下側（導電性プローブ１７側とは反対側）に設けて、強誘電体記録層１３に対して情報の読み書きを行う導電性プローブ１７の対向電極として機能することができる。
【0042】
電極層１２を構成する材料は、強誘電体記録層１３を構成する強誘電体層１３１との格子整合を考慮して、強誘電体層１３１と同一の結晶系及び結晶型の何れか一方又は両方とするのが好ましい。これにより、強誘電体層１３１の結晶性が高まり、強誘電体記録媒体の記録密度を高めることができる。
【0043】
電極層１２を構成する材料が有する格子定数は、強誘電体層１３１を構成する材料が有する格子定数と±１０％の範囲内で格子整合させるのが好ましい。これにより、強誘電体層１３１の結晶性が高まり、強誘電体記録媒体の記録密度を高めることができる。
【0044】
強誘電体層１３１は、単結晶膜であることが好ましい。
【0045】
電極層１２を構成する材料は、強誘電体層１３１を構成する材料に応じて適宜選択でき、例えば、アルミニウム、クロム、白金、金、銀、鉄等の金属材料、ＩｎＯ２等の酸化物等を用いることができる。
【0046】
例えば、強誘電体層１３１に酸化ハフニウムを選択した場合は、前述のように、電極層１２を構成する材料は、その格子定数が±１０％の範囲内で格子整合するように、４．６Å～５．８Åとし、結晶系は、直方晶系、単斜晶系、正方晶系、立方晶系の何れかとするのが好ましく、より好ましくは、直方晶系か立方晶系とする。また、結晶構造が蛍石型構造である材料を用いることが好ましい。このような材料として、例えば、Ｇｅ、Ｐｄ等がある。Ｇｅは格子定数が５．７Åであり、立方晶系である。Ｐｄは格子定数が５．０Åであり、立方晶系である。
【0047】
ここで、金属材料は、酸化物に比べて格子歪を緩和させやすいので、強誘電体層１３１と結晶系、結晶型、格子定数が相違しても、それにより生じた格子歪を緩和させやすい。その観点では、強誘電体層１３１の結晶性を高める効果は、電極層１２より基板１１の方が高くなる。
【0048】
電極層１２は、電極層１２を構成する材料を用いて、スパッタや蒸着等の任意の形成方法により、基板１１上に導電性薄膜を形成することにより作製できる。
【0049】
電極層１２の厚さは、その目的を達成するものであれば特に限定されるものではなく、例えば、１０ｎｍ～５００ｎｍが好ましい。
【0050】
［強誘電体記録層］
強誘電体記録層１３は、電極層１２の上面に設けられ、情報を記録する機能を有する。強誘電体記録層１３は、強誘電体層１３１を含み、他の層を含んでもよい。
強誘電体記録層１３は、電極層１２の上面に設けられ、情報を記録する機能を有する。強誘電体記録層１３は、強誘電体層１３１を含み、他の層を含んでもよい。
【0051】
強誘電体層１３１は、情報を記録する機能を有する。強誘電体層１３１は、強誘電性を示す強誘電体であれば特に限定されないが、電気的特性の点から、酸化物強誘電体が好ましい。
【0052】
酸化物強誘電体としては、例えば、チタン酸鉛（ＰｂＴｉＯ３）、ジルコン酸鉛（ＰｂＺｒＯ３）、チタン酸バリウム（ＢａＴｉＯ３）、ニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ３）、タンタル酸リチウム（ＬｉＴａＯ３）、酸化ハフニウム（ＨｆＯ２）等を挙げることができる。これらの中でも、特に、酸化ハフニウムを用いるのが好ましい。チタン酸鉛、ジルコン酸鉛、チタン酸バリウム、ニオブ酸リチウム、タンタル酸リチウム等の酸化物強誘電体は正方晶系ペロブスカイト型結晶構造であり、結晶構造が複雑で成膜温度も高い。一方、酸化ハフニウムは直方晶系（ｏｒｔｈｏｒｈｏｍｂｉｃ ｃｒｙｓｔａｌ ｓｙｓｔｅｍ）蛍石型構造であり、２元系でペロブスカイト型結晶構造よりも単純な構造であるため、低い温度で成膜できる。
【0053】
強誘電体層１３１は、酸化ハフニウムを含む場合、添加物を含むか、酸化ハフニウムと二酸化ジルコニウム（ＺｒＯ２）の混晶（ＨｆｘＺｒ１－ｘＯ２）を含むことが好ましい。
【0054】
強誘電体層１３１が、酸化ハフニウムと添加物を含む場合、添加物としては、シリコン（Ｓｉ）、アルミニウム（Ａｌ）、ガドリニウム（Ｇｄ）、イットリウム（Ｙ）、ランタン（Ｌａ）、ストロンチウム（Ｓｒ）等が挙げられる。これらは、１種単独で用いてもよいし、２種以上を併用してもよい。
【0055】
添加物の含有量は、１原子％～２０原子％の範囲内が好ましく、３原子％～１７原子％の範囲内がより好ましく、５原子％～１５原子％の範囲内が更に好ましい。添加物の含有量が、上記好ましい範囲内であれば、強誘電体層１３１の形成時の成膜の温度を低下させることができると共に、添加物の使用量を低減できる。
【0056】
添加物を酸化ハフニウムに添加する方法は、特に限定されず、適宜任意の方法を用いて含めることができる。
【0057】
強誘電体層１３１が酸化ハフニウムと二酸化ジルコニウムの混晶（ＨｆｘＺｒ１－ｘＯ２）を含む場合、ＨｆｘＺｒ１－ｘＯ２中のｘは、０．３～０．６が好ましい。
【0058】
強誘電体層１３１は、好ましくは単結晶で構成するが、短距離秩序性を有するアモルファス構造を含んでもよい。強誘電体層１３１は、短距離秩序性を有するアモルファス構造のみで構成されてもよいし、単結晶領域を含んでもよい。短距離秩序性とは、アモルファス構造を構成する原子同士の短距離の秩序であり、具体的には、最近接原子数（最も近い原子の数）、原子間の結合距離、原子間の結合角等が秩序立った性質をいう。一方、長距離秩序性とは、結晶を構成する原子のうち、離れた位置にある原子同士の秩序であり、具体的には、最近接原子数、結合距離、結合角等が原子間距離をはるかに超えた範囲で規則性をもつことをいい、その構造を有する物質の総称が単結晶である。強誘電体層１３１は、短距離秩序性を有するアモルファス構造を含むと、アモルファス構造を含む領域において結晶格子歪による分極反転が生じて、情報を記録できる。また、アモルファス構造を含む領域は、結晶粒界及び格子欠陥を含まないため、アモルファス構造を形成している領域が広いほど強誘電体層１３１の記録領域が広くなる。
【0059】
強誘電体層１３１の短距離秩序性の長さは、２ｎｍ以下とするのが好ましい。短距離秩序性の長さとは、原子間の短距離の秩序性を有する領域の長さであり、強誘電体記録媒体面に対して、原子間の縦方向の長さと横方向の長さを意味する。短距離秩序性の長さは、短距離秩序性の縦横高さともいう。現在のハードディスクドライブ（ＨＤＤ）のビットサイズは磁気記録媒体面において縦横１０ｎｍ程度の長さであり、その領域は数個程度の磁性粒子で構成される。強誘電体記録媒体が磁気記録媒体より高い記録密度を有するためには、強誘電体記録媒体のビットサイズは磁気記録媒体のビットサイズより小さくする必要がある。強誘電体層１３１の１ビット領域内に数個程度の記録領域を含むためには、短距離秩序性を有する領域（即ち、磁気記録媒体に含まれる磁性粒子に相当する）の長さは２ｎｍ以下であることが好ましい。
【0060】
長さが２ｎｍ以下の短距離秩序性を有するアモルファス構造は、Ｘ線回折、電子顕微鏡観察、電子線回折等によって確認できる。即ち、このような構造は、電子顕微鏡観察で明瞭な結晶は確認できず、電子線回折ではハローパターンと呼ばれるぼやけた強度分布が得られる。また、Ｘ線回折においても、短距離秩序性を有する結晶面位置にハローパターンが得られる。そして、強誘電体層１３１を成膜温度以上（おおよそ成膜温度から＋２００℃）に加熱すると、そのハローパターンが鋭いピークを持つシグナルに変化する。これは、強誘電体層１３１で生じていた短距離秩序性が、基板加熱によって長距離秩序性へと変化するためである。
【0061】
アモルファス構造が有する短距離秩序性の格子定数と、基板１１を構成する材料が有する格子定数とは、±１０％の範囲内で格子整合させるのが好ましい。これにより、強誘電体層１３１の短距離秩序性が高められ、強誘電体記録媒体１０の記録密度が高められる。
【0062】
強誘電体層１３１の膜厚は、合計で１ｎｍ～１０００ｎｍの範囲内で適宜選択される。強誘電体層１３１の膜厚が上記の範囲内であれば、強誘電体層１３１に分極反転を生じさせることができると共に、強誘電体層１３１を分極反転するために必要な電圧を抑えることができる。
【0063】
また、強誘電体層１３１の膜厚は、強誘電体層１３１に分極反転を生じさせつつ、その強誘電体層１３１の分極反転に必要な電圧をできる限り小さく抑える観点から、合計で１ｎｍ～３０ｎｍが好ましく、３ｎｍ～２５ｎｍがより好ましく、５ｎｍ～２０ｎｍがさらに好ましい。
【0064】
強誘電体層１３１の実際の膜厚は、次の観点から総合的に決定するのが好ましい。
【0065】
強誘電体記録媒体の記録密度の観点では、トラック方向のビット長さを例えば１０ｎｍとする場合は、強誘電体層１３１の膜厚はビット長の１倍～５倍である１０ｎｍ～５０ｎｍとするのが好ましく、ビット長さを１ｎｍとする場合は、膜厚を１ｎｍ～５ｎｍとするのが好ましい。強誘電体層１３１における１ビットは、強誘電体の立体で構成されるため、その縦横高さの比率は経験上１倍から５倍の範囲内であると安定するからである。
【0066】
導電性プローブでの読み込み感度の観点では、読み込みにトンネル電流を用いる場合であり、読み込み感度を高めたい場合は、強誘電体層の膜厚は厚くし、読み込み感度を下げたい場合は、強誘電体層１３１の膜厚を薄くする。即ち、強誘電体は絶縁体でバンドギャップが大きいので、強誘電体層１３１の膜厚が厚くなるほどエネルギーバンドの障壁が大きくなり、トンネル電流は流れにくくなり、これを検知する導電性プローブの感度も高める必要がある。一方で、強誘電体層１３１の膜厚が薄くなると、トンネル電流は流れやすくなり、導電性プローブの感度を下げることができる。
【0067】
また、読み込みに原子間力を用いる場合は、強誘電体層１３１の膜厚が厚くなるほど強誘電体層１３１の電荷量も増えるので、これを検知する導電性プローブの読み込み感度は下げることができる。一方で、強誘電体層１３１の膜厚が薄くなると、強誘電体層１３１の電荷量も減少するので、導電性プローブの感度を高める必要がある。
【0068】
強誘電体層１３１のリーク電流の観点では、強誘電体層１３１の膜厚が厚くなるほど強誘電体層１３１の電荷量も増えるので、リーク電流の影響を低減することができるので、リフレッシュ（再書き込み）頻度を下げることができる。一方で、強誘電体層１３１の膜厚が薄くなると電荷量も減少するので、リーク電流の影響も高まり、リフレッシュ頻度は高まる。
【0069】
強誘電体層１３１の結晶性の観点では、強誘電体層１３１の膜厚が厚くなるほど結晶性が高まる傾向がある。
【0070】
強誘電体層１３１の成長表面の平滑性の観点では、強誘電体層１３１の膜厚が薄いほど平滑性が高まる傾向がある。
【0071】
強誘電体層１３１の形成方法としては、公知の方法を用いることができ、例えば、スパッタ法、ＣＶＤ法、ゾルゲル法、レーザーアブレーション法等が挙げられる。これらの中でも、スパッタ法及びＣＶＤ法が好ましい。
【0072】
強誘電体記録層１３の結晶性を高めるためには、成膜温度を５００℃程度に高めるのが好ましい。しかし、成膜温度が５００℃を超えると、強誘電体層１３１が多結晶化し易くなると共に、成長面も荒れ易くなる。また、使用できる基板１１の種類も制限される。成膜方法として、スパッタ法及びＣＶＤ法を用いれば、成膜温度を抑えることができ、強誘電体層１３１の多結晶化を抑制すると共に、成長面の荒れを抑えることができる。
【0073】
強誘電体層１３１の形成方法として、スパッタ法を用いる場合には、スパッタ法の中でも、成膜領域のガス温度を下げつつ電子温度を高めるため、プラズマアシストを用いた、高周波スパッタ法及び反応性スパッタ法を用いるのが好ましい。強誘電体層１３１の形成方法として、ＣＶＤ法を用いる場合には、プラズマＣＶＤ法、ＥＡＣＶＤ法及び有機金属ＣＶＤ法（ＭＯＣＶＤ法）を用いるのが特に好ましい。これにより、立方晶系の酸化ハフニウムを直方晶系に変化させやすくなる。
【0074】
強誘電体層１３１には、上述の通り、情報が記録される。強誘電体層１３１に情報を記録し、保持する原理は、以下の通りである。即ち、強誘電体層１３１を構成する強誘電体は、その抗電界を超える電界を印加することによって分極方向が変化する性質を有する。また、強誘電体は、電界の印加によって分極方向を変化させると、その後、電界の印加を止めても、その分極方向を維持する性質を有する（自発分極）。これらの性質を利用することで、情報を強誘電体層１３１に記録して保持できる。例えば、強誘電体層１３１の全体の分極方向を、強誘電体記録媒体１０の表面と垂直の一方向に予め揃えておく。そして、強誘電体層１３１に、抗電界を超える電界を、強誘電体記録媒体１０の表面と垂直な方向に、局所的に印加する。これにより、電界を印加した部分の分極方向が反転した後、電界の印加を止めても、当該分極方向は反転した状態が維持される。
【0075】
例えば、記録すべき情報が「０」及び「１」からなる２値のデジタルデータである場合には、ビット状態「０」を下向きの分極方向に対応させ、ビット状態「１」を上向きの分極方向に対応させる。この場合には、ビット状態「１」を記録するときに限り、強誘電体層１３１に電界を印加すればよい。このようにして、情報を強誘電体層１３１に記録し、保持することができる。
【0076】
一方、強誘電体層１３１に分極方向として記録された情報を再生する方法については後述する。
【0077】
強誘電体記録層１３は、複数の強誘電体層１３１を積層して多層にしてもよい。
【0078】
強誘電体記録層１３は、後述する強誘電体記憶装置により、強誘電体層１３１に３値以上含む多値の情報の記録（多値記録）が行われる、最も小さな１つの記録領域（以下、単に、「記録領域」ともいう場合がある。）を有するのが好ましい。記録領域の多値記録は、強誘電体記憶装置により、再生される。記録領域に記録される情報を多値とすることで、強誘電体層１３１の記録密度は高められる。
【0079】
多値記録とは、最も小さな１つの記録領域に３値以上の情報を記録する方式である。例えば、ＨＤＤ等の磁気記録媒体の磁気記録層では、最も小さな１つの記録領域はＮ極かＳ極の２値の磁極で構成される。一方で、強誘電体記録層１３の最も小さな１つの記録領域は３値以上で構成されるのが好ましい。
【0080】
強誘電体層１３１は分極により情報が記録される。例えば、強誘電体層１３１の表面側が正、裏面側が負に自発分極していたとする。この場合、この個所に対向させた導電性プローブ１７の先端に一定強度以上の正の電界を発生させると、この個所を、表面側を負、裏面側を正に分極反転させることができる。
【0081】
導電性プローブ１７には、一般に針状の先鋭化された導電性電極が用いられる。針状電極の先端部の曲率半径ｒと、その先端の空間に生ずる電界強度Ｅとの関係の一例を図４に示す。図４に示すように、針状電極の先端部の曲率半径ｒとその先端の空間に生ずる電界強度Ｅとは反比例し、曲率半径ｒが小さくなるほど電界強度Ｅは大きくなる。導電性プローブ１７は、通常は錐形でその先端部は微視的には球面で、最先端部のｒが最も小さく、その周辺はｒが少しずつ大きくなるので、導電性プローブ１７の先端部直下で電界強度Ｅは最も高くなり、その周辺に行くに従って電界強度Ｅは低くなる。そのため、導電性プローブ１７への印加電圧を徐々に高めると、強誘電体層１３１の分極反転は導電性プローブ１７の直下の中央部から周辺部へと広がっていく。
【0082】
図５は、強誘電体記録層が分極反転する過程を模式的に示す説明図である。図５に示すように、正に自発分極した強誘電体層１３１の表面に、非接触の状態で導電性プローブ１７を対向させる（図５（ａ）参照）。この導電性プローブ１７に正電圧を印加し、その印加電圧によって先端部の空間に生ずる電界強度が強誘電体層１３１の分極反転電位を超えると、先ず導電性プローブ１７の直下が負に分極反転する（図５（ｂ）参照）。そして、さらに印加電圧を高めていくと、負への分極反転が導電性プローブ１７の直下から周辺部へと進行する（図５（ｃ）及び図５（ｄ）参照）。
【0083】
ここで、図５で示される５つの連なる帯電位置を、最も小さな１つの記録領域とする。この場合、この１つの記録領域内の正電荷の数は、図５（ａ）では５個、図５（ｂ）では４個、図５（ｃ）では２個、図５（ｄ）ではゼロとなる。この正電荷の数により、４値の多値情報が記録される。この最も小さな１つの記録領域への多値情報の書き込みは、強誘電体記憶装置における最も簡素な１回の書き込み操作によって行われる。
【0084】
強誘電体層１３１に多値記録された情報（多値情報）は、強誘電体記憶装置により読み込まれて再生される。この多値情報の再生（読み込み）は、強誘電体記憶装置における最も簡素な１回の読み込み操作によって行われる。
【0085】
強誘電体層１３１に記録された情報を再生する方法としては、例えば、強誘電体層１３１の分極方向によって強誘電体層１３１の誘電率が異なることを利用する方法、導電性プローブ１７と電極層１２との間に流れる微弱なトンネル電流を検出する方法、導電性プローブ１７と強誘電体層１３１との間の原子間力を検出する方法等がある。何れの方法も、強誘電体層１３１の最も小さな１つの記録領域の帯電量から、多値記録された情報を再生することができる。
【0086】
即ち、強誘電体層１３１の分極方向によって強誘電体層１３１の誘電率が異なることを利用する方法を採用する場合では、１つの記録領域内の正電荷量と負電荷量の差が大きいほど誘電率差も大きくなる。
【0087】
導電性プローブ１７と電極層１２との間に流れる微弱なトンネル電流を検出する方法を採用する場合では、強誘電体層１３１のトンネル障壁は分極方向、分極量に応じて変化する。電極層１２から注入されるトンネル電流も変化し、この変化量を検知することで、強誘電体記録媒体１０に多値記録された情報を再生できる。
【0088】
導電性プローブ１７と強誘電体層１３１との間の原子間力を検出する方法を採用する場合では、強誘電体層１３１の分極方向及び分極量に応じて、強誘電体層１３１と導電性プローブ１７との間の電気力（マクスウェル応力）は変動する。この変化量を原子間力と共に検知することで、強誘電体記録媒体１０に多値記録された情報を再生できる。
【0089】
強誘電体記憶装置では、導電性プローブ１７と強誘電体記録媒体１０との強誘電体記録媒体１０におけるトラック方向における相対位置を検出するための位置情報（「サーボ情報」ともいう）が、強誘電体層１３１に記録されていることが好ましい。この場合、強誘電体層１３１には、サーボ情報を記録したサーボ情報領域と、データの記録再生を行うデータ領域が、トラックの周方向に対して一定の間隔で交互に並んでいることが好ましい。これにより、導電性プローブ１７は、記録されたデータの再生中、サーボ情報により導電性プローブ１７の位置を検出できる。
【0090】
図６は、強誘電体層１３１のデータ領域とサーボ情報領域を示す図であり、図６（ａ）は、強誘電体層１３１の平面図であり、図６（ｂ）は、図６（ａ）の長方形の領域Ａの拡大図である。図６（ａ）及び図６（ｂ）に示すように、強誘電体層１３１は、円盤状の電極層１２の一方の表面に、データ領域１３１Ａとサーボ情報領域１３１Ｂとを備えてよい。なお、図６（ａ）においては、中心から放射状に延びる線で示された領域がサーボ情報領域１３１Ｂであり、放射状の線同士の間の領域がデータ領域１３１Ａである。図６（ｂ）に示すように、データ領域１３１Ａは、円環状の規則的な形状となっている。
【0091】
図６（ｂ）に示すように、サーボ情報領域１３１Ｂは、バースト情報領域１３１Ｂ－１、アドレス情報領域１３１Ｂ－２、プリアンブル情報領域１３１Ｂ－３及び基準信号情報１３１Ｂ－４を含む。なお、図６（ｂ）において、導電性プローブ１７は図の左から右に走行する場合を例とするが、バースト情報領域１３１Ｂ－１、アドレス情報領域１３１Ｂ－２、プリアンブル情報領域１３１Ｂ－３及び基準信号情報１３１Ｂ－４を設ける順番は適宜変更してもよい。
【0092】
バースト情報領域１３１Ｂ－１は、導電性プローブ１７を記録トラックの中央に位置付けさせるためのバースト情報等を記録する。
【0093】
アドレス情報領域１３１Ｂ－２は、データ領域１３１Ａの番地を示すトラック情報（半径方向の情報）及びセクター情報（円周方向の情報）を含むアドレス情報を記録する。
【0094】
プリアンブル情報領域１３１Ｂ－３及び基準信号情報１３１Ｂ－４は、記録トラック内でデータ領域１３１Ａからサーボ情報領域１３１Ｂに移る箇所の識別に用いられるプリアンブル情報を記録する。
【0095】
図６（ａ）に示す強誘電体層１３１では、表面上を円周方向に移動する導電性プローブ１７が、プリアンブル情報領域１３１Ｂ－３のプリアンブル情報を読み込んでアドレス情報を読み込む準備をする。そして、導電性プローブ１７は、アドレス情報領域１３１Ｂ－２において、データ領域１３１Ａのアドレス情報を読み込み、バースト情報領域１３１Ｂ－１のバースト情報を読み込んでトラック位置（半径位置）の微調整を行う。その後、導電性プローブ１７は、データ領域１３１Ａにおいて情報の記録及び再生を行うことができる。
【0096】
サーボ情報領域１３１Ｂは、多値記録された情報の信号レベルの基準を示す基準信号情報１３１Ｂ－４を含むことが好ましい。基準信号情報１３１Ｂ－４は、例えば、図５の４値記録では、図５（ａ）、図５（ｂ）、図５（ｃ）及び図５（ｄ）の４種の電荷量を記録したものでよい。また、基準信号情報１３１Ｂ－４は、図５（ａ）及び図５（ｄ）の２種の電荷量を記録し、図５（ｂ）及び図５（ｃ）は、図５（ａ）及び図５（ｄ）の信号レベルの差の１／３又は２／３としてもよい。
【0097】
導電性プローブ１７によりサーボ情報領域１３１Ｂ内の基準信号情報１３１Ｂ－４が読み込まれることで、多値記録の信号レベルが把握され、その把握した信号レベルを用いてデータ領域１３１Ａに記録された多値情報が再生される。
【0098】
図１に示すように、強誘電体記録層１３は、常誘電体層１３２を含むことが好ましい。
【0099】
常誘電体層１３２は、強誘電体記録層１３の電極層１２側に設けられ、強誘電体層１３１と電極層１２との間に設けるのが好ましい。
【0100】
強誘電体記録層１３が強誘電体層１３１のみの単層で構成される場合、強誘電体層１３１は電極層１２に接して設けることとなるが、その場合、分極した強誘電体層１３１の電荷が電極層１２に漏れ出て、強誘電体層１３１に記録した情報が消失する可能性がある。
【0101】
特に、強誘電体層１３１の成長初期の領域、即ち電極層１２との界面付近の領域は成膜時に結晶性が悪化し易く、例えば、多結晶又はアモルファス構造となり易い。そのため、この多結晶又はアモルファス構造の箇所から電極層１２に電荷が漏洩（リーク）し易くなる。即ち、強誘電体層１３１の界面付近に形成されるアモルファス構造部分は、長距離秩序性に加え短距離秩序性もない完全なアモルファスであるため、多結晶体の粒界部分と同様に電荷のリークを生じさせるからである。
【0102】
強誘電体層１３１と電極層１２との間に絶縁性の常誘電体層１３２が設けられることで、強誘電体層１３１からの電荷のリークを抑制できる。
