JP4621895B2 - Access recordable optical memory - Google Patents
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Description
本発明は、予め記憶させた所定の情報を光学的に読み取り可能な光メモリに関し、特に不特定人からのアクセスを記録する際に好適なアクセス記録可能な光メモリ並びに光メモリへのアクセス記録方法に関する。 The present invention relates to an optical memory capable of optically reading predetermined information stored in advance, and more particularly to an access memory capable of recording an access suitable for recording access from an unspecified person and an access recording method for the optical memory.
従来、光メモリは超大容量情報通信技術において重要な役割を果たしている。特に近年において、光メモリは、1Tbps/inch2を越える超高密度化も期待されている。 Conventionally, optical memories have played an important role in ultra-large capacity information communication technology. Particularly in recent years, an optical memory is expected to have an ultra-high density exceeding 1 Tbps / inch 2 .
現在実用化されている光メモリは、回折限界にまで集光したレーザ光を光記録媒体へ照射し、記録層に対して熱的あるいは磁気的変調を与えることによって情報の記録を行う。また、この記録された情報を読み出す際には、記録マークによって変調される反射光強度又は偏光状態の変化を検出することにより実行していくことになる。 An optical memory currently in practical use records information by irradiating an optical recording medium with a laser beam condensed to the diffraction limit and applying thermal or magnetic modulation to the recording layer. Further, when the recorded information is read, it is executed by detecting a change in reflected light intensity or polarization state modulated by the recording mark.
特に近年のコンピュータ等の情報機器を取り巻く情報量の増大に対応していくためには、記録密度の限界を越えるような大容量な光メモリが必要とされている。 In particular, in order to cope with the increase in the amount of information surrounding information devices such as computers in recent years, a large-capacity optical memory that exceeds the limit of recording density is required.
このような次世代の大容量光メモリとして有望視されているものとして、近接場光を利用して情報の記録や再生を行う、いわゆる近接場光メモリも提案されている(例えば、特許文献1参照。)。また、このような近接場光メモリに対して、近接場光を局所的に滲出させるためには近接場光プローブが用いられる(例えば、特許文献2参照。)
ところで、このような光メモリに個人情報や企業の内部機密事項等を始めとした機密性を保持すべき情報(以下、セキュリティ情報という。)が記憶される場合がある。光メモリは光学的なアクセスを介して情報を読み取るデバイスであるため、このようなセキュリティ情報が流出する際には、秘密保持義務を有しない外部関係者(以下、不特定人)から光メモリに対する光学的なアクセスが必ず存在するのが一般的である。 By the way, there are cases where information (hereinafter referred to as security information) that should be kept confidential, such as personal information and internal confidential matters of companies, is stored in such an optical memory. Since optical memory is a device that reads information through optical access, when such security information is leaked, the optical memory for the optical memory can be obtained from an external party who has no obligation to maintain confidentiality (hereinafter, unspecified persons). In general, there is always a certain access.
しかしながら、上述の如き光の回折限界以下のナノスケールの光メモリにおいて、このような不特定人からのアクセスを確実に記録することは、物理的に困難とされており、情報の機密性を保障することができなくなるという問題点があった。 However, in the nano-scale optical memory below the diffraction limit of light as described above, it is physically difficult to reliably record access from such unspecified persons, thus ensuring the confidentiality of information. There was a problem that it was impossible.
また、上述の如き情報の機密性の保障の観点に加え、光メモリに記録されているデジタルデータについて、著作権やプライバシー保護の観点から、アクセス履歴をハードウェアに記録させる必要があった。 Further, in addition to ensuring the confidentiality of information as described above, it is necessary to record the access history on the digital data recorded in the optical memory from the viewpoint of copyright and privacy protection.
そこで、本発明は、上述した問題点に鑑みて案出されたものであり、回折限界以下のナノスケールの光メモリにおいて、このような不特定人からのアクセスを痕跡として残すことにより、光メモリに記憶された情報の機密性を保障することができる、アクセス記録可能な光メモリ並びに光メモリへのアクセス記録方法を提供することを目的とする。 Therefore, the present invention has been devised in view of the above-mentioned problems, and in a nanoscale optical memory below the diffraction limit, such access from an unspecified person is left as a trace to be stored in the optical memory. It is an object of the present invention to provide an access recordable optical memory and a method for recording access to the optical memory, which can guarantee the confidentiality of the recorded information.
本発明に係るアクセス記録可能な光メモリは、書換不能な記憶ビットとしてのナノ構造体を配列させてなり、上記ナノ構造体の形状の差異又はこれらに照射された光の散乱断面積の差異に基づいて情報を光学的に読み取り可能とされた情報記憶層と、上記情報記憶層における光入射面の背面側に近接配置され、上記情報記憶層への光学的なアクセスを記録するためのアクセス記録媒体とを備えることを特徴とする。 An access recordable optical memory according to the present invention comprises nanostructures arranged as non-rewritable storage bits, and is based on a difference in shape of the nanostructures or a difference in scattering cross section of light irradiated on them. An information storage layer that is optically readable, and an access recording medium that is disposed close to the back side of the light incident surface of the information storage layer and records optical access to the information storage layer It is characterized by providing.
