使用探针技术将数据写入存储装置的方法制造方法及图纸

提供一种使用探针技术在存储装置上写入数据的方法。在将数据写入到存储装置上的方法中，该存储装置包括一用于读写数据的阻性探针，一通过阻性探针将数据写到上面的铁电写介质和一个安置在铁电写介质下表面上的降低电极，通过在阻性探针和降低电极上施加一电压，同时将热量和电场施加到铁电写介质上用于写数据的区域。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种写数据的方法，特别是涉及一种使用阻性探针将数据写到铁电层上的方法。
技术介绍
随着互联网相关技术的发展，能够写入包括运动图像的大量数据的写介质(在下文中称之为“高密度写介质”)和用于将数据写到写介质上并读取已写数据的便携装置，作为写介质市场上的重要产品已经在近阶段受到了相当的重视。便携非易失性数据写入装置，能够归为像闪存一样的固态存储装置，也可以归为像硬盘一样的磁盘类型存储装置。可以预计几年内，对手持装置的基本容量的需求将达到几十千兆字节容量的水平。对于固态存储装置来说，可能由于光刻技术的限制，让固态存储装置像高密度数据写入装置那样发挥作用，是具有可以想象的困难的。因此，当磁盘类型存储装置仍将用来作为主要的存储装置时，固态存储装置只是被用于像当前的个人计算机(PC)那样的需要高速操作的装置。可以预计，在不远的将来，采用普通磁写类型的硬盘的容量将达到10千兆字节的水平。然而，由于超顺磁效应的影响，要得到具有比10-GB硬盘更高的磁写密度的硬盘是不太可能的。由于这个原因，提出了一种作为用来写/读数据的装置的扫描探针，以及一种作为写介质的由铁电层组成的存储装置。在使用扫描探针的技术中，比如，一种扫描探针显微镜(SPM)，通过使用探针可以操作和探测从几个纳米(nm)到几十个纳米范围的区域。在近些年来，通过微电子机械系统(MEMS)，已经将探针加工成阵列的形式，以便能够并行读写从而克服读写速度的限制。在使用SPM的存储装置中，能够通过电荷极性来识别写入的数据，其中，根据铁电层中的剩余极化强度，在铁电层的表面，或在剩余极化强度的方向上产生所述电荷。根据剩余极化强度在铁电层表面产生的电荷，在其周围产生电场。这个电场在探针的末端构建了一个耗尽区或存储区。存储装置的电容或电阻根据形成的是耗尽区(depletion region)还是存储区(accumulation region)以及根据探针的类型而发生变化。使用SPM的存储装置通过检测电容或电阻的变化来读取数据。该存储装置，通过SPM来进行操作，并借助铁电层作为写介质，允许比使用磁写介质的存储装置更高密度的写数据操作。然而，使用SPM的存储装置存在以下问题。即，在铁电层上的数据写入，包括通过对探针的两端施加相同的电压，来切换铁电层中一个区域的极化方向。这样，当采用大的矫顽场来保证热稳定性时，随着用于高密度存储装置的区域减少，施加到探针两端的电压，可能导致一个超过探针与介质表面之间的气隙的介电强度的电场。因此，当施加到探针两端的电压过高时，因为探针与铁电层之间的间隔非常小，所以可能在间隔中间发生像电晕放电一样的电击穿。同时，热辅助磁写技术(HAMR)作为下一代磁写技术中的一种，近来引起公众的注意。HAMR已经被用于在磁写介质上写入数据的方法和装置。在使用HAMR的存储装置中，在写入数据操作之前，用激光对磁写介质上用来写数据的预定区域进行加热。此后，对加热过的区域施加一磁场，从而将数据写到磁写介质上。加热步骤和施加磁场的步骤是分开进行的。这样，写数据就需要大量的时间。因此，为了缩短时间，加热步骤和施加磁场的步骤应该同时进行。然而，用于产生磁场的线圈和用来加热的激光二极管无法被安置在同一空间中。此外，由于磁写头与写介质之间的间隙太窄，同时进行施加磁场和加热几乎是不太可能的。
技术实现思路
本专利技术提出一种使用SPM将数据写入存储装置的方法。该方法允许通过对铁电层施加较低的电压，而在具有高矫顽场的铁电层上写数据。根据本专利技术的一个方面，提供一种在存储装置上写数据的方法，该装置包括一个用于读写数据的阻性探针，一个用阻性探针将数据写到上面的铁电写介质和一个安置在铁电写介质下表面上的降低电极。该方法包括，通过对阻性探针和降低电极施加电压，对铁电写介质中用于写入数据的区域同时施加热量和电场。将一预定电压Vr施加到阻性探针上最接近铁电写介质的部分，且将另一预定电压V3施加到降低电极。这里，电压Vr和电压V3的关系可以通过公式3来表示。|V3-Vr|＞Vc……(3)通过将第一电压V1和第二电压V2施加给阻性探针，可以将预定电压Vr施加到阻性探针上离铁电写介质最近的部分。第一电压V1不同于第二电压V2。尽管铁电写介质最好是由PZT层组成，但是也可以使用BTO层、TGS层或TGSe层来代替。铁电写介质可以由在写数据区域具有高矫顽场的电介质层来组成。根据本专利技术的另一方面，提供一种将数据写入存储装置的方法，该装置包括一个用于读写数据的阻性探针，一个用阻性探针将数据写到其上的铁电写介质和一个安置在铁电写介质下表面上的降低电极。该方法包括(a)降低铁电写介质中将写入数据的区域的矫顽场，以及(b)将数据写到铁电写介质上具有低矫顽场的区域。步骤(a)和(b)可以同时进行。在步骤(a)中，通过加热铁电写介质中将写入数据的区域可以降低矫顽场。可以利用在阻性探针上最接近铁电写介质的部分产生的热量，对铁电写介质上用于写数据的区域进行加热。通过对阻性探针施加第一电压V1和第二电压V2，使阻性探针上离铁电写介质最接近的部分产生热量。第一电压V1不同于第二电压V2。在步骤(b)中，通过给铁电写介质的区域施加电场来进行写数据。一预定电压Vr可以被施加到阻性探针上最接近铁电写介质的部分，且另一预定电压V3可以被施加到降低电极。这里，电压Vr和电压V3的关系能够用下面的公式3来表示。|V3-Vr|＞Vc……(3)在本专利技术中，为了写入数据，热量和电场是同时施加到铁电层上用于写数据的区域上的。施加到铁电层的热量能够降低铁电层的矫顽场，以便借助低电压切换到该区域。同样，通过同时施加热量和电场，可以高速地执行写操作。另外，具有高矫顽场的写介质可以用来提高热稳定性。这样，在探针和层表面之间不发生电击穿的情况下，有效的切换具有高矫顽场的铁电层上的区域。附图说明通过结合附图对典型实施例的具体描述，可以使本专利技术的上述目的和有益效果更加清楚。其中图1是根据本专利技术一个实施例的利用阻性探针将数据写到铁电层上的写数据方法的截面图；图2A到图2D是根据图1所示的铁电层中的温度，磁回线发生变化的曲线图；图3和图4是根据图1所示的铁电层中的温度，矫顽场发生变化的曲线图；图5是根据施加到一常规阻性探针的电压，得到的电流和电阻特性曲线图；图6是如图1所示的阻性探针的电流特性曲线图。具体实施例方式现在，将参考附图，对本专利技术作更全面的描述，附图中显示的是本专利技术的一个典型实施例。在附图中，为了更清楚，层或区域的厚度可以被放大。参照附图1，附图标记48表示一个用来作为数据写介质的铁电层。尽管该铁电层48优选为一个PZT层，但是也可以使用其它铁电层来实现，如，一BaTiO3(BTO)层，一三甘氨酸硫酸盐(TGS)层，或者一三甘氨酸硒酸盐(TGSe)层。将降低电极50安置在铁电层48的下表面上。为了写数据，将第三电压V3施加到降低电极50上。将探针40安置在铁电层48的上方。探针40的位置处于一个连接到电源(未示出)的悬臂(未示出)的末端。探针40包括一个连接到悬臂的平板部分42，和一个连接到平板部分42的底部向铁电层48突出的突出部分44。突出部分44成为从平板部分42指向铁电层48的指针。一包括突出部分44的顶点的尖端46接近将数据写到上面本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种将数据写到存储装置上的方法，该存储装置包括一用于读写数据的阻性探针，一通过阻性探针将数据写到上面的铁电写介质和一个安置在铁电写介质下表面上的降低电极，该方法包括：通过在阻性探针和降低电极上施加一电压，对铁电写介质上的将写入数据的一区域同时施加热量和电场。