【0103】
また、強誘電体層１３１と電極層１２との間に絶縁性の常誘電体層１３２が設けられることで、強誘電体層１３１からのトンネル電流を増加させる効果がある。
【0104】
強誘電体は、絶縁体でバンドギャップが大きいのでトンネル電流は流れ難い。しかしながら、強誘電体を薄膜とすることで、トンネル障壁を小さくし、かつ導電体である電極層との接合構造を形成することで、接合部での電子状態から、微弱なトンネル電流を流すことができる。さらにこの接合部に常誘電体層を加え、強誘電体、常誘電体及び導電体をこの順に接合した接合構造にすると、強誘電体と常誘電体の界面部では電荷によってトンネル障壁を下げる方向のバンドベンディングが生じ、トンネル電流はさらに流れ易くなる。
【0105】
常誘電体層１３２としては、公知の材料を常誘電体として使用できる。常誘電体としては、例えば、酸化物、窒化物、炭化物、ホウ化物、ケイ化物を用いるのが好ましい。これらは一種単独で用いてもよし、２種以上を併用してもよい。
【0106】
酸化物としては、アルミナ、ジルコニア、イットリウム安定化ジルコニア、酸化ケイ素、酸化チタン、酸化セリウム、酸化チタン、酸化鉛、酸化イットリウム、酸化バリウム、酸化クロム、酸化鉄、酸化ランタン等が挙げられる。
【0107】
窒化物としては、窒化チタン、窒化珪素、窒化クロム、窒化アルミ等が挙げられる。
【0108】
炭化物としては、炭化チタン、炭化タングステン、炭化ホウ素、炭化珪素、炭化クロム等が挙げられる。
【0109】
ホウ化物としては、ホウ化チタン、ホウ化鉄、ホウ化ネオジウム等が挙げられる。
【0110】
ケイ化物としては、ケイ化モリブデン等が挙げられる。
【0111】
また、常誘電体層１３２を構成する常誘電体は、基板１１、電極層１２と同様、強誘電体層１３１との格子整合を考慮して、強誘電体層１３１と同一の結晶系及び同一の結晶構造の何れか一方又は両方を有するものを用いることが好ましい。
【0112】
常誘電体層１３２を構成する常誘電体が有する格子定数は、基板１１、電極層１２と同様、強誘電体層１３１を構成する強誘電体が有する格子定数と±１０％の範囲内で格子整合させることが好ましい。これにより、常誘電体層１３２の上に強誘電体層１３１が成長しやすくなり、強誘電体層１３１の結晶性を高めることができる。
【0113】
例えば、強誘電体層１３１に酸化ハフニウムを選択した場合、上述のように、常誘電体層１３２を構成する材料は、その格子定数が±１０％の範囲内で格子整合するように、４．６Å～５．８Åとすることが好ましい。結晶系は、直方晶系、単斜晶系、正方晶系及び立方晶系の何れかとするのが好ましく、より好ましくは、直方晶系又は立方晶系とする。また、結晶構造が蛍石型構造である材料を用いることが好ましい。
【0114】
このような材料として、例えば、酸化セリウム（立方晶系、蛍石型構造、格子定数５．４Å）、シリコン（立方晶系、ダイヤモンド型構造、格子定数５．４Å）、１０（Ｙ２Ｏ３）－９０（ＺｒＯ２）（立方晶系、蛍石型構造、格子定数５．１Å）、酸化アルミニウム（三方晶系、コランダム型構造、格子定数４．８Å）、酸化チタン（正方晶系、ルチル型構造、格子定数４．６Å）等がある。
【0115】
常誘電体層１３２が強誘電体層１３１との格子整合により強誘電体層１３１の結晶性を高める効果は、基板１１によるものと同程度に高く、また電極層１２によるものより高い。また、前述のように、強誘電体層１３１と常誘電体層１３２の界面部では、トンネル障壁を下げる方向のバンドベンディングが生ずるが、このバンドベンディングは界面部の格子歪に強く影響を受ける。すなわち、格子歪は界面部のエネルギーを増大させるため、この増大したエネルギーが前述のバンドベンディングによるエネルギー状態を覆い隠す場合がある。そのため、導電性プローブ２６と強誘電体層１３１との間に流れる微弱なトンネル電流を検知するためには、常誘電体層１３２と強誘電体層１３１との格子整合性を高め、格子歪に起因するエネルギー上昇を低減することが重要となる。
【0116】
常誘電体層１３２の膜厚は、１ｎｍ～１００ｎｍが好ましく、強誘電体層１３１からの電荷の漏れを抑制する観点から、５ｎｍ～５０ｎｍがより好ましい。
【0117】
常誘電体層１３２の膜厚が上記の好ましい範囲内であれば、強誘電体層１３１に分極反転を生じさせることができると共に、強誘電体層１３１からの電荷の漏れを抑制し、強誘電体層１３１から電荷が外部にリークすることを抑制できる。また、常誘電体層１３２の膜厚が上記の好ましい範囲内であれば、トンネル電流を流れ易くすることができるので、トンネル電流を増加させることができる。
【0118】
また、強誘電体層１３１と電極層１２との距離の拡がりが抑えられるため、強誘電体層１３１を分極反転するために必要な電圧を抑えることができる。そのため、強誘電体記録層１３の膜厚の増大を抑えつつ、強誘電体層１３１を分極反転するために必要な電圧の増大を抑えることができる。
【0119】
また、強誘電体層１３１からのトンネル電流を増加させる観点から、常誘電体層１３２の膜厚は、１ｎｍ～３０ｎｍが好ましく、強誘電体層１３１の膜厚と同程度であることがより好ましい。この場合、強誘電体層１３１の膜厚も、合計で１ｎｍ～３０ｎｍであることが好ましい。常誘電体層１３２の膜厚は強誘電体層１３１の合計の膜厚と等しいことが好ましい。常誘電体層１３２の膜厚と、強誘電体層１３１の合計の膜厚とに差が設けられる場合は、常誘電体層１３２は、強誘電体層１３１の合計の膜厚よりも薄いことが好ましく、常誘電体層１３２の膜厚と、強誘電体層１３１の合計の膜厚との差は１０ｎｍ以下であることが好ましい。
【0120】
［保護層］
保護層１４は、強誘電体記録層１３の上面に設けられている。保護層１４は、強誘電体記録層１３を外部から保護する機能を有し、強誘電体記録媒体１０が導電性プローブ１７と接触等しても、強誘電体記録層１３が損傷するのを低減できる。
保護層１４は、強誘電体記録層１３の上面に設けられている。保護層１４は、強誘電体記録層１３を外部から保護する機能を有し、強誘電体記録媒体１０が導電性プローブ１７と接触等しても、強誘電体記録層１３が損傷するのを低減できる。
【0121】
保護層１４は、強誘電体記録層１３の情報の記録及び再生機能を害さないために、絶縁性であり、誘電率の低い材料を用いるのが好ましい。
【0122】
保護層１４の材料としては、シリカ、アルミナ、ジルコニア、チタニア、酸化マグネシウム、酸化アルミニウム等の酸化物、窒化ケイ素、窒化アルミニウム、窒化チタン、窒化ホウ素等の窒化物、炭化ケイ素、炭化ホウ素等の炭化物、ダイヤモンド状炭素膜、高分子絶縁材料等が使用可能である。強誘電体記録層を保護し、その耐久性低下を抑制する観点から、硬度が高い材料が好ましい。
【0123】
保護層１４の厚さは、０．５ｎｍ以上が好ましい。一方、強誘電体層１３１の強誘電体が分極反転するために要する電圧を考慮すると、保護層１４の厚さは５０ｎｍ以下が好ましく、３０ｎｍ以下がより好ましく、２０ｎｍ以下が更に好ましい。
【0124】
図３に示すように、強誘電体記録媒体１０は、開口部１０ａの周辺に強誘電体記録層１３（強誘電体層１３１、常誘電体層１３２）及び保護層１４を有さないことが好ましい。即ち、強誘電体記録層１３及び保護層１４は、強誘電体記録媒体１０の中央の開口部１０ａ及びその周辺以外の領域に設けられることが好ましい。なお、開口部１０ａの周辺とは、基板１１の大きさ、開口部１０ａの大きさ等によるが、開口部１０ａの内周から１０ｍｍ程度の長さの範囲をいう。強誘電体記録層１３及び保護層１４は、開口部１０ａ及びその周辺以外の領域に設けられることで、強誘電体記録層１３及び保護層１４がスピンドルシャフト１８と接することがなくなり、強誘電体層１３１の電荷が保護層１４を通してスピンドルシャフト１８に漏れることを抑制できる。
【0125】
強誘電体記録媒体１０は、基板１１及び電極層１２の両表面に強誘電体記録層１３、保護層１４及び潤滑剤層１５を積層した構造を有する。この強誘電体記録媒体１０を取り付けるスピンドルシャフト１８は、円柱状で上部に径を小さくした段差があり、その段差に強誘電体記録媒体１０を設け、その上に取り付け金具１９を載せてスピンドルシャフト１８にねじ止めすることで、強誘電体記録媒体１０はスピンドルシャフト１８に固定される。強誘電体記録媒体１０をスピンドルシャフト１８に固定する個所において強誘電体記録層１３、保護層１４及び潤滑剤層１５を設けておらず、基板１１とスピンドルシャフト１８が直接接している。そして、スピンドルシャフト１８は基板１１を介して強誘電体層１３１とつながり、強誘電体層１３１に対して情報の読み書きを行う回路の一部を構成する。
【0126】
例えば、図７に示すように、基板１１の全面に電極層１２、強誘電体層１３１及び保護層１４が設けられた強誘電体記録媒体をスピンドルシャフト１８に取り付けた場合、強誘電体層１３１は絶縁性を有するため、強誘電体層１３１がスピンドルシャフト１８と接しても、強誘電体記録媒体１０への情報の読み書きができない。しかしながら、強誘電体記録層１３と保護層１４は薄いため、スピンドルシャフト１８の取り付け面１８１の凸部１８１ａを強誘電体層１３１及び保護層１４を貫通して電極層１２に食い込ませることで、基板１１とスピンドルシャフト１８との導通を取ることで、基板１１と導通を取ることが可能である。
【0127】
強誘電体記録媒体１０を強誘電体記憶装置に設置して長期間使用していると、強誘電体記憶装置の装置内部の水分や汚れの影響で保護層１４が劣化して、保護層１４の絶縁性が低下し、強誘電体記録層１３を構成する強誘電体層１３１の電荷が漏れる可能性がある。また、強誘電体記録層１３は保護層１４に覆われているため劣化の程度は少ないが、強誘電体記録層１３も保護層１４と同様に劣化して、強誘電体層１３１から電荷が漏れる可能性がある。本実施形態では、図３に示すように、強誘電体記録層１３及び保護層１４は、強誘電体記録媒体１０の開口部１０ａ及びその周辺領域以外の領域に形成することで、保護層１４からスピンドルシャフト１８へ強誘電体記録層１３の電荷が漏れることを防ぐことができる。
【0128】
図１に示すように、潤滑剤層１５は、保護層１４の表面に、導電性プローブ１７との接触による磨耗を抑制するために設けてもよい。
【0129】
潤滑剤層１５に用いる潤滑剤としては、ステアリン酸等の飽和脂肪酸、フタロシアニン等の染料、パーフルオロポリエーテル（ＰＦＰＥ）等のフッ素系樹脂等、特にＰＦＰＥ等のフッ素系樹脂が、潤滑性が良く好ましい。
【0130】
潤滑剤層１５は、強誘電体記録層１３の情報の記録及び再生機能を害さないために、絶縁性で、誘電率の低い材料を用いるのが好ましい。
【0131】
このように、本実施形態に係る強誘電体記録媒体１０は、強誘電体層１３１を構成する材料が有する格子定数と電極層１２を構成する材料が有する格子定数とを±１０％の範囲内で格子整合させることができる。これにより、強誘電体層１３１を構成する強誘電体の結晶性を高めることができる。そして、強誘電体層１３１に含まれる強誘電体は単結晶となり、結晶粒界をなくすことで、結晶粒界の影響を小さくすることができる。強誘電体層１３１に含まれる強誘電体の分極反転は結晶格子歪により生ずるので、強誘電体層１３１に含まれる強誘電体が単結晶となることで、強誘電体層１３１において強誘電体の分極反転が生ずる領域を増やすことができる。よって、強誘電体記録媒体１０は、高い記録密度を有することができる。
【0132】
また、強誘電体記録媒体１０は、基板１１が導電体である場合、基板１１は導電性を有するため、電極を兼ねることができる。この場合、基板１１は電極層１２としての機能を発揮でき、電極層１２は不要となる。そのため、強誘電体記録媒体１０は、基板１１上に電極層１２を備えずに、強誘電体層１３１を構成する材料が有する格子定数と基板１１を構成する材料が有する格子定数とを±１０％の範囲内で格子整合させることができる。よって、強誘電体記録媒体１０は、上述と同様に、強誘電体層１３１において強誘電体の分極反転が生ずる領域を増やすことができるため、高い記録密度を有することができる。
【0133】
強誘電体記録媒体１０は、強誘電体層１３１を単結晶膜とすることもできる。これにより、強誘電体層１３１の結晶粒界をなくすことができるため、強誘電体記録媒体１０の１枚当たりの記録容量をさらに高めることができる。
【0134】
強誘電体記録媒体１０は、強誘電体層１３１を含み、強誘電体層１３１が短距離秩序性を有するアモルファス構造を有し、短距離秩序性の長さを２ｎｍ以下とし、アモルファス構造が有する格子定数と、基板１１を構成する材料が有する格子定数とを、±１０％の範囲内で格子整合させることができる。強誘電体層１３１は、短距離秩序性を有するアモルファス構造を有することで、短距離秩序性を有する領域で結晶格子歪による分極反転を生じさせることができると共に、結晶粒界を低減できる。そのため、強誘電体記録媒体１０は、強誘電体層１３１の広い領域を記録領域にすることができる。また、強誘電体層１３１の短距離秩序性の長さを２ｎｍ以下とすることで、記憶領域を増やすことができるため、記録密度を高めることができる。よって、強誘電体記録媒体１０は、高い記録密度を有することができる。
【0135】
また、強誘電体層１３１が、短距離秩序性を有するアモルファス構造を有する場合、強誘電体層１３１が単結晶膜で形成されている場合に比べ、強誘電体層１３１の成膜温度を更に下げることができる。これにより、強誘電体層１３１の成長面が平滑となるため、強誘電体記録媒体１０の表面を平滑にできる。よって、強誘電体記録媒体１０は、導電性プローブ１７とのスペーシングロスを低下できるため、記録密度をより高めることができる。
【0136】
また、強誘電体記録媒体１０は、強誘電体層１３１が、短距離秩序性を有するアモルファス構造を有することで、強誘電体層１３１の成膜温度を更に下げることができるため、使用できる基板１１の種類も増やすことができる。
【0137】
強誘電体記録媒体１０は、強誘電体層１３１を、短距離秩序性を有するアモルファス構造を含むことで、強誘電体層１３１を薄膜化し易くすることができるため、強誘電体層１３１は平滑な表面を容易に形成できる。よって、強誘電体記録媒体１０は、その平滑性を高めることができる。
【0138】
さらに、強誘電体記録媒体１０は、強誘電体層１３１を、短距離秩序性を有するアモルファス構造を含むことで、強誘電体層１３１の結晶粒界を減らすことができるため、強誘電体記録媒体１０の１枚当たりの記録容量を高めることができる。
【0139】
強誘電体記録媒体１０は、基板１１がシリコンを有し、強誘電体層１３１が酸化ハフニウムを有することができる。基板１１と強誘電体層１３１の格子整合性が高まり、強誘電体層１３１の結晶性を高めることができる。よって、強誘電体記録媒体１０は、より高い記録密度を確実に有することができる。
【0140】
強誘電体記録媒体１０は、強誘電体層１３１を、酸化ハフニウムに、シリコン、アルミニウム、ガドリニウム、イットリウム、ランタン及びストロンチウムからなる群から選択される１種以上の添加物を含む混合物、又は、酸化ハフニウムと二酸化ジルコニウムの混晶（ＨｆｘＺｒ１－ｘＯ２）（ｘは、０．３～０．６である。）で形成できる。これにより、強誘電体層１３１は、酸化ハフニウムを含む、上記混合物又は混晶に形成されることで、強誘電体層１３１を基板１１の上に形成する際、成膜温度を下げることができるため、強誘電体層１３１を基板１１の上に低温で形成できる。一般に、強誘電体層１３１の形成時の温度が高いほど多結晶化し易くなる。本実施形態では、強誘電体は単結晶の領域を増やすことができるため、強誘電体層１３１の単結晶の領域の増大をより図ることができる。よって、強誘電体記録媒体１０は、より高い記録容量を有することができる。
【0141】
また、強誘電体記録媒体１０は、強誘電体層１３１を単結晶の領域を増やすことで、より薄膜化し易くなり、強誘電体層１３１は平滑な表面をより広範囲に形成できるため、強誘電体層１３１の平滑性をより高めることができる。
【0142】
強誘電体記録媒体１０は、添加物の含有量を１原子％～２０原子％の範囲内にできる。これにより、強誘電体記録媒体１０は、強誘電体層１３１の強誘電性を高めることができる。
【0143】
強誘電体記録媒体１０は、強誘電体層１３１の膜厚を５ｎｍ～１０００ｎｍにできる。これにより、強誘電体記録媒体１０は、強誘電体層１３１に含まれる強誘電体に分極反転を生じさせることができると共に、強誘電体の分極反転に要する電圧を抑えることができるため、強誘電体層１３１に加わる負担を軽減できる。
【0144】
強誘電体記録媒体１０は、強誘電体記録層１３と電極層１２との間に常誘電体層１３２を備え、常誘電体層１３２に、酸化物、窒化物、炭化物、ホウ化物及びケイ化物からなる群から選択される１種以上の常誘電体を含むことができる。強誘電体層１３１の形成時では、成長初期領域、即ち電極層１２との界面付近の領域は多結晶又はアモルファスであり、膜厚の成長方向に行くに従って結晶性が高くなり、最終的に表面は単結晶化している。そのため、強誘電体層１３１の電荷は、界面付近の多結晶又はアモルファス領域から基板１１側にリークし易い。常誘電体層１３２は、強誘電体層１３１の電荷が基板１１に漏洩することを抑制できる。よって、強誘電体記録媒体１０は、強誘電体層１３１から電荷がリークすることを抑制できるため、強誘電体層１３１に記録した情報の消失を抑制できる。
【0145】
また、強誘電体記録媒体１０は、常誘電体層１３２を構成する材料が有する格子定数を、強誘電体層１３１を構成する材料が有する格子定数の±１０％の範囲内で格子整合させることができる。これにより、強誘電体層１３１の結晶性をより高め、強誘電体層１３１からの電荷のリークをより抑制できる。
【0146】
さらに、強誘電体記録媒体１０は、常誘電体層１３２の膜厚を１ｎｍ～１００ｎｍにできる。これにより、強誘電体記録媒体１０は、強誘電体層１３１に分極反転を生じさせつつ、強誘電体層１３１からの電荷のリークの抑制効果をより高めることができる。
【0147】
強誘電体記録媒体１０は、常誘電体層１３２の膜厚を１ｎｍ～３０ｎｍとし、強誘電体層１３１の膜厚を１ｎｍ～３０ｎｍとし、常誘電体層１３２と強誘電体層１３１の膜厚を略等しいか常誘電体層１３２の膜厚を強誘電体層１３１の合計の膜厚よりも薄くし、常誘電体層１３２と強誘電体層１３１の膜厚の差を１０ｎｍ以下にできる。これにより、強誘電体記録媒体１０は、強誘電体記憶装置に適用した際、導電性プローブ１７と強誘電体層１３１との間に流れる微弱なトンネル電流を増加させることができる。
【0148】
強誘電体記録媒体１０は、基板１１の中央部に開口部１０ａを有し、開口部１０ａ及びその周辺以外の領域に保護層１４を設けることができる。保護層１４がスピンドルシャフト１８と接することがなくなるため、保護層１４が経時的に劣化しても、強誘電体記録媒体１０は、強誘電体層１３１の電荷が保護層１４を通してスピンドルシャフト１８に漏れることを抑制できる。よって、強誘電体記録媒体１０は、強誘電体層１３１からの電荷のリークを抑制できるため、強誘電体層１３１に記録した情報の消失を抑制でき、保護層１４の経時的な劣化による悪影響を抑制できる。
【0149】
また、強誘電体記録媒体１０は、開口部１０ａ及びその周辺以外の領域に強誘電体記録層１３を設けることができる。これにより、強誘電体記録層１３がスピンドルシャフト１８と接することがなくなるため、強誘電体記録層１３及び保護層１４が経時的に劣化しても、強誘電体記録媒体１０は、強誘電体層１３１の電荷が強誘電体記録層１３及び保護層１４を通してスピンドルシャフト１８に漏れることを抑制できる。よって、強誘電体記録媒体１０は、強誘電体層１３１からの電荷のリークをより確実に抑制できるため、強誘電体層１３１に記録した情報の消失をより安定して抑制でき、強誘電体記録層１３及び保護層１４の経時的な劣化による悪影響をさらに効果的に抑制できる。
【0150】
＜強誘電体記憶装置＞
本実施形態に係る強誘電体記録媒体１０を備える強誘電体記憶装置について説明する。強誘電体記憶装置は、強誘電体記録媒体として、上述の強誘電体記録媒体１０を備える。図８は、強誘電体記憶装置を示す斜視図である。図８に示すように、強誘電体記憶装置１００は、強誘電体記録媒体１０、ヘッドアッセンブリ２０、強誘電体記録媒体駆動部３０、プローブ駆動部４０、不図示の制御部及び記録再生信号処理部５０を備え、これらを筐体６０内に備えている。なお、強誘電体記憶装置１００は、強誘電体記録媒体１０を複数枚備えてもよい。強誘電体記録媒体１０は、上述の本実施形態に係る強誘電体記録媒体が適用されるため、詳細は省略する。
本実施形態に係る強誘電体記録媒体１０を備える強誘電体記憶装置について説明する。強誘電体記憶装置は、強誘電体記録媒体として、上述の強誘電体記録媒体１０を備える。図８は、強誘電体記憶装置を示す斜視図である。図８に示すように、強誘電体記憶装置１００は、強誘電体記録媒体１０、ヘッドアッセンブリ２０、強誘電体記録媒体駆動部３０、プローブ駆動部４０、不図示の制御部及び記録再生信号処理部５０を備え、これらを筐体６０内に備えている。なお、強誘電体記憶装置１００は、強誘電体記録媒体１０を複数枚備えてもよい。強誘電体記録媒体１０は、上述の本実施形態に係る強誘電体記録媒体が適用されるため、詳細は省略する。
【0151】
［ヘッドアッセンブリ］
図８に示すように、ヘッドアッセンブリ２０は、強誘電体記憶装置１００内の固定軸に固定され、アクチュエータアーム２１、サスペンションアーム２２、及びプローブスライダー２３を備える。
図８に示すように、ヘッドアッセンブリ２０は、強誘電体記憶装置１００内の固定軸に固定され、アクチュエータアーム２１、サスペンションアーム２２、及びプローブスライダー２３を備える。
【0152】
図９は、ヘッドアッセンブリ２０を下側から見たときの構成を示す斜視図である。図９に示すように、サスペンションアーム２２には、信号の書き込み及び読み取り用のリード線２４が配線されている。リード線の一端はプローブスライダー２３に組み込まれた導電性プローブ２６に電気的に接続され、他端は電極パッド２５に接続されている。
【0153】
図８に示すように、アクチュエータアーム２１は、一方の端部側に強誘電体記憶装置１００の固定軸に固定されるための穴を有し、先端側にサスペンションアーム２２が接続される。
【0154】
図８に示すように、サスペンションアーム２２は、その一方の端部にアクチュエータアーム２１が接続され、先端にはプローブスライダー２３が取り付けられている。
【0155】
（プローブスライダー）
図８に示すように、プローブスライダー２３は、サスペンションアーム２２の先端に設けられている。
図８に示すように、プローブスライダー２３は、サスペンションアーム２２の先端に設けられている。
【0156】
