電磁界発生素子、記録ヘッド、および情報記録再生装置
【課題】電磁界発生素子における近接場光の発生領域を微小化する。
【解決手段】電磁界発生素子１は、基板１０、スリット１４を形成した導体層１１、および屈折率の異なる２種類の保護層１２を備える。導体層１１は、スリット１４によって狭窄された狭窄部１５を有する。狭窄部１５にレーザ光が照射されることによって、狭窄部１５のスリット１４近傍に近接場光が発生する。このとき、保護層１２を形成する材料の屈折率により、第一保護層１２ａは近接場光を伝播し、第二保護層１２ｂは近接場光を伝播しない。よって、近接場光の発生領域の微小化ができる。
【解決手段】電磁界発生素子１は、基板１０、スリット１４を形成した導体層１１、および屈折率の異なる２種類の保護層１２を備える。導体層１１は、スリット１４によって狭窄された狭窄部１５を有する。狭窄部１５にレーザ光が照射されることによって、狭窄部１５のスリット１４近傍に近接場光が発生する。このとき、保護層１２を形成する材料の屈折率により、第一保護層１２ａは近接場光を伝播し、第二保護層１２ｂは近接場光を伝播しない。よって、近接場光の発生領域の微小化ができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電磁界発生素子、記録ヘッド、およびこれを含む情報記録再生装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
現在、光記録媒体や磁気記録媒体、およびこれらの記録再生装置において、大容量化を目指したさまざまな研究開発が行われている。この中でも、光アシスト磁気記録方式は、次世代高密度磁気記録として注目を浴びている。この技術は、熱揺らぎに強い高保磁力を有する磁気記録媒体に対して磁気記録するものであり、１００Ｇｂ／ｉｎｃｈ２を超える磁気記録密度を達成することができる。具体的には、室温において磁気補償点温度を有する磁気記録媒体に光を集光し、局所的に磁気記録媒体の温度を上げる。この温度が上がった部位では保磁力が減少するため、通常の磁気ヘッドによる磁気記録が可能になる。
【０００３】
また近年では、さらなる高密度記録を行うために、近接場光を利用する方式が提案されている。近接場光とは、特許文献１に開示されているように、微小開口部に光を照射することにより、開口部近傍の領域に発生する微小な光である。近接場光を用いる場合、情報記録媒体に対して、通常の光の照射領域よりも小さな領域を加熱することができるため、さらなる高密度記録が期待される。
【特許文献１】特開２００１−２９１２６５号公報（公開日 平成１３年１０月１９日）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
近接場光の発生は、微小開口部に照射される光の偏光方向に依存し、その発生領域は、微小開口部の形状に依存する。この発生領域をさらに狭くできれば、より微小なマークを記録することが出来る。しかしながら、従来の光アシスト磁気記録方式では、近接場光の発生領域の微小化には限界が存在する。
【０００５】
また、微小開口部に対する光の照射パワーを上昇すれば、近接場光の微小化はできる。しかし、照射パワーを上昇させると、情報記録媒体内に伝わる熱量は大きくなる。その結果、情報記録媒体内での熱伝導が大きくなり、情報記録媒体内の昇温領域は大きくなってしまう。
【０００６】
そこで本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、微小開口部に対する光の照射パワーを上昇せずに近接場光の発生領域を微小化することによって、微小化された近接場光による光アシスト磁気記録を行うことが可能な電磁界発生素子、およびこれらを含む記録ヘッドおよび情報記録再生装置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】
【０００７】
本発明に係る電磁界発生素子は、上記の課題を解決するために、基板と、前記基板上に形成され、誘電体層からなるスリットと、前記基板上に形成され、前記スリットによって狭窄された狭窄部を有する導体層と、前記導体層および前記スリット上に形成された保護層とを備え、光源からの光が前記狭窄部に照射されることにより、前記狭窄部から近接場光を発生させる電磁界発生素子であって、前記保護層は、互いに屈折率の異なる複数の保護層からなり、前記複数の保護層のうち第１の保護層と、当該第１の保護層とは異なる第２の保護層との境界は、前記スリット上にあることを特徴としている。
【０００８】
上記構成によれば、光源から電磁界発生素子に光が照射されると、導体層における狭窄部には、近接場光が発生する。なお、光源からの光は、基板を挟んで導体層の反対側から照射されるとする。すると、この近接場光は、保護層側へと伝播する。
【０００９】
また、第１の保護層と第２の保護層とは、その屈折率が異なる。さらに、第１の保護層と第２の保護層との境界は、スリット上にある。近接場光は、導体層の狭窄部におけるスリット近傍に発生するため、保護層における近接場光の伝播は、第１の保護層と第２の保護層とにおいて、違いが生じる。つまり、伝播が維持される領域と、伝播が防止される領域とに分かれる。これにより、狭窄部から発生した近接場光の一部のみを伝播し、その他の伝播を防止することができる。その結果、本発明における電磁界発生素子は、従来の素子に比べて、近接場光の発生領域をより微小化できる。
【００１０】
また、本発明に係る電磁界発生素子は、前記第１の保護層の屈折率の実数部が、前記第２の保護層の屈折率の実数部よりも大きいことが好ましい。
【００１１】
上記構成により、前記第１の保護層では、近接場光をより確実に伝播することができると共に、前記第２の保護層では、近接場光の伝播をより確実に防止することができる。したがって、本発明における電磁界発生素子は、近接場光の発生領域を効率よく微小化できる。
【００１２】
また、本発明に係る電磁界発生素子は、前記第１の保護層の屈折率の実数部が前記スリットの屈折率の実数部よりも大きく、前記第２の保護層の屈折率の実数部が前記スリットの屈折率の実数部よりも小さいことが好ましい。
【００１３】
上記構成により、前記第１の保護層および前記第２の保護層の屈折率について、スリットの屈折率との大小関係をさらに設定している。それにより、上記構成を用いない場合よりも、前記第１の保護層では、近接場光をより確実に伝播することができると共に、前記第２の保護層では、近接場光の伝播をより確実に防止することができる。したがって、本発明における電磁界発生素子は、さらに、近接場光の発生領域を効率よく微小化できる。
【００１４】
また、本発明に係る電磁界発生素子は、前記保護層の硬度が前記スリットおよび前記導体層の硬度よりも大きいことが好ましい。
【００１５】
本発明に係る電磁界発生素子を情報記録再生装置における浮上ヘッドに用いた場合、浮上ヘッドは、情報記録媒体との浮上圧によって、情報記録媒体との距離を一定に保つ。この浮上量は、１０ｎｍ程度と非常に小さいため、情報記録媒体との接触によって、スリットおよび導体層が損傷してしまう可能性がある。上記構成により、保護層によって、スリットおよび導体層の損傷を防ぐことができる。
【００１６】
また、本発明に係る電磁界発生素子は、前記スリットが、石英から形成され、さらに、前記第１の保護層が酸化チタン、窒化シリコン、または酸化アルミニウムからなり、前記第２の保護層が窒化チタンからなることが好ましい。
【００１７】
上記構成により、近接場光の微小化を好適に実現した電磁界発生素子を提供することができる。
【００１８】
また、本発明に係る電磁界発生素子は、半導体レーザ素子が、前記基板上に設けられていることが好ましい。
【００１９】
上記構成によれば、光源と電磁界発生素子とを一体化できるため、それらの間の距離を一定にできる。それにより、光源からの光を電磁界発生素子に正確に照射できる。また、本発明に係る電磁界発生素子を記録ヘッドに用いた時、よりコンパクトな記録ヘッドを提供することができる。
【００２０】
また、本発明に係る電磁界発生素子と、サスペンションとを備えることにより、記録ヘッドとして機能できる。さらに、前記記録ヘッドと、光アシスト磁気記録媒体と、前記光アシスト磁気記録媒体に記録された情報の再生を行う再生素子とを備えることにより、情報記録再生装置として好適に利用できる。