本発明に係るアクセス記録可能な光メモリは、書換不能な記憶ビットとしてのナノ微粒子を光の回折限界以下の間隔で配列させてなり、これらに照射された光の戻り光に基づいて1以上の記憶ビットを1単位とした情報を光学的に読み取り可能とされた情報記憶層と、上記情報記憶層における光入射側の背面側に配置され、上記情報記憶層への光学的なアクセスを記録するためのアクセス記録媒体とを備えることを特徴とする。 The access-recordable optical memory according to the present invention comprises nano-particles as non-rewritable storage bits arranged at intervals equal to or less than the diffraction limit of light, and one or more memories based on the return light of the irradiated light. An information storage layer capable of optically reading information with one bit as a unit and a back side of the information storage layer on the light incident side to record optical access to the information storage layer And an access recording medium.
本発明に係る光メモリへのアクセス記録方法は、書換不能な記憶ビットとしてのナノ構造体を配列させた光メモリの情報記憶層に対して光を照射させることにより、上記ナノ構造体の形状の差異又はこれらに照射された光の散乱断面積の差異に基づいて情報を光学的に読み取らせ、上記情報記憶層における光入射面の背面側に近接配置させたアクセス記録媒体により、上記情報記憶層への光学的なアクセスを記録することを特徴とする。 In the method of recording access to the optical memory according to the present invention, the information storage layer of the optical memory in which the nanostructures as non-rewritable storage bits are arranged is irradiated with light, whereby the difference in shape of the nanostructures or Information is optically read based on the difference in the scattering cross-sections of the light applied to them, and the information storage layer is accessed by an access recording medium disposed close to the back side of the light incident surface of the information storage layer. It is characterized by recording optical access.
本発明に係る光メモリへのアクセス記録方法は、書換不能な記憶ビットとしてのナノ微粒子を光の回折限界以下の間隔で配列させた光メモリの情報記憶層に対して光を照射させることにより、その戻り光に基づいて1以上の記憶ビットを1単位とした情報を光学的に読み取らせ、上記情報記憶層における光入射側の背面側に配置させたアクセス記録媒体により、上記情報記憶層への光学的なアクセスを記録することを特徴とする。 The access recording method to the optical memory according to the present invention returns the data by irradiating the information storage layer of the optical memory in which nanoparticles as non-rewritable storage bits are arranged at intervals equal to or less than the diffraction limit of light. Optically reading information with one or more storage bits as a unit based on light, and optically accessing the information storage layer by an access recording medium disposed on the back side of the light incident side of the information storage layer It is characterized by recording various accesses.
本発明では、書換不能な記憶ビットとしてのナノ構造体を配列させた光メモリの情報記憶層に対して光を照射させることにより、上記ナノ構造体の形状の差異又はこれらに照射された光の散乱断面積の差異に基づいて情報を光学的に読み取らせ、情報記憶層における光入射面の背面側に近接配置させたアクセス記録媒体により、上記情報記憶層への光学的なアクセスを記録する。 In the present invention, by irradiating light to the information storage layer of the optical memory in which the nanostructures as the non-rewritable storage bits are arranged, the difference in the shape of the nanostructures or the scattering of the light irradiated to them. Information is optically read based on the difference in cross-sectional area, and optical access to the information storage layer is recorded by an access recording medium disposed close to the back side of the light incident surface of the information storage layer.
また、本発明では、書換不能な記憶ビットとしてのナノ微粒子を光の回折限界以下の間隔で配列させた光メモリの情報記憶層に対して光を照射させることにより、その戻り光に基づいて1以上の記憶ビットを1単位とした情報を光学的に読み取らせ、情報記憶層における光入射側の背面側に配置させたアクセス記録媒体により、情報記憶層への光学的なアクセスを記録する。 Further, in the present invention, by irradiating the information storage layer of the optical memory in which the nano-particles as the non-rewritable storage bits are arranged at intervals equal to or less than the diffraction limit of the light, one or more based on the return light The optical access to the information storage layer is recorded by an access recording medium disposed on the back side of the information storage layer on the light incident side.
これにより、本発明では、ナノ構造体或いはナノ微粒子に対して割り当てられた情報の読み出しと、アクセス記録媒体への痕跡の記録の双方を同時に行うことが可能となり、不特定人によるセキュリティ情報の読み出しを識別することが可能となり、ひいては、光メモリに記憶された情報の機密性を保障することができる。 Accordingly, in the present invention, it is possible to simultaneously read information assigned to the nanostructure or nanoparticle and to record traces on the access recording medium, and to read security information by an unspecified person. Thus, the confidentiality of the information stored in the optical memory can be ensured.