図１０は、プローブスライダー２３の構成の一例を示す断面図である。なお、図１０中の矢印のうち、＋Ｘ軸方向及び－Ｘ軸方向が強誘電体記録媒体１０のセクター方向であり、＋Ｙ軸方向及び－Ｙ軸方向が強誘電体記録媒体１０のトラック方向であり、Ｚ軸方向が強誘電体記録媒体１０の記録面と対向する方向である。図１０に示すように、プローブスライダー２３は、先端部に、導電性プローブ２６を備えている。
【0157】
【0158】
図１１に示すように、プローブスライダー２３は、先端部に、導電性プローブ２６と、プローブスライダー２３と導電性プローブ２６との間に設けられた圧電素子２７を備えてよい。圧電素子２７は、第１の圧電素子２７Ａ及び第２の圧電素子２７Ｂを有する。第１の圧電素子２７Ａは導電性プローブ２６を＋Ｚ軸方向及び－Ｚ軸方向に駆動し、第２の圧電素子２７Ｂは導電性プローブ２６を＋Ｙ軸方向及び－Ｙ軸方向に駆動する。なお、圧電素子２７は、第１の圧電素子２７Ａ及び第２の圧電素子２７Ｂの他に、後述を第３の圧電素子２７Ｃ及び第４の圧電素子２７Ｄを有してもよい。
【0159】
図１２は、図１１の部分拡大断面図であり、図１３は、図１１の他の方向から見た時に部分拡大断面図であり、図１４は、図１１の下面から見た時の部分拡大図である。図１２～図１４に示すように、導電性プローブ２６と第１の圧電素子２７Ａとの間には電極２８Ａ－１が設けられ、第１の圧電素子２７Ａと第２の圧電素子２７Ｂとの間には電極２８Ａ－２が設けられている。電極２８Ａ－１と電極２８Ａ－２は第１の圧電素子２７ＡのＺ軸方向の上下両面に第１の圧電素子２７Ａを挟んで対をなしている。
【0160】
また、プローブスライダー２３と電極２８Ａ－２との間には、第２の圧電素子２７Ｂが設けられ、第２の圧電素子２７ＢのＹ軸方向の側面には、電極２８Ｂ－１と電極２８Ｂ－２が設けられている。電極２８Ｂ－１は第２の圧電素子２７Ｂの＋Ｙ軸方向面に設けられ、電極２８Ｂ－２は第２の圧電素子２７Ｂの－Ｙ軸方向面に設けられ、電極２８Ｂ－１と電極２８Ｂ－２は第２の圧電素子２７Ｂを挟んで対をなしている。
【0161】
電極２８Ａ－２は配線Ｌ１１が連結され、電極２８Ｂ－１には配線Ｌ１２が連結され、電極２８Ｂ－２は配線Ｌ２１が連結され、電極２８Ａ－１には配線Ｌ２２が連結されている。電極２８Ａ－１、２８Ａ－２、２８Ｂ－１及び２８Ｂ－２は、それぞれ、配線により、プローブスライダー２３の下面の、電極２８Ａ－２よりもＹ軸方向の外側に設けられている電極パッド２８Ｃに連結されている。
【0162】
ここで、電極２８Ａ－２は第１の圧電素子２７Ａを分極させるのに用いられるが、一方で第２の圧電素子２７Ｂとも接するため、第２の圧電素子２７Ｂを分極させる場合がある。これを防ぐため、電極２８Ａ－２と第２の圧電素子２７Ｂとの間に誘電率の低い絶縁層を設けるのが好ましく、その際の誘電率は第２の圧電素子２７Ｂの誘電率の１／１００以下とするのが好ましい。
【0163】
また、圧電効果には圧電縦効果、圧電横効果、圧電厚みすべり効果があるところ、図１２及び図１３に示す電極位置は、第１の圧電素子２７Ａ、第２の圧電素子２７Ｂと共に圧電縦効果を用いるものであるが、他の効果を用いる場合は各電極を圧電素子の別の面に設けることができる。
【0164】
また、第１の圧電素子２７Ａを＋Ｚ軸方向又は－Ｚ軸方向に駆動すると、第１の圧電素子２７Ａは圧電横効果により＋Ｙ軸方向又は－Ｙ軸方向にも変位することになる。この第１の圧電素子２７Ａの＋Ｙ軸方向又は－Ｙ軸方向の変位は、第２の圧電素子２７Ｂを＋Ｙ軸方向又は－Ｙ軸方向に駆動するによって補償するのが好ましい。
【0165】
（導電性プローブ）
導電性プローブ２６は、強誘電体記録媒体１０の強誘電体記録層１３に対して情報の記録及び再生を行う機能を有する。導電性プローブ２６は、走査型トンネル顕微鏡（ＳＴＭ）や原子間力顕微鏡（ＡＦＭ）等の走査型プローブ顕微鏡に用いられる針状の導電性電極である。
導電性プローブ２６は、強誘電体記録媒体１０の強誘電体記録層１３に対して情報の記録及び再生を行う機能を有する。導電性プローブ２６は、走査型トンネル顕微鏡（ＳＴＭ）や原子間力顕微鏡（ＡＦＭ）等の走査型プローブ顕微鏡に用いられる針状の導電性電極である。
【0166】
図１１に示すように、導電性プローブ２６は、第２の圧電素子２７Ｂの下面に電極２８Ａ－１を介して設けられており、第２の圧電素子２７Ｂの下面の中央から強誘電体記録媒体１０のトラック方向（＋Ｙ軸方向又は－Ｙ軸方向）側にずらした位置に設けるのが好ましい。例えば、図１４に示すように、導電性プローブ２６は、第２の圧電素子２７Ｂの下面の中央よりも＋Ｙ軸方向側に位置する電極２８Ｂ－２側に設けるのが好ましい。または、図１４とは異なるが、導電性プローブ２６は、第２の圧電素子２７Ｂの下面の中央よりも－Ｙ軸方向側に位置する電極２８Ｂ－１側に設けられてもよい。
【0167】
導電性プローブ２６は、強誘電体記録媒体１０の表面で浮上走行させる。強誘電体記録媒体１０への情報の記録や再生は、ＨＤＤのように記録媒体を高速で回転させ、それによって記録媒体表面に生じた気流でプローブスライダー２３を浮上させ、そのプローブスライダー２３に取り付けた導電性プローブ２６で情報の記録や再生を行うのが好ましい。即ち、プローブスライダー２３に針状の導電性プローブ２６を取り付け、このプローブスライダー２３を強誘電体記録媒体１０の表面にナノレベルで浮上走行させることで、針状の導電性プローブ２６を強誘電体記録媒体１０の表面の極めて近い位置に接近させて情報の記録再生を行う。
【0168】
導電性プローブ２６を形成する材料としては、例えば、タングステン、モリブデン、白金等の金属を用いることができる。
【0169】
図１５は、導電性プローブ２６の構成を示す断面図である。図１５に示すように、導電性プローブ２６は、例えば、圧電素子２７に設けられる基体２６１と、基体２６１の上に形成され、先鋭化された針状電極２６２とを有する。なお、基体２６１と針状電極２６２とは、同一材料で一体に形成されてもよいし、異なる材料で形成されていてもよい。
【0170】
なお、圧電素子２７に代えて、電歪素子を用いてもよい。圧電素子も電歪素子も電界を加えると変位する点では共通した機能を有するが、圧電素子は電界の向きにより変位の方向が変わるのに対し、電歪素子は伸びだけで縮まない。また、圧電素子は応力に応じた電荷を発生するのに対し、電歪素子は応力を加えても電荷は生じない。圧電素子も電歪素子も電界を加えると変位する点では共通した機能を有するため、強誘電体記憶装置には同様に使用できる。
【0171】
針状電極２６２は、錐状に形成された電極であり、針状電極２６２の幅方向及び高さは、例えば、数ｎｍ～数ｍｍである。
【0172】
針状電極２６２の先端の曲率が小さいほど先端の電界強度が高まり針状電極２６２への印加電圧が下げられるので、強誘電体記録媒体１０への情報記録に際して有利となる。また、針状電極２６２の先端を強誘電体記録媒体１０に近づけ易くなるため、情報の読み込みの際に有利になる。針状電極２６２の先端の曲率半径は、数ｎｍ以下が好ましい。
【0173】
導電性プローブ２６は、強誘電体記録媒体１０の表面（記録面）の上で走査させる。導電性プローブ２６は、強誘電体記録媒体１０の表面（記録面）の極めて近い位置に接近させる。そして、導電性プローブ２６から強誘電体層１３１の抗電界を超える電界を印加し、導電性プローブ２６の直下に位置する強誘電体層１３１の分極方向を反転させる。この印加電圧を記録すべき情報に従ってレベルが変化するパルス信号とし、電圧を、導電性プローブ２６を介して強誘電体記録媒体１０に印加しながら、強誘電体記録媒体１０に対する導電性プローブ２６の位置を強誘電体記録媒体１０の表面に平行な方向に移動させる。これにより、情報を強誘電体記録媒体１０が備える強誘電体層１３１の強誘電体を分極状態として記録できる。
【0174】
強誘電体記録媒体１０に記録された情報を再生する方法については後述する。
【0175】
導電性プローブ２６は、任意の製造方法を用いて製造できる。導電性プローブ２６の製造方法は、例えば、導電性材料の表面にドット状のマスクを形成する工程と、導電性材料をエッチングして、円錐に形成された針状電極を得る工程と、マスクを除去する工程とを含むことができる。これにより、エッチングされた導電性材料からなる基体２６１の上に円錐状に形成され、先鋭化された針状電極２６２を有する導電性プローブ２６が形成される。
【0176】
導電性プローブ２６の製造方法の一例を説明する。図１６は、導電性プローブ２６の製造方法の一例を示す図である。図１６に示すように、導電性材料２６０の表面にドット状のマスク７１を形成した後（図１６（ａ）参照）、導電性材料２６０をエッチングする（図１６（ｂ）参照）。導電性材料２６０のマスク７１が設置されている部分のエッチングが遅れるため、マスク７１のリフトオフにより、マスク７１の下には、略円錐形状の針状電極２６２が形成される（図１６（ｃ）参照）。その後、針状電極２６２の周辺の導電性材料２６０を切り抜くことで、基体２６１の上に円錐状に形成された針状電極２６２を有する導電性プローブ２６が形成される（図１６（ｄ）参照）。
【0177】
なお、針状電極２６２を切り抜く工程を機械加工で行う場合は、針状電極２６２にダメージを与える場合がある。その場合は、針状電極の形成予定個所を切り抜いた後に、導電性材料２６０のエッチングを行うのが好ましい。
【0178】
また、上記工程で使用する導電性材料２６０が絶縁体や半導体材料の場合には、製造した針状電極の表面にＡｕ（金）等をスパッタ法でコーティングして導電膜を形成し、針状電極が導電性を有するようにしてもよい。
【0179】
また、導電性プローブ２６は、他の製造方法を用いて製造できる。図１７は、導電性プローブ２６の他の製造方法の一例を示す図である。図１７に示すように、導電性材料２６０の表面にフォトレジスト７２を塗布する（フォトレジスト塗布工程（図１７（ａ）参照））。
【0180】
次いで、フォトレジスト７２を円形にエッチングして、フォトレジスト７２に円形状の微細な貫通孔（ホール）７２ａを有するマスク７２Ａを形成する（マスク形成工程（図１７（ｂ）参照））。
【0181】
次いで、貫通孔７２ａ内の導電性材料２６０の表面及びマスク７２Ａの上に金属７３を蒸着して、略円錐状に形成された針状電極２６２を形成する（針状電極の形成工程（図１７（ｃ）及び（ｄ）参照））。
【0182】
このとき、マスク７２Ａの上に蒸着して形成される金属７３の蒸着量が増えるにしたがい、貫通孔７２ａが塞がり貫通孔７２ａの幅が狭くなる。これにより、マスク７２Ａの貫通孔７２ａ内の底部に蒸着する金属７３は、底部では広く蒸着し、上にいくにしたがって徐々に蒸着範囲が狭くなり、最終的に、略円錐状に堆積した針状電極２６２が形成される（図１７（ｄ）参照）。
【0183】
次いで、マスク７２Ａを除去して、針状電極２６２を有する導電性プローブ２６を得る（導電性プローブの作製工程（図１７（ｅ）参照））。マスク７２Ａを除去し、針状電極２６２の周辺の導電性材料２６０を切り抜くことで、基体２６１の上に円錐状に形成された針状電極２６２を有する導電性プローブ２６が得られる。
【0184】
導電性プローブ２６は、様々な形態として用いることができる。導電性プローブ２６の態様について説明する。
【0185】
（（第１の態様））
図１８及び図１９に示すように、導電性プローブ２６Ａは、三角錐又は四角錐に形成することが好ましい。導電性材料に単結晶を用いて異方性エッチングを行えば、任意の結晶面（テクスチャ面）により形成された頂部を形成し易い。
図１８及び図１９に示すように、導電性プローブ２６Ａは、三角錐又は四角錐に形成することが好ましい。導電性材料に単結晶を用いて異方性エッチングを行えば、任意の結晶面（テクスチャ面）により形成された頂部を形成し易い。
【0186】
例えば、導電性材料２６０がＳｉ等のダイヤモンド構造を有する単結晶の（１００）面を用いる場合、（１００）面を結晶面として加工することで、導電性プローブ２６Ａは、４つの（１１１）等価面からなり、鋭利な頂部を有する四角錐を容易に形成できる。よって、導電性プローブ２６Ａが略三角錐又は略四角錐である場合、略円錐である場合に比べて、鋭利な頂部を有する導電性プローブにできる。
【0187】
また、導電性プローブ２６Ａが略三角錐又は略四角錐である場合、導電性プローブ２６のように、略円錐である場合に比べて、より鋭利な頂部を有することができる。
【0188】
さらに、書き込み時に導電性プローブ２６Ａの先端で生ずる電界分布を均一化し、また、読み込み時に導電性プローブ２６Ａと強誘電体層１３１との間に流れるトンネル電流を安定化させるためには、導電性プローブ２６Ａはその先端を通る軸を中心とした回転対称形とするのが好ましい。
【0189】
導電性プローブ２６Ａは、任意の製造方法を用いて製造できる。導電性プローブ２６Ａの製造方法としては、例えば、上記の図１６に示す導電性プローブの製造方法において、導電性材料２６０の表面に形成するマスク７１の形状を三角形又四角形とする。これにより、図１８及び図１９に示すように、基体２６１の上に三角錐又は四角錐の針状電極２６２Ａを有する導電性プローブ２６Ａが形成できる。
【0190】
また、導電性材料２６０に単結晶を用いて異方性エッチングを行い、任意の結晶面（テクスチャ面）により形成された頂部を形成する方法を用いるのが好ましい。例えば、導電性材料２６０がＳｉ等のダイヤモンド構造を有する単結晶の（１００）面を用いる場合、導電性プローブ２６Ａは、４つの（１１１）等価面からなり、鋭利な頂部を有する四角錐を再現性良く形成できる。
【0191】
この際の異方性エッチングには、ＳＦ６等のエッチングガスを用いた反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）、及びエッチャントにＫＯＨを用いた湿式エッチング等を用いるのが好ましい。
【0192】
また、導電性プローブ２６Ａは、他の製造方法を用いて製造できる。導電性プローブ２６Ａの他の製造方法としては、例えば、上記の図１７に示す導電性プローブの製造方法のマスク形成工程において、フォトレジスト７２に形成する貫通孔７２ａの形状を三角形状又四角形状とし、フォトレジスト７２に三角形状又四角形状の貫通孔７２ａを有するマスク７２Ａを形成する。貫通孔７２ａの形状を三角形又は四角形にすることで、導電性材料２６０の上に略三角錐状又は四角錐状の針状電極２６２が形成される。これにより、図１８及び図１９に示すように、基体２６１の上に三角錐又は四角錐の針状電極２６２Ａを有する導電性プローブ２６Ａが得られる。
【0193】
（（第２の態様））
導電性プローブ２６の他の構成の断面図を図２０に示す。図２０に示すように、導電性プローブ２６Ｂは、導電性材料からなる基体２６１と、基体２６１に形成された凹部２６１ａと、凹部２６１ａに円錐状に形成された針状電極２６２とを有し、針状電極２６２の一部は基体２６１の表面（主面）２６１ｂから突出させることが好ましい。なお、基体２６１の表面２６１ｂとは、基体２６１の主面であって、凹部２６１ａ以外の表面をいう。
導電性プローブ２６の他の構成の断面図を図２０に示す。図２０に示すように、導電性プローブ２６Ｂは、導電性材料からなる基体２６１と、基体２６１に形成された凹部２６１ａと、凹部２６１ａに円錐状に形成された針状電極２６２とを有し、針状電極２６２の一部は基体２６１の表面（主面）２６１ｂから突出させることが好ましい。なお、基体２６１の表面２６１ｂとは、基体２６１の主面であって、凹部２６１ａ以外の表面をいう。
【0194】
導電性プローブ２６Ｂは、針状電極２６２の大部分が周囲を基体２６１で覆われるため、導電性プローブ２６Ｂが偶発的に強誘電体記録媒体１０に接触した際に針状電極２６２が損傷することを軽減できる。また、強誘電体記録媒体１０の回転によって生じた気流により、針状電極２６２に振動及び変形が生じることを抑制できる。
【0195】
図２１は、導電性プローブ２６Ｂを搭載したプローブスライダー２３の構成の一例を示す断面図である。
【0196】
導電性プローブ２６Ｂの製造方法について説明する。導電性プローブ２６Ｂの製造方法は、導電性材料の表面にフォトレジストを塗布する工程と、フォトレジスをパターニングして微細な貫通孔（ホール）を有するマスクを形成する工程と、ホール内の導電性材料をエッチングして、導電性材料の表面に凹部を形成する工程と、貫通孔内に形成した導電性材料の凹部の底部の上に金属膜を蒸着する工程と、フォトレジストを除去し、導電性材料の凹部の底部に円錐状に形成された針状電極を得る工程とを含み、針状電極２６２の一部を、導電性材料から突出させる。これにより、導電性プローブ２６Ｂが得られる。
【0197】
図２２は、導電性プローブ２６Ｂの製造方法の一例を示す説明図である。図２２に示すように、導電性材料２６０の表面にフォトレジスト８２を塗布して（図２２（ａ）参照）、パターニングした後、フォトレジスト８２に微細な貫通孔（ホール）８２ａを有するマスク８２Ａを形成する（図２２（ｂ）参照）。その後、適宜任意のエッチング方法を用いて、貫通孔８２ａをエッチングして、導電性材料２６０の表面に凹部２６０ａを形成する（図２２（ｃ）参照）。エッチング後、貫通孔８２ａ内に形成した導電性材料２６０の凹部２６０ａの底部と、フォトレジスト８２の上に、金属８３を蒸着させる（図２２（ｄ）参照）。このとき、フォトレジスト８２の上に蒸着して形成される金属８３の蒸着量が増えるにしたがい、貫通孔８２ａが塞がり貫通孔８２ａの幅が狭くなる。これにより、導電性材料２６０の凹部２６０ａ内の底部に蒸着する金属８３は、底部では広く蒸着し、上にいくにしたがって徐々に蒸着範囲が狭くなり、最終的に、円錐状に堆積した針状電極２６２が形成される（図２２（ｅ）参照）。
【0198】
その後、マスク８２Ａを除去することで（図２２（ｆ）参照）、導電性材料２６０から円錐状の針状電極２６２の頂部を含む一部を僅かに突出させる。
【0199】
針状電極２６２の周辺の導電性材料２６０を切り抜くことで、図２０に示す、基体２６１の凹部２６１ａに円錐状に形成された針状電極２６２を有する導電性プローブ２６Ｂが形成される。
【0200】
この製造方法によれば、針状電極２６２は凹部２６１ａ内に形成され、周囲を基体２６１で覆われるため、導電性プローブ２６Ｂが偶発的に強誘電体記録媒体１０に接触した際に針状電極２６２が損傷することを軽減できる。また、強誘電体記録媒体１０の回転によって生じた気流により、針状電極２６２に振動が生じることを抑制することができると共に変形することを抑制できる。
【0201】
なお、貫通孔８２ａの形状を三角形又は四角形にすることで、導電性プローブ２６Ｂは三角錐状又は四角錐状に形成できる。
【0202】
（（第３の態様））
導電性プローブ２６の他の構成の一例を図２３に示す。図２３に示すように、導電性プローブ２６Ｃは、導電性材料からなる基体２６１の上に、導電性材料２６０を加熱して酸化することで形成した絶縁層２６３を備え、絶縁層２６３の貫通孔２６３ａの内部の基体２６１の上に針状電極２６２を設けて、針状電極２６２の一部は絶縁層２６３の表面（主面）２６３ｂから突出させることが好ましい。なお、絶縁層２６３の表面２６３ｂとは、絶縁層２６３の主面であって、貫通孔２６３ａ以外の表面をいう。
導電性プローブ２６の他の構成の一例を図２３に示す。図２３に示すように、導電性プローブ２６Ｃは、導電性材料からなる基体２６１の上に、導電性材料２６０を加熱して酸化することで形成した絶縁層２６３を備え、絶縁層２６３の貫通孔２６３ａの内部の基体２６１の上に針状電極２６２を設けて、針状電極２６２の一部は絶縁層２６３の表面（主面）２６３ｂから突出させることが好ましい。なお、絶縁層２６３の表面２６３ｂとは、絶縁層２６３の主面であって、貫通孔２６３ａ以外の表面をいう。
【0203】
針状電極２６２は、貫通孔２６３ａ内の基体２６１の表面上に形成され、周囲を絶縁層２６３で覆われるため、針状電極２６２が偶発的に強誘電体記録媒体１０に接触した際に針状電極２６２が損傷することを軽減できる。また、強誘電体記録媒体１０の回転によって生じた気流により、針状電極２６２に振動及び変形が生じることを抑制できる。さらに、針状電極２６２の周囲に絶縁層２６３を設けられることで、針状電極２６２がシールドされるため、周囲の電荷の影響及び針状電極２６２に加えられた電荷が外部に漏れることを抑制できる。
【0204】
導電性プローブ２６Ｃの製造方法について説明する。導電性プローブ２６Ｃの製造方法は、導電性材料２６０の上に、導電性材料２６０を酸化して絶縁層を形成する工程と、絶縁層の上に分離層を形成する工程とを含み、針状電極の一部を、絶縁層から突出させる。これにより、導電性プローブ２６Ｃが得られる。
【0205】
図２４は、導電性プローブ２６Ｃの製造方法の一例を示す説明図である。図２４に示すように、導電性材料２６０を加熱して酸化することで絶縁層２６３を形成する（図２４（ａ）及び（ｂ）参照）。その後、絶縁層２６３の上に分離層２９を形成して、分離層２９の表面にフォトレジスト８２を塗布してパターニングし、フォトレジスト８２に円形の微細な貫通孔８２ａを形成する（図２４（ｃ）参照）。その後、適宜任意のエッチング方法を用いて、貫通孔８２ａの絶縁層２６３及び分離層２９をエッチングする（図２４（ｄ）参照）。なお、図２４（ｄ）では、絶縁層２６３及び分離層２９のエッチング後、フォトレジスト８２を除去しているが、少なくとも一部のフォトレジスト８２を残してもよい。
【0206】
エッチング後、絶縁層２６３及び分離層２９の貫通孔２６３ａ及び２９ａ内の導電性材料２６０の表面と、分離層２９の上に、金属８３を蒸着させる（図２４（ｅ）参照）。このとき、フォトレジスト８２の上に蒸着して形成される金属８３の蒸着量が増えるにしたがい、貫通孔２９ａが塞がりその幅が狭くなる。これにより、貫通孔２９ａ内の導電性材料２６０の表面に蒸着する金属は、表面では広く蒸着し、上にいくにしたがって徐々に蒸着範囲が狭くなり、最終的に、円錐状に堆積する。これにより、先鋭化された針状電極２６２が形成される。
【0207】
その後、分離層２９をエッチングすることで、絶縁層２６３の主面から円錐状の針状電極２６２の頂部を含む一部を僅かに突出させる（図２４（ｆ）参照）。
【0208】
針状電極２６２の周辺の導電性材料２６０を切り抜くことで、図２３に示す、基体２６１上の絶縁層２６３の貫通孔２６３ａに円錐状に形成された針状電極２６２を有する導電性プローブ２６Ｃが形成される。
【0209】
この製造方法によれば、針状電極２６２は貫通孔２６３ａ内の基体２６１の表面上に形成され、周囲を絶縁層２６３で覆われるため、導電性プローブ２６Ｃが偶発的に強誘電体記録媒体１０に接触した際に針状電極２６２が損傷することを軽減できる。また、強誘電体記録媒体１０の回転によって生じた気流により、針状電極２６２に振動が生じることを抑制することができると共に変形することを抑制できる。さらに、導電性プローブ２６Ｃは、針状電極２６２の周囲に絶縁層２６３を設けることで、針状電極２６２をシールドして周囲の電荷の影響及び針状電極２６２からの電荷のリークを抑制できる。
【0210】
（第１の圧電素子及び第２の圧電素子）