【００２１】
なお、前記再生素子は、前記基板上に備えられてもよい。１つの基板上に、電磁界発生素子と再生素子とが設けられるため、コンパクトな情報記録再生装置を提供することができる。
【発明の効果】
【００２２】
本発明に係る電磁界発生素子は、スリットを形成した導体層と、前記導体層および前記スリット上に形成された保護層とを備え、前記保護層は少なくとも2種以上の屈折率が異なる保護層からなり、かつ前記スリット上に前記保護層の境界を持つため、微小化された近接場光による光アシスト磁気記録を行うことが可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
〔実施形態１〕
本発明の第一の実施形態である電磁界発生素子１ついて、図１から図４を参照して以下に説明する。なお、本実施形態においては、情報記録媒体へ情報の記録を行う記録ヘッド２に電磁界発生素子１を用いる場合について説明するが、これに限定されるものではない。
【００２４】
（記録ヘッド２の全体構成）
はじめに、本実施形態に係る記録ヘッド２および電磁界発生素子１について、図３および図４を参照して以下に説明する。図３は、記録ヘッド２の断面を側面から見た図である。図４は、記録ヘッド２を正面から見た平面図である。
【００２５】
図３に示すように、記録ヘッド２は、電磁界発生素子１にサスペンション１３を取り付けた構成からなる。なお、電磁界発生素子１は、基板１０と、導体層１１と、保護層１２とを備え、保護層１２は、導体層１１を挟んで基板１０と対抗するように形成されている。
【００２６】
基板１０は、ＡＢＳ（Ａｉｒ Ｂｅａｒｉｎｇ Ｓｕｒｆａｃｅ）面を作製することにより、スライダとして利用できる。もしくはスライダに基板１０を設ける構造であってもよい。それにより、記録ヘッド２を浮上型記録ヘッドとすることができる。
【００２７】
浮上型記録ヘッドにおいて、情報記録媒体は、導体層１１の紙面下側に配置され、記録ヘッド２は、情報記録媒体上を約１０ｎｍ程度の浮上量にて浮上する。図３において、情報記録媒体が紙面左側から右側に移動すると、空気は矢印の方向から記録ヘッド２へ向かって流入する。したがって、基板１０の紙面右側が空気の流入端、左側が流出端になる。また、図４は、記録ヘッド２を空気の流出端側から見た図である。
【００２８】
（電磁界発生素子１の構成）
電磁界発生素子１の構成について、図１を参照して以下に詳しく説明する。図１は、電磁界発生素子１を保護層１２側から見た場合における、導体層１１を示す平面図である。なお、図１では、前面にある保護層１２を透過させ、その背面にある導体層１１を斜線部にて示している。また、電磁界発生素子１の平面において、空気の流入方向をＹ方向、その直角方向をＸ方向とする。
【００２９】
図１に示すように、電磁界発生素子１は、基板１０と、導体層１１と、保護層１２とを備え、導体層１１にはスリット１４が形成されている。また、スリット１４によって、導体層１１は、一部、Ｙ方向の幅が狭くなった狭窄部１５を有している。
【００３０】
図１において、導体層１１のＹ方向の幅を１５００ｎｍとすると、スリット１４の大きさは、たとえばＸ方向の幅２５０ｎｍおよびＹ方向の幅１０００ｎｍであり、狭窄部１５のＹ方向の幅は、５００ｎｍとなる。
【００３１】
また、基板１０は、透光性を有する石英（ＳｉＯ２）から形成する。導体層１１は、金（Ａｕ）を材料とし、基板１０上に形成する。そのため、導体層１１に形成されたスリット１４は、基板１０を形成するＳｉＯ２からなる。保護層１２は、互いに屈折率の異なる第一保護層１２ａおよび第二保護層１２ｂから構成される。
【００３２】
基板１０上に導体層１１および保護層１２を形成するためには、たとえば、リソグラフィー技術とリフトオフ法とを組み合わせたプロセスを利用すればよく、特別な工程は必要としない。なお、基板１０は、ＳｉＯ２基板に限られず、他の基板上にＳｉＯ２膜を形成後、導体層１１および保護層１２を形成することも可能である。それにより、スリット１４内をＳｉＯ２とすることができる。
【００３３】
（近接場光の発生方法）
次に、近接場光の発生方法について図１を参照して以下に説明する。
【００３４】
図１において、紙面裏側から、狭窄部１５スリット１４との境界に波長６３５ｎｍのレーザ光を照射すると、導体層１１におけるエッジ部の自由電子が光の電場により揺さぶられる。この振動が導体層１１の電子に伝わっていくことにより、表面プラズモンが発生する。
【００３５】
本発明にて述べる近接場光とは、具体的に言うと、局所プラズモン、表面プラズモン、またはエバネッセント光などである。よって、狭窄部１５がレーザ光の波長よりも小さなサイズである場合に、狭窄部１５において電界の集中が起こり、狭窄部１５の表面極近傍において近接場光が発生する。
【００３６】
この近接場光は、導体層１１のエッジに対して垂直な方向に進行し、保護層１２側へと伝播する。また、入射光の偏光方向が導体層１１のエッジに対して垂直であると、最も表面プラズモンが発生しやすい。したがって、レーザ光の偏光方向をＹ方向にすると、図１に示した近接場光発生部１６に近接場光が集中して発生する。また、レーザ光の偏光方向をＸ方向にすると、図２に示した近接場光発生部１６に近接場光が集中して発生する。図２は、偏向方向がＸ方向のレーザ光を照射した時の近接場光発生領域を説明する平面図である。なお、保護層１２側へ伝播された近接場光の挙動については、以下の実施例にて後述する。
【００３７】
（近接場光の微小化）
図１に示すように、保護層１２は、互いに屈折率の異なる第一保護層１２ａおよび第二保護層１２ｂから構成されている。第一保護層１２ａと第二保護層１２ｂとの境界１７は、スリット１４の中心をＹ方向に通るように配置されている。しかし、境界１７は、スリット１４上にあればこの配置に限定されない。
【００３８】
なお、保護層１２を形成する材料の選択と、それによる近接場光の微小化については、実施例の項にて詳しく後述するが、屈折率の異なる第一保護層１２ａおよび第二保護層１２ｂにおいて、近接場光の伝播には違いが生じる。さらに、保護層１２の境界１７はスリット１４上にあることにより、スリット１４近傍における近接場光の発生領域は、伝播が維持される領域と、伝播が防止される領域とに分かれる。したがって、近接場光の発生領域は微小化される。
【００３９】
また、本実形態では保護層１２として、第一保護層１２ａおよび第二保護層１２ｂの２層を用いているが、これに限らず３層以上にすることも可能である。この場合も、保護層１２同士の境界１７は、スリット１４上に配することより、さらに近接場光の発生領域を微小化することができる。
【００４０】
（磁界の発生方法）
次に磁界の発生方法について、図１を参照して以下に説明する。
【００４１】
導体層１１に電極（図示しない）から電流を印加すると、右ねじの法則にしたがって、スリット１４内に磁界が発生する。たとえば、図１の導体層１１において、紙面左側から右側に電流を印加すると、スリット１４内には、紙面手前から奥に向かう方向の磁界が発生する。対して、紙面右側から左側に電流を印加すると、スリット１４内には、紙面奥から手前に向かう方向の磁界が発生する。
【００４２】
また狭窄部１５は、周囲の導体層１１と比較して、Ｙ方向の幅が狭くなっているため、同じ電流を印加しても電流密度が大きくなる。そのため、スリット１４内に磁界が集中し、大きな磁界が発生する。よって、狭窄部１５近傍には、近接場光と、非常に大きい磁界とを発生させることができる。これらによって、情報記録媒体への高密度磁気記録が可能となる。
【００４３】
〔実施形態２〕
本発明の第二の実施形態である電磁界発生素子１’ついて、図５を参照して以下に説明する。図５は、電磁界発生素子１’を保護層１２側から見た場合における、導体層１１を示す平面図である。図５において、保護層１２の構成以外は、図１および図２と同様の構成であり、同一構成部には同一参照番号を付している。
【００４４】
図５に示すように、電磁界発生素子１’は、３層の保護層１２を備える構成である。具体的には、第一保護層１２ｂが、第二保護層１２ａを挟んだ両側に配置された構成である。また、第一保護層１２ａと第二保護層１２ｂとの境界１７は、２つとも、スリット１４上にＹ方向に配置されている。