これに加えて、本発明では、アクセス履歴をハードウェアとしての光メモリに記録させることができ、光メモリに記録されているデジタルデータについて、著作権やプライバシーを保護することが可能となる。さらに本発明を適用した光メモリにおいては、アクセス記録媒体等に一定の工夫を施すことで、アクセス回数の履歴を記録することも可能となる。 In addition, according to the present invention, the access history can be recorded in the optical memory as hardware, and the copyright and privacy of the digital data recorded in the optical memory can be protected. Furthermore, in an optical memory to which the present invention is applied, it is possible to record a history of the number of accesses by applying a certain device to an access recording medium or the like.
以下、本発明を実施するための最良の形態として、不特定人からのアクセスを痕跡として残すことにより記録するアクセス記録方法について、図面を参照しながら詳細に説明する。 Hereinafter, an access recording method for recording an access from an unspecified person as a trace will be described in detail with reference to the drawings as the best mode for carrying out the present invention.
図1は、本発明を適用したアクセス記録方法を概念的に示している。このアクセス記録方法においては、不特定人が光メモリ1に記憶されているセキュリティ情報を読み出す際に、光メモリ1に対して光学的なアクセスを行うことになるが、これを痕跡として残すことにより記録する。光メモリ1には、書換不能な記憶ビットとしてのナノ構造体11が複数に亘り配列されているが、これに対して伝搬光を照射することにより、上述した光学的なアクセスを行っていくことになる。
FIG. 1 conceptually shows an access recording method to which the present invention is applied. In this access recording method, when an unspecified person reads the security information stored in the
図2は、本発明を適用した光メモリ1の第1の実施の形態の斜視図である。また、図3(a),(b)は、光メモリ1の正面図であり、図4は、光メモリ1の側面図である。
FIG. 2 is a perspective view of a first embodiment of an
この第1の実施の形態において、ナノ構造体11は、3つの角部が形成された略三角形状のナノメータサイズの平板で構成されている。この角部は、先鋭化されている必要はなく、丸みを帯びていてもよい。図3に示すように、x方向に向けてナノ構造体11aとナノ構造体11bとが配列されている。このx方向と垂直方向を以下y方向とする。2つのナノ構造体11の角部を近接させることにより一の記憶ビットが構成される。このナノ構造体11に対して、伝搬光は、図4に示すように上方から照射されてくる。このナノ構造体11において伝搬光が照射される面を光入射面21aという。また、このナノ構造体11が配列されている層を、情報記憶層21という。
In the first embodiment, the
また、ナノ構造体11は、例えば金、銀、アルミ、銅、クロム、プラチナ等の金属からなる。このナノ構造体11として、例えばシリコン基板や、GaAs、GaN、GaP系の半導体を利用する場合には、例えば特開2005−142444号公報に記載されている方法を利用して作製するようにしてもよい。
The
ちなみに、このナノ構造体11は、図3(a)に示すように、中央部に孔が形成されていない2つのナノ構造体11aで1記憶ビットを構成し、又は図3(b)に示すように、中央部に孔が形成されているナノ構造体11bで1記憶ビットを構成する。
Incidentally, in this
情報記憶層21における光入射面21aの背面側21bには、アクセス記録媒体12が近接配置されている。このアクセス記録媒体12は、例えばInAgSbTe、TeGeSb、TeGeSbSn、SbSe、BiTe、Te-alloy、Se-alloy、(Ag,Bi,Ge,In,Pb,Sb,Se,Sn,Te)系などの相変化材料や、光磁気ディスクに用いられるTbFeCo、TbFeCoCr、TbFeCoSi、GdFeCo、NdFeCoなどの磁性材料、書き換え不能なAgxOなどの材質からなる。
The
アクセス記録媒体12は、情報記憶層21との間に間隙23が形成された状態で配置され、ナノ構造体11と平行に配置される。このアクセス記録媒体12と情報記憶層21との間隙23は、後述するメカニズムに基づいて最適化されるが、通常5nm〜l/4の範囲で構成されることが望ましい。その理由としては、5nm以下でヘッドを制御するのは困難であり、またl/4以上であると近接効果の意味がなくなるためである。また波長をマイクロ波帯まで使用することを考えても最大がl/4であることが望ましい。
The
このような構成からなる光メモリ1により、不特定人のアクセスを記録する方法について説明をする。
A method of recording an unspecified person's access using the