図１１に示すように、図１１に示す構成のプローブスライダー２３では、第１の圧電素子２７Ａは、プローブスライダー２３の先端部の、プローブスライダー２３と導電性プローブ２６との間に、電極２８Ａ－１及び電極２８Ａ－２に挟まれて設けられる。また、第２の圧電素子２７Ｂは、プローブスライダー２３の先端部と電極２８Ａ－２との間に設けられ、第２の圧電素子２７Ｂの＋Ｙ軸方向側の側面及び－Ｙ軸方向側の側面には、それぞれ、電極２８Ｂ－１及び電極２８Ｂ－２が設けられる。第１の圧電素子２７Ａは、導電性プローブ２６のヘッド浮上高（Ｄｙｎａｍｉｃ Ｆｌｙ ｈｅｉｇｈｔ：ＤＦＨ）の調整に用いられ、第２の圧電素子２７Ｂは、導電性プローブ２６を強誘電体記録媒体１０のトラック方向に移動させる機能を有する。
図１１に示すように、図１１に示す構成のプローブスライダー２３では、第１の圧電素子２７Ａは、プローブスライダー２３の先端部の、プローブスライダー２３と導電性プローブ２６との間に、電極２８Ａ－１及び電極２８Ａ－２に挟まれて設けられる。また、第２の圧電素子２７Ｂは、プローブスライダー２３の先端部と電極２８Ａ－２との間に設けられ、第２の圧電素子２７Ｂの＋Ｙ軸方向側の側面及び－Ｙ軸方向側の側面には、それぞれ、電極２８Ｂ－１及び電極２８Ｂ－２が設けられる。第１の圧電素子２７Ａは、導電性プローブ２６のヘッド浮上高（Ｄｙｎａｍｉｃ Ｆｌｙ ｈｅｉｇｈｔ：ＤＦＨ）の調整に用いられ、第２の圧電素子２７Ｂは、導電性プローブ２６を強誘電体記録媒体１０のトラック方向に移動させる機能を有する。
【0211】
なお、本実施形態では、第１の圧電素子２７Ａ及び第２の圧電素子２７Ｂに代えて、電歪素子を用いてもよい。第１の圧電素子２７Ａ及び第２の圧電素子２７Ｂも電歪素子も電界を加えると変位する点では共通した機能を有するが、第１の圧電素子２７Ａ及び第２の圧電素子２７Ｂは電界の向きにより変位の方向が変わるのに対し、電歪素子は伸びだけで縮まない。また、第１の圧電素子２７Ａ及び第２の圧電素子２７Ｂは応力に応じた電荷を発生するのに対し、電歪素子は応力を加えても電荷は生じない。第１の圧電素子２７Ａ及び第２の圧電素子２７Ｂも電歪素子も電界を加えると変位する点では共通した機能を有するため、強誘電体記憶装置には同様に使用できる。
【0212】
図１１に示すように、第１の圧電素子２７Ａは、プローブスライダー２３の先端の下端側の面に設けられ、導電性プローブ２６のヘッド浮上高（Ｄｙｎａｍｉｃ Ｆｌｙ ｈｅｉｇｈｔ：ＤＦＨ）の調整に用いることができる。即ち、第１の圧電素子２７Ａは、プローブスライダー２３と導電性プローブ２６の間に設けられ、強誘電体記録媒体１０と導電性プローブ２６との距離を調整することで、プローブスライダー２３を強誘電体記録媒体１０の表面にナノレベルの距離が離れた状態で浮上走行させることができる。この第１の圧電素子２７Ａの変位量はナノレベルで制御可能であり、その応答性は１０μ秒以下である。そのため、導電性プローブ２６と強誘電体記録媒体１０との距離は、高い精度で高速に制御することができる。
【0213】
第１の圧電素子２７Ａ及び第２の圧電素子２７Ｂとしては、例えば、水晶、ニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ3）、チタン酸バリウム（ＢａＴｉＯ3）、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、タンタル酸リチウム（ＬｉＴａＯ3）、チタン酸鉛（ＰＴ）等を用いることができる。また、第１の圧電素子２７Ａ及び第２の圧電素子２７Ｂの代わりに電歪素子を用いる場合も同様の材料を用いることができる。
【0214】
プローブスライダー２３は、その先端部に第１の圧電素子２７Ａを備えることで、導電性プローブ２６のＤＦＨ制御をより高精度かつ高速で行うことができ、導電性プローブ２６と強誘電体記録媒体１０との距離の制御を高い精度で高速に行うことができる。よって、強誘電体記憶装置１００は、導電性プローブ２６の記録及び再生感度を更に高めることができる。
【0215】
また、プローブスライダー２３は、その先端部に第１の圧電素子２７Ａを備えることで、強誘電体記録媒体１０のトラック間、セクター間でのＡＧＣ（ａｕｔｏｍａｔｉｃ ｇａｉｎ ｃｏｎｔｒｏｌ）機能を有することができる。
【0216】
導電性プローブ２６を強誘電体記録媒体１０のトラック方向に移動させるプローブ駆動部４０（図８参照）として、後述の通り、例えば、ボイスコイルモータを用いることができる。しかし、ボイスコイルモータを用いた場合、導電性プローブ２６の位置決め精度は１０ｎｍ程度である。また、別のトラックへの移動時間（シーク時間）も数ミリ秒程度を要するため、強誘電体記憶装置１００の高容量化及び高速化の障害となる。
【0217】
本実施形態では、導電性プローブ２６を強誘電体記録媒体１０のトラック方向に移動させるのに第２の圧電素子２７Ｂを用いるので、強誘電体記録媒体１０のトラック方向での位置決め精度を１ｎｍ以下にすることができると共に、同一トラック内での修正動作及び別のトラックへの移動動作を数マイクロ秒以下で行うことができる。これにより、強誘電体記憶装置１００の高容量化及び高速化を実現できる。
【0218】
図１２及び図１３に示すように、プローブスライダー２３と導電性プローブ２６との間に第１の圧電素子２７Ａ及び第２の圧電素子２７Ｂが設けられる。第１の圧電素子２７Ａ及び第２の圧電素子２７Ｂは、プローブスライダー２３と導電性プローブ２６との間に安定して配置される点から、立方体、直方体、円柱等の柱状体に形成されていることが好ましい。第１の圧電素子２７Ａの＋Ｚ軸方向及び－Ｚ軸方向の面に一対の電極２８Ａ－１及び２８Ａ－２が設けられている。電極２８Ａ－１は、導電性プローブ２６と第１の圧電素子２７Ａとの間に設けられている。電極２８Ａ－２は、第１の圧電素子２７Ａと第２の圧電素子２７Ｂとの間に設けられている。
【0219】
図１４に示すように、第２の圧電素子２７Ｂには、１対の電極２８Ｂ－１及び２８Ｂ－２が設けられている。電極２８Ｂ－１は、第２の圧電素子２７Ｂの－Ｙ軸方向側に設けられている。電極２８Ｂ－２は、第２の圧電素子２７Ｂの＋Ｙ軸方向側に設けられている。
【0220】
電極２８Ａ－１及び２８Ａ－２は、第１の圧電素子２７Ａを＋Ｚ軸方向及び－Ｚ軸方向に伸縮させ、導電性プローブ２６と強誘電体記録媒体１０との距離を調整する電圧印加に使用される。この点については後述する。
【0221】
電極２８Ｂ－１及び２８Ｂ－２は、第２の圧電素子２７Ｂを＋Ｙ軸方向及び－Ｙ軸方向に伸縮させ、プローブスライダー２３に設けられた導電性プローブ２６を強誘電体記録媒体１０のトラック方向に移動させるために用いられる。第２の圧電素子２７Ｂは－Ｚ軸方向の面はプローブスライダー２３に固定されているが、＋Ｚ軸方向の面は固定されていない。そのため、電極２８Ｂ－１及び２８Ｂ－２に電圧を印加すると、第２の圧電素子２７Ｂの＋Ｚ軸方向の面２７１は＋Ｙ軸方向及び－Ｙ軸方向に伸縮する。ここで、第２の圧電素子２７Ｂの＋Ｚ軸方向の面２７１は＋Ｙ軸方向及び－Ｙ軸方向に均等に伸縮するので、面の中央はＹ軸方向に変位しないが、導電性プローブ２６は第２の圧電素子２７Ｂの＋Ｚ軸方向の面２７１の中央からずらして設けられているので、強誘電体記録媒体１０のトラック方向である＋Ｙ軸方向又は－Ｙ軸方向に変位することになる。例えば、図２５に示すように、第２の圧電素子２７Ｂを＋Ｙ軸方向及び－Ｙ軸方向に伸ばした場合は、導電性プローブ２６は矢印に示す＋Ｙ軸方向に変位する。
【0222】
導電性プローブ２６を強誘電体記録媒体１０のトラック方向に移動させる際、導電性プローブ２６の移動距離が１０ｎｍ以上の粗動作においてはボイスコイルモータやパルスモーター等のプローブ駆動部４０を使用し、導電性プローブ２６の移動距離が１０ｎｍ未満の微動作においては、プローブスライダー２３に設けた第２の圧電素子２７Ｂを使用して、第２の圧電素子２７Ｂを伸縮させ、導電性プローブ２６を移動させることが好ましい。
【0223】
［強誘電体記録媒体駆動部］
図８に示すように、強誘電体記録媒体駆動部３０は、強誘電体記録媒体１０を駆動して回転させるものである。図２６は、強誘電体記録媒体駆動部３０の構成を示す断面図である。図２６に示すように、強誘電体記録媒体駆動部３０は、ハウジング（軸受筒）３１と、軸受スリーブ３２と、軸部材（スピンドルシャフト）３３と、ハウジング底部３４と、永久磁石３５と、ステータ３６と、潤滑油Ｏを有する。強誘電体記録媒体駆動部３０は、ハウジング３１内で、スピンドルシャフト３３を、潤滑油Ｏの動圧作用で発生する圧力により、スピンドルシャフト３３のラジアル方向（スピンドルシャフト３３に対して直交する方向）に非接触状態で支持している。
図８に示すように、強誘電体記録媒体駆動部３０は、強誘電体記録媒体１０を駆動して回転させるものである。図２６は、強誘電体記録媒体駆動部３０の構成を示す断面図である。図２６に示すように、強誘電体記録媒体駆動部３０は、ハウジング（軸受筒）３１と、軸受スリーブ３２と、軸部材（スピンドルシャフト）３３と、ハウジング底部３４と、永久磁石３５と、ステータ３６と、潤滑油Ｏを有する。強誘電体記録媒体駆動部３０は、ハウジング３１内で、スピンドルシャフト３３を、潤滑油Ｏの動圧作用で発生する圧力により、スピンドルシャフト３３のラジアル方向（スピンドルシャフト３３に対して直交する方向）に非接触状態で支持している。
【0224】
ハウジング３１は、スピンドルシャフト３３の一部を収容する容器であり、スピンドルシャフト３３を挿脱可能に形成されている。
【0225】
軸受スリーブ３２は、ハウジング３１の内部に設けられている。
【0226】
スピンドルシャフト３３は、軸受スリーブ３２の内周面に挿入された棒状部材であり、導電性を有する。スピンドルシャフト３３は、金属等の導電性材料で形成できる。スピンドルシャフト３３は、強誘電体記録媒体１０の開口部１０ａ（図３参照）に挿入されることで、基板１１及び電極層１２を介して強誘電体記録層１３に接続される（図３参照）。スピンドルシャフト３３が導電性を有することで、導電性プローブ２６により、強誘電体記録層１３に情報の読み書きを行うことができる。
【0227】
スピンドルシャフト３３の軸端部３３１は、凸状に形成された曲面を有することが好ましい。軸端部３３１の曲面の曲率半径Ｒは、２ｍｍ以上が好ましく、５ｍｍ以上がより好ましい。なお、軸端部３３１の曲面は、凹状に形成されていてもよい。
【0228】
スピンドルシャフト３３は、その外周にＶ字型の溝部３３２を有することができる。スピンドルシャフト３３が溝部３３２を有することで、スピンドルシャフト３３が回転すると、潤滑油Ｏに流れが発生して、潤滑油Ｏを溝部３３２のＶ字の頂点に集め易くなる。そのため、圧力を発生させ、スピンドルシャフト３３を支える。
【0229】
ハウジング底部３４は、ハウジング３１内に、スピンドルシャフト３３の軸端部３３１と対向するように設けられ、導電性を有する。
【0230】
ハウジング底部３４も、軸端部３３１と同様、凸状又は凹状に形成された曲面を有することが好ましい。ハウジング底部３４の曲面の曲率半径Ｒは、２ｍｍ以上が好ましく、５ｍｍ以上がより好ましい。
【0231】
永久磁石３５は、カバー３７の内周面に、周方向に沿って複数設けられている。
【0232】
ステータ３６は、ハウジング３１と永久磁石３５との間に設けられている。
【0233】
潤滑油Ｏは、軸受スリーブ３２の内周面とスピンドルシャフト３３の外周面との間の隙間に充填されている。潤滑油Ｏは、動圧作用で圧力を発生させることで、スピンドルシャフト３３をそのラジアル方向に非接触状態で支持している。
【0234】
潤滑油Ｏは、無機物の導電性紛体を含有することが好ましい。潤滑油Ｏは、無機物の導電性紛体を含有する構成とすることで、ハウジング３１とスピンドルシャフト３３とを導通させることができる。
【0235】
無機物の導電性紛体としては、銀、銅、ニッケル、錫、銀メッキ銅、ステンレス鋼、アルミニウム、黄銅、鉄、亜鉛等の金属系粉体；炭素、カーボンブラック、黒鉛、カーボンナノチューブ等の炭素系粉体；酸化錫、酸化インジウム、酸化亜鉛等の金属酸化物系粉体；ガラス、マイカ紛、ガラスファイバー、炭素繊維等の表面に被覆層を形成した金属メッキ物；が好ましい。
【0236】
金属系粉体の形状としては、粉末、球状、繊維状、箔片が好ましい。
【0237】
炭素系粉体の形状としては、球状、繊維状が好ましい。
【0238】
金属酸化物系粉体の形状としては、粉末、球状が好ましい。
【0239】
金属メッキ物系粉体の形状としては、粉末、球状が好ましい。
【0240】
これらの材料は、耐熱性が高く、耐揮発性が良好で、潤滑油Ｏに含有させても潤滑油Ｏの粘度を高めない。
【0241】
導電性紛体の粒径は、粒子状の場合には、０．１μｍ～１０μｍが好ましい。導電性紛体が箔片の場合には、一辺が０．１μｍ～１００μｍが好ましい。導電性紛体が繊維の場合には、繊維の長さは０．１μｍ～１００μｍが好ましい。導電性紛体が、粒子状、箔片、又は繊維である場合、導電性紛体の粒径が上記の好ましい範囲内であれば、潤滑油Ｏの粘度を高めることなく、潤滑油Ｏ中に分散させることができる。
【0242】
強誘電体記録媒体駆動部３０では、永久磁石３５と、ステータ３６の電磁石との結合により、スピンドルシャフト３３を回転させる。スピンドルシャフト３３には、ステータ３６の電磁石との磁気結合、自重、その他の方法で、図２６中の下方へのスラストを加え、このスラストをハウジング底部３４で支える。
【0243】
［プローブ駆動部］
図８に示すように、プローブ駆動部４０は、プローブスライダー２３を駆動する。
図８に示すように、プローブ駆動部４０は、プローブスライダー２３を駆動する。
【0244】
［制御部］
強誘電体記憶装置１００は、図１１に示すように、プローブスライダー２３がその先端部の、プローブスライダー２３と導電性プローブ２６との間に第１の圧電素子２７Ａ及び第２の圧電素子２７Ｂを備える場合、不図示の制御部を備えてよい。
強誘電体記憶装置１００は、図１１に示すように、プローブスライダー２３がその先端部の、プローブスライダー２３と導電性プローブ２６との間に第１の圧電素子２７Ａ及び第２の圧電素子２７Ｂを備える場合、不図示の制御部を備えてよい。
【0245】
不図示の制御部は、筐体６０の裏側にプリント基板（ＰＣＢ）として取り付けられている。不図示の制御部は、第１の圧電素子２７Ａ及び第２の圧電素子２７Ｂと導電性プローブ２６に電気的に接続されている。不図示の制御部は、第１の圧電素子２７Ａ及び第２の圧電素子２７Ｂへの印加電圧を制御して第１の圧電素子２７Ａ及び第２の圧電素子２７Ｂを伸縮させ、強誘電体記録媒体１０と導電性プローブ２６との距離、および相対位置を調整する機能を有する。不図示の制御部は、導電性プローブ２６からの読み込みシグナルに基づいて第１の圧電素子２７Ａ及び第２の圧電素子２７Ｂへの印加電圧を制御して第１の圧電素子２７Ａ及び第２の圧電素子２７Ｂを伸縮させることが好ましい。
【0246】
また、第１の圧電素子２７Ａを＋Ｚ軸方向又は－Ｚ軸方向に伸縮すると、第１の圧電素子２７Ａは＋Ｙ軸方向又は－Ｙ軸方向にも伸縮することになる。不図示の制御部は、この第１の圧電素子２７Ａの＋Ｙ軸方向又は－Ｙ軸方向の伸縮を、第２の圧電素子２７Ｂを＋Ｙ軸方向又は－Ｙ軸方向に伸縮することによって補償する機能を有するのが好ましい。
【0247】
不図示の制御部は、導電性プローブ２６からの読み込みシグナルレベルが低い場合には、第１の圧電素子２７Ａへの印加電圧を高めることで、導電性プローブ２６と強誘電体記録媒体１０との距離を近づけてシグナルレベルを高める。一方、不図示の制御部は、導電性プローブ２６からの読み込みシグナルレベルが高い場合には、第１の圧電素子２７Ａへの印加電圧を下げることで、導電性プローブ２６と強誘電体記録媒体１０との距離を遠ざけてシグナルレベルを下げる。これにより、高い精度、レスポンスで強誘電体記録媒体１０と導電性プローブ２６Ａとの距離の制御が可能となる。そのため、不図示の制御部は、強誘電体記憶装置１００に強誘電体記録媒体１０のトラック間及びセクター間でのＡＧＣ（ａｕｔｏｍａｔｉｃ ｇａｉｎ ｃｏｎｔｒｏｌ）機能を持たせることができる。
【0248】
［記録再生信号処理部］
図８に示す記録再生信号処理部５０は、導電性プローブ２６との情報の書き込み及び読み込み信号の処理を行う機能を有する。
図８に示す記録再生信号処理部５０は、導電性プローブ２６との情報の書き込み及び読み込み信号の処理を行う機能を有する。
【0249】
記録再生信号処理部５０は、導電性プローブ２６を用いて正又は負の電圧を印加することで、強誘電体記録媒体１０を構成する強誘電体記録層１３に情報の書き込みを行う。また、導電性プローブ２６を用いて、強誘電体記録層１３に書き込まれた正又は負の電荷を読み込むことで情報の読み出しを行う。記録再生信号処理部５０は、書き込み時は導電性プローブ２６に印加する書き込み情報に対応する正又は負の電圧を生成し、読み込み時は導電性プローブ２６からの電気信号を処理して書き込まれている情報に変換する。
【0250】
記録再生信号処理部５０は、内部に不図示のバイポーラ電源を備えており、書き込み時については、例えば、書き込む情報が１又は０の２進数の場合、１は正の電圧、０は負の電圧を、不図示のバイポーラ電源を用いて発生させる。
【0251】
記録再生信号処理部５０は、強誘電体記録媒体１０の強誘電体記録層１３に含まれる強誘電体層１３１への多値の情報を記録（書き込み）し、記録された多値の情報を再生（読み込み）するのが好ましい。多値情報の記録及び再生に関する内容は、上述の通りであるため、詳細は省略する。
【0252】
上述の通り、強誘電体層１３１には、プローブスライダー２３の導電性プローブ２６と強誘電体記録媒体１０上のトラックとの相対位置を検出するための位置情報（サーボ情報）が記録されていてもよい。そして、強誘電体層１３１には、サーボ情報を記録したサーボ情報領域と、データの記録再生を行うデータ領域が、強誘電体記録媒体１０の周方向に対して一定の間隔で交互に並んでもよい。
【0253】
サーボ情報は、強誘電体記録媒体１０を強誘電体記憶装置１００に組み込む前に不図示のサーボライターを用いて強誘電体記録媒体１０に書き込んでもよいし、強誘電体記録媒体１０を強誘電体記憶装置１００に組み込んだ後に、記録再生信号処理部５０を用いて書き込んでもよい。後者の場合は、強誘電体記憶装置１００の外部から不図示のレバーを用いてアクチュエータアーム２１又はサスペンションアーム２２を機械的に固定した後、不図示のレバーを微動させて導電性プローブ２６を強誘電体記録媒体１０の表面で位置決めしながら、強誘電体記録媒体１０にサーボ情報を書き込んでもよい。
【0254】
この場合、サーボ情報と、データの記録及び再生を行うデータ領域が、強誘電体記録媒体１０上のトラックの周方向に一定の間隔で交互に配列されることが好ましい。これにより、プローブスライダー２３は、記録されたデータの再生中、サーボ情報により導電性プローブ２６の位置をより的確に検出できる。
【0255】
記録再生信号処理部５０は、上述の通り、最も小さな１つの記録領域への多値情報の記録を、強誘電体記憶装置１００における最も簡素な１回の書き込み操作によって行い、強誘電体記録媒体１０に多値記録された情報の再生を、強誘電体記憶装置１００における最も簡素な１回の読み込み操作によって行うのが好ましい。
【0256】
上述の通り、強誘電体層１３１のサーボ情報領域１３１Ｂにバースト情報領域１３１Ｂ－１、アドレス情報領域１３１Ｂ－２、プリアンブル情報領域１３１Ｂ－３が含められてもよい。この場合、強誘電体記録媒体１０では、表面上を円周方向に移動する導電性プローブ２６が、プリアンブル情報領域１３１Ｂ－３のプリアンブル情報を読み込んでアドレス情報を読み込む準備をする。そして、導電性プローブ２６が、アドレス情報領域１３１Ｂ－２において、データ領域のアドレス情報を読み込む。そして、プローブスライダー２３が、バースト情報領域１３１Ｂ－１のバースト情報を読み込んでトラック位置（半径位置）の微調整を行う。その後、導電性プローブ２６は、データ領域１３１Ａにおいて情報の記録を行うことができる。
【0257】
上述の通り、強誘電体層１３１のサーボ情報領域１３１Ｂに多値記録の基準信号情報１３１Ｂ－４を含んでもよい。この場合、導電性プローブ２６でサーボ情報領域１３１Ｂ内の基準信号情報を読み込むことで、記録再生信号処理部５０は、多値記録の信号レベルを把握し、その把握した信号レベルを用いてデータ領域１３１Ａに記録された多値情報を再生できる。
【0258】
記録再生信号処理部５０は、強誘電体記録媒体１０に情報を書き込む際に、不図示のバイポーラ電源から発せられ、導電性プローブ２６に印加する電圧波形を、図２７に示すように、三角波、ノコギリ波及び台形波の何れかに調整するのが好ましい。不図示のバイポーラ電源から発せられる電圧波形が、方形波である場合、正又は負の電圧が印加された瞬間に多量の電荷が流れるため、導電性プローブ２６の鋭利な針先が、熱的な溶解や急激な電界蒸発により鈍くなる場合がある。本実施形態では、電圧波形を、三角波、ノコギリ波及び台形波の何れかにすることで、ゼロ電位から徐々に電位を高めることができるため、導電性プローブ２６の損傷を低減できる。
【0259】
読み込み時においては、例えば、導電性プローブ２６に強誘電体層１３１の抗電界よりも小さい交流電界を印加しながら、導電性プローブ２６と電極層１２との間の強誘電体層１３１の容量変化を計測することで、強誘電体記録媒体１０に書き込まれた情報を容量変化として読み込むことが知られている。この原理は次である。
【0260】
導電性プローブ２６に印加する電圧をＥ、強誘電体の電荷に由来する電束密度をＤ、誘電率をε、分極電圧をＰとすると、強誘電体の電荷に由来する電束密度Ｄは、下記式（１）で表わされる。
【0261】
【数1】
【0262】
ここで、電圧Ｅが交流である場合、下記式（２）となるが、これを上式（１）に代入すると、奇数添字の誘電率ε３、ε５、・・・は非線形となり、強誘電体の自発分極の向きに依存して符号が変化するため、この誘電率の変動を測定することで、強誘電体の自発分極の向きが分かる。
Ｅ＝Ｅｐｃｏｓωｔ ・・・（２）
（式中、Ｅｐは交流のピーク電圧である。）
Ｅ＝Ｅｐｃｏｓωｔ ・・・（２）
（式中、Ｅｐは交流のピーク電圧である。）
【0263】
一方、この方法は、情報の読み込み速度が交流電界の周波数の制限を受けるため、交流電界の周波数以上のビットレートで情報を読み込むことができない。例えば、１Ｇビット／秒以上の読み込み速度を実現するためには、１ＧＨｚ以上の交流電界の印加が必要となる。ここで、強誘電体の誘電率は、交流電界の周波数に依存し、周波数が高くなるほど損失が大きくなる。そのため、高速動作が実現できる強誘電体回転媒体で使用できる強誘電体は限られている。
【0264】
本実施形態では、強誘電体記録媒体からの情報の読み込みに交流電界を使用せずに、導電性プローブ２６と電極層１２との間に流れる微弱なトンネル電流を用いて強誘電体層１３１の電荷を検出する。
【0265】