【００４５】
上記構成によって、第一の保護層１２ａの位置は、近接場光発生部１６の中央付近に配置される。本実施形態においては、第一保護層１２ａを伝播が維持される領域、第二保護層１２ｂを伝播が防止される領域になるように、保護層１２を形成する材料を選択する。それにより、近接場光の発生領域は、近接場光発生部１６の中央付近において、さらに微小化される。なお、選択するべき保護層１２の材料については、実施例の項にて詳しく後述する。
【００４６】
また、近接場光発生部１６の中央は、スリット１４内の磁界が最も集中する領域にある。そのため、近接場光発生部１６の中央付近には、微小化された近接場光と、最も大きい磁界とを発生させることができる。
【００４７】
〔実施形態３〕
本発明の第三の実施形態である記録ヘッド３０，４０は、再生素子２０を含む。この記録ヘッド３０，４０について、図６および図７に基づいて説明する。図６は、記録ヘッド３０を模式的に示す断面図であり、図７は、記録ヘッド４０を模式的に示す断面図である。なお、記録ヘッド３０，４０は、記録ヘッド２と同様な基本構成をしており、同一構成部には同一参照番号を付している。
【００４８】
図６に示すように、記録ヘッド３０は、導体層１１、基板１０、保護層１２、再生素子２０、光源２１、およびサスペンション１３を含む。また、基板1０には、導体層１１に形成されている狭窄部１５に対し、光を照射する光源２１および再生素子２０が搭載されている。
【００４９】
また、図７に示すように、記録ヘッド４０は光源２２を備えない。しかし、記録ヘッド４０の外部に光源２２を設置することにより、記憶ヘッド４０に光を照射することができる。
【００５０】
なお、光源２１，２２としては、半導体レーザを用いることができる。また、再生素子２０としては、ＧＭＲ（Ｇｉａｎｔ Ｍａｇｎｅｔｏ Ｒｅｓｉｓｔｉｖｅ）やＴＭＲ（Ｔｕｎｎｅｌｉｎｇ Ｍａｇｎｅｔｏ Ｒｅｓｉｓｔｉｖｅ）などを用いればよい。
【００５１】
上記構成によれば、記録ヘッド３０，４０を用いることにより、光アシスト磁気記録再生を行うことができる。また、記録ヘッド３０では、電磁界発生素子１と光源２１とが一体化するため、光源２１のレーザ素子と導体層１１における狭窄部１５との距離を一定にできる。それにより、レーザ光を狭窄部１５に正確に照射できる。また、記録ヘッド４０は、よりコンパクトな記録ヘッド４０として、情報記録再生装置に用いることができる。
【００５２】
〔実施形態４〕
（情報記録再生装置２００の全体構成）
本発明の第四の実施形態である情報記録再生装置２００について図８および図９を参照して以下に説明する。図８は、本実施の形態に係る情報記録再生装置２００の概略を示す平面図である。図９は、本実施形態に係る情報記録再生装置２００の駆動を制御する制御部の構成を示すブロック図である。
【００５３】
図８に示すように、情報記録再生装置２００は、記録ヘッド１００、サスペンション２０１、アーム２０２、アクチュエータ２０３、スピンドル２０４、および情報記録媒体２０５を備える構成である。なお、記録ヘッド１００は、実施形態１に記載の記録ヘッド２、または実施形態２に記載の記録ヘッド３０，４０に相当する。
【００５４】
記録ヘッド１００は、サスペンション２０１により支持されており、サスペンション２０１はアーム２０２によって支持されている。さらに、アーム２０２は、アクチュエータ２０３に支持されている。
【００５５】
情報記録媒体２０５は、スピンドル２０４に取り付けられており、スピンドル２０４によって所定の回転数で回転することができる。アクチュエータ２０３は、記録ヘッド１００の位置を制御し、情報記録媒体２２の上を滑走させる。所定の位置に移動された記録ヘッド１００は、情報記録媒体２２上に対して情報の記録または再生を行う。
【００５６】
また、情報記録媒体２０５としては、光アシスト磁気記録媒体に限らず、ＭＯやＭＤ等の光と磁気によって記録される光磁気記録媒体であってもよい。
【００５７】
（情報記録再生装置２００の制御方法）
また、図９に示すように、情報記録再生装置２００は、スピンドル駆動回路３０２、記録ヘッド駆動回路３０４、位置制御回路３０３、および、これらを制御する制御回路３０１から構成される制御部３００を有している。
【００５８】
スピンドル駆動回路３０２は、情報記録媒体２０５の回転駆動を制御する。位置制御回路３０３は、アクチュエータ２０３を制御することにより、記録ヘッド１００を所望の位置に走査する。記録ヘッド駆動回路３０４は、記録ヘッド１００上の備える電磁界発生素子１から発生する近接場光の強度、もしくは照射時間を制御する。制御回路３０１は、これらの回路を統括的に制御する。
【００５９】
なお、図９には図示しないが、記録ヘッド駆動回路３０４には、電磁界発生素子１へ印加する電流の発生を制御する電流制御機構（駆動回路を含む）や、光源からのレーザ光の照射を制御する光制御機構が含まれる。これらの電流制御機構および光制御機構としては、公知の構成を採用することができる。
【００６０】
（情報記録再生装置２００の記録動作）
情報記録再生装置２００の記録動作について、図１および図９を参照して以下に説明する。まず、スピンドル駆動回路３０２によって、スピンドル２０４を適切な回転数で回転させる。それにより情報記録媒体２２が所定の回転数で回転する。次に、位置制御回路３０３によって、アクチュエータ２０３を駆動させ、記録ヘッド１００を情報記録媒体２２上の所望の位置へ移動させる。次に、記録ヘッド駆動回路３０４によって、電磁界発生素子１に電流を印加して磁界を発生させるとともに、狭窄部１５にレーザ光を照射する。この時、印加電流の電流量や周波数、またはレーザ光の強度や照射時間については、適宜制御する。
【００６１】
電磁界発生素子１に発生した磁界は、情報記録媒体２０５に印加される。それと同時に、レーザ光に照射された電磁界発生素子１には局所的に近接場光が発生し、この近接場光は、情報記録媒体２０５に伝播される。したがって、情報記録媒体２０５には情報の記録が行われる。
【００６２】
上記構成により、情報記録再生装置２００は、微小化された近接場光による情報記録媒体２０５への微小なマークが可能となり、高密度記録を行うことができる。
【００６３】
なお、制御回路３０１は、上記各回路に指示を出すことにより、スピンドル２０４、アクチュエータ２０３、および記録ヘッド１００の制御を総括し、所望の場所に、所望の記録ができるようにしている。
【００６４】
（記録ヘッド１００の浮上）
本実施形態のように、浮上型の記録ヘッド１００を使用する場合、記録ヘッド１００と情報記録媒体２０５との浮上圧によって、記録ヘッド１００は情報記録媒体２０５との距離を一定に保つことができる。この時の浮上量は、情報記録媒体２０５の回転数やサスペンション２０１の設計などによって適宜調整される。近接場光を情報記録媒体２０５に良好に伝播するためには、この浮上量は小さいことが好ましい。しかしながら、浮上量をあまり小さくすると、記録ヘッド１００と情報記録媒体２０５とが接触してしまう。それにより、記録ヘッド１００が損傷する危険性が高くなってしまう。
【００６５】
しかしながら、記録ヘッド１００では、その備える保護層１２により、情報記録媒体２０５との衝突による導体層１１の損傷を防止することが出来る。そのため、近接場光を情報記録媒体２０５のより微小領域に伝播でき、かつ、導体層１１を損傷させることのない記録再生特性の良好な記録ヘッド１００を提供することができる。
【００６６】
なお、本発明は上述した各実施形態に限定されるものではない。当業者は、請求項に示した範囲内において、本発明をいろいろと変更できる。すなわち、請求項に示される範囲内で、適宜変更された技術的手段を組み合わせれば、新たな実施形態が得られる。
【実施例】
【００６７】
実施例１〜４では、本実施形態における記録ヘッド２に対して、偏光方向がＸまたはＹ方向であるレーザ光を照射し、保護層１２の屈折率によって変化する近接場光の伝播について検証を行った。また、実施例５では、記録ヘッド２を情報記録再生装置２００に用いた場合に必要な、保護層１２の硬度について検証を行った。
【００６８】
なお、本実施例において、スリット１４内を誘電体層１４と表している。
