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SPIN RECORDING METHOD AND DEVICE

Patent code P07P005496
File No. P2005-216/L18-H40
Posted date Jul 19, 2007
Application number P2005-380347
Publication number P2007-179710A
Patent number P4830107
Date of filing Dec 28, 2005
Date of publication of application Jul 12, 2007
Date of registration Sep 30, 2011
Inventor
  • (In Japanese)武笠 幸一
  • (In Japanese)廣田 榮一
  • (In Japanese)細井 浩貴
  • (In Japanese)末岡 和久
Applicant
  • (In Japanese)国立大学法人北海道大学
Title SPIN RECORDING METHOD AND DEVICE
Abstract PROBLEM TO BE SOLVED: To form stable bits of atom/molecule scale to significantly improve recording density.
SOLUTION: In an atom (an ion) having an odd number of electrons, the whole spin quantum number S is necessarily half-odd integer. A Kramers dual term remains in a spin Hamiltonian and ±S are in a state of the same energy level when no magnetic field exists. If a magnetic field and a spin magnetic moment are simultaneously reversed, energy does not change due to the time reversal symmetry of the Hamiltonian. Accordingly, in a paramagnetic substance in which the Kramers dual term remains at the lowest energy level of the spin at an extremely low temperature, ±S can be selected by reversing the spin in the magnetic field of lowest energy level, and recording can be made in a state in which no magnetic field exists. This technology records information (signals) by using an isolated spin having such a Kramers dual term.
Outline of related art and contending technology (In Japanese)


今日、情報記録デバイスとしては、磁化の向きにより情報を記録する磁気記録デバイスが一般的である。磁気記録の方式には、記録媒体の磁化方向が磁気ヘッドの走行方向に平行な長手記録方式と、磁気ヘッドの走行方向に垂直な垂直記録方式とがある。



長手記録方式は、従来、一般的な磁気記録方式であるが、技術の多年にわたる蓄積と向上によって記録密度は限界に近づいていると言われている。



一方、垂直記録方式は、最近実用化されつつある磁気記録方式であり、記録密度の増大に伴いビットの安定性が増すため、高密度記録に有利であると期待されている(非特許文献1)。垂直記録方式は、隣接する記録ビット同士に吸引力が働くため、長手記録方式に比べ高密度で安定な磁化が得られるという特長があり、現在、記録媒体としては、高密度記録が可能なCo-Cr合金系媒体と、熱安定性が高い非晶質媒体とが開発されている。
【非特許文献1】
竹野入俊司、酒井泰志、榎本一雄、及川忠明、渡辺貞幸、上住洋之、島津武仁、村岡裕明、中村慶及、「CoPtCr-SiO2グラニュラー垂直磁気記録媒体」、日本応用磁気学会誌 Vol. 27, No. 9, 2003

Field of industrial application (In Japanese)


本発明は、孤立スピンを利用したスピン記録方法および装置に関する。

Scope of claims (In Japanese)
【請求項1】
 
奇数個の電子を持つ原子またはイオンを有するとともに、物質表面の隣接するスピンと相互作用を持たない孤立スピンがクラマースの二重項により形成された断熱消磁作業物質に対して、外部磁場により前記クラマースの二重項の縮退を解いて前記孤立スピンが磁気モーメントを持つようにし、前記孤立スピンの磁気モーメントを利用して情報を書き込みまたは読み出す、スピン記録方法。

【請求項2】
 
前記断熱消磁作業物質は、ミョウバン類またはタットン塩である、請求項1記載のスピン記録方法。

【請求項3】
 
前記断熱消磁作業物質は、FeNH4(SO4)2・12H2O、CrK(SO4)2・12H2O、CrRb(SO4)2・12H2O、Cr(NH3CH3)(SO4)2・12H2O、Gd2(SO4)3・8H2O、Mn(NH4)2(SO4)2・6H2O、Co(NH4)2(SO4)2・6H2O、CuK2(SO4)2・6H2O、CoSiF6・6H2O、CuSiF6・6H2O、MnSiF6・6H2O、Ce2Mg3(NO3)・24H2Oからなる群から選ばれる、請求項1記載のスピン記録方法。

【請求項4】
 
前記断熱消磁作業物質は、微細構造定数が負である一軸異方性の結晶物質である、請求項1記載のスピン記録方法。

【請求項5】
 
前記断熱消磁作業物質は、K2Ni(SO4)2・6H2O、(NH4)2Ni(SO4)2・6H2Oからなる群から選ばれる、請求項4記載のスピン記録方法。

【請求項6】
 
前記孤立スピンの磁気モーメントと相互作用を行うプローブを用いて、前記孤立スピンを反転させない程度の相互作用を検出することにより、情報の読み出しを行う、請求項1記載のスピン記録方法。

【請求項7】
 
基板上に配列された読み出し対象の孤立スピンに対して磁気プローブを所定の位置に接近させたときの、前記磁気プローブと前記読み出し対象の孤立スピンの磁気モーメントとの相互作用を測定し、測定した相互作用に基づいて前記孤立スピンの磁気モーメントの向きを検出することにより、情報の読み出しを行う、請求項1記載のスピン記録方法。

【請求項8】
 
前記孤立スピンの磁気モーメントと相互作用を行うプローブを用いて、前記孤立スピンの磁気モーメントを反転させることにより、情報の書き込みを行う、請求項1記載のスピン記録方法。

【請求項9】
 
基板上に配列された書き込み対象の孤立スピンに対して磁気プローブを所定の読み出し位置よりもさらに前記基板に近い所定の書き込み位置に接近させ、前記磁気プローブと前記書き込み対象の孤立スピンの磁気モーメントとの相互作用により前記書き込み対象の孤立スピンの磁気モーメントの向きを反転させることにより、情報の書き込みを行う、請求項1記載のスピン記録方法。

【請求項10】
 
前記孤立スピンの近傍に電流を流して外部磁場を形成することにより、前記孤立スピンを反転させる、請求項1記載のスピン記録方法。

【請求項11】
 
メモリ本体を構成する基板上の各孤立スピンを互いに交差するナノワイヤの交差部分に配置し、前記基板上の書き込み対象の孤立スピンに対応するナノワイヤに電流を流して前記書き込み対象の孤立スピンの近傍に外部磁場を形成して前記書き込み対象の孤立スピンを反転させることにより、情報の書き込みを行う、請求項1記載のスピン記録方法。

【請求項12】
 
奇数個の電子を持つ原子またはイオンを有するとともに、物質表面の隣接するスピンと相互作用を持たない孤立スピンがクラマースの二重項により形成された断熱消磁作業物質と、
前記断熱消磁作業物質に対して、外部磁場により前記クラマースの二重項の縮退を解いて前記孤立スピンが磁気モーメントを持つようにし、情報を前記孤立スピンの磁気モーメントを利用して書き込みまたは読み出す手段と、
を有するスピン記録装置。
IPC(International Patent Classification)
F-term
Drawing

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JP2005380347thum.jpg
State of application right Registered
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