即ち、導電性プローブ２６は、強誘電体層１３１の表面の極めて近い位置に接近させているので、導電性プローブ２６と電極層１２との間の、強誘電体層１３１に由来する容量Ｃは、下記式（３）となる。
Ｃ＝ε・ε０Ａ／ｄ ・・・（３）
（式中、Ａは、導電性プローブの相対的な面積であり、ｄは強誘電体層の厚さであり、εは強誘電体層の比誘電率であり、ε０は、真空の誘電率である。）
Ｃ＝ε・ε０Ａ／ｄ ・・・（３）
（式中、Ａは、導電性プローブの相対的な面積であり、ｄは強誘電体層の厚さであり、εは強誘電体層の比誘電率であり、ε０は、真空の誘電率である。）
【0266】
そして、強誘電体層１３１に蓄えられた電荷をＱとすると、導電性プローブ２６に発生する電圧Ｖは、下記式（４）となる。この電圧Ｖを検知することで、強誘電体層１３１に書き込まれた情報を読み込むことができる。
Ｖ＝Ｑ／Ｃ ・・・（４）
Ｖ＝Ｑ／Ｃ ・・・（４）
【0267】
ここで、強誘電体は絶縁体でバンドギャップが大きいのでトンネル電流は流れ難く、上記式（４）の電圧Ｖを検知することは難しい。しかしながら、強誘電体を薄膜とすることで、トンネル障壁を小さくし、かつ導電体である電極層との接合構造を形成することで、接合部での電子状態から、微弱なトンネル電流を流すことができる。さらにこの接合部に常誘電体層を加え、強誘電体、常誘電体及び導電体をこの順に接合した接合構造にすると、強誘電体と常誘電体の界面部では電荷によってトンネル障壁を下げる方向のバンドベンディングが生じ、トンネル電流をさらに流れ易くすることができる。
【0268】
そして、強誘電体層１３１のトンネル障壁は分極方向によって変わるので、強誘電体層１３１と導電性プローブ２６との間のトンネル電流を測定することで、強誘電体層１３１の分極方向を知ることができる。例えば、ある強誘電体においては表層側を正にチャージするとトンネル障壁は高まり、強誘電体層１３１側から導電性プローブ２６方向へのトンネル電流は減少し、一方で、表層側を負にチャージすると強誘電体層１３１側から導電性プローブ２６方向へのトンネル電流は増加する。
【0269】
記録再生信号処理部５０は、強誘電体層１３１の電荷を検出して読み込みを行うに際して、導電性プローブ２６に、バイアス電圧を印加してもよい。
【0270】
導電性プローブ２６に印加するバイアス電圧は、強誘電体層１３１と導電性プローブ２６との間のトンネル電流を検知しやすくするために用いられ、また、情報の読み出しに際して強誘電体層１３１に蓄えられている電荷量の変動を低減することができる。
【0271】
バイアス電圧には、正、負、又はその両方を用いることができる。導電性プローブ２６に印加するバイアスが、正又は負の一定電圧である場合は、強誘電体層１３１の分極方向はバイアス印加によって生ずるトンネル電流の大小によって検知される。
【0272】
例えば、表層側を正にチャージするとトンネル障壁が高まり、表層側を負にチャージするとトンネル障壁が低くなる強誘電体においては、強誘電体層１３１側（電極層１２側）から導電性プローブ２６方向へのトンネル電流が流れるようにバイアス電圧を印加した場合、トンネル障壁の大小と、トンネル電流の大小は逆の関係となり、そこから強誘電体層１３１の電荷方向を検知することができる。
【0273】
また、導電性プローブ２６に印加するバイアス電圧が、正及び負の両方である場合は、正のバイアス電圧を印加した時のトンネル電流と、負のバイアス電圧を印加した時のトンネル電流とを比較することで強誘電体層１３１の分極方向を検知することができる。この場合のバイアス電圧は、強誘電体層１３１からの情報の読み込み速度をＮビット／秒（Ｎは１以上の数である。）とする場合は、その周波数をＮＨｚ（Ｎは１以上の数である。）以上とした正弦波又は矩形波とするのが好ましい。このようにすることで、より高い精度で強誘電体層１３１の分極方向を検知することができる。その理由は次である。すなわち、トンネル電流は強誘電体層１３１と導電性プローブ２６との距離によって変動するため、強誘電体層１３１の分極方向を検知するためには、この変動と強誘電体層１３１の分極方向によるトンネル電流の変動とを区別する必要がある。一方、正及び負のバイアス電圧を用いた場合は、強誘電体層１３１の分極方向は正バイアス時及び負バイアス時のトンネル電流の相対比較となり、これにより、強誘電体層１３１と導電性プローブ２６との距離によるトンネル電流の変動はキャンセルされるため、その影響を受けにくくなるからである。
【0274】
さらに、記録再生信号処理部５０は、強誘電体記憶装置１００において、強誘電体層１３１の電荷を検出して情報の読み込みを行うに際して、強誘電体層１３１に蓄えられている電荷量が減少し、それから得られるトンネル電流が減少した場合は、強誘電体記録媒体１０からの情報の読み込みによって減少した電荷を補うため、強誘電体記録媒体１０に書き込まれていた情報と同じ情報を強誘電体記録媒体１０の同じ情報を読み出した個所に再書き込み（リフレッシュ）を行ってもよい。なお、強誘電体層１３１に蓄えられている電荷量の減少は、強誘電体層１３１に含まれる欠陥に電荷が捕獲されることによっても発生する。
【0275】
また、記録再生信号処理部５０は、再書き込みを、強誘電体記録媒体１０からの情報の一回の読み込みごとに行ってもよいし、定められた回数の読み込み後に行ってもよい。
【0276】
以上説明した強誘電体層１３１からの情報の読み込みは非破壊方式によるものであるが、強誘電体層１３１からの情報の読み込みに破壊方式を採用することもできる。
【0277】
情報の読み込みに非破壊方式を用いる場合は、導電性プローブ２６に印加するバイアスによって生ずる電界が強誘電体層１３１を構成する強誘電体の抗電界を超えることはなく、よって情報の読み込み時に強誘電体層１３１の分極方向が変わることはない。
【0278】
一方、破壊方式を用いる場合は、導電性プローブ２６に強誘電体の抗電界を超えるバイアス電圧を印加し、これにより、強誘電体層１３１の分極方向が変化するときのトンネル電流を検出することで情報の読み込みを行う。例えば、強誘電体層１３１の導電性プローブ２６側が正の電荷を有する場合で、導電性プローブ２６に負のバイアス電圧を印加した場合は、強誘電体層１３１の電荷は反転しないので強誘電体層１３１から導電性プローブ２６に流れるトンネル電流は少ない。一方、強誘電体層１３１が負の電荷を有する場合は導電性プローブ２６に印加された負のバイアスにより強誘電体層１３１の電荷は正に反転するのでトンネル電流は高まる。このトンネル電流の変動により、強誘電体層１３１に記録された情報を読み込むことができる。なお、情報の読み込みに破壊方式を用いる場合は、読み込んだ情報の強誘電体層１３１への再書き込みが必要になる。
【0279】
強誘電体記録媒体１０からの情報の読み込みに、導電性プローブ２６と強誘電体層１３１との間の原子間力を用いてよい。強誘電体記録媒体１０からの情報の読み込みに、導電性プローブ２６と強誘電体層１３１との間の原子間力を用いる方法について説明する。導電性プローブ２６と強誘電体層１３１との間の原子間力は強誘電体層１３１の電荷によって影響を受けるため、両者間の原子間力を計測することで、強誘電体記録媒体１０に記録された情報を読み込むことができる。この場合、情報の読み込みにトンネル電流を用いる場合と異なり、強誘電体層１３１に蓄えられている電荷量は減少しないため、リフレッシュは不要となる。また、強誘電体層１３１に用いる強誘電体のバンドギャップ及び電極層１２との間の界面電子状態を考慮する必要がなくなる。
【0280】
ここで、試料の表面と探針との間に働く原子間を検出し、これをマッピングする装置として原子間力顕微鏡（ＡＦＭ；ａｔｏｍｉｃ ｆｏｒｃｅ ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ）が知られている。ＡＦＭでは光てこ方式を用い、試料をＸ－Ｙ軸方向に移動しながら探針を設けたカンチレバーにレーザー光をあて、その反射光の変移から原子間を検出する。この方式はカンチレバーの物理的な変動を検知して行うため、ＧＨｚ帯での情報の読み込みに用いるのは困難である。また、検出にレーザー光を用いるので、強誘電体記録媒体に用いる強誘電体の内部光電効果や昇温を誘発する場合がある。
【0281】
そこで、本実施形態では、図２８に示すように、プローブスライダー２３と導電性プローブ２６との間に第３の圧電素子２７Ｃを備えることができる。これにより、第３の圧電素子２７Ｃは、導電性プローブ２６と強誘電体層１３１との間の原子間力を検出し、この検出された原子間力を電気信号に変換できる。この場合、原子間力の検知に光てこを用いないので、ＧＨｚ帯での情報の読み込みが可能となる。
【0282】
第３の圧電素子２７Ｃとしては、例えば、水晶、ニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ３）、チタン酸バリウム（ＢａＴｉＯ３）、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、タンタル酸リチウム（ＬｉＴａＯ３）、チタン酸鉛（ＰＴ）等を用いることができる。なお、第３の圧電素子２７Ｃは、第１の圧電素子２７Ａ及び第２の圧電素子２７Ｂと同一の材料を用いてもよい。
【0283】
第３の圧電素子２７Ｃは、原子間力の検知能力を高めるためには、導電性プローブ２６に近づけるのが好ましい。そのため、図２８に示すように、第３の圧電素子２７Ｃは、導電性プローブ２６と第４の圧電素子２７Ｄとの間に設けることが好ましい。第４の圧電素子２７Ｄは、前記第１の圧電素子２７Ａと同様に、導電性プローブ２６を＋Ｚ軸方向又は－Ｚ軸方向に駆動し、導電性プローブ２６を強誘電体記録媒体１０の表面へ近づけるのに用いる。なお、第４の圧電素子２７Ｄは、第３の圧電素子２７Ｃと同一の材料を用いてもよい。
【0284】
［筐体］
図８に示すように、筐体６０は、略矩形状に形成され、強誘電体記録媒体１０、導電性プローブ２６、プローブスライダー２３、強誘電体記録媒体駆動部３０及び記録再生信号処理部５０を内部に備える。
図８に示すように、筐体６０は、略矩形状に形成され、強誘電体記録媒体１０、導電性プローブ２６、プローブスライダー２３、強誘電体記録媒体駆動部３０及び記録再生信号処理部５０を内部に備える。
【0285】
強誘電体記憶装置１００では、筐体６０内をアルゴンガス、窒素ガス、及びヘリウムガスの少なくとも一つで満たすのが好ましい。筐体６０内では、強誘電体記録媒体１０、強誘電体記録媒体駆動部３０、導電性プローブ２６が動くことによる物体同士の摩擦や、これらと空気との摩擦で電荷が発生するいわゆる摩擦帯電が生じ、この電荷が強誘電体記録媒体１０に記録された電荷と結合し書き込み情報が消失し、また、導電性プローブ２６による情報の読み込み書き込みに悪影響を及ぼす場合がある。本実施形態では、筐体６０内をこれらのガスで満たすことで、摩擦帯電を緩和できる。
【0286】
なお、筐体６０内の摩擦帯電は、摩擦帯電電荷数を公知の測定方法により評価できる。
【0287】
このように、強誘電体記憶装置１００は、強誘電体記録媒体１０、導電性プローブ２６、プローブスライダー２３、強誘電体記録媒体駆動部３０及び記録再生信号処理部５０を備える。記録再生信号処理部５０は、強誘電体記録媒体１０への多値の情報の記録及び記録された多値の情報の再生を行うことができる。多値の情報は、強誘電体記録媒体１０が備える強誘電体記録層１３の強誘電体層１３１の、最も小さな１つの記録領域に記録することができる。
【0288】
強誘電体記憶装置１００は、記録再生信号処理部５０で、強誘電体記録媒体１０に多値の情報を記録できるため、強誘電体記録媒体１０の記録密度を高めることができる。強誘電体記憶装置１００は、強誘電体記録媒体１０の記録密度を高めることで、単位記憶容量における強誘電体記憶装置１００の小型化を図ることができると共に、強誘電体層１３１への情報の記録及び記録された情報の再生に要する速度（読み書き速度）を例えば１０Ｇｂｐｓ以上に高めることができる。
【0289】
また、強誘電体記憶装置１００は、強誘電体記録媒体１０の記録密度を高めることで、強誘電体記録媒体１０への情報の記録及び再生に要する単位記憶容量当たりの電力消費量の増大を抑えることができる。
【0290】
よって、強誘電体記憶装置１００は、記録密度の向上と、単位記憶容量当たりの装置の小型化と、読み書き速度の高速化とを図ることができると共に、エネルギー消費量の増大を抑えることができる。
【0291】
ここで、ＨＤＤ等の一般的な磁気記録媒体では、磁気記録媒体を５０００ｒｍｐ～１００００ｒｍｐ（８３回転／秒～１６７回転／秒）で回転させながら読み書きヘッドをトラック方向（半径方向）に移動させて情報の記録（書き込み）及び再生（読み込み）が行われる。情報一ビットのサイズは、おおよそセクター方向（円周方向）で５ｎｍ、トラック方向で５０ｎｍであり、この一ビットの中におおよそ１０個程度の磁性粒子が含まれる。読み書き速度は、平均で１Ｇｂｐｓ程度となる。強誘電体記録媒体１０は、強誘電体層１３１に含まれる強誘電体結晶の格子歪に起因する分極反転で情報を記録する。そのため、磁性粒子単位で磁性層を磁化して情報を記録する磁気記録媒体と比べて、記録密度及び読み書き速度を格段に高めることができる。そして、強誘電体記憶装置１００では、強誘電体記録媒体１０は、強誘電体層１３１が多値記録される記録領域を有するため、記録密度の向上、小型化及び処理速度の高速化を図ることができると共に、エネルギー消費量の増大を抑えることができる。
【0292】
強誘電体記憶装置１００は、記録密度の向上、読み書き速度の高速化及び装置の小型化を図ることで、例えば１０Ｇｂｐｓ以上の無線及び移動体の通信のストレージを実現できる。また、強誘電体記憶装置１００は、電力消費量の増加を抑え、省エネルギー化を図ることで、資源の消費を抑制することができるため、環境負荷を低減できる。
【0293】
強誘電体記憶装置１００では、記録再生信号処理部５０が、導電性プローブ２６と強誘電体記録媒体１０との強誘電体記録媒体１０のトラック方向における相対位置を検出するための位置情報（サーボ情報）を強誘電体層１３１から読み込むことができる。これにより、強誘電体記憶装置１００は、強誘電体記録媒体１０が備える強誘電体層１３１のデータ領域に記録されたデータの再生中に、サーボ情報によって導電性プローブ２６の位置を精度良く検出できるため、強誘電体層１３１への記録及び再生を高い精度で行うことができる。よって、強誘電体記憶装置１００は、情報の記録及び記録された情報の再生の際の処理速度を高めることができる。
【0294】
強誘電体記憶装置１００は、サーボ情報が記録されたサーボ情報領域と、情報の書き込み及び読み込みを行うデータ領域は強誘電体記録媒体１０上のトラックの周方向に交互に配列できる。これにより、強誘電体記憶装置１００は、不図示の制御部で、データ領域に記録されたデータの再生中に、それぞれのデータ領域ごとに、サーボ情報によって導電性プローブ２６の位置を精度良く検出できる。よって、強誘電体記憶装置１００は、強誘電体層１３１への情報の書き込み及び記録された情報の読み込みの精度を高めることができるため、情報の記録及び記録された情報の再生の際の処理速度を更に高めることができる。
【0295】
強誘電体記憶装置１００は、強誘電体記録媒体１０に含まれる強誘電体層１３１のサーボ情報領域１３１Ｂに基準信号情報１３１Ｂ－４を含めることができる。これにより、強誘電体記憶装置１００は、導電性プローブ２６により、基準信号情報１３１Ｂ－４が読み込まれて把握された多値記録の信号レベルを用いることで、データ領域１３１Ａに記録された多値情報を再生できる。よって、強誘電体記憶装置１００は、単位記憶容量当たりの消費エネルギーの更なる低減を図ることができる。
【0296】
上記構成を有する強誘電体記憶装置１００における情報の書き込み及び読み込み方法は、強誘電体記録媒体１０への多値の情報の書き込み及び記録された多値の情報の書き込みを、最も小さな１つの記録領域に対し最も簡素な１回の操作で行うことができる。上記の情報の書き込み及び読み込み方法を用いれば、記録再生信号処理部５０において、強誘電体層１３１に蓄えられる記録密度の向上と、単位記憶容量当たりの装置の小型化と、読み書き速度の高速化とを図ると共に、エネルギー消費量の増大を抑えることができる。
【0297】
強誘電体記憶装置１００は、プローブスライダー２３に第１の圧電素子２７Ａ及び第２の圧電素子２７Ｂを設けることができる。強誘電体記憶装置１００は、第１の圧電素子２７Ａを一対の電極２８Ａ－１及び２８Ａ－２を用いて第１の圧電素子２７Ａの高さ方向に伸縮させ、第２の圧電素子２７Ｂを電極２８Ｂ－１及び２８Ｂ－２を用いて第２の圧電素子２７Ｂを強誘電体記録媒体１０のトラック方向に伸縮させることができる。これにより、強誘電体記憶装置１００は、強誘電体記録媒体１０と導電性プローブ２６との間の距離をナノレベルで制御すると共に、導電性プローブ２６を強誘電体記録媒体１０のトラック方向にナノレベルで移動させることができる。また、同一トラック内での移動時間及び別のトラックへの移動時間（シーク時間）を数マイクロ秒以下にできる。そのため、強誘電体記憶装置１００は、強誘電体記録媒体１０のデータ面方向及びトラック方向における導電性プローブ２６の位置決め精度を１ｎｍ以下と高精度に行うことができると共に、同一トラック内での修正動作及び別のトラックへの移動動作を数マイクロ秒以下で行うことができる。よって、強誘電体記憶装置１００は、記録容量の向上と、情報の記録及び再生に要する速度の高速化とを図ることができる。
【0298】
強誘電体記憶装置１００は、第２の圧電素子２７Ｂをプローブスライダー２３と導電性プローブ２６との間に設け、導電性プローブ２６を第２の圧電素子２７Ｂの取り付け面の中央から強誘電体記録媒体１０のトラック方向にずらして設けることができる。これにより、導電性プローブ２６は第２の圧電素子２７Ｂの伸縮によりトラック方向へ移動することが可能となる。そのため、強誘電体記憶装置１００は、強誘電体記録媒体１０のトラック方向における導電性プローブ２６の位置決め精度を高めることができると共に、同一トラック内での修正動作及び別のトラックへの移動動作を数マイクロ秒以下でより確実に行うことができる。よって、強誘電体記憶装置１００は、記録容量の更なる向上と、情報の記録及び再生に要する速度の更なる高速化とを図ることができる。
【0299】
強誘電体記憶装置１００は、強誘電体記録媒体１０のトラック方向への導電性プローブ２６の移動において、移動距離が１０ｎｍ以上の粗動作ではプローブ駆動部４０を使用し、移動距離が１０ｎｍ未満の微動作では第２の圧電素子２７Ｂを使用できる。これにより、強誘電体記憶装置１００は、強誘電体記録媒体１０のトラック方向への導電性プローブ２６の移動距離に応じて、導電性プローブ２６の移動を適切に行うことができる。よって、強誘電体記憶装置１００は、記録密度の更なる向上と、情報の記録及び再生に要する速度の更なる高速化とを図ることができる。
【0300】
強誘電体記憶装置１００は、記録再生信号処理部５０が、強誘電体層１３１の電荷の検出に際して、導電性プローブ２６に正及び負のバイアス電圧を印加し、導電性プローブ２６と電極層１２との間に流れる微弱なトンネル電流を測定して強誘電体層１３１の電荷を検出する。これにより、強誘電体記憶装置１００は、記録再生信号処理部５０で、交流電界を使用することなく情報の読み込みを行うことができるため、読み込み速度が交流電界の周波数により制限を受けることがなくなる。よって、強誘電体記録媒体１０に記憶された情報を高速で読み込むことができる。
【0301】
強誘電体記憶装置１００は、記録再生信号処理部５０が、強誘電体層１３１の電荷の検出に際して、導電性プローブ２６に、正又は負のバイアス電圧を印加できる。強誘電体記憶装置１００は、導電性プローブ２６に電圧を印加することで、強誘電体層１３１に蓄えられた電荷を検出できるため、強誘電体層１３１に記憶された情報を高速で読み込むことができる。
【0302】
強誘電体記憶装置１００は、記録再生信号処理部５０が、強誘電体層１３１の電荷の検出に際して、正及び負のバイアス電圧を導電性プローブに印加できる。これにより、強誘電体記憶装置１００は、正のバイアス電圧を印加した時のトンネル電流と、負のバイアス電圧を印加した時のトンネル電流とを比較して強誘電体層１３１の分極方向を検知することができる。よって、強誘電体記憶装置１００は、導電性プローブ２６に電圧を印加することで、強誘電体層１３１に蓄えられた電荷をより検出し易くすることができるため、強誘電体層１３１に記憶された情報をより確実に読み込むことができる。
【0303】
強誘電体記憶装置１００は、正及び負のバイアス電圧を正弦波又は矩形波にすることができる。これにより、強誘電体記憶装置１００は、強誘電体層１３１の分極方向をより検知し易くすることができる。よって、強誘電体記憶装置１００は、導電性プローブ２６に電圧を印加することで、強誘電体層１３１に蓄えられた電荷をさらに検出し易くすることができるため、強誘電体層１３１に記憶された情報をさらに確実に読み込むことができる。
【0304】
上記構成を有する強誘電体記憶装置１００における情報の読み込み方法は、導電性プローブ２６に正のバイアス電圧を印加した時に導電性プローブ２６と強誘電体層１３１との間に流れるトンネル電流と、導電性プローブ２６に負のバイアス電圧を印加した時に導電性プローブ２６と強誘電体層１３１との間に流れるトンネル電流とを比較して、強誘電体層１３１の電荷を検出する。上記の情報の読み込み方法を用いれば、記録再生信号処理部５０において、強誘電体層１３１に蓄えられた電荷をより検出し易くなり、強誘電体層１３１に記憶された情報をより確実に読み込むことができる。
【0305】
上記構成を有する強誘電体記憶装置１００における情報の読み込み方法は、情報の読み込み速度がＮビット／秒（Ｎは１以上の数である。）の場合、印加するバイアス電圧の周波数をＮＨｚ（Ｎは１以上の数である。）以上にできる。これにより、上記の情報の読み込み方法を用いれば、記録再生信号処理部５０において、強誘電体層１３１に蓄えられた電荷をさらに検出し易くすることができるため、強誘電体層１３１に記憶された情報をさらに確実に読み込むことができる。
【0306】
上記構成を有する強誘電体記憶装置１００における情報の書き込み及び読み込み方法は、強誘電体記録媒体１０に書き込まれていた情報と同じ情報を強誘電体記録媒体１０の同じ情報を読み出した個所に再書き込みを行う。上記の情報の書き込み及び読み込み方法を用いれば、強誘電体記録媒体１０からの情報の読み込みによって減少した電荷を補うことができるため、記録再生信号処理部５０において、導電性プローブ２６と電極層１２との間に流れる微弱なトンネル電流を測定する際、強誘電体層１３１の電荷を安定して検出することができる。
【0307】