【００６９】
〔実施例１〕
実施例１では、図１に示すように、偏光方向がＹ方向であるレーザ光を、記録ヘッド２に対して照射し、発生した近接場光の強度をＦＤＴＤ法（finite-difference time-domain method）を用いてシミュレーションした。
【００７０】
シミュレーション条件は、レーザ光の波長６３５ｎｍ、およびスポット径１μｍとした。レーザ光は、記録ヘッド２における狭窄部１５とスリット１４との境界に照射した。よって、近接場光は、図１に示すように近接場光発生部１６近傍に発生する。そのため、近接場光の強度は、近接場光発生部１６近傍、かつ保護層１２から１０ｎｍ直上における近接場光の強度をシミュレーションした。
【００７１】
また、記録ヘッド２について、基板１０は、石英（ＳｉＯ２）基板から形成したため、スリット１４内（誘電体層１４）はＳｉＯ２となる。スリット１４のＸ方向の幅は２５０ｎｍとした。導体層１１は金（Ａｕ、膜厚４００ｎｍ）から形成した。
【００７２】
また、屈折率の異なる２種の保護層１２について、第一保護層１２ａは酸化チタン（ＴｉＯ２、膜厚１０ｎｍ）、第二保護層１２ｂは窒化チタン（ＴｉＮ、膜厚１０ｎｍ）から形成した。酸化チタンの屈折率は２．５２、窒化チタンの屈折率は、１．３−２．３ｉである。
【００７３】
これに対する比較例としては、第一保護層１２ａおよび第二保護層１２ｂのいずれも酸化チタン（ＴｉＯ２）である場合についてシミュレーションを行った。
【００７４】
（実施例１の結果）
実施例１および比較例における近接場光の強度のシミュレーション結果を図１０に示す。図１０は、近接場光の強度のシミュレーション結果を示す図である。
【００７５】
図１０において、横軸はスリット１４のＸ方向の距離を、縦軸は近接場光の強度を示し、本実施例の結果は直線、比較例の結果は点線により示している。図１０のＸ方向において、０は第一保護層１２ａと第二保護層１２ｂとの境界１７を示し、プラス側は第一保護層１２ａの領域、マイナス側は第二保護層１２ｂの領域を示す。
【００７６】
図１０に示すように、実施例１について比較例と比べると、近接場光の強度は１０％程度低下しているが、近接場光の発生領域は微小化されていることがわかった。たとえば、強度が４程度の近接場光が発生するスリット１４の幅を比較すると、比較例では１３０ｎｍであるのに対して、実施例１では９０ｎｍである。そのため、近接場光の発生領域は３０％程度微小化されていることがわかる。このシミュレーション結果は、強度４の近接場光を照射することによって情報記録媒体に記録を行う場合、照射領域は３０％程度減少できることを示している。
【００７７】
上記の理由として、近接場光は、第一保護層１２ａ内を伝播するのに対して、第二保護層１２ｂ内は伝播しないことが示される。なお、境界１７付近では、第二保護層１２ｂの領域においても、弱い強度の近接場光が発生しているが、これは第一保護層１２ａに伝播した近接場光がまわりこんだものと考えられる。
【００７８】
また、第一保護層１２ａにおいて最も強く発生した近接場光の強度（ａ）と、その対称の位置にある第二保護層１２ｂから発生した近接場光の強度（ｂ）を比較した（ｂ／ａ）。強度（ａ）は、５．９１であり、強度（ｂ）は、２．４１である。そのため、第二保護層１２ｂにおいては、第一保護層１２ａと比べて、近接場光の伝播が６０％程度防止されることがわかった。このシミュレーション結果は、第一保護層１２ａでは、近接場光を伝播させ、第二保護層１２ｂでは、近接場光の伝播を防止することを示している。それによって、記録ヘッド２における近接場光の伝播領域が微小化されることがわかった。
【００７９】
また、導体層１１に電流を印加することによって、誘電体層１４に磁界を発生させることができる。この磁界と微小化された近接場光とによって、情報記録媒体への微小なマークが可能となり、高密度記録を行うことができる。
【００８０】
比較例においても、レーザ光のパワーを上昇すれば同程度の発生領域に絞ることができるが、パワーを上昇すると情報記録媒体内に伝わる熱量が大きくなる。その結果、情報記録媒体内における熱伝導が大きくなるため、情報記録媒体内における昇温領域は大きくなってしまう。
【００８１】
これに対して、本実施例では、必要な強度により情報記録媒体を温度上昇できるため、温度上昇領域を微小化することができる。さらに、余計な熱は加わらないため、情報記録媒体の過熱をすることがない。最高強度は１０％程度低下するが、必要に応じて照射するレーザ光のパワーを調整することによって、低下量はカバーできる。
【００８２】
〔実施例２〕
実施例２では、実施例１の保護層１２を形成する材料について、第一保護層１２ａと第二保護層１２ｂとをさまざまに組み合わせた場合のシミュレーションを行った。なお、保護層１２以外の条件については、実施例１と同様の条件とした。
【００８３】
記録ヘッド２に発生する近接場光は、誘電体層１４の境界を伝播する。そのため、実施例２では、誘電体層１４を形成する石英（ＳｉＯ２）の屈折率１．４６を基準にして、屈折率の高い材料と低い材料との組み合わせを検討した。なお、石英、または石英よりも屈折率の高い材料は第一保護層１２ａ、屈折率の低い材料は第二保護層１２ｂに用いた。
【００８４】
保護層１２の材料について、第一保護層１２ａは、酸化チタン（ＴｉＯ２）、窒化シリコン（ＳｉＮ）、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）および石英（ＳｉＯ２）、第二保護層１２ｂとして、窒化チタン（ＴｉＮ）、および炭素（Ｃ）を用いた。酸化アルミニウム、窒化シリコン、および炭素の屈折率については、それぞれ１．７６、２．２０、および２．０−１．０ｉとした。
【００８５】
また、比較例としては、第一保護層１２ａと第二保護層１２ｂとがいずれも酸化チタンである組み合わせを用いた。
【００８６】
なお、以下、実施例２の結果の項において、屈折率の大小について述べる際は、屈折率の実数部を比較しているものとする。
【００８７】
（実施例２の結果）
実施例２および比較例において、第一保護層１２ａから発生した最も強い近接場光の強度（ａ）と、その対称の位置にある第二保護層１２ｂから発生した近接場光の強度（ｂ）とを比較した（ｂ／ａ）結果を表１に示す。表１は、第一保護層１２ａと第二保護層１２ｂとのさまざまな組み合わせにおけるｂ／ａを示す表である。ｂ／ａの値は、保護層１２上に伝播される近接場光の微小化について示す値であり、値が小さい程より微小化されていることを示す。
【００８８】
【表１】
【００８９】
表１より、比較例のｂ／ａの値は１であるのに対し、実施例２のいずれの組み合わせにおいても、ｂ／ａの値は１より小さいことから、第二保護層１２ｂでは近接場光の伝播が防止されていることがわかった。以下、表１において、第一保護層１２ａと第二保護層１２ｂとの組み合わせを（１２ａ、１２ｂ）とし、この結果についてさらに詳しく述べる。
（実施例２の結果−１）
まず、第二保護層１２ｂがＣである場合における第一保護層１２ａとの組み合わせを検討した。詳しくは、第一保護層１２ａの屈折率が、Ｃの屈折率よりも小さい場合（Ａｌ２Ｏ３、ＣまたはＳｉＯ２、Ｃ）と、大きい場合（ＴｉＯ２、ＣまたはＳｉＮ、Ｃ）とを比較した。その結果、第一保護層１２ａの屈折率が第二保護層１２ｂの屈折率よりも大きい方が、ｂ／ａの値について小さくなることがわかった。したがって、第一保護層１２ａの屈折率を、第二保護層１２ｂの屈折率よりも大きくすることにより、近接場光の発生領域を微小化できる。
（実施例２の結果−２）
次に、第一保護層１２ａがＴｉＯ２である場合において、第二保護層１２ｂとの組み合わせを検討した。その結果、第二保護層１２ｂがＴｉＮである場合の方が、Ｃである場合よりもｂ／ａの値が小さくなり、近接場光の発生領域を微小化できることが判った。なお、誘電体層１４を形成するＳｉＯ２の屈折率と比べて、ＴｉＮの屈折率は小さく、Ｃの屈折率は大きい。
【００９０】
また上記と同様に、第一保護層１２ａが、Ａｌ２Ｏ３およびＳｉＮである場合において、第二保護層１２ｂとの組み合わせを検討した。その結果、上記と同様に、第二保護層１２ｂがＴｉＮである場合の方が、Ｃである場合よりもｂ／ａの値が小さくなった。
【００９１】