先ず、各ナノ構造体11に対してそれぞれ伝搬光を照射する。この照射した伝搬光の戻り光の強度は、ナノ構造体11a、11bの形状の差異によって異なるものとなる。即ち、これらナノ構造体11a、11bの形状の差異により発生する、戻り光の強度等の性質の違いを利用することにより、デジタル信号でいう“0”又は“1”のセキュリティ情報を読み取る。
First, each
例えば、ナノ構造体11aとして、デジタル信号でいう”0“の情報を割り当て、またナノ構造体11bとして、デジタル信号でいう”1“の情報を割り当てる。かかる場合において、光メモリ1の所定のアドレスにデジタル信号”0“の情報を記憶させる場合には、当該アドレスにおいてナノ構造体11aを作製し、光メモリ1の所定のアドレスにデジタル信号”1“の情報を記憶させる場合には、当該アドレスにおいてナノ構造体11bを作製する。次に、デジタル信号を読み出す場合には、これらナノ構造体11に対してスポット調整して伝搬光を照射する。その結果、ナノ構造体11aを読み出せた場合には、これに割り当てたデジタル信号”0“を取得し、ナノ構造体11bを読み出せた場合には、これに割り当てたデジタル信号”1“を取得する。
For example, information “0” as a digital signal is assigned as the
このようにして、ナノ構造体11の形状の差異に基づいて情報を光学的に読み取ることが可能となる。
In this manner, information can be optically read based on the difference in shape of the
ちなみに、ナノ構造体11からの情報の読み出しは、その形状の差異に基づいて実行する場合に限定されるものではない。例えば、ナノ構造体11に照射された光の散乱断面積の差異に基づいて情報を光学的に読み取るようにしてもよい。ナノ構造体11a、ナノ構造体11bは、互いに形状が異なるものであるため、これらに照射される伝搬光に基づく散乱光の分布は互いに異なるものとなる。即ち、このナノ構造体11aと、ナノ構造体11bとの間での散乱断面積の差異を検出することにより、ナノ構造体11aに割り当てられたデジタル信号“0”、又はナノ構造体11bに割り当てられたデジタル信号“1”を読み取ることが可能となる。
Incidentally, reading of information from the
なお、光メモリ1においては、ナノ構造体11に割り当てられたデジタル信号としての情報の読み出しと同時に、不特定人のアクセスをも同時に記録することができる。ナノ構造体11に割り当てられた情報を読み出す際には、当該ナノ構造体11に対して必ず光を照射することになる。その結果、ナノ構造体11においてプラズモンが誘起され、ギャップ13において強い電場が誘起されることになる。ナノ構造体11が一の略三角形状のナノ構造体として構成されている場合には、その略三角形状の先端部において電場を増強させることが可能となる。
In the
このナノ構造体11のギャップ13において強い電場が生じる点については、従来から明らかにされている物理的性質であって、例えば、”T.Matsumoto,T.Shimano,H.Saga,H.Sukeda, J.Appl.Phys.,Vol.95,No.8,15 April 2004”等の文献に開示されている。
The point where a strong electric field is generated in the
ナノ構造体11のギャップ13において電場強度が増強されると、図5(a)に示すように電場強度の強い領域がアクセス記録媒体12へと到達することになる。その結果、このアクセス記録媒体12は、この増強された電場によるエネルギーに基づいて物性変化し、これに伴って図5(b)に示すように痕跡45が形成されることになる。アクセス記録媒体12と情報記憶層21との間隙23の大きさをこの電場強度の強い領域が到達する程度まで最適化させておくことにより、痕跡45をアクセス記録媒体12上に確実に形成させることが可能となる。
When the electric field strength is increased in the
即ち、本発明を適用した光メモリ1では、ナノ構造体11に対して割り当てられた情報の読み出しと、アクセス記録媒体12への痕跡45の記録の双方を同時に行うことが可能となる。このため、不特定人が、このナノ構造体11に対して割り当てられた情報の読み出しを行う場合には、必ずこのナノ構造体11に対して光が照射されることになり、これに伴ってアクセス記録媒体12に痕跡45が記録されることとなる。因みに、痕跡45を事後的に識別することにより、この不特定人の光メモリ1に対するアクセスを識別することが可能となる。
That is, in the
なお、上述した実施の形態においては、あくまで略三角形状のナノ構造体11をx方向に2つ並べてこれを一の記憶ビットとして構成する場合を例にとり説明をしたが、かかる場合に限定されるものではない。例えば一のナノ構造体11a、一のナノ構造体11bをそれぞれ一の記憶ビットとして構成するようにしてもよい。一のナノ構造体で構成されていても、そのいずれかの角部において電場が増強される箇所が生じるため、これをアクセス記録媒体12上において痕跡45として残すことが可能となるからである。
In the above-described embodiment, the case where two substantially
また、ナノ構造体11を略三角形状で構成する場合以外、四角形、五角形をはじめ、いかなる多角形状で構成するようにしてもよい。すなわち、13で定義される箇所(構造体11が一つの場合にはギャップとは言わない)に向かって次第に細くなる形状であれば、いかなる形で構成されてもよい。また、ナノ構造体11の形状は、円形でも楕円形でも、その他不規則ないかなる形状で構成されていてもよい。即ち、このナノ構造体11aとナノ構造体11bとの間で互いに形状が異なるものであれば、いかなる形で構成されていてもよい。
In addition, the
次に、本発明の第2の実施の形態について説明をする。 Next, a second embodiment of the present invention will be described.