上記構成を有する強誘電体記憶装置１００における情報の書き込み及び読み込み方法は、再書き込みを、強誘電体記録媒体１０からの情報の一回の読み込みごと、又は定められた回数の情報の読み込み後に行うことができる。これにより、強誘電体記録媒体１０からの情報の読み込みによって減少した電荷を任意の読み込みごとに補うことができるため、強誘電体層１３１の電荷の減少量に応じて必要な時に再書き込みを適切に行うことができる。
【0308】
強誘電体記憶装置１００は、導電性プローブ２６の形状を円錐にできる。これにより、導電性プローブ２６は鋭利な先端を有し、先鋭化することができるため、電界強度が高め、針状電極２６２への印加電圧を下げることができる。よって、強誘電体記憶装置１００は、強誘電体記録媒体１０への情報記録を有利に行うことができる。
【0309】
強誘電体記憶装置１００は、導電性プローブ２６Ａの形状を三角錐又は四角錐にできる。これにより、強誘電体記憶装置１００は、鋭利な先端を有する導電性プローブ２６を備えることができる。
【0310】
強誘電体記憶装置１００は、導電性プローブ２６Ａの形状を、その先端を通る軸を中心とした回転対称形とすることができる。これにより、導電性プローブ２６Ａは、書き込み時において導電性プローブ２６Ａの先端で生ずる電界分布を均一化させると共に、読み込み時において導電性プローブ２６Ａと強誘電体層１３１との間に流れるトンネル電流を安定化させることができる。そのため、強誘電体記憶装置１００は、強誘電体記録媒体１０への書き込み及び強誘電体記録媒体１０の読み込みを安定して行うことができる。
【0311】
導電性プローブ２６Ａの製造方法は、導電性材料２６０の表面に三角形状又四角形状のマスクを形成する工程と、導電性材料２６０をエッチングして、三角錐又は四角錐に形成された針状電極２６２を得る工程とを含むことができる。これにより、基体２６１上に三角錐又は四角錐に形成された針状電極２６２を有する導電性プローブ２６Ａを再現性良く製造できる。
【0312】
また、導電性プローブ２６Ａの製造方法は、導電性材料２６０の表面に三角形状又四角形状の貫通孔７２ａを有するマスク７２Ａを形成する工程と、貫通孔７２ａ内の導電性材料２６０の表面に導電材料を蒸着して、三角錐又は四角錐に形成された針状電極２６２Ａを得る工程とを含むことができる。これにより、基体２６１上に三角錐又は四角錐に形成された針状電極２６２Ａを有する導電性プローブ２６Ａを再現性良く製造できる。
【0313】
強誘電体記憶装置１００は、導電性プローブ２６Ｂが、導電性材料２６０からなる基体２６１と、凹部２１２と、先鋭化された針状電極２１３とを有し、針状電極２１３の一部を導電性材料２６０の表面から突出させることができる。これにより、強誘電体記憶装置１００は、先鋭化された針状電極２６２の損傷を抑制できる。また、強誘電体記憶装置１００は、強誘電体記録媒体１０の回転によって生じた気流により針状電極２６２が振動すること及び変形することを抑制できる。さらに、強誘電体記憶装置１００は、針状電極２６２をシールドし、周囲の電荷の影響及び針状電極２６２からの電荷のリークを抑制できる。
【0314】
強誘電体記憶装置１００は、導電性プローブ２６Ｃが、導電性材料２６０からなる基体２６１と、基体２６１の上に設けられた、貫通孔２６３ａを有する絶縁層２６３、貫通孔２６３ａの内部の基体２６１の上に、円錐状に形成された針状電極２６２とを有し、針状電極の一部を、絶縁層２６３の表面から突出させることができる。この場合でも、強誘電体記憶装置１００は、針状電極２６２の損傷を抑制できる。また、強誘電体記憶装置１００は、強誘電体記録媒体１０の回転によって生じた気流により針状電極２６２が振動すること及び変形することを抑制できる。さらに、強誘電体記憶装置１００は、針状電極２６２をシールドし、周囲の電荷の影響及び針状電極２６２からの電荷のリークを抑制できる。
【0315】
導電性プローブ２６Ｂの製造方法は、導電性材料２６０の表面にフォトレジストを塗布する工程と、フォトレジスに微細な貫通孔（ホール）を形成する工程と、ホールを介してホール内の導電性材料２６０の表面をエッチングして凹状の窪み（凹部）を形成する工程と、ホールを有するフォトレジスの上に金属を蒸着する工程と、フォトレジストを除去し円錐状に形成された針状電極２６２を得る工程とを含み、針状電極２６２の一部を、導電性材料２６０から突出させることができる。これにより、導電性プローブ２６Ｂを再現性良く製造することができる。
【0316】
導電性プローブ２６Ｃの製造方法は、導電性材料２６０の上に、導電性材料２６０を酸化して絶縁層２６３を形成する工程と、絶縁層２６３の上に分離層２９を形成する工程と、分離層２９の表面にフォトレジスト８２を塗布する工程と、フォトレジスト８２に貫通孔８２ａを形成する工程と、貫通孔８２ａを導電性材料２６０の表面までエッチングする工程と、貫通孔８２ａ内の導電性材料２６０の表面の上に金属を蒸着して、針状電極２６２を得る工程と、フォトレジスト８２を除去する工程と、を含み、針状電極２６２の一部を、絶縁層２６３から突出させることができる。この場合でも、導電性プローブ２６Ｃを再現性良く製造することができる。
【0317】
また、導電性プローブ２６Ｃの製造方法は、導電性材料２６０の表面に三角形状又四角形状のマスクを形成する工程と、導電性材料２６０をエッチングして、三角錐又は四角錐に形成された針状電極２６２を得る工程とを含むことができる。これにより、基体２６１上に三角錐又は四角錐に形成された針状電極２６２を有する導電性プローブ２６Ｃを再現性良く製造できる。
【0318】
また、導電性プローブ２６Ｃの製造方法は、導電性材料２６０の表面に三角形状又四角形状の貫通孔７２ａを有するマスクを形成する工程と、貫通孔７２ａ内の導電性材料２６０の表面に導電材料を蒸着して、三角錐又は四角錐に形成された針状電極２６２を得る工程とを含むことができる。これにより、基体２６１上に三角錐又は四角錐に形成された針状電極２６２を有する導電性プローブ２６Ｃを再現性良く製造できる。
【0319】
即ち、導電性プローブ２６の製造方法は、フォトレジスを用いて導電性プローブ２６を製造する際、フォトレジスのホールを円形、三角形、四角形とすることができる。これにより、フォトレジスの上に金属を蒸着した後、フォトレジストを除去することで、基体２６１上に円錐状、三角錐又は四角錐に形成された針状電極２６２を有する導電性プローブ２６を再現性良く製造できる。
【0320】
強誘電体記憶装置１００は、記録再生信号処理部５０で、導電性プローブ２６と強誘電体記録媒体１０との間の原子間力により生じた信号を検出することができる。これにより、強誘電体記憶装置１００は、記録再生信号処理部５０で、交流電界を使用することなく情報の読み込みを行うことができるため、読み込み速度が交流電界の周波数により制限を受けることがなくなる。よって、強誘電体記録媒体１０に記憶された情報を高速で読み込むことができる。また、強誘電体層１３１に蓄えられている電荷量は減少しないため、再読み込みを行うことを省略することができる。
【0321】
強誘電体記憶装置１００は、原子間力の検出を、プローブスライダー２３と導電性プローブ２６との間に設けられた圧電素子２７によって行うことができる。これにより、強誘電体記憶装置１００は、原子間力の検知能力を高めることができるため、強誘電体記録媒体１０に記憶された情報をより高速で読み込むことができる。
【0322】
強誘電体記憶装置１００は、圧電素子２７又は電歪素子と、不図示の制御部とを備えることができる。強誘電体記憶装置１００は、不図示の制御部で、導電性プローブ２６からの読み込みシグナルに基づいて圧電素子２７又は電歪素子への印加電圧を制御して圧電素子２７又は電歪素子を伸縮させる。これにより、強誘電体記憶装置１００は、強誘電体記録媒体１０と導電性プローブ２６との距離を調整できるため、導電性プローブ２６と強誘電体記録媒体１０との距離の制御を高い精度で高速に行うことができる。
【0323】
ここで、従来の磁気ヘッドスライダーの構成の一例を示す断面図を図２９に示す。図２９に示すように、ＨＤＤに用いられる磁気ヘッドスライダー１１０は、磁気ヘッドスライダー１１０の内部に設けられた発熱体１１１と、発熱体１１１の下方側に磁気記録媒体１２０と対向するように設けられた磁気ヘッド１１２とを備える。磁気ヘッドスライダー１１０では、発熱体１１１に通電して発熱させることで磁気ヘッドスライダー１１０を熱膨張させ、磁気ヘッド１１２と磁気記録媒体１２０との距離、即ちＤＦＨを調整する技術が用いられている（例えば、特開２００３－１６８２７４号公報参照）。発熱体１１１は、ＤＦＨヒーターと呼ばれ、発熱体１１１に加えられる電力はＤＦＨパワーと呼ばれる。このＤＦＨを調整する技術により、磁気記録媒体１２０の表面での磁気ヘッドスライダー１１０の浮上量をナノレベルに保ちつつ、磁気記録媒体１２０の表面から磁気ヘッド１１２までの距離はサブナノレベルにまで狭くしていた。しかし、発熱体１１１を用いる場合の加熱範囲は磁気ヘッド１１２とこれを搭載する磁気ヘッドスライダー１１０の広範囲に及ぶため、発熱体１１１による磁気ヘッド１１２の加熱には時間を要し、ＤＦＨ制御のレスポンスや精度は高くはない。また、強誘電体記録媒体１０における漏れ電界は、磁気記録媒体１２０における磁気情報の読み込みに用いられる漏れ磁場よりも少ないため、それを検知する強誘電体記憶装置１００では、更に高い精度のＤＦＨの調整技術が求められる。
【0324】
また、図２９に示すような従来のＤＦＨ技術は発熱体１１１を用いるため、この技術を用いると、強誘電体層１３１の誘電率が熱変動する可能性がある。一方、強誘電体記憶装置１００は、従来のＤＦＨ技術のような発熱体１１１を備えないため、強誘電体層１３１の誘電率が熱変動することを防ぐことができる。
【0325】
強誘電体記憶装置１００は、不図示の制御部で、導電性プローブ２６からの読み込みシグナルに基づいて圧電素子２７又は電歪素子への印加電圧を制御して圧電素子２７又は電歪素子を伸縮させることができる。これにより、強誘電体記憶装置１００は、強誘電体記録媒体１０と導電性プローブ２６との距離の制御をより簡易に高い精度で高速に行うことができる。
【0326】
強誘電体記憶装置１００は、強誘電体記録媒体駆動部３０が、ハウジング３１と、軸受スリーブ３２と、スピンドルシャフト３３と、ハウジング底部３４と、永久磁石３５と、ステータ３６と、潤滑油Ｏを有する。スピンドルシャフト３３の軸端部３３１とハウジング底部３４の少なくとも一方の曲率半径Ｒは、２ｍｍ以上の凸状又は凹状の球面とし、潤滑油Ｏは、無機物の導電性紛体を含有する。これにより、強誘電体記録媒体駆動部３０は、すべり軸受の一種である流体軸受であり、スピンドルシャフト２３１とハウジング３１との間に充填した潤滑油Ｏによって、スピンドルシャフト２３１の回転時に発生する動圧によって非接触でスピンドルシャフト２３１を安定して回転させることができるため、強誘電体記録媒体１０を軸振れを少なくして低振動で回転駆動させることができる。また、無機物の導電性紛体は、耐熱性が高く、耐揮発性も良好で、潤滑油Ｏ中に含まされても、潤滑油Ｏの粘度が上昇することを抑制できる。よって、強誘電体記憶装置１００は、長時間使用しても、強誘電体記録媒体駆動部３０のトルクを安定させることができると共に、スピンドルシャフト２３１とハウジング３１との導通の低下を抑えることができる。したがって、強誘電体記憶装置１００は、強誘電体記録媒体１０に対する情報の読み書きを安定化させることができる。
【0327】
従来は、非導電性である潤滑流体の流体膜の介在によりスピンドルシャフト３３がハウジング３１と接触しないため、スピンドルシャフト３３は強誘電体記録媒体駆動部のハウジング３１に対して電気的に浮いた状態となる。ここで、スピンドルシャフト３３は強誘電体記録媒体を介して強誘電体層１３１とつながり、強誘電体層１３１に対して情報の書き込みを行う回路の一部を構成する。そのため、スピンドルシャフト３３がハウジング３１に対して電気的に浮いた状態となるのは強誘電体記録媒体１０と導電性プローブ２６との間に電圧を印加し情報の書き込みを行うのに支障がある。
【0328】
また、潤滑流体Ｏ中に導電材料を含有させる方法もある（例えば、特開２００１－２０８０６９号公報参照）が、導電材料の添加により、潤滑油Ｏの粘度が高くなり、軸受トルクの増大を招いていた。使用時間が長くなると、導電材料が劣化して導電性が低下するため、強誘電体記録媒体１０に適用しても、強誘電体記録媒体１０に情報を書き込む際のエラーレートが高まる可能性が高い。
【0329】
強誘電体記憶装置１００が、上記構成を有することで、強誘電体記録媒体駆動部３０の長時間の使用に際してもトルクが安定し、スピンドルシャフト２３１とハウジング３１との導通の低下を抑えることができるため、強誘電体記録媒体１０に対する情報の読み書きを安定して行うことができる。
【0330】
強誘電体記憶装置１００は、強誘電体記録媒体駆動部３０が備えるスピンドルシャフト３３の軸端部３３１とハウジング底部３４の少なくとも一方の曲率半径Ｒは、２ｍｍ以上の凸状又は凹状の球面にできる。これにより、強誘電体記憶装置１００は、強誘電体記録媒体駆動部３０の長時間の使用に際してもトルクをより安定化し、またスピンドルシャフト２３１とハウジング３１との導通の低下をより抑制できる。
【0331】
強誘電体記憶装置１００は、スピンドルシャフト３３の外周にＶ字型の溝部２３１Ｂを有することができる。これにより、スピンドルシャフト３３が回転すると、潤滑油Ｏを溝部２３１ＢのＶ字の頂点に集め易くなるため、潤滑油Ｏに流れが発生し易くできる。そのため、潤滑油Ｏによる圧力を発生させ易くなるため、スピンドルシャフト３３を支持し易くできる。
【0332】
強誘電体記憶装置１００は、カバー３７内に、永久磁石３５とステータ３６とを対向するように設けることができる。永久磁石３５とステータ３６の電磁石との結合により、スピンドルシャフト３３を回転させることができると共に、スピンドルシャフト３３には、下方へのスラストを発生させることができるため、スピンドルシャフト３３を確実にハウジング底部３４で支持することができる。
【0333】
強誘電体記憶装置１００は、記録再生信号処理部５０が、強誘電体記録層１３に情報を書き込む際に導電性プローブ２６に印加する電圧波形を、三角波、ノコギリ波及び台形波の何れかに調整できる。これにより、強誘電体記憶装置１００は、導電性プローブ２６の損傷を軽減できる。
【0334】
強誘電体記憶装置１００は、筐体６０を備え、筐体６０内をアルゴンガス、窒素ガス、及びヘリウムガスの少なくとも一つで満たすことができる。筐体６０内には、強誘電体記録媒体１０、導電性プローブ２６、プローブスライダー２３、強誘電体記録媒体駆動部３０及び記録再生信号処理部５０が収容されているため、筐体６０内をこれらのガスで満たすことで、強誘電体記憶装置１００は、筐体６０内で発生する摩擦帯電を緩和できる。よって、強誘電体記憶装置１００は、電荷が強誘電体記録媒体１０に記録された電荷と結合し書き込み情報が消失することと、導電性プローブ２６による書き込みに悪影響を及ぼすことを抑制できる。
【0335】
＜データ管理システム＞
外部記憶装置として、上述の強誘電体記憶装置１００を備えるデータ管理システムについて説明する。図３０は、データ管理システムの構成を示す図である。図３０に示すように、データ管理システム３００は、高速通信ネットワーク上のデータを管理するデータ管理システムであり、データ管理部３１０と、少なくとも１つの外部記憶装置３２０とを備える。
外部記憶装置として、上述の強誘電体記憶装置１００を備えるデータ管理システムについて説明する。図３０は、データ管理システムの構成を示す図である。図３０に示すように、データ管理システム３００は、高速通信ネットワーク上のデータを管理するデータ管理システムであり、データ管理部３１０と、少なくとも１つの外部記憶装置３２０とを備える。
【0336】
図３０に示すように、データ管理部３１０は、内部記憶装置３１１を備える。
【0337】
データ管理部３１０は、高速通信ネットワーク上を流れる高速で多量のデータをそのまま外部記憶装置３２０に保存すると共に、保存するデータの読み出しに使用するメタデータを内部記憶装置３１１に記憶して保存する。これにより、データ管理部３１０は、高速通信ネットワーク上を流れる高速で多量のデータを外部記憶装置３２０に保存できる。外部記憶装置３２０は、内部記憶装置３１１に比べ交換が容易なので、データ管理システムの拡張性を高めることができる。また、データ管理部３１０は、内部記憶装置３１１に保存したメタデータを利用することで外部記憶装置３２０から保存したデータを簡易に読み出すことができる。
【0338】
メタデータは、内部記憶装置３１１に保存され、外部記憶装置３２０に保存されたデータの付帯情報が記載されたデータである。メタデータは、具体的には、データの種類、サイズ、属性、書式、表題、著作者名、出版社名、関連キーワード、データが発生した時間、場所等を含む。また、メタデータは、データが保存された外部記憶装置３２０内での位置、例えば、ドライブ番号、トラック番号、セクター番号を含む。
【0339】
図３０に示すように、外部記憶装置３２０は、データ管理部３１０とデータの送受信が可能に有線又は無線で連結されており、データ管理部３１０から送られる高速通信ネットワーク上のデータを記憶する。
【0340】
外部記憶装置３２０は、複数備えることができる。複数の外部記憶装置３２０は、並列に配置して設けられることが好ましい。複数の外部記憶装置３２０は、多量のデータを高速で保存できると共に、それぞれの外部記憶装置３２０のデータの保存に要する負荷を軽減できる。また、複数の外部記憶装置３２０が並列に配置して設けられることで、複数の外部記憶装置３２０は高い拡張性を有するので、保存可能なデータ容量を高めることができる。
【0341】
【0342】
強誘電体記録媒体３２１は、上述の強誘電体記録媒体１０（図８参照）と同様であるため、詳細は省略する。
【0343】
記憶素子３２２は、強誘電体記録媒体３２１にデータを保存するための素子である。
【0344】
読み込み素子３２３は、強誘電体記録媒体３２１からデータを読み出すための素子である。
【0345】
記憶素子３２２及び読み込み素子３２３は、上述の導電性プローブ２６（図１５参照）等と同様であるため、これらの詳細は省略する。
【0346】
駆動部３２４は、記憶素子３２２を強誘電体記録媒体３２１の記憶面３２１ａ上で駆動させる第１駆動部３２４Ａと、読み込み素子３２３を記憶面３２１ａ上で駆動させる第２駆動部３２４Ｂとを有する。第１駆動部３２４Ａ及び第２駆動部３２４Ｂは、上述のプローブ駆動部４０（図８参照）と同様であるため、詳細は省略する。
【0347】
記憶素子３２２及び読み込み素子３２３は、駆動部３２４により、強誘電体記録媒体３２１の同一の記憶面３２１ａを独立して駆動させてよい。
【0348】
外部記憶装置３２０は、過去に保存された古いデータを更新せずに削除して高速通信ネットワーク上の新しいデータを保存する、又は古いデータに新しいデータを上書きして保存してよい。
【0349】
即ち、外部記憶装置３２０に保存されたデータは、過去に保存された古いデータを更新したものではなく、過去に保存された古いデータを削除又は上書きして、高速通信ネットワーク上の新しいデータを保存したものであるのが好ましい。
【0350】
強誘電体記録媒体は回転媒体であり、強誘電体記録媒体３２１を高速で回転させながら、読み書き素子（記憶素子３２２及び読み込み素子３２３）をセクター方向（円周方向）及びトラック方向（半径方向）に移動させて情報の読み書きを行う。この方式で最も効率的なのは、連続したセクター及び連続したトラックでの情報の読み書きである。連続しない別のトラックやセクターへの情報の読み書きは、読み書き素子を別のトラック及びセクター等に移動するためのタイムロスが生ずる。そのため、過去に保存した古いデータを更新するためには、書き込み素子をそのデータが記憶されたトラック及びセクターに移動する必要があるため、タイムロスが生ずる。
【0351】
外部記憶装置３２０は、強誘電体記録媒体３２１に、過去に保存された古いデータを更新せずに削除して高速通信ネットワーク上の新しいデータを保存する、又は古いデータに新しいデータを上書きして保存するので、連続したセクター及び連続したトラックに情報を書き込むことができるので、高速でデータを保存できる。
【0352】
強誘電体記録媒体３２１に保存されるデータの接続関係の一例を図３２に示す。図３２（ａ）に示すように、外部記憶装置３２０に保存するデータは、階層構造をもつ記憶領域ではなく、図３２（ｂ）に示すように、階層構造を持たない一元的な記憶領域に保存する。これにより、外部記憶装置３２０は、情報の書き込み時に記憶素子を強誘電体記録媒体３２１の別の階層位置に移動させるのに要する時間を軽減できるため、高速でデータを強誘電体記録媒体３２１に保存できる。
【0353】
なお、階層構造とは、強誘電体記録媒体３２１のある階層に属する一つのデータから、強誘電体記録媒体３２１の下位階層に位置する複数のデータが枝分かれした状態で配置されている構造である。
【0354】
このように、データ管理システム３００は、データ管理部３１０と、少なくとも１つの外部記憶装置３２０とを備える。データ管理部３１０は、高速通信ネットワーク上のデータを外部記憶装置３２０に保存すると共に、メタデータを内部記憶装置３１１に保存する。外部記憶装置３２０は、複数備えることができる。データ管理システム３００は、高速通信ネットワーク上を流れる高速で多量のデータをデータ管理部３１０から外部記憶装置３２０に保存できると共に、内部記憶装置３１１に保存したメタデータを利用することで、外部記憶装置３２０に保存したデータを簡易に読み出すことができる。また、外部記憶装置３２０は交換や追加が容易であり、複数備えることができるので、保存可能なデータ容量を高め、外部記憶装置３２０のデータの保存に要する負担を軽減できる。よって、データ管理システム３００は、高記録密度で、高速に書き込むことができると共に、高い拡張性を有することができる。したがって、データ管理システム３００は、高速通信ネットワーク上のデータを効率的に保存できると共に、利便性を高めることができる。
【0355】
データ管理システム３００は、データ管理部３１０を高速通信ネットワークに接続し、外部記憶装置３２０をデータ管理部３１０に接続して構成することができる。これにより、データ管理システム３００は、高速通信ネットワーク上のデータをデータ管理部３１０を介して外部記憶装置３２０に保存できると共に、外部記憶装置３２０に保存したメタデータの読み出しに使用するメタデータを内部記憶装置３１１に確実に保存できる。よって、データ管理システム３００は、データ管理システム３００は、高速通信ネットワーク上のデータを効率的に保存できると共に、外部記憶装置３２０に保存したデータをより速く読み出すことができる。
【0356】