【技术特征摘要】
KR 2003-9-6 62376/031.一种将数据写到存储装置上的方法，该存储装置包括一用于读写数据的阻性探针，一通过阻性探针将数据写到上面的铁电写介质和一个安置在铁电写介质下表面上的降低电极，该方法包括通过在阻性探针和降低电极上施加一电压，对铁电写介质上的将写入数据的一区域同时施加热量和电场。2.如权利要求1所述的方法，其中，将一预定电压Vr施加到该阻性探针中最接近铁电写介质的部分，将另一预定电压V3施加到降低电极上，其中，电压Vr和电压V3的关系通过下面的公式来表示|V3-Vr|＞Vc其中，Vc表示使该铁电层剩余极化强度转向所需的临界电压。3.如权利要求2所述的方法，其中，通过将彼此不同的的第一电压V1和第二电压V2施加到该阻性探针，使该预定电压Vr被施加到阻性探针中最接近铁电写介质的部分。4.如权利要求1所述的方法，其中，该铁电层由从PZT层、BTO层、TGS层和TGSe层构成的组中选择的一层构成。5.如权利要求1所述的方法，其中，该铁电层由在写数据区域中具有高矫顽场的一电介质层构成。6.一种将数据写到存储装置上的方法，该存储装置包括一用于读写数据的阻性探针，一通过阻性探针...

【专利技术属性】
技术研发人员：洪承范，金成栋，丁柱焕，闵桐基，朴弘植，白庚录，朴哲民，金鈗锡，
申请(专利权)人：三星电子株式会社，
类型：发明
国别省市：KR[韩国]