この第2の実施の形態では、図6(a)に示すように、互いにサイズの異なる複数種のナノ微粒子6を配列させた情報記憶層61と、情報記憶層61への光学的なアクセスを記録するためのアクセス記録媒体を備えた光メモリ2として具体化される。
In the second embodiment, as shown in FIG. 6 (a), an
情報記憶層61には、書換不能な記憶ビットとしてのナノ微粒子6を光の回折限界以下の間隔で配列させる。この情報記憶層61には、図中に示す方向から伝搬光が照射されてくる。情報記憶層61において伝搬光が照射されてくる側を、以下光入射側6aという。
In the
ナノ微粒子6は、半導体微粒子、金属性微粒子又は磁性体微粒子等である。金属性微粒子は、例えば、Au等の材質で構成されている。ナノ微粒子6には、電気双極子(ダイポール)を帯電させることが可能である。各ナノ微粒子6におけるダイポールの有無を通じて、デジタル信号でいう“0”又は“1”の情報を記録することが可能となる。
The
また情報記憶層61においては、例えば半導体微粒子や金属性微粒子、或いは磁性体微粒子からなるナノ微粒子6が形成された領域と、当該ナノ微粒子6が形成されていない領域を作り出すようにしてもよい。そして、このナノ微粒子の有無を介してデジタル信号でいう“0”又は“1”の情報が記録されることになる。
Further, in the
また、このナノ微粒子6としては、例えば、量子ドットを利用するようにしてもよい。この量子ドットによれば、励起子を三次元的に閉じ込めることにより形成される離散的なエネルギー準位に基づき、単一電子(励起子)を制御することができる。その結果、この量子ドットでは、励起子の閉じ込め系によりキャリアのエネルギー準位が離散的になり、状態密度をデルタ関数的に尖鋭化させることができる。
Moreover, as this
図6(b)では、互いにサイズの異なる複数種の量子ドット6_1〜6_4を規則的に配列させた例を示している。これら量子ドット6のサイズは、量子ドット6_1〜量子ドット6_4にかけて徐々に大きくなるように構成されている。また、この量子ドット6_1は、最外周に並べられ、その隣接する内周側において量子ドット6_2が並べられ、さらにその内周側において量子ドット6_3が並べられ、略円心位置においては一つの量子ドット6_4が形成されている。
FIG. 6B shows an example in which a plurality of types of quantum dots 6_1 to 6_4 having different sizes are regularly arranged. The size of these
アクセス記録媒体62は、情報記憶層61における光入射面6aの背面側に配置されている。このアクセス記録媒体62は、例えば感光性のフォトレジスト等で構成され、光を受光することにより物性を変化させ、いわゆる現像液に浸漬させることにより感光箇所を除去できるようにしてもよい。
The
このような構成からなる光メモリ2により、不特定人のアクセスを記録する方法について、ナノ微粒子6として図6(b)に示すような複数種の量子ドット6_1〜6_4を配列させた場合を例にとり説明をする。
With respect to a method for recording access of an unspecified person by the
量子ドット6_1に対して伝搬光が照射された場合にその光エネルギーは、量子ドット6_2、量子ドット6_3を経て中心の量子ドット6_4へと集光されていくことになる。この集光メカニズムについては、例えば下記文献の開示技術を参照するようにしてもよい(T. Kawazoe, K. Kobayashi, and M. Ohtsu, “The optical nano-fountain: a biomimetic device that concentrates optical energy in a nanometric region,” Appl. Phys. Lett. 86, 103102-1-3 (2005).)。 When propagating light is irradiated to the quantum dot 6_1, the light energy is condensed to the center quantum dot 6_4 via the quantum dot 6_2 and the quantum dot 6_3. For this condensing mechanism, for example, the disclosure technique of the following document may be referred to (T. Kawazoe, K. Kobayashi, and M. Ohtsu, “The optical nano-fountain: a biomimetic device that concentrates optical energy in a nanometric region, ”Appl. Phys. Lett. 86, 103102-1-3 (2005).).
ここで図7(a)に示すように、2つの量子ドット6_1に隣接する量子ドット6_2に対するエネルギー移動メカニズムに着目する。 Here, as shown in FIG. 7A, attention is focused on the energy transfer mechanism for the quantum dot 6_2 adjacent to the two quantum dots 6_1.
各量子ドット6_1,6_2におけるエネルギー準位E(nx,ny,nz)は、粒子の質量をmとし、また量子ドットの辺長をLとしたときに、以下の式(1)により定義される。 Energy level E in each quantum dot 6_1,6_2 (n x, n y, n z) is the mass of the particle and m, also the side length of the quantum dot when is L, the following equation (1) Defined.
E(nx,ny,nz)=h2/8π2m(π/L)2(nx 2+ny 2+nz 2)・・・・・(1) E (n x , n y , n z ) = h 2 / 8π 2 m (π / L) 2 (n x 2 + ny 2 + n z 2 ) (1)
なお、本発明では、量子ドットの形状や材質に応じて、この式(1)で定義されるエネルギー準位E(nx,ny,nz)の式以外に、他の一般的なエネルギー準位の式が適用される場合もある。 In the present invention, depending on the shape and material of the quantum dot, in addition to the energy level E (n x , n y , n z ) defined by this equation (1), other general energy In some cases, level formulas may apply.