したがって、第一保護層１２ａの屈折率を誘電体層１４の屈折率よりも大きく、かつ第二保護層１２ｂの屈折率を誘電体層１４の屈折率よりも小さくすることにより、近接場光の発生領域を微小化できる。
（実施例２の結果−３）
また、近接場光の発生領域を微小化した場合においても、近接場光の強度を維持するためには、第一保護層１２ａから伝播される近接場光の強度がより強い方が好ましい。そこで、表１より、第一保護層１２ａからの強度（ａ）について比較した。その結果、第一保護層１２ａからの強度（ａ）は、第一保護層１２ａがＴｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、およびＳｉＮの時に維持されやすく、ＳｉＯ２の時に落ち込みが多くなっていることがわかった。したがって、近接場光の強度を維持するためには、誘電体層１４のＳｉＯ２よりも屈折率が大きい方が望ましい。
【００９２】
以上の結果より、第一保護層１２ａの屈折率を誘電体層１４の屈折率よりも大きく、かつ第二保護層１２ｂの屈折率を誘電体層１４の屈折率よりも小さくすることにより、近接場光の強度を維持しつつ、近接場光の発生領域を微小化できることがわかった。
【００９３】
なお、本発明における保護層は、２層に限られず、３層以上にすることにより、さらに近接場光の発生領域を微小化することも可能である。
【００９４】
〔実施例３〕
実施例３では、偏光方向がＸ方向のレーザ光を記録ヘッド２に対し照射し、発生した近接場光の強度をＦＤＴＤ法（finite-difference time-domain method）を用いてシミュレーションした。なお、レーザ光の偏光方向以外の条件については、実施例１と同様の条件とした。実施例３では、偏光方向がＸ方向のレーザ光を入射するため、近接場光は、図２に示すように、２箇所の近接場光発生領域１６近傍に発生する。
【００９５】
また比較例についても実施例１と同様に、第一保護層１２ａおよび第二保護層１２ｂのいずれも酸化チタン（ＴｉＯ２）である場合についてシミュレーションを行った。
【００９６】
（実施例３の結果）
実施例３および比較例における近接場光の強度のシミュレーション結果を図１１に示す。図１１は、近接場光の強度のシミュレーション結果を示す図である。
【００９７】
図１１において、横軸はスリット１４のＸ方向の距離を、縦軸は近接場光の強度を示し、本実施例の結果は直線、比較例の結果は点線により示している。図１１のＸ方向において、０は第一保護層１２ａと第二保護層１２ｂとの境界１７を示し、プラス側は第一保護層１２ａの領域、マイナス側は第二保護層１２ｂの領域を示す。
【００９８】
図１１より、実施例３において、第一保護層１２ａからの近接場光は比較例と同様に伝播しているのに対し、第二保護層１２ｂからの伝播光は比較例の５０％程度しか伝播していないことがわかる。なお比較例では、第一保護層１２ａおよび第二保護層１２ｂから同じ強度の近接場光が伝播している。
【００９９】
したがって、比較例では、２つの近接場光により情報記録媒体を加熱することになるため、情報記録媒体への加熱領域が大きくなってしまう。それに対し、実施例３では、第一保護層１２ａから１つの近接場光により情報記録媒体を加熱する。すなわち、実施例３では加熱領域が１箇所であるため、より微小領域に近接場光を照射できる。
【０１００】
たとえば、近接場光の強度を２．５程度にして記録を行う場合、実施例３では、第一保護層１２ａからの近接場光のみにより記録を行うのに対して、比較例では第一保護層１２ａと第二保護層１２ｂとからの近接場光により記録を行う。よって、実施例３は、媒体への近接場光の照射領域が微小化できるため、より微小マークの記録が可能となる。
【０１０１】
〔実施例４〕
実施例４では、実施例３の保護層１２を形成する材料について、第一保護層１２ａと第二保護層１２ｂとをさまざまに組み合わせた場合のシミュレーションを行った。なお、誘電体層１４および保護層１２を形成する材料は、実施例２において挙げた材料と同じものを用いた。比較例についても実施例２と同様に、第一保護層１２ａおよび第二保護層１２ｂのいずれも酸化チタン（ＴｉＯ２）である場合についてシミュレーションを行った。
【０１０２】
また、以下、実施例４の結果の項において、屈折率の大小について述べる際は、屈折率の実数部を比較しているものとする。
【０１０３】
（実施例４の結果）
実施例４および比較例において、第一保護層１２ａから発生した最も強い近接場光の強度（ａ）と、第二保護層１２ｂから発生した最も強い近接場光の強度（ｂ）とを比較した（ｂ／ａ）結果を表２に示す。表２は、第一保護層１２ａと第二保護層１２ｂとのさまざまな組み合わせにおけるｂ／ａを示す表である。ｂ／ａの値は、保護層１２上に伝播される近接場光の微小化について示す値であり、値が小さい程より微小化されていることを示す。
【０１０４】
【表２】
【０１０５】
表２より、比較例のｂ／ａの値は１であるのに対し、実施例４のいずれの組み合わせにおいても、ｂ／ａの値は１より小さいことから、第二保護層１２ｂでは近接場光の伝播が防止されていることがわかった。
【０１０６】
さらに、実施例２における比較と同様な比較をした結果、実施例２と同様な結果が得られた。つまり、誘電体層１４の屈折率と比べ、第一保護層１２ａの屈折率を大きく、かつ第二保護層１２ｂの屈折率を小さくすることにより、近接場光の強度を維持しつつ、近接場光の発生領域を微小化できることがわかった。
【０１０７】
以上より、屈折率の異なる第一保護層１２ａと第二保護層１２ｂを用いることによって、近接場光の伝播を制御し、近接場光による加熱領域を微小化できることがわかる。また、導体層１１に電流を印加することによって、スリット１４内に磁界を発生させることができるため、より微小マークの記録が可能となり、高密度記録を行うことが出来る。
【０１０８】
なお、本発明における保護層１２は、２層に限られず、３層以上にすることにより、さらに近接場光の発生領域を微小化することも可能である。
【０１０９】
〔実施例５〕
実施例５では、図８に示すように、記録ヘッド２を情報記録再生装置２００に用いた場合に必要な、保護層１２の硬度について検証した。
【０１１０】
記録ヘッド２は、情報記録媒体２０５との浮上圧によって、情報記録媒体２０５との距離を一定に保つ。この浮上量は１０ｎｍ程度と非常に小さいため、情報記録媒体２０５との衝突などにより、記録ヘッド２は損傷を受けてしまう可能性がある。特に導体層１１が損傷を受けてしまうと、電流が印加できなくなり、誘電体層１４に十分な磁界を印加できなくなる。このため、導体層１１の損傷を防止することが必要である。
【０１１１】
そこで、記録ヘッド２は、導体層１１よりも硬い硬度を有する保護層１２が必要である。そのため、実施例１〜４において用いた保護層１２を形成する材料の硬度と、導体層１１を形成するＡｕの硬度とを、表３を参照して比較した。表３は、保護層１２を形成する材料および導体層１１を形成するＡｕの硬度を示す表である。
【０１１２】
【表３】
【０１１３】
表３より、実施例１〜４において用いた保護層１２を形成する材料は、いずれも導体層１１であるＡｕよりも高い硬度を示している。したがって、記録ヘッド２と情報記録媒体とが衝突した場合でも、導体層１１を保護することが可能である。さらに保護層１２にＴｉＮ、Ａｌ２Ｏ３、およびＳｉＮを用いた場合、これらは誘電体層１４であるＳｉＯ２よりも硬度が高いため、導体層１１だけでなく、誘電体層１４を保護することもできる。
【産業上の利用可能性】
【０１１４】
本発明に係る電磁界発生素子は、光アシスト磁気記録を行うことが可能な電磁界発生素子、およびこれらを含む記録ヘッドおよび情報記録再生装置に、好適に利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【０１１５】
【図１】本発明の第一の実施形態に係る電磁界発生素子と、偏向方向がＹ方向のレーザ光を照射した時の近接場光発生領域を説明する平面図である。
【図２】本発明の第一の実施形態に係る電磁界発生素子と、偏向方向がＸ方向のレーザ光を照射した時の近接場光発生領域を説明する平面図である。
【図３】本発明の第一の実施形態に係る記録ヘッドを側面から見た断面図である。
【図４】本発明の実施形態に係る電磁界発生素子について、記録ヘッドの空気の流出端側からみた平面図である。