データ管理システム３００は、複数の外部記憶装置３２０を並列に配置できる。これにより、データ管理システム３００は、高速通信ネットワーク上のデータをそれぞれの外部記憶装置３２０に分散して均等に書き込みことができる。よって、データ管理システム３００は、複数の外部記憶装置３２０に多量のデータを高速でさらに効率的に保存できると共に、拡張性をより向上させることができる。したがって、データ管理システム３００は、保存可能なデータ容量を高めつつ、利便性をより高めることができる。
【0357】
データ管理システム３００では、外部記憶装置３２０が、強誘電体記録媒体３２１に記録された古いデータを更新せずに削除して高速通信ネットワーク上の新しいデータを保存するか古いデータに新しいデータを上書きして保存できる。これにより、データ管理システム３００は、外部記憶装置３２０の強誘電体記録媒体３２１にデータを書き込み易くすることができると共に、外部記憶装置３２０に保存したデータを読み出しも容易になる。よって、データ管理システム３００は、外部記憶装置３２０にデータを高速を維持したまま確実に保存し、また読み出しすることができる。
【0358】
データ管理システム３００では、外部記憶装置３２０が、記憶素子３２２、読み込み素子３２３及び駆動部３２４を備えることができる。これにより、データ管理システム３００は、強誘電体記録媒体３２１の同一の記憶面３２１ａにおいて、連続したセクター及び連続したトラックでの情報の書き込み及び読み込みを同時に行うことができる。また、連続したセクター及び連続したトラックでの情報の書き込み中に、散発的に発生する情報の読み込み要求を処理することが可能となる。よって、データ管理システム３００は、強誘電体記録媒体３２１に高速でデータを保存できると共に、保存したデータの読み出しを行うことができる。
【実施例0359】
以下、実施例及び比較例を示して実施形態を具体的に説明するが、実施形態はこれらの実施例及び比較例により限定されるものではない。
【0360】
＜実施例１＞
［強誘電体層形成用ターゲットの作製］
（Ｈｆ０．５Ｚｒ０．５Ｏ２ターゲットの作製）
ＨｆＯ２粉末とＺｒＯ２粉末を１：１で混合した混合物を、水を溶媒としてスラリー化した後、スプレードライして混合紛体を製造した。この混合紛体をプレスにより形成した成形体を、不活性雰囲気中で焼結してターゲットを作製した。作製したターゲットの密度は、Ｈｆ０．５Ｚｒ０．５Ｏ２の理論値に対して約９６％であった。
［強誘電体層形成用ターゲットの作製］
（Ｈｆ０．５Ｚｒ０．５Ｏ２ターゲットの作製）
ＨｆＯ２粉末とＺｒＯ２粉末を１：１で混合した混合物を、水を溶媒としてスラリー化した後、スプレードライして混合紛体を製造した。この混合紛体をプレスにより形成した成形体を、不活性雰囲気中で焼結してターゲットを作製した。作製したターゲットの密度は、Ｈｆ０．５Ｚｒ０．５Ｏ２の理論値に対して約９６％であった。
【0361】
（４（Ｙ２Ｏ３）－９６（ＨｆＯ２）ターゲットの作製）
Ｙ２Ｏ３粉末、酸化ハフニウム（ＨｆＯ２）粉末を４：９６で混合したこと以外は、上記の（Ｈｆ０．５Ｚｒ０．５Ｏ２ターゲットの製造）と同様に行い、４（Ｙ２Ｏ３）－９６（ＨｆＯ２）ターゲットを作製した。作製したターゲットの密度は４（Ｙ２Ｏ３）－９６（ＨｆＯ２）の理論値に対して約９５％であった。
Ｙ２Ｏ３粉末、酸化ハフニウム（ＨｆＯ２）粉末を４：９６で混合したこと以外は、上記の（Ｈｆ０．５Ｚｒ０．５Ｏ２ターゲットの製造）と同様に行い、４（Ｙ２Ｏ３）－９６（ＨｆＯ２）ターゲットを作製した。作製したターゲットの密度は４（Ｙ２Ｏ３）－９６（ＨｆＯ２）の理論値に対して約９５％であった。
【0362】
［強誘電体記録媒体の作製］
強誘電体記録媒体を次の方法で作製した。基板としてノンドープ単結晶シリコン、面方位（００１）を用いた。基板の形状は、中央に開口部を有する円盤状で、外径６５ｍｍ、内径２０ｍｍ、厚さ０．８ｍｍとした。円盤状の基板を、成膜装置（キャノンアネルバ社製）内に入れて、基板の表面にＲＦスパッタ法を用いて、基板温度２００℃、スパッタガスにＡｒ、圧力１Ｐａで、電極層として金（Ａｕ）を３０ｎｍ成膜した。次に、ＲＦスパッタ法を用いて、基板温度３５０℃、スパッタガスにＡｒとＯ２（混合比率は３：１）、圧力１Ｐａで、常誘電体層としてＣｅＯ２を３０ｎｍ成膜した。次に、ＲＦスパッタ法を用いて、基板温度４００℃、スパッタガスにＡｒとＯ２（混合比率は３：１）、圧力１Ｐａで、強誘電体層としてＨｆ０．５Ｚｒ０．５Ｏ２を３０ｎｍ成膜した。その上に、イオンビーム法を用いて、基板温度１５０℃で、保護層として硬質炭素膜（ＤＬＣ膜）を５ｎｍ成膜した。なお、電極層は基板の全表面に成膜したが、常誘電体層、強誘電体層、保護層は、内周部の幅１０ｍｍをマスキングすることで、中央の開口部周辺には成膜しなかった。最後に、保護層上に、ディップ法でパーフルオロポリエーテル系の潤滑剤を膜厚１．５ｎｍ塗布して潤滑剤層を形成し強誘電体記録媒体を得た。
強誘電体記録媒体を次の方法で作製した。基板としてノンドープ単結晶シリコン、面方位（００１）を用いた。基板の形状は、中央に開口部を有する円盤状で、外径６５ｍｍ、内径２０ｍｍ、厚さ０．８ｍｍとした。円盤状の基板を、成膜装置（キャノンアネルバ社製）内に入れて、基板の表面にＲＦスパッタ法を用いて、基板温度２００℃、スパッタガスにＡｒ、圧力１Ｐａで、電極層として金（Ａｕ）を３０ｎｍ成膜した。次に、ＲＦスパッタ法を用いて、基板温度３５０℃、スパッタガスにＡｒとＯ２（混合比率は３：１）、圧力１Ｐａで、常誘電体層としてＣｅＯ２を３０ｎｍ成膜した。次に、ＲＦスパッタ法を用いて、基板温度４００℃、スパッタガスにＡｒとＯ２（混合比率は３：１）、圧力１Ｐａで、強誘電体層としてＨｆ０．５Ｚｒ０．５Ｏ２を３０ｎｍ成膜した。その上に、イオンビーム法を用いて、基板温度１５０℃で、保護層として硬質炭素膜（ＤＬＣ膜）を５ｎｍ成膜した。なお、電極層は基板の全表面に成膜したが、常誘電体層、強誘電体層、保護層は、内周部の幅１０ｍｍをマスキングすることで、中央の開口部周辺には成膜しなかった。最後に、保護層上に、ディップ法でパーフルオロポリエーテル系の潤滑剤を膜厚１．５ｎｍ塗布して潤滑剤層を形成し強誘電体記録媒体を得た。
【0363】
強誘電体記録媒体を構成する各層の構成を表１～表４に示す。
【0364】
［強誘電体層の特性の評価］
強誘電体記録媒体が有する強誘電体層の特性として、強誘電体層の、ＸＲＤによる（１１１）面の回折強度、平滑性、リーク電流密度及び経時的な劣化によるリーク電流密度を評価した。
強誘電体記録媒体が有する強誘電体層の特性として、強誘電体層の、ＸＲＤによる（１１１）面の回折強度、平滑性、リーク電流密度及び経時的な劣化によるリーク電流密度を評価した。
【0365】
（強誘電体層の、ＸＲＤによる（１１１）面の回折強度の評価）
［強誘電体記録媒体の作製］において強誘電体層まで成膜した後、基板を成膜装置から取り出した。取り出した基板について、Ｘ線回折装置（ＸＲＤ、入射Ｘ線：θ、検出角度：２θ）を用いて、Ｈｆ０．５Ｚｒ０．５Ｏ２の（１１１）面の回折強度を測定した結果、強度は１２００ｃｐｓであった。測定結果を表５に示す。
［強誘電体記録媒体の作製］において強誘電体層まで成膜した後、基板を成膜装置から取り出した。取り出した基板について、Ｘ線回折装置（ＸＲＤ、入射Ｘ線：θ、検出角度：２θ）を用いて、Ｈｆ０．５Ｚｒ０．５Ｏ２の（１１１）面の回折強度を測定した結果、強度は１２００ｃｐｓであった。測定結果を表５に示す。
【0366】
（強誘電体層の平滑性の評価）
［強誘電体記録媒体の作製］において強誘電体層まで成膜した後、強誘電体層まで成膜した基板を成膜装置から取り出した。取り出した基板の強誘電体層側の表面粗さ（Ｒａ）を測定し、下記評価基準に基づいて、強誘電体層の表面粗さを評価した。測定には、原子間力顕微鏡（ＢＲＵＫＥＲ社製）を用いた。
（（評価基準））
Ａ：基板の表面粗さが、０．５ｎｍ未満であった。
Ｂ：基板の表面粗さが、０．５ｎｍ～１.０ｎｍ未満であった。
Ｃ：基板の表面粗さが、１.０ｎｍ以上であった。
［強誘電体記録媒体の作製］において強誘電体層まで成膜した後、強誘電体層まで成膜した基板を成膜装置から取り出した。取り出した基板の強誘電体層側の表面粗さ（Ｒａ）を測定し、下記評価基準に基づいて、強誘電体層の表面粗さを評価した。測定には、原子間力顕微鏡（ＢＲＵＫＥＲ社製）を用いた。
（（評価基準））
Ａ：基板の表面粗さが、０．５ｎｍ未満であった。
Ｂ：基板の表面粗さが、０．５ｎｍ～１.０ｎｍ未満であった。
Ｃ：基板の表面粗さが、１.０ｎｍ以上であった。
【0367】
（強誘電体層のリーク電流密度の評価）
上述の（強誘電体層の結晶構造の評価）と同様、上述の［強誘電体記録媒体の作製］において強誘電体層まで成膜した後、基板を成膜装置から取り出した。取り出した基板の強誘電体層の表面に０．５ｍｍ角のＡｕ電極パッド（膜厚２００ｎｍ）を形成し、評価用サンプルを作製した。この評価用サンプルの電極層とＡｕ電極パッドの間のリーク電流密度を測定した結果、５Ｖ印加時で、約５×１０-６Ａ／ｃｍ２であった。測定結果を表５に示す。
上述の（強誘電体層の結晶構造の評価）と同様、上述の［強誘電体記録媒体の作製］において強誘電体層まで成膜した後、基板を成膜装置から取り出した。取り出した基板の強誘電体層の表面に０．５ｍｍ角のＡｕ電極パッド（膜厚２００ｎｍ）を形成し、評価用サンプルを作製した。この評価用サンプルの電極層とＡｕ電極パッドの間のリーク電流密度を測定した結果、５Ｖ印加時で、約５×１０-６Ａ／ｃｍ２であった。測定結果を表５に示す。
【0368】
（強誘電体層の経時的な劣化によるリーク電流密度の評価）
上述の［強誘電体記録媒体の作製］において作製した強誘電体記録媒体を、温度８０℃、湿度８０％の環境下に２週間保持した。取り出した強誘電体記録媒体を乾燥後、半径４０ｍｍの位置に０．５ｍｍ角のＡｕ電極パッド（膜厚２００ｎｍ）を形成し、評価用サンプルを作製した。この評価用サンプルを強誘電体記憶装置のスピンドルシャフトに取り付け、評価用サンプルのスピンドルシャフトとＡｕ電極パッドの間のリーク電流密度を測定した結果、５Ｖ印加時で、約５×１０-６Ａ／ｃｍ２であった。測定結果を表５に示す。
上述の［強誘電体記録媒体の作製］において作製した強誘電体記録媒体を、温度８０℃、湿度８０％の環境下に２週間保持した。取り出した強誘電体記録媒体を乾燥後、半径４０ｍｍの位置に０．５ｍｍ角のＡｕ電極パッド（膜厚２００ｎｍ）を形成し、評価用サンプルを作製した。この評価用サンプルを強誘電体記憶装置のスピンドルシャフトに取り付け、評価用サンプルのスピンドルシャフトとＡｕ電極パッドの間のリーク電流密度を測定した結果、５Ｖ印加時で、約５×１０-６Ａ／ｃｍ２であった。測定結果を表５に示す。
【0369】
なお、後述する実施例１３の強誘電体記録媒体の、経時的な劣化によるリーク電流密度は、５Ｖ印加時で、約１×１０-5Ａ／ｃｍ2であった。測定結果を表５に示す（実施例１３参照）。
【0370】
強誘電体層の上記各特性の評価結果を表５に示す。
【0371】
［強誘電体記憶装置の製造］
（第１の導電性プローブの製造）
第１の導電性プローブを次の方法で製造した。厚さ０．２ｍｍの水晶基板、面方位（０００１）の上にモリブデンをスパッタ法により厚さ１μｍ成膜し、フォトレジスト法によりモリブデン表面に１辺が０．３μｍの正三角形の開口部を有するフォトレジストパターンを形成した。次に、ウェットエッチングにより、フォトレジストパターンに覆われていない部分のモリブデンを約０．３μｍの深さまでエッチングした。エッチング液としては、リン酸（Ｈ３ＰＯ４）、硝酸（ＨＮＯ３）、酢酸（ＣＨ３ＣＯＯＨ）及び水の混合液を用いた。その後、スパッタ法によりモリブデンを厚さ１μｍ成膜した。その後、プローブ形成部を含む水晶基板を０．５ｍｍ角に切断し、その後、フォトレジストを剥離することで、水晶基板上にモリブデンの針状電極を有する第１の導電性プローブのチップを形成した。このチップの針状電極は、周囲はモリブデン層で覆われ、針の先端部はこのモリブデン層からわずかに突出していた。
（第１の導電性プローブの製造）
第１の導電性プローブを次の方法で製造した。厚さ０．２ｍｍの水晶基板、面方位（０００１）の上にモリブデンをスパッタ法により厚さ１μｍ成膜し、フォトレジスト法によりモリブデン表面に１辺が０．３μｍの正三角形の開口部を有するフォトレジストパターンを形成した。次に、ウェットエッチングにより、フォトレジストパターンに覆われていない部分のモリブデンを約０．３μｍの深さまでエッチングした。エッチング液としては、リン酸（Ｈ３ＰＯ４）、硝酸（ＨＮＯ３）、酢酸（ＣＨ３ＣＯＯＨ）及び水の混合液を用いた。その後、スパッタ法によりモリブデンを厚さ１μｍ成膜した。その後、プローブ形成部を含む水晶基板を０．５ｍｍ角に切断し、その後、フォトレジストを剥離することで、水晶基板上にモリブデンの針状電極を有する第１の導電性プローブのチップを形成した。このチップの針状電極は、周囲はモリブデン層で覆われ、針の先端部はこのモリブデン層からわずかに突出していた。
【0372】
（第１のプローブスライダーの製造）
Ａｌ２Ｏ３－ＴｉＣ（ＡｌＴｉＣ）からなる第１のプローブスライダーを製造した。第１のプローブスライダーの外形は、浮上面が２ｍｍ×１．５ｍｍ、厚さが０．５ｍｍ、空気流の流入端面であるリーディング端面の幅が０．２ｍｍとし、流出端面には第１の導電性プローブのチップを取り付けるための０．２ｍｍの凹部を設けた。また、流出端面には、導電性プローブへのＡｕ配線、圧電素子（水晶）に電圧を印加するためのＡｕ電極及び配線を設けた。
Ａｌ２Ｏ３－ＴｉＣ（ＡｌＴｉＣ）からなる第１のプローブスライダーを製造した。第１のプローブスライダーの外形は、浮上面が２ｍｍ×１．５ｍｍ、厚さが０．５ｍｍ、空気流の流入端面であるリーディング端面の幅が０．２ｍｍとし、流出端面には第１の導電性プローブのチップを取り付けるための０．２ｍｍの凹部を設けた。また、流出端面には、導電性プローブへのＡｕ配線、圧電素子（水晶）に電圧を印加するためのＡｕ電極及び配線を設けた。
【0373】
（第２の導電性プローブ及び第２のプローブスライダーの製造）
厚さ０．２ｍｍの単結晶シリコン基板（面方位（００１））を５５０℃に加熱し、その表面にＲＦスパッタ法で、２００ｎｍのＡｕの電極層（第１電極）、５００ｎｍのＰＺＴ層（電歪素子）、２００ｎｍのＡｕの電極層（第２電極）、５００ｎｍのＰＺＴ層（圧電素子）、２００ｎｍのＡｕの電極層（第３電極）を成膜した。各電極層についてはフォトリソグラフィーにより積層構造の外部に電極層と通ずる回路パターンを設けた。その上に第１の導電性プローブと同様の方法でモリブデンの針状電極を形成し、第２の導電性プローブのチップを製造した。
厚さ０．２ｍｍの単結晶シリコン基板（面方位（００１））を５５０℃に加熱し、その表面にＲＦスパッタ法で、２００ｎｍのＡｕの電極層（第１電極）、５００ｎｍのＰＺＴ層（電歪素子）、２００ｎｍのＡｕの電極層（第２電極）、５００ｎｍのＰＺＴ層（圧電素子）、２００ｎｍのＡｕの電極層（第３電極）を成膜した。各電極層についてはフォトリソグラフィーにより積層構造の外部に電極層と通ずる回路パターンを設けた。その上に第１の導電性プローブと同様の方法でモリブデンの針状電極を形成し、第２の導電性プローブのチップを製造した。
【0374】
この第２の導電性プローブのチップを用いて、第１のプローブスライダーと同様の方法で、第２のプローブスライダーを製造した。第２のプローブスライダーには、第１電極、第２電極、第３電極と通ずる配線を設けた。ここで、第１電極と第２電極は電歪素子への電圧印加に、第２電極と第３電極は圧電素子からの出力信号の検出に、また第３電極は強誘電体記録媒体への書き込み信号の印加に用いられる。
【0375】
（強誘電体記録媒体駆動部の製造）
強誘電体記録媒体の回転駆動として、図２６に示す構造を有するスピンドルモータを製造した。ハウジングにはアルミニウム合金を使用し、軸部材はＳ４５Ｃ焼入れ鋼で直径は３ｍｍ、軸端部は曲率半径Ｒが６ｍｍの凸形状とした。軸受スリーブには円筒状の５０Ｃｕ－４７Ｆｅ－３Ｓｎ焼結金属を、ハウジング底部には平板の５０Ｃｕ－４７Ｆｅ－３Ｓｎ焼結金属を用いた。潤滑油には、ＩＳＯ ＶＧ１００を使用し、これに導電性炭素繊維（ＶＧＣＦ－Ｈ、昭和電工社製、繊維径１５０ｎｍ）を２質量％添加した。
強誘電体記録媒体の回転駆動として、図２６に示す構造を有するスピンドルモータを製造した。ハウジングにはアルミニウム合金を使用し、軸部材はＳ４５Ｃ焼入れ鋼で直径は３ｍｍ、軸端部は曲率半径Ｒが６ｍｍの凸形状とした。軸受スリーブには円筒状の５０Ｃｕ－４７Ｆｅ－３Ｓｎ焼結金属を、ハウジング底部には平板の５０Ｃｕ－４７Ｆｅ－３Ｓｎ焼結金属を用いた。潤滑油には、ＩＳＯ ＶＧ１００を使用し、これに導電性炭素繊維（ＶＧＣＦ－Ｈ、昭和電工社製、繊維径１５０ｎｍ）を２質量％添加した。
【0376】
（プローブ駆動部の製造）
プローブ駆動部として、図８に示す構造を有するプローブ駆動部を製造した。汎用のＨＤＤ用駆動部を用いて製造した。
プローブ駆動部として、図８に示す構造を有するプローブ駆動部を製造した。汎用のＨＤＤ用駆動部を用いて製造した。
【0377】
（制御部の製造）
制御部として、図８に示す構造を有する制御部を製造した。汎用の電源、制御機器を用いて製造した。
制御部として、図８に示す構造を有する制御部を製造した。汎用の電源、制御機器を用いて製造した。
【0378】
（記録再生信号処理部の製造）
記録再生信号処理部を製造した。書き込み信号については、書き込み情報に対応する正又は負の電圧を生成するバイポーラ電源で、読み込みについては、導電性プローブと強誘電体記録層との間に流れる微弱なトンネル電流を増幅するアンプと、これをデジタルデータに変換するＡ／Ｄ変換装置で構成した。バイポーラ電源の発生波形には三角波を用いた。また、導電性プローブとヘッドスライダーの間に設けた圧電素子を伸縮させるＤＣ電源を設けた。
記録再生信号処理部を製造した。書き込み信号については、書き込み情報に対応する正又は負の電圧を生成するバイポーラ電源で、読み込みについては、導電性プローブと強誘電体記録層との間に流れる微弱なトンネル電流を増幅するアンプと、これをデジタルデータに変換するＡ／Ｄ変換装置で構成した。バイポーラ電源の発生波形には三角波を用いた。また、導電性プローブとヘッドスライダーの間に設けた圧電素子を伸縮させるＤＣ電源を設けた。
【0379】
（筐体）
筐体として、図８に示す構造を有する筐体を製造した。
筐体として、図８に示す構造を有する筐体を製造した。
【0380】
（強誘電体記憶装置１の製造）
製造した、強誘電体記録媒体、第１の導電性プローブ、第１のプローブスライダー、強誘電体記録媒体駆動部、プローブ駆動部、制御部、記録再生信号処理部及び筐体を用いて、図８に示す構造を有する強誘電体記憶装置１を製造した。プローブスライダーの先端の下面に導電性プローブを搭載し、このプローブスライダーをサスペンションアームに取り付け、これをボイスコイルモータで強誘電体記録媒体の表面を駆動する構造とした。強誘電体記憶装置の筐体は密閉し、内部は大気圧のアルゴンガスで満たした。また、筐体内に乾燥剤として１ｇのシリカゲルを封入した。
製造した、強誘電体記録媒体、第１の導電性プローブ、第１のプローブスライダー、強誘電体記録媒体駆動部、プローブ駆動部、制御部、記録再生信号処理部及び筐体を用いて、図８に示す構造を有する強誘電体記憶装置１を製造した。プローブスライダーの先端の下面に導電性プローブを搭載し、このプローブスライダーをサスペンションアームに取り付け、これをボイスコイルモータで強誘電体記録媒体の表面を駆動する構造とした。強誘電体記憶装置の筐体は密閉し、内部は大気圧のアルゴンガスで満たした。また、筐体内に乾燥剤として１ｇのシリカゲルを封入した。
【0381】
（強誘電体記憶装置２の製造）
強誘電体記憶装置１の導電性プローブ及びプローブスライダーを第２の導電性プローブ及び第２のプローブスライダーに変更したこと以外は、強誘電体記憶装置１と同様にして行い、強誘電体記憶装置２を製造した。
強誘電体記憶装置１の導電性プローブ及びプローブスライダーを第２の導電性プローブ及び第２のプローブスライダーに変更したこと以外は、強誘電体記憶装置１と同様にして行い、強誘電体記憶装置２を製造した。
【0382】
［強誘電体記憶装置１の性能］
強誘電体記憶装置１の性能として、強誘電体記憶装置１の記録再生試験１と、読み込み時のトンネル電流差の測定と、摩擦帯電電荷量の測定とを行った。
強誘電体記憶装置１の性能として、強誘電体記憶装置１の記録再生試験１と、読み込み時のトンネル電流差の測定と、摩擦帯電電荷量の測定とを行った。
【0383】
（記録再生試験）
製造した強誘電体記憶装置１の記録再生試験を行った。強誘電体記録媒体を５４００ｒｐｍで回転させ、プローブスライダーを強誘電体記録媒体表面で浮上走行させ、プローブスライダーの位置を強誘電体記録媒体の半径４０ｍｍのトラック位置に固定した。その後、導電性プローブを情報読み込み回路に切り替え、強誘電体記録媒体と導電性プローブとの間に＋５００ｍＶのバイアス電圧を印加し、導電性プローブからのトンネル電流をモニターした。そして、圧電素子にＤＣ電圧を印加することで導電性プローブを強誘電体記録媒体に徐々に近づけ、トンネル電流の平均値が２ｐＡとなる位置で圧電素子に印加する電圧を固定した。
製造した強誘電体記憶装置１の記録再生試験を行った。強誘電体記録媒体を５４００ｒｐｍで回転させ、プローブスライダーを強誘電体記録媒体表面で浮上走行させ、プローブスライダーの位置を強誘電体記録媒体の半径４０ｍｍのトラック位置に固定した。その後、導電性プローブを情報読み込み回路に切り替え、強誘電体記録媒体と導電性プローブとの間に＋５００ｍＶのバイアス電圧を印加し、導電性プローブからのトンネル電流をモニターした。そして、圧電素子にＤＣ電圧を印加することで導電性プローブを強誘電体記録媒体に徐々に近づけ、トンネル電流の平均値が２ｐＡとなる位置で圧電素子に印加する電圧を固定した。
【0384】
その後、導電性プローブを情報書き込み回路に切り替え、そのトラック位置で２５５個のセクターの情報を書き込んだ。各セクターは、データ領域とサーボ情報領域から構成し、サーボ情報領域はバースト情報領域とアドレス情報領域から構成した。情報の書き込みはピーク電圧が±５Ｖの三角波によって行い、書き込み周波数は２．３ＧＨｚとした。情報の書き込みは１回とし、書き込み時間は約１０ｍ秒とした。これは、強誘電体記録媒体の表面での円周方向の一ビット長さで１０ｎｍに相当する。
【0385】
強誘電体記録媒体への情報の書き込み後、導電性プローブを情報読み込み回路に切り替え、トンネル電流をモニターした。その際、圧電素子に印加する電圧を調整し、ＳＮＲが３ｄＢ以上になるようにした。トンネル電流の振幅は約３ｐＡ、強誘電体記録媒体への情報の書き込み終了から読み込みまでの時間は約０．１ｍ秒であった。
【0386】
以上の方法により、強誘電体記憶装置１に情報を書き込み、書き込んだ情報を読み込むことができることを確認した。
【0387】
以上の情報の読み込みを１０回繰り返したところ、情報の読み込み時のＳＮＲが３ｄＢ未満となったため、同一のトラック位置に、同一のデータの再書き込みを行った。その結果、情報読み込み時のＳＮＲは３ｄＢ以上に回復した。