この式(1)に基づき、各量子ドット6_1,6_2のE(nx,ny,nz)を計算する。ここで量子ドット6_1と、量子ドット6_2との辺長比が、およそ1:√2であるとき、図7(a)に示すように、量子ドット6_1におけるエネルギー準位が(1,1,1)であるときのE(111)と、量子ドット6_2におけるエネルギー準位が(2,1,1)であるときのE(211)とが等しくなる。即ち、量子ドット6_1におけるエネルギー準位(1,1,1)と、量子ドット6_2におけるエネルギー準位(2,1,1)は、それぞれ励起子の励起エネルギー準位が共鳴する関係にある。 Based on this equation (1), E (n x , n y , n z ) of each quantum dot 6_1, 6_2 is calculated. Here, when the side length ratio between the quantum dot 6_1 and the quantum dot 6_2 is about 1: √2, the energy level in the quantum dot 6_1 is (1, 1, 1) as shown in FIG. ) Is equal to E (211) when the energy level of the quantum dot 6_2 is (2,1,1). That is, the energy level (1, 1, 1) in the quantum dot 6_1 and the energy level (2, 1, 1) in the quantum dot 6_2 are in a relationship in which the excitation energy levels of the excitons resonate.
このため、辺長比が互いに異なる各量子ドット6_1,6_2を形成させることにより、(1)式に基づく量子準位をほぼ等しくすることができ、これらの間で共鳴を起こさせることにより、サイズの小さい量子ドット6_1からサイズの大きい量子ドット6_2へ励起子を注入することができる。換言すれば、量子ドット間で体積(サイズ)を互いに異ならせることにより、これらの間で励起子を伝送することができ、ひいては共鳴エネルギー移動を実現することができる。 For this reason, by forming the quantum dots 6_1 and 6_2 having different side length ratios, the quantum levels based on the equation (1) can be made substantially equal, and by causing resonance between them, the size can be increased. Excitons can be injected from the small quantum dot 6_1 to the large quantum dot 6_2. In other words, by making the volumes (sizes) different between the quantum dots, excitons can be transmitted between them, and hence resonance energy transfer can be realized.
同様のメカニズムに基づいて量子ドット6_2〜量子ドット6_3へ、更に量子ドット6_4へと励起子を移動させることにより、エネルギー移動を実現させることが可能となる。 By moving excitons from quantum dots 6_2 to 6_3 to quantum dots 6_4 based on the same mechanism, energy transfer can be realized.
最終的に量子ドット6_4に注入させられた励起子は、下位準位E(111)に遷移した上で光として放出される。その結果、この量子ドット6_4から光が放出されることになり、これに応じてアクセス記録媒体62が感光し、アクセス記録媒体62中において、屈折率を始めとした物性が変化したいわゆる感光領域が形成されることになる。
The excitons finally injected into the quantum dot 6_4 are emitted as light after transiting to the lower level E (111). As a result, light is emitted from the quantum dots 6_4, and the
このような感光領域が形成されることになると、光学顕微鏡等により光メモリ2を観察した場合にその見え方が変化する。これにより、感光領域の形成の有無を識別することが可能となり、ひいては不特定人による光メモリ2の光学的なアクセスを痕跡として記録することが可能となる。
When such a photosensitive region is formed, the appearance changes when the
なお、この量子ドット6_4から放出される光は、量子ドット6_4における量子準位E(111)からの緩和に基づくものであり、当該エネルギーレベルからの緩和は、伝搬光と結合することができる。このため、量子ドット6_4から放出される光は、通常の伝搬光と同様に考えることができる。しかしながら、本発明を適用した光メモリ1において、この量子ドット6_4から放出された光は、アクセス記録媒体62において吸収されるため、遠くまで伝搬する性質のものに限定されることはない。即ち、量子ドット6_4から放出される光はいわゆる伝搬光である必要性はなく、局所的に散逸する性質の光であってもよい。
Note that the light emitted from the quantum dot 6_4 is based on the relaxation from the quantum level E (111) in the quantum dot 6_4, and the relaxation from the energy level can be combined with the propagating light. For this reason, the light emitted from the quantum dot 6_4 can be considered in the same manner as normal propagation light. However, in the
なお、サイズの大きい量子ドット6_4から放出される光のみにアクセス記録媒体62を感光させるためには、放出光の波長を照射光の波長と異ならせ、アクセス記録媒体62は放出光の波長にのみ感光可能な材料で構成することが望ましい。
In order to expose the
また、この量子ドット6_1〜量子ドット6_4からなる光メモリ1において、記憶させた情報を再生する際には、例えば、特開2006−023505号公報に開示されているようなAND演算素子の構成をこれら量子ドット6_1〜6_4の少なくとも一部に組み込んでおくようにしてもよい。そして、かかるAND演算素子におけるゲート出力の周波数においては、「0」あるいは「1」が検出されるような形にすることで、デジタルデータの再生能力を得るようにしてもよい。
Further, in the
なお、上述した痕跡記録の方法はあくまで一例であり、他の方法に代替してもよいことは勿論である。 The trace recording method described above is merely an example, and it is needless to say that other methods may be substituted.