【図５】本発明の第二の実施形態に係る電磁界発生素子と、偏向方向がＹ方向のレーザ光を照射した時の近接場光発生領域を説明する平面図である。
【図６】本発明の第三の実施形態に係る記録ヘッドの断面図である。
【図７】本発明の第三の実施形態に係る記録ヘッドの断面図である。
【図８】本発明の第四の実施形態に係る情報記録再生装置を説明する模式図である。
【図９】本発明の第四の実施形態に係る情報記録再生装置の制御部を説明するブロック図である。
【図１０】本発明の実施形態に係る電磁界発生素子に、偏向方向がＹ方向のレーザ光を照射した時の近接場光の強度をシミュレーションした結果を示す図である。
【図１１】本発明の実施形態に係る電磁界発生素子に、偏向方向がＸ方向のレーザ光を照射した時の近接場光の強度をシミュレーションした結果を示す図である。
【符号の説明】
【０１１６】
１，１’ 電磁界発生素子
２，３０，４０，１００ 記録ヘッド
１０ 基板
１１ 導体層
１２ 保護層
１２ａ 第１保護層
１２ｂ 第２保護層
１３ サスペンション
１４ スリット
１５ 狭窄部
１６ 近接場光発生部
１７ 保護層同士の境界
２０ 再生素子
２１，２２ 光源
２００ 情報記録再生装置
２０１ サスペンション
２０２ アーム
２０３ アクチュエータ
２０４ スピンドル
２０５ 情報記録媒体
３００ 制御部
３０１ 制御回路
３０２ スピンドル駆動回路
３０３ 位置制御回路
３０４ 記録ヘッド駆動回路
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電磁界発生素子、記録ヘッド、およびこれを含む情報記録再生装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
現在、光記録媒体や磁気記録媒体、およびこれらの記録再生装置において、大容量化を目指したさまざまな研究開発が行われている。この中でも、光アシスト磁気記録方式は、次世代高密度磁気記録として注目を浴びている。この技術は、熱揺らぎに強い高保磁力を有する磁気記録媒体に対して磁気記録するものであり、１００Ｇｂ／ｉｎｃｈ２を超える磁気記録密度を達成することができる。具体的には、室温において磁気補償点温度を有する磁気記録媒体に光を集光し、局所的に磁気記録媒体の温度を上げる。この温度が上がった部位では保磁力が減少するため、通常の磁気ヘッドによる磁気記録が可能になる。
【０００３】
また近年では、さらなる高密度記録を行うために、近接場光を利用する方式が提案されている。近接場光とは、特許文献１に開示されているように、微小開口部に光を照射することにより、開口部近傍の領域に発生する微小な光である。近接場光を用いる場合、情報記録媒体に対して、通常の光の照射領域よりも小さな領域を加熱することができるため、さらなる高密度記録が期待される。
【特許文献１】特開２００１−２９１２６５号公報（公開日 平成１３年１０月１９日）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
近接場光の発生は、微小開口部に照射される光の偏光方向に依存し、その発生領域は、微小開口部の形状に依存する。この発生領域をさらに狭くできれば、より微小なマークを記録することが出来る。しかしながら、従来の光アシスト磁気記録方式では、近接場光の発生領域の微小化には限界が存在する。
【０００５】
また、微小開口部に対する光の照射パワーを上昇すれば、近接場光の微小化はできる。しかし、照射パワーを上昇させると、情報記録媒体内に伝わる熱量は大きくなる。その結果、情報記録媒体内での熱伝導が大きくなり、情報記録媒体内の昇温領域は大きくなってしまう。
【０００６】
そこで本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、微小開口部に対する光の照射パワーを上昇せずに近接場光の発生領域を微小化することによって、微小化された近接場光による光アシスト磁気記録を行うことが可能な電磁界発生素子、およびこれらを含む記録ヘッドおよび情報記録再生装置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】
【０００７】
本発明に係る電磁界発生素子は、上記の課題を解決するために、基板と、前記基板上に形成され、誘電体層からなるスリットと、前記基板上に形成され、前記スリットによって狭窄された狭窄部を有する導体層と、前記導体層および前記スリット上に形成された保護層とを備え、光源からの光が前記狭窄部に照射されることにより、前記狭窄部から近接場光を発生させる電磁界発生素子であって、前記保護層は、互いに屈折率の異なる複数の保護層からなり、前記複数の保護層のうち第１の保護層と、当該第１の保護層とは異なる第２の保護層との境界は、前記スリット上にあることを特徴としている。
【０００８】
上記構成によれば、光源から電磁界発生素子に光が照射されると、導体層における狭窄部には、近接場光が発生する。なお、光源からの光は、基板を挟んで導体層の反対側から照射されるとする。すると、この近接場光は、保護層側へと伝播する。
【０００９】
また、第１の保護層と第２の保護層とは、その屈折率が異なる。さらに、第１の保護層と第２の保護層との境界は、スリット上にある。近接場光は、導体層の狭窄部におけるスリット近傍に発生するため、保護層における近接場光の伝播は、第１の保護層と第２の保護層とにおいて、違いが生じる。つまり、伝播が維持される領域と、伝播が防止される領域とに分かれる。これにより、狭窄部から発生した近接場光の一部のみを伝播し、その他の伝播を防止することができる。その結果、本発明における電磁界発生素子は、従来の素子に比べて、近接場光の発生領域をより微小化できる。
【００１０】
また、本発明に係る電磁界発生素子は、前記第１の保護層の屈折率の実数部が、前記第２の保護層の屈折率の実数部よりも大きいことが好ましい。
【００１１】
上記構成により、前記第１の保護層では、近接場光をより確実に伝播することができると共に、前記第２の保護層では、近接場光の伝播をより確実に防止することができる。したがって、本発明における電磁界発生素子は、近接場光の発生領域を効率よく微小化できる。
【００１２】
また、本発明に係る電磁界発生素子は、前記第１の保護層の屈折率の実数部が前記スリットの屈折率の実数部よりも大きく、前記第２の保護層の屈折率の実数部が前記スリットの屈折率の実数部よりも小さいことが好ましい。
【００１３】
上記構成により、前記第１の保護層および前記第２の保護層の屈折率について、スリットの屈折率との大小関係をさらに設定している。それにより、上記構成を用いない場合よりも、前記第１の保護層では、近接場光をより確実に伝播することができると共に、前記第２の保護層では、近接場光の伝播をより確実に防止することができる。したがって、本発明における電磁界発生素子は、さらに、近接場光の発生領域を効率よく微小化できる。
【００１４】
また、本発明に係る電磁界発生素子は、前記保護層の硬度が前記スリットおよび前記導体層の硬度よりも大きいことが好ましい。
【００１５】
本発明に係る電磁界発生素子を情報記録再生装置における浮上ヘッドに用いた場合、浮上ヘッドは、情報記録媒体との浮上圧によって、情報記録媒体との距離を一定に保つ。この浮上量は、１０ｎｍ程度と非常に小さいため、情報記録媒体との接触によって、スリットおよび導体層が損傷してしまう可能性がある。上記構成により、保護層によって、スリットおよび導体層の損傷を防ぐことができる。
【００１６】
また、本発明に係る電磁界発生素子は、前記スリットが、石英から形成され、さらに、前記第１の保護層が酸化チタン、窒化シリコン、または酸化アルミニウムからなり、前記第２の保護層が窒化チタンからなることが好ましい。
【００１７】
上記構成により、近接場光の微小化を好適に実現した電磁界発生素子を提供することができる。
【００１８】
また、本発明に係る電磁界発生素子は、半導体レーザ素子が、前記基板上に設けられていることが好ましい。
【００１９】
上記構成によれば、光源と電磁界発生素子とを一体化できるため、それらの間の距離を一定にできる。それにより、光源からの光を電磁界発生素子に正確に照射できる。また、本発明に係る電磁界発生素子を記録ヘッドに用いた時、よりコンパクトな記録ヘッドを提供することができる。