【0388】
（読み込み時のトンネル電流差の測定１）
強誘電体記録媒体からの情報の読み込みに際し、強誘電体層を正にチャージしたビットと負にチャージしたビットでのトンネル電流差を測定した。強誘電体記録媒体と導電性プローブとの間のバイアス電圧は＋５００ｍＶとした。具体的には、強誘電体層の表層側を正にチャージしたビットのトンネル電流は減少し、負にチャージしたビットのトンネル電流は増加するが、表層側を正にチャージしたビットのトンネル電流が１ｐＡとなるよう導電性プローブと強誘電体記録媒体との距離を調整した時の、負にチャージしたビットからのトンネル電流を測定した。その結果、負にチャージしたビットからのトンネル電流は約３ｐＡで、両者のトンネル電流差は約２ｐＡであった。結果を表６に示す。
強誘電体記録媒体からの情報の読み込みに際し、強誘電体層を正にチャージしたビットと負にチャージしたビットでのトンネル電流差を測定した。強誘電体記録媒体と導電性プローブとの間のバイアス電圧は＋５００ｍＶとした。具体的には、強誘電体層の表層側を正にチャージしたビットのトンネル電流は減少し、負にチャージしたビットのトンネル電流は増加するが、表層側を正にチャージしたビットのトンネル電流が１ｐＡとなるよう導電性プローブと強誘電体記録媒体との距離を調整した時の、負にチャージしたビットからのトンネル電流を測定した。その結果、負にチャージしたビットからのトンネル電流は約３ｐＡで、両者のトンネル電流差は約２ｐＡであった。結果を表６に示す。
【0389】
（読み込み時のトンネル電流差の測定２）
強誘電体記録媒体からの情報の読み込みに際し、強誘電体記録媒体と導電性プローブとの間に±５００ｍＶのバイアス電圧を印加した。バイアス電圧は１ＧＨｚの矩形波とし、読み込み速度は５００Ｍビット／秒とした。
強誘電体記録媒体からの情報の読み込みに際し、強誘電体記録媒体と導電性プローブとの間に±５００ｍＶのバイアス電圧を印加した。バイアス電圧は１ＧＨｚの矩形波とし、読み込み速度は５００Ｍビット／秒とした。
【0390】
導電性プローブへのバイアス電圧が－５００ｍＶ時で、強誘電体層の表層側を正にチャージしたビットのトンネル電流が平均で５ｐＡとなるよう導電性プローブと強誘電体記録媒体との距離を調整した。この時、導電性プローブへのバイアス電圧を＋５００ｍＶとすると、トンネル電流の平均値は１ｐＡに低下した。これは、強誘電体層と常誘電体層との接合部において整流効果を有するためと考えられる。また、強誘電体層の表層側を負にチャージしたビットにおいて同様の評価を行うと、順方向のトンネル電流は平均で２５ｐＡ、逆方向のトンネル電流は５ｐＡとなった。以上の測定から、導電性プローブへのバイアス電圧を正及び負に変化させた場合の、正にチャージしたビットと負にチャージしたビットのトンネル電流差は、最大で２０ｐＡであった。結果を表６に示す。
【0391】
（摩擦帯電電荷量）
上述の［強誘電体記憶装置の製造］で作製した強誘電体記憶装置（即ち、内部を大気圧のアルゴンガスを満たして筐体を密閉して乾燥剤を封入した強誘電体記憶装置）を除電した。その後、強誘電体記録媒体を５６００ｒｐｍで回転させ、プローブスライダーを４Ｈｚ（最内周から最外周へシークした後、最内周へ戻る動作を１周期とする）で１時間のシーク動作を行った。その後、シーク動作を停止して１秒後の筐体と導電性プローブとの間の電荷量を測定した結果、摩擦帯電電荷量は０．１ｎＣであった。
上述の［強誘電体記憶装置の製造］で作製した強誘電体記憶装置（即ち、内部を大気圧のアルゴンガスを満たして筐体を密閉して乾燥剤を封入した強誘電体記憶装置）を除電した。その後、強誘電体記録媒体を５６００ｒｐｍで回転させ、プローブスライダーを４Ｈｚ（最内周から最外周へシークした後、最内周へ戻る動作を１周期とする）で１時間のシーク動作を行った。その後、シーク動作を停止して１秒後の筐体と導電性プローブとの間の電荷量を測定した結果、摩擦帯電電荷量は０．１ｎＣであった。
【0392】
参考用強誘電体記憶装置として、内部を大気圧の窒素ガスで満たして筐体を密閉して乾燥剤を封入した第１の参考用強誘電体記憶装置（実施例１１）を製造すると共に、内部に乾燥剤を配置してフィルターを通して内部を大気とした第２の参考用強誘電体記憶装置（実施例１２）を製造した。これらの参考用強誘電体記憶装置を、実施例１の強誘電体記憶装置と同様にして電荷量を測定した結果、第１の参考用強誘電体記憶装置では摩擦帯電電荷量は３ｎＣであり、第２の参考用強誘電体記憶装置では摩擦帯電電荷量は４ｎＣであった。
【0393】
よって、実施例１の強誘電体記憶装置は、筐体内にアルゴンガスを封入することで、摩擦帯電を緩和できることを確認された。
【0394】
［強誘電体記憶装置２の性能］
強誘電体記憶装置２の性能として、強誘電体記録媒体からの情報の読み込みに際し、原子間力を用いた読み込みを行った。原子間力を用いた読み込みは、強誘電体記憶装置２の記録再生試験時の圧電素子から得られた読み込み情報の信号の振幅を測定して行った。
強誘電体記憶装置２の性能として、強誘電体記録媒体からの情報の読み込みに際し、原子間力を用いた読み込みを行った。原子間力を用いた読み込みは、強誘電体記憶装置２の記録再生試験時の圧電素子から得られた読み込み情報の信号の振幅を測定して行った。
【0395】
（原子間力を用いて読み込んだ時の圧電素子から得られた読み込み情報の信号の振幅の測定３）
製造した強誘電体記憶装置の記録再生試験を行った。強誘電体記録媒体を５４００ｒｐｍで回転させ、プローブスライダーを強誘電体記録媒体表面で浮上走行させ、プローブスライダーの位置を強誘電体記録媒体の半径４０ｍｍのトラック位置に固定した。その後、第２電極、第３電極間の圧電素子からの出力電圧をモニターしながら、第１電極、第２電極間の電歪素子に印加するＤＣ電圧を徐々に高めることで導電性プローブを強誘電体記録媒体に近づけ、圧電素子からの出力電圧の平均値が＋５μＶ程度となるように電歪素子に印加する電圧を制御した。
製造した強誘電体記憶装置の記録再生試験を行った。強誘電体記録媒体を５４００ｒｐｍで回転させ、プローブスライダーを強誘電体記録媒体表面で浮上走行させ、プローブスライダーの位置を強誘電体記録媒体の半径４０ｍｍのトラック位置に固定した。その後、第２電極、第３電極間の圧電素子からの出力電圧をモニターしながら、第１電極、第２電極間の電歪素子に印加するＤＣ電圧を徐々に高めることで導電性プローブを強誘電体記録媒体に近づけ、圧電素子からの出力電圧の平均値が＋５μＶ程度となるように電歪素子に印加する電圧を制御した。
【0396】
この状態で、第３電極より導電性プローブに情報書き込み信号を印加し、そのトラック位置に２５５個のセクターの情報を書き込んだ。各セクターは、データ領域とサーボ情報領域から構成し、サーボ情報領域はバースト情報領域とアドレス情報領域から構成した。情報の書き込みはピーク電圧が±５Ｖの三角波によって行い、書き込み周波数は２．３ＧＨｚとした。情報の書き込みは１回とし、書き込み時間は約１０ｍ秒とした。これは、強誘電体記録媒体の表面での円周方向の一ビット長さで１０ｎｍに相当する。
【0397】
強誘電体記録媒体への情報の書き込み後、圧電素子からの出力電圧をモニターしながら、電歪素子に印加する電圧を調整し、圧電素子からの出力電圧のＳＮＲが３ｄＢ以上になるようにした。その結果、強誘電体記録媒体からは書き込んだものと同じの、２５５個のセクターの情報が読み込まれた。圧電素子からの読み込み情報の信号の振幅は約３μＶで、強誘電体記録媒体への情報の書き込み終了から読み込みまでの時間は約０．１ｍ秒であった。圧電素子から得られた読み込み情報の信号の振幅の測定結果を表６に示す。
【0398】
＜実施例２～６＞
実施例１において、［強誘電体記録媒体の作製］で、電極層に含まれる材料を、表２に示すように、Ｇｅ、Ｐｂ、Ａｌ、Ｃｕ、Ｃｒに変更したこと以外は、実施例１と同様にして行った。各実施例における強誘電体層のＨｆ０．５Ｚｒ０．５Ｏ２の（１１１）面の回折強度と、強誘電体記憶装置の記録再生試験を行った。強誘電体記録媒体を構成する各層の構成を表１～表４に示し、強誘電体層の形成条件及び特性の評価結果を表５に示し、誘電体記憶装置の試験結果を表６に示す。
実施例１において、［強誘電体記録媒体の作製］で、電極層に含まれる材料を、表２に示すように、Ｇｅ、Ｐｂ、Ａｌ、Ｃｕ、Ｃｒに変更したこと以外は、実施例１と同様にして行った。各実施例における強誘電体層のＨｆ０．５Ｚｒ０．５Ｏ２の（１１１）面の回折強度と、強誘電体記憶装置の記録再生試験を行った。強誘電体記録媒体を構成する各層の構成を表１～表４に示し、強誘電体層の形成条件及び特性の評価結果を表５に示し、誘電体記憶装置の試験結果を表６に示す。
【0399】
＜実施例７～９＞
実施例１において、［強誘電体記録媒体の作製］で、常誘電体層に含まれる材料を、表３に示すように、１０（Ｙ２Ｏ３）－９０（ＺｒＯ２）、Ａｌ２Ｏ３、ＴｉＯ２に変更したこと以外は、実施例１と同様にして行った。各実施例における強誘電体層のＨｆ０．５Ｚｒ０．５Ｏ２の（１１１）面の回折強度と、強誘電体記憶装置の記録再生試験を行った。強誘電体記録媒体を構成する各層の構成を表１～表４に示し、強誘電体層の形成条件及び特性の評価結果を表５に示し、誘電体記憶装置の試験結果を表６に示す。
実施例１において、［強誘電体記録媒体の作製］で、常誘電体層に含まれる材料を、表３に示すように、１０（Ｙ２Ｏ３）－９０（ＺｒＯ２）、Ａｌ２Ｏ３、ＴｉＯ２に変更したこと以外は、実施例１と同様にして行った。各実施例における強誘電体層のＨｆ０．５Ｚｒ０．５Ｏ２の（１１１）面の回折強度と、強誘電体記憶装置の記録再生試験を行った。強誘電体記録媒体を構成する各層の構成を表１～表４に示し、強誘電体層の形成条件及び特性の評価結果を表５に示し、誘電体記憶装置の試験結果を表６に示す。
【0400】
＜実施例１０＞
実施例１において、［強誘電体記録媒体の作製］で常誘電体層を設けなかったこと以外は実施例１と同様にして行った。本実施例における強誘電体層のＨｆ０．５Ｚｒ０．５Ｏ２の（１１１）面の回折強度と、強誘電体記憶装置の記録再生試験と、摩擦帯電電荷量の測定とを行った。なお、本実施例では、強誘電体層まで成膜した基板の電極層とＡｕ電極パッドの間のリーク電流密度は、５Ｖ印加時で、約１×１０-５Ａ／ｃｍ２であった。強誘電体記録媒体を構成する各層の構成を表１～表４に示し、強誘電体層の形成条件及び特性の評価結果を表５に示し、誘電体記憶装置の試験結果を表６に示す。
実施例１において、［強誘電体記録媒体の作製］で常誘電体層を設けなかったこと以外は実施例１と同様にして行った。本実施例における強誘電体層のＨｆ０．５Ｚｒ０．５Ｏ２の（１１１）面の回折強度と、強誘電体記憶装置の記録再生試験と、摩擦帯電電荷量の測定とを行った。なお、本実施例では、強誘電体層まで成膜した基板の電極層とＡｕ電極パッドの間のリーク電流密度は、５Ｖ印加時で、約１×１０-５Ａ／ｃｍ２であった。強誘電体記録媒体を構成する各層の構成を表１～表４に示し、強誘電体層の形成条件及び特性の評価結果を表５に示し、誘電体記憶装置の試験結果を表６に示す。
【0401】
＜実施例１１及び１２＞
実施例１において、内部を大気圧の窒素ガス又は大気で満たして筐体を密閉して乾燥剤を封入したこと以外は、実施例１と同様にして行った。強誘電体記録媒体を構成する各層の構成を表１～表４に示し、強誘電体層の形成条件及び特性の評価結果を表５に示し、誘電体記憶装置の試験結果を表６に示す。
実施例１において、内部を大気圧の窒素ガス又は大気で満たして筐体を密閉して乾燥剤を封入したこと以外は、実施例１と同様にして行った。強誘電体記録媒体を構成する各層の構成を表１～表４に示し、強誘電体層の形成条件及び特性の評価結果を表５に示し、誘電体記憶装置の試験結果を表６に示す。
【0402】
＜実施例１３＞
実施例１において、［強誘電体記録媒体の作製］で、基板の内周部の幅１０ｍｍをマスキングせずに成膜したこと以外は実施例１と同様にして行い、基板の全表面に電極層、常誘電体層、強誘電体層、保護層を成膜した強誘電体記録媒体を作製した。強誘電体記録媒体を構成する各層の構成を表１～表４に示し、強誘電体層の形成条件及び特性の評価結果を表５に示し、誘電体記憶装置の試験結果を表６に示す。
実施例１において、［強誘電体記録媒体の作製］で、基板の内周部の幅１０ｍｍをマスキングせずに成膜したこと以外は実施例１と同様にして行い、基板の全表面に電極層、常誘電体層、強誘電体層、保護層を成膜した強誘電体記録媒体を作製した。強誘電体記録媒体を構成する各層の構成を表１～表４に示し、強誘電体層の形成条件及び特性の評価結果を表５に示し、誘電体記憶装置の試験結果を表６に示す。
【0403】
＜実施例１４、比較例１～４＞
実施例１において、［強誘電体記録媒体の作製］で、基板に用いる材料を、表１に示すように、サファイア基板ａ面（実施例１４）、ＮｉＰ無電解メッキアルミニウム５０００系合金基板（比較例１）、アモルファスガラス基板（比較例２）、ＭｇＯ（１００）面基板（比較例３）、サファイア基板ｃ面（比較例４）に変更し、比較例１では電極層を設けなかったこと以外は、実施例１と同様にして行った。各実施例及び比較例における強誘電体層のＨｆ０．５Ｚｒ０．５Ｏ２の（１１１）面の回折強度と、強誘電体記憶装置の記録再生試験を行った。強誘電体記録媒体を構成する各層の構成を表１～表４に示し、強誘電体層の形成条件及び特性の評価結果を表５に示し、誘電体記憶装置の試験結果を表６に示す。
実施例１において、［強誘電体記録媒体の作製］で、基板に用いる材料を、表１に示すように、サファイア基板ａ面（実施例１４）、ＮｉＰ無電解メッキアルミニウム５０００系合金基板（比較例１）、アモルファスガラス基板（比較例２）、ＭｇＯ（１００）面基板（比較例３）、サファイア基板ｃ面（比較例４）に変更し、比較例１では電極層を設けなかったこと以外は、実施例１と同様にして行った。各実施例及び比較例における強誘電体層のＨｆ０．５Ｚｒ０．５Ｏ２の（１１１）面の回折強度と、強誘電体記憶装置の記録再生試験を行った。強誘電体記録媒体を構成する各層の構成を表１～表４に示し、強誘電体層の形成条件及び特性の評価結果を表５に示し、誘電体記憶装置の試験結果を表６に示す。
【0404】
＜実施例１５＞
実施例１において、強誘電体層の成膜時の基板温度を８０℃下げて３２０℃に変更したこと以外は実施例１と同様にして行った。強誘電体記録媒体を構成する各層の構成を表１～表４に示し、強誘電体層の形成条件及び特性の評価結果を表５に示し、誘電体記憶装置の試験結果を表６に示す。
実施例１において、強誘電体層の成膜時の基板温度を８０℃下げて３２０℃に変更したこと以外は実施例１と同様にして行った。強誘電体記録媒体を構成する各層の構成を表１～表４に示し、強誘電体層の形成条件及び特性の評価結果を表５に示し、誘電体記憶装置の試験結果を表６に示す。
【0405】
＜実施例１６＞
実施例５において、強誘電体層の成膜時の基板温度を８０℃下げて３２０℃に変更したこと以外は実施例１と同様にして行った。強誘電体記録媒体を構成する各層の構成を表１～表４に示し、強誘電体層の形成条件及び特性の評価結果を表５に示し、誘電体記憶装置の試験結果を表６に示す。
実施例５において、強誘電体層の成膜時の基板温度を８０℃下げて３２０℃に変更したこと以外は実施例１と同様にして行った。強誘電体記録媒体を構成する各層の構成を表１～表４に示し、強誘電体層の形成条件及び特性の評価結果を表５に示し、誘電体記憶装置の試験結果を表６に示す。
【0406】
＜実施例１７＞
実施例６において、強誘電体層の成膜時の基板温度を８０℃下げて３２０℃に変更したこと以外は実施例１と同様にして行った。強誘電体記録媒体を構成する各層の構成を表１～表４に示し、強誘電体層の形成条件及び特性の評価結果を表５に示し、誘電体記憶装置の試験結果を表６に示す。
実施例６において、強誘電体層の成膜時の基板温度を８０℃下げて３２０℃に変更したこと以外は実施例１と同様にして行った。強誘電体記録媒体を構成する各層の構成を表１～表４に示し、強誘電体層の形成条件及び特性の評価結果を表５に示し、誘電体記憶装置の試験結果を表６に示す。
【0407】
なお、実施例１５～１７は、何れもＸＲＤ（１１１）回折パターンはハローとなり回折強度も低下したが、基板を５２０℃（成膜温度に対して＋２００℃）で加熱したところ、ハローパターンは鋭いピークを持つシグナルに変化し、回折強度はそれぞれ、１８００（実施例１５）、１６００（実施例１６）、１６００（実施例１７）となった。この結果、電子顕微鏡観察及び電子線回折結果から、実施例１５～１７の強誘電体層は、縦横高さが２ｎｍ以下の短距離秩序性を有するアモルファス構造となっていたことが推測される。よって、実施例１５～１７は、それぞれ、実施例１、５及び６と対比して、リーク電流密度に変化はなかったが、強誘電体層の成長面の平滑性は何れも向上した。
【0408】
＜実施例１８～２３＞
実施例１において、［強誘電体記録媒体の作製］で、常誘電体層及び強誘電体層の膜厚を表３及び表４に示す値に変更したこと以外、実施例１と同様にして行った。
実施例１において、［強誘電体記録媒体の作製］で、常誘電体層及び強誘電体層の膜厚を表３及び表４に示す値に変更したこと以外、実施例１と同様にして行った。
【0409】
【表1】
【0410】
【表2】
【0411】
【表3】
【0412】
【表4】
【0413】
【表5】
【0414】
【表6】
【0415】
表６より、実施例１、２－１～２－３、３～２３では、情報の読み込みが可能であることが確認され、読み込み時に強誘電体記録媒体から得られる原子間力とトンネル電流には相関があることが確認された。
【0416】
よって、電歪素子に電圧印加する方法により、強誘電体記憶装置に情報を書き込むと共に、書き込んだ情報を読み込むことができる。
【0417】
＜実施例２－１～２－３＞
実施例２において、［強誘電体記録媒体の作製］における、強誘電体層の組成及び成膜方法を、表７に示すように変更したこと以外は、実施例２と同様にして強誘電体層まで成膜して、基板を成膜装置から取り出し、各実施例における強誘電体層の酸化ハフニウムの（１１１）面の回折強度を測定した。また、作製した強誘電体層を用いて、実施例１と同様にして強誘電体記憶装置を製造し、製造した強誘電体記憶装置の記録再生試験と、読み込み時のトンネル電流差の測定とを行った。これらの試験結果を表７に示す。
実施例２において、［強誘電体記録媒体の作製］における、強誘電体層の組成及び成膜方法を、表７に示すように変更したこと以外は、実施例２と同様にして強誘電体層まで成膜して、基板を成膜装置から取り出し、各実施例における強誘電体層の酸化ハフニウムの（１１１）面の回折強度を測定した。また、作製した強誘電体層を用いて、実施例１と同様にして強誘電体記憶装置を製造し、製造した強誘電体記憶装置の記録再生試験と、読み込み時のトンネル電流差の測定とを行った。これらの試験結果を表７に示す。
【0418】
なお、成膜時の基板温度は、何れも４００℃とした。また、マイクロ波プラズマＭＯＣＶＤ法では、原料ガスとして、ハフニウム源にテトラキス（エチルメチルアミド）ハフニウム、ジルコニウム源にテトラキス（エチルメチルアミド）ジルコニウムを使用し、これに酸素とアルゴンを１：１で加えて用いた。反応圧力は１００Ｐａ、投入電力は８００Ｗ（２．４５ＧＨｚ）とした。ＭＯＣＶＤ法では、マイクロ波を印加せずに、基板加熱のみを行った。取り出した基板について、ＸＲＤ θ－２θスキャンを行い、酸化ハフニウムの（１１１）面回折強度を測定した。測定結果を表７に示す。
【0419】
【表7】
【0420】
表７より、成膜時の反応空間をプラズマでアシストすることで、強誘電体層の結晶性が高まることが確認された。
【0421】
また、表７より、実施例２－１～２－３でも、実施例１と同様に情報の読み込みが可能であり、読み込み時に強誘電体記録媒体から得られる原子間力とトンネル電流には相関があることが確認された。よって、実施例２－１～２－３においても、電歪素子に電圧印加する方法により、強誘電体記憶装置に情報を書き込むと共に、書き込んだ情報を読み込むことができる。
【0422】
以上の通り、実施形態を説明したが、上記実施形態は、例として提示したものであり、上記実施形態により本発明が限定されるものではない。上記実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の組み合わせ、省略、置き換え、変更等を行うことが可能である。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると共に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【0423】
１０ 強誘電体記録媒体
１１ 基板
１２ 電極層
１３ 強誘電体記録層
１３１ 強誘電体層
１３１Ａ データ領域
１３１Ｂ サーボ情報領域
１３１Ｂ－４ 基準信号情報
１３２ 常誘電体層
１４ 保護層
１５ 潤滑剤層
１００ 強誘電体記憶装置
２３ プローブスライダー
２６、２６Ａ、２６Ｂ、２６Ｃ 導電性プローブ
２６１ 基体
２６１ａ 凹部
２６１ｂ、２６３ｂ 表面（主面）
２６２ 針状電極
２６３ 絶縁層
２６３ａ 貫通孔
２７ 圧電素子
２７Ａ 第１の圧電素子
２７Ｂ 第２の圧電素子
３０ 強誘電体記録媒体駆動部
３１ ハウジング（軸受筒）
３３ 軸部材（スピンドルシャフト）
３３２ 溝部
３４ ハウジング底部
４０ プローブ駆動部
５０ 記録再生信号処理部
６０ 筐体
８３ 金属
３２０ 外部記憶装置
３２１ａ 記憶面
３２２ 記憶素子
３２３ 読み込み素子
３２４ 駆動部
３２４Ａ 第１駆動部
３２４Ｂ 第２駆動部
１１ 基板
１２ 電極層
１３ 強誘電体記録層
１３１ 強誘電体層
１３１Ａ データ領域
１３１Ｂ サーボ情報領域
１３１Ｂ－４ 基準信号情報
１３２ 常誘電体層
１４ 保護層
１５ 潤滑剤層
１００ 強誘電体記憶装置
２３ プローブスライダー
２６、２６Ａ、２６Ｂ、２６Ｃ 導電性プローブ
２６１ 基体
２６１ａ 凹部
２６１ｂ、２６３ｂ 表面（主面）
２６２ 針状電極
２６３ 絶縁層
２６３ａ 貫通孔
２７ 圧電素子
２７Ａ 第１の圧電素子
２７Ｂ 第２の圧電素子
３０ 強誘電体記録媒体駆動部
３１ ハウジング（軸受筒）
３３ 軸部材（スピンドルシャフト）
３３２ 溝部
３４ ハウジング底部
４０ プローブ駆動部
５０ 記録再生信号処理部
６０ 筐体
８３ 金属
３２０ 外部記憶装置
３２１ａ 記憶面
３２２ 記憶素子
３２３ 読み込み素子
３２４ 駆動部
３２４Ａ 第１駆動部
３２４Ｂ 第２駆動部
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【図16】
【図17】
【図18】
【図19】
【図20】
【図21】
【図22】
【図23】
【図24】
【図25】
【図26】
【図27】
【図28】
【図29】
【図30】
【図31】
【図32】