光メモリ1からの情報の読み出しと、痕跡45の記録について検証するため、シミュレーションを行った。このシミュレーションにおいては、例えば図8に示すように、ナノ構造体11b(11a)をx方向に2つ配列させたモデルを作成した。このモデルにおいてナノ構造体11b(11a)の材質をAg、ギャップ13の幅を5nm、ナノ構造体11b(11a)のx方向の長さを215nm、近接させる2つのナノ構造体11b(11a)の角部の曲率半径を20nm、当該角部の角度を60°、ナノ構造体11bの厚みを30nmとしている。また、ナノ構造体11bにおいて形成させる孔51については、その中心位置をギャップ13の中心からx方向へ150nm離間させた位置とし、半径を50nmとしている。これに対して、ナノ構造体11aにおいては、この孔51を形成させていないモデルとしている。
A simulation was performed to verify the reading of information from the
このようなナノ構造体11b(11a)に対して、波長830nmであり、偏光方向がx軸方向である光を照射した場合について、それぞれギャップ23に生じる電場強度、並びにその電場強度ピークのx方向、y方向における半値幅を計算により求めた。
When such a
図9は、ナノ構造体11を構成する金属表面から5.4nm離間させた平面における電場強度の分布を示している。図9(a)は、ナノ構造体11aの電場強度分布を、また図9(b)は、ナノ構造体11bに生じた電場強度分布を示している。強い電場強度のピークは、ギャップ13において生成されていた。ナノ構造体11aにおけるピークの電場強度は、入射された光の電場強度の約250倍の大きさであるのに対し、ナノ構造体11bにおけるピークの電場強度は、入射された光の電場強度の122倍であった。即ち、ナノ構造体11aにおいて生成される電場強度は、ナノ構造体11bにおいて生成される電場強度よりも大きいが、入射光の電場強度と比較して100倍以上と大きく、上述した痕跡45をアクセス記録媒体12上に形成させる上において、この差が障壁となることはない。
FIG. 9 shows the electric field intensity distribution in a plane separated from the metal surface constituting the
このピークの半値全幅(FWHM:Full width at half maximum:ピークの半分の強度における値の幅。分布がピークを持つ値を軸に左右対称である場合には幅をその半幅で定義しても構わないが一般にはそうではないので、全幅で定義する)は、x方向において約10nmであり、y方向において約23nmであった。この半値幅は、ナノ構造体11a、11b間において同様の傾向が示されていた。
Full width at half maximum (FWHM) The width of the value at half the intensity of the peak. If the distribution is symmetrical with respect to the value having the peak, the width may be defined by the half width. Not, but generally not, so defined as full width) was about 10 nm in the x direction and about 23 nm in the y direction. This half-width showed the same tendency between the
また、算出した電場強度と半値幅の大きさは、図10のグラフに示すように、ナノ構造体11a、ナノ構造体11bの双方において、共に電場強度の大きさ、電場強度のピークの半値幅はほぼ同等であった。このため、ナノ構造体11a、11bのいずれに対して伝搬光が照射された場合であっても、ナノ構造体11a、11bにおいてほぼ同程度の電場増強が生じ、これに基づいて同じ痕跡45として残すことができることが示されている。これは、デジタル信号“0”、“1”の何れが読み出された場合であっても、痕跡45として記録し、これを事後的に識別することができることを意味している。
Further, as shown in the graph of FIG. 10, the calculated electric field strength and half-value width are both the magnitude of the electric field strength and the half-value width of the peak of the electric field strength in both the
図11は、ナノ構造体11a、ナノ構造体11bの散乱光の分布傾向を計算により求めた結果を示している。中央に孔が形成されていないナノ構造体11aは、中央に孔が開削されているナノ構造体11bと比較して、より広い領域に光が散乱している。実際にこのナノ構造体11a、ナノ構造体11bの散乱断面積の差異を比較したところ、より広い領域に光を散乱させるナノ構造体11aの散乱断面積は、ナノ構造体11bの約2倍程度であった。
FIG. 11 shows the result of calculating the distribution tendency of scattered light of the
即ち、このナノ構造体11aと、ナノ構造体11bとの間での散乱断面積の差異を、当該ナノ構造体11全体とほぼ同等の領域サイズにおいて検出することにより、ナノ構造体11aに割り当てられたデジタル信号を読み取ることが可能となる。
That is, the difference in scattering cross section between the
次に、ナノ構造体11bに形成させた孔51の半径のみを10〜70nmへ変化させた場合における電場強度増加量と、ON/OFF比の関係について解析を行った。その結果、図12に示すように、孔51の半径を小さくするにつれて、電場強度は増加する傾向が示されていた。これとは対照的に、孔51の半径を大きくするにつれて、ON/OFF比は増加していく傾向にあった。
Next, the relationship between the increase in electric field strength and the ON / OFF ratio when only the radius of the
これらの傾向から、電場強度をある程度確保した上で、ON/OFF比を向上させるためには、この孔51の半径を最適化する必要がある。電場強度と、ON/OFF比の双方をバランスよく維持するためには、孔51の半径を50nmとすることが望ましい。
From these tendencies, it is necessary to optimize the radius of the
1、2 光メモリ
6 ナノ微粒子
11 ナノ構造体
12、62 アクセス記録媒体
13 ギャップ
21、61 情報記憶層
23 間隙
DESCRIPTION OF
Claims (13)
上記情報記憶層における光入射面の背面側に近接配置され、上記情報記憶層への光学的なアクセスを記録するためのアクセス記録媒体とを備えること
を特徴とするアクセス記録可能な光メモリ。 By arranging nanostructures as non-rewritable memory bits, information can be optically read based on the difference in the shape of the nanostructures or the difference in the scattering cross section of the light applied to them. An information storage layer;
An access recordable optical memory, comprising: an access recording medium that is disposed close to a back side of a light incident surface of the information storage layer and records optical access to the information storage layer.