【００２０】
また、本発明に係る電磁界発生素子と、サスペンションとを備えることにより、記録ヘッドとして機能できる。さらに、前記記録ヘッドと、光アシスト磁気記録媒体と、前記光アシスト磁気記録媒体に記録された情報の再生を行う再生素子とを備えることにより、情報記録再生装置として好適に利用できる。
【００２１】
なお、前記再生素子は、前記基板上に備えられてもよい。１つの基板上に、電磁界発生素子と再生素子とが設けられるため、コンパクトな情報記録再生装置を提供することができる。
【発明の効果】
【００２２】
本発明に係る電磁界発生素子は、スリットを形成した導体層と、前記導体層および前記スリット上に形成された保護層とを備え、前記保護層は少なくとも2種以上の屈折率が異なる保護層からなり、かつ前記スリット上に前記保護層の境界を持つため、微小化された近接場光による光アシスト磁気記録を行うことが可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
〔実施形態１〕
本発明の第一の実施形態である電磁界発生素子１ついて、図１から図４を参照して以下に説明する。なお、本実施形態においては、情報記録媒体へ情報の記録を行う記録ヘッド２に電磁界発生素子１を用いる場合について説明するが、これに限定されるものではない。
【００２４】
（記録ヘッド２の全体構成）
はじめに、本実施形態に係る記録ヘッド２および電磁界発生素子１について、図３および図４を参照して以下に説明する。図３は、記録ヘッド２の断面を側面から見た図である。図４は、記録ヘッド２を正面から見た平面図である。
【００２５】
図３に示すように、記録ヘッド２は、電磁界発生素子１にサスペンション１３を取り付けた構成からなる。なお、電磁界発生素子１は、基板１０と、導体層１１と、保護層１２とを備え、保護層１２は、導体層１１を挟んで基板１０と対抗するように形成されている。
【００２６】
基板１０は、ＡＢＳ（Ａｉｒ Ｂｅａｒｉｎｇ Ｓｕｒｆａｃｅ）面を作製することにより、スライダとして利用できる。もしくはスライダに基板１０を設ける構造であってもよい。それにより、記録ヘッド２を浮上型記録ヘッドとすることができる。
【００２７】
浮上型記録ヘッドにおいて、情報記録媒体は、導体層１１の紙面下側に配置され、記録ヘッド２は、情報記録媒体上を約１０ｎｍ程度の浮上量にて浮上する。図３において、情報記録媒体が紙面左側から右側に移動すると、空気は矢印の方向から記録ヘッド２へ向かって流入する。したがって、基板１０の紙面右側が空気の流入端、左側が流出端になる。また、図４は、記録ヘッド２を空気の流出端側から見た図である。
【００２８】
（電磁界発生素子１の構成）
電磁界発生素子１の構成について、図１を参照して以下に詳しく説明する。図１は、電磁界発生素子１を保護層１２側から見た場合における、導体層１１を示す平面図である。なお、図１では、前面にある保護層１２を透過させ、その背面にある導体層１１を斜線部にて示している。また、電磁界発生素子１の平面において、空気の流入方向をＹ方向、その直角方向をＸ方向とする。
【００２９】
図１に示すように、電磁界発生素子１は、基板１０と、導体層１１と、保護層１２とを備え、導体層１１にはスリット１４が形成されている。また、スリット１４によって、導体層１１は、一部、Ｙ方向の幅が狭くなった狭窄部１５を有している。
【００３０】
図１において、導体層１１のＹ方向の幅を１５００ｎｍとすると、スリット１４の大きさは、たとえばＸ方向の幅２５０ｎｍおよびＹ方向の幅１０００ｎｍであり、狭窄部１５のＹ方向の幅は、５００ｎｍとなる。
【００３１】
また、基板１０は、透光性を有する石英（ＳｉＯ２）から形成する。導体層１１は、金（Ａｕ）を材料とし、基板１０上に形成する。そのため、導体層１１に形成されたスリット１４は、基板１０を形成するＳｉＯ２からなる。保護層１２は、互いに屈折率の異なる第一保護層１２ａおよび第二保護層１２ｂから構成される。
【００３２】
基板１０上に導体層１１および保護層１２を形成するためには、たとえば、リソグラフィー技術とリフトオフ法とを組み合わせたプロセスを利用すればよく、特別な工程は必要としない。なお、基板１０は、ＳｉＯ２基板に限られず、他の基板上にＳｉＯ２膜を形成後、導体層１１および保護層１２を形成することも可能である。それにより、スリット１４内をＳｉＯ２とすることができる。
【００３３】
（近接場光の発生方法）
次に、近接場光の発生方法について図１を参照して以下に説明する。
【００３４】
図１において、紙面裏側から、狭窄部１５スリット１４との境界に波長６３５ｎｍのレーザ光を照射すると、導体層１１におけるエッジ部の自由電子が光の電場により揺さぶられる。この振動が導体層１１の電子に伝わっていくことにより、表面プラズモンが発生する。
【００３５】
本発明にて述べる近接場光とは、具体的に言うと、局所プラズモン、表面プラズモン、またはエバネッセント光などである。よって、狭窄部１５がレーザ光の波長よりも小さなサイズである場合に、狭窄部１５において電界の集中が起こり、狭窄部１５の表面極近傍において近接場光が発生する。
【００３６】
この近接場光は、導体層１１のエッジに対して垂直な方向に進行し、保護層１２側へと伝播する。また、入射光の偏光方向が導体層１１のエッジに対して垂直であると、最も表面プラズモンが発生しやすい。したがって、レーザ光の偏光方向をＹ方向にすると、図１に示した近接場光発生部１６に近接場光が集中して発生する。また、レーザ光の偏光方向をＸ方向にすると、図２に示した近接場光発生部１６に近接場光が集中して発生する。図２は、偏向方向がＸ方向のレーザ光を照射した時の近接場光発生領域を説明する平面図である。なお、保護層１２側へ伝播された近接場光の挙動については、以下の実施例にて後述する。
【００３７】
（近接場光の微小化）
図１に示すように、保護層１２は、互いに屈折率の異なる第一保護層１２ａおよび第二保護層１２ｂから構成されている。第一保護層１２ａと第二保護層１２ｂとの境界１７は、スリット１４の中心をＹ方向に通るように配置されている。しかし、境界１７は、スリット１４上にあればこの配置に限定されない。
【００３８】
なお、保護層１２を形成する材料の選択と、それによる近接場光の微小化については、実施例の項にて詳しく後述するが、屈折率の異なる第一保護層１２ａおよび第二保護層１２ｂにおいて、近接場光の伝播には違いが生じる。さらに、保護層１２の境界１７はスリット１４上にあることにより、スリット１４近傍における近接場光の発生領域は、伝播が維持される領域と、伝播が防止される領域とに分かれる。したがって、近接場光の発生領域は微小化される。
【００３９】
また、本実形態では保護層１２として、第一保護層１２ａおよび第二保護層１２ｂの２層を用いているが、これに限らず３層以上にすることも可能である。この場合も、保護層１２同士の境界１７は、スリット１４上に配することより、さらに近接場光の発生領域を微小化することができる。
【００４０】
（磁界の発生方法）
次に磁界の発生方法について、図１を参照して以下に説明する。
【００４１】
導体層１１に電極（図示しない）から電流を印加すると、右ねじの法則にしたがって、スリット１４内に磁界が発生する。たとえば、図１の導体層１１において、紙面左側から右側に電流を印加すると、スリット１４内には、紙面手前から奥に向かう方向の磁界が発生する。対して、紙面右側から左側に電流を印加すると、スリット１４内には、紙面奥から手前に向かう方向の磁界が発生する。
【００４２】
また狭窄部１５は、周囲の導体層１１と比較して、Ｙ方向の幅が狭くなっているため、同じ電流を印加しても電流密度が大きくなる。そのため、スリット１４内に磁界が集中し、大きな磁界が発生する。よって、狭窄部１５近傍には、近接場光と、非常に大きい磁界とを発生させることができる。これらによって、情報記録媒体への高密度磁気記録が可能となる。
【００４３】
〔実施形態２〕
本発明の第二の実施形態である電磁界発生素子１’ついて、図５を参照して以下に説明する。図５は、電磁界発生素子１’を保護層１２側から見た場合における、導体層１１を示す平面図である。図５において、保護層１２の構成以外は、図１および図２と同様の構成であり、同一構成部には同一参照番号を付している。