を特徴とする請求項1記載のアクセス記録可能な光メモリ。 2. The access recordable optical memory according to claim 1, wherein the information storage layer forms the one storage bit by a substantially triangular nanostructure.
を特徴とする請求項2記載のアクセス記録可能な光メモリ。 3. The access recordable optical memory according to claim 2, wherein the information storage layer creates the difference in shape through the presence or absence of a hole to be formed in the nanostructure.
を特徴とする請求項2又は3記載のアクセス記録可能な光メモリ。 3. The information storage layer according to claim 2 , wherein corners of two nanostructures are brought close to each other to form one storage bit, or one nanostructure forms one storage bit. 3. An optical memory capable of access recording according to 3.
を特徴とする請求項1〜4のうち何れか1項記載のアクセス記録可能な光メモリ。 The access recording medium is made of a material that changes in physical properties based on energy by an electric field generated through a corner portion of the nanostructure during optical access to the information storage layer, and further in the electric field generation region. The access recordable optical memory according to any one of claims 1 to 4, wherein the optical recording memory is close to the information storage layer up to a position to reach.
を特徴とする請求項2記載のアクセス記録可能な光メモリ。 3. When light is irradiated to the substantially triangular nanostructure, plasmon is induced in the metal or semiconductor nanostructure, and the electric field at the tip of the approximately triangular shape is enhanced. Access recordable optical memory.
上記情報記憶層における光入射側の背面側に配置され、上記情報記憶層への光学的なアクセスを記録するためのアクセス記録媒体とを備えること
を特徴とするアクセス記録可能な光メモリ。 Nano-particles as non-rewritable memory bits are arranged at intervals less than the diffraction limit of light, and information with one or more memory bits as one unit is optically determined based on the return light of the light irradiated to them. A readable information storage layer;
An access recordable optical memory, comprising: an access recording medium disposed on the back side of the light incident side of the information storage layer for recording optical access to the information storage layer.
を特徴とする請求項7記載のアクセス記録可能な光メモリ。 8. The access recordable optical memory according to claim 7, wherein the information storage layer has the storage bit as semiconductor fine particles, metallic fine particles, or magnetic fine particles formed on the access recording medium.
を特徴とする請求項7又は8記載のアクセス記録可能な光メモリ。 9. The access recordable optical memory according to claim 7, wherein the access recording medium is sensitive to light emitted from the nanoparticles based on the irradiated propagation light.
上記情報記憶層における光入射面の背面側に近接配置させたアクセス記録媒体により、上記情報記憶層への光学的なアクセスを記録すること
を特徴とする光メモリへのアクセス記録方法。 By irradiating light to the information storage layer of the optical memory in which the nanostructures as the non-rewritable memory bits are arranged, the difference in the shape of the nanostructures or the difference in the scattering cross section of the light irradiated to these To read information optically based on
An access recording method for an optical memory, characterized in that optical access to the information storage layer is recorded by an access recording medium disposed close to the back side of the light incident surface in the information storage layer.
を特徴とする請求項10記載の光メモリへのアクセス記録方法。 At the time of optical access to the information storage layer, the access recording medium is brought close to a position where the electric field generated via the nanostructure is reached, and the access recording medium is moved based on the energy of the electric field. The optical memory access recording method according to claim 10, wherein the optical access is recorded by changing physical properties.
上記情報記憶層における光入射側の背面側に配置させたアクセス記録媒体により、上記情報記憶層への光学的なアクセスを記録すること
を特徴とする光メモリへのアクセス記録方法。 By irradiating light to the information storage layer of the optical memory in which nano-particles as non-rewritable storage bits are arranged at intervals less than the diffraction limit of light, one unit of one or more storage bits is obtained based on the return light To read the information optically,
An access recording method for an optical memory, characterized in that optical access to the information storage layer is recorded by an access recording medium disposed on the back side of the light incident side of the information storage layer.
を特徴とする請求項12記載の光メモリへのアクセス記録方法。
The method of recording an access to an optical memory according to claim 12, wherein the access recording medium is exposed to light emitted from the nanoparticles based on the irradiated propagation light.
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