【００４４】
図５に示すように、電磁界発生素子１’は、３層の保護層１２を備える構成である。具体的には、第一保護層１２ｂが、第二保護層１２ａを挟んだ両側に配置された構成である。また、第一保護層１２ａと第二保護層１２ｂとの境界１７は、２つとも、スリット１４上にＹ方向に配置されている。
【００４５】
上記構成によって、第一の保護層１２ａの位置は、近接場光発生部１６の中央付近に配置される。本実施形態においては、第一保護層１２ａを伝播が維持される領域、第二保護層１２ｂを伝播が防止される領域になるように、保護層１２を形成する材料を選択する。それにより、近接場光の発生領域は、近接場光発生部１６の中央付近において、さらに微小化される。なお、選択するべき保護層１２の材料については、実施例の項にて詳しく後述する。
【００４６】
また、近接場光発生部１６の中央は、スリット１４内の磁界が最も集中する領域にある。そのため、近接場光発生部１６の中央付近には、微小化された近接場光と、最も大きい磁界とを発生させることができる。
【００４７】
〔実施形態３〕
本発明の第三の実施形態である記録ヘッド３０，４０は、再生素子２０を含む。この記録ヘッド３０，４０について、図６および図７に基づいて説明する。図６は、記録ヘッド３０を模式的に示す断面図であり、図７は、記録ヘッド４０を模式的に示す断面図である。なお、記録ヘッド３０，４０は、記録ヘッド２と同様な基本構成をしており、同一構成部には同一参照番号を付している。
【００４８】
図６に示すように、記録ヘッド３０は、導体層１１、基板１０、保護層１２、再生素子２０、光源２１、およびサスペンション１３を含む。また、基板1０には、導体層１１に形成されている狭窄部１５に対し、光を照射する光源２１および再生素子２０が搭載されている。
【００４９】
また、図７に示すように、記録ヘッド４０は光源２２を備えない。しかし、記録ヘッド４０の外部に光源２２を設置することにより、記憶ヘッド４０に光を照射することができる。
【００５０】
なお、光源２１，２２としては、半導体レーザを用いることができる。また、再生素子２０としては、ＧＭＲ（Ｇｉａｎｔ Ｍａｇｎｅｔｏ Ｒｅｓｉｓｔｉｖｅ）やＴＭＲ（Ｔｕｎｎｅｌｉｎｇ Ｍａｇｎｅｔｏ Ｒｅｓｉｓｔｉｖｅ）などを用いればよい。
【００５１】
上記構成によれば、記録ヘッド３０，４０を用いることにより、光アシスト磁気記録再生を行うことができる。また、記録ヘッド３０では、電磁界発生素子１と光源２１とが一体化するため、光源２１のレーザ素子と導体層１１における狭窄部１５との距離を一定にできる。それにより、レーザ光を狭窄部１５に正確に照射できる。また、記録ヘッド４０は、よりコンパクトな記録ヘッド４０として、情報記録再生装置に用いることができる。
【００５２】
〔実施形態４〕
（情報記録再生装置２００の全体構成）
本発明の第四の実施形態である情報記録再生装置２００について図８および図９を参照して以下に説明する。図８は、本実施の形態に係る情報記録再生装置２００の概略を示す平面図である。図９は、本実施形態に係る情報記録再生装置２００の駆動を制御する制御部の構成を示すブロック図である。
【００５３】
図８に示すように、情報記録再生装置２００は、記録ヘッド１００、サスペンション２０１、アーム２０２、アクチュエータ２０３、スピンドル２０４、および情報記録媒体２０５を備える構成である。なお、記録ヘッド１００は、実施形態１に記載の記録ヘッド２、または実施形態２に記載の記録ヘッド３０，４０に相当する。
【００５４】
記録ヘッド１００は、サスペンション２０１により支持されており、サスペンション２０１はアーム２０２によって支持されている。さらに、アーム２０２は、アクチュエータ２０３に支持されている。
【００５５】
情報記録媒体２０５は、スピンドル２０４に取り付けられており、スピンドル２０４によって所定の回転数で回転することができる。アクチュエータ２０３は、記録ヘッド１００の位置を制御し、情報記録媒体２２の上を滑走させる。所定の位置に移動された記録ヘッド１００は、情報記録媒体２２上に対して情報の記録または再生を行う。
【００５６】
また、情報記録媒体２０５としては、光アシスト磁気記録媒体に限らず、ＭＯやＭＤ等の光と磁気によって記録される光磁気記録媒体であってもよい。
【００５７】
（情報記録再生装置２００の制御方法）
また、図９に示すように、情報記録再生装置２００は、スピンドル駆動回路３０２、記録ヘッド駆動回路３０４、位置制御回路３０３、および、これらを制御する制御回路３０１から構成される制御部３００を有している。
【００５８】
スピンドル駆動回路３０２は、情報記録媒体２０５の回転駆動を制御する。位置制御回路３０３は、アクチュエータ２０３を制御することにより、記録ヘッド１００を所望の位置に走査する。記録ヘッド駆動回路３０４は、記録ヘッド１００上の備える電磁界発生素子１から発生する近接場光の強度、もしくは照射時間を制御する。制御回路３０１は、これらの回路を統括的に制御する。
【００５９】
なお、図９には図示しないが、記録ヘッド駆動回路３０４には、電磁界発生素子１へ印加する電流の発生を制御する電流制御機構（駆動回路を含む）や、光源からのレーザ光の照射を制御する光制御機構が含まれる。これらの電流制御機構および光制御機構としては、公知の構成を採用することができる。
【００６０】
（情報記録再生装置２００の記録動作）
情報記録再生装置２００の記録動作について、図１および図９を参照して以下に説明する。まず、スピンドル駆動回路３０２によって、スピンドル２０４を適切な回転数で回転させる。それにより情報記録媒体２２が所定の回転数で回転する。次に、位置制御回路３０３によって、アクチュエータ２０３を駆動させ、記録ヘッド１００を情報記録媒体２２上の所望の位置へ移動させる。次に、記録ヘッド駆動回路３０４によって、電磁界発生素子１に電流を印加して磁界を発生させるとともに、狭窄部１５にレーザ光を照射する。この時、印加電流の電流量や周波数、またはレーザ光の強度や照射時間については、適宜制御する。
【００６１】
電磁界発生素子１に発生した磁界は、情報記録媒体２０５に印加される。それと同時に、レーザ光に照射された電磁界発生素子１には局所的に近接場光が発生し、この近接場光は、情報記録媒体２０５に伝播される。したがって、情報記録媒体２０５には情報の記録が行われる。
【００６２】
上記構成により、情報記録再生装置２００は、微小化された近接場光による情報記録媒体２０５への微小なマークが可能となり、高密度記録を行うことができる。
【００６３】
なお、制御回路３０１は、上記各回路に指示を出すことにより、スピンドル２０４、アクチュエータ２０３、および記録ヘッド１００の制御を総括し、所望の場所に、所望の記録ができるようにしている。
【００６４】
（記録ヘッド１００の浮上）
本実施形態のように、浮上型の記録ヘッド１００を使用する場合、記録ヘッド１００と情報記録媒体２０５との浮上圧によって、記録ヘッド１００は情報記録媒体２０５との距離を一定に保つことができる。この時の浮上量は、情報記録媒体２０５の回転数やサスペンション２０１の設計などによって適宜調整される。近接場光を情報記録媒体２０５に良好に伝播するためには、この浮上量は小さいことが好ましい。しかしながら、浮上量をあまり小さくすると、記録ヘッド１００と情報記録媒体２０５とが接触してしまう。それにより、記録ヘッド１００が損傷する危険性が高くなってしまう。
【００６５】
しかしながら、記録ヘッド１００では、その備える保護層１２により、情報記録媒体２０５との衝突による導体層１１の損傷を防止することが出来る。そのため、近接場光を情報記録媒体２０５のより微小領域に伝播でき、かつ、導体層１１を損傷させることのない記録再生特性の良好な記録ヘッド１００を提供することができる。
【００６６】
なお、本発明は上述した各実施形態に限定されるものではない。当業者は、請求項に示した範囲内において、本発明をいろいろと変更できる。すなわち、請求項に示される範囲内で、適宜変更された技術的手段を組み合わせれば、新たな実施形態が得られる。
【実施例】
【００６７】
実施例１〜４では、本実施形態における記録ヘッド２に対して、偏光方向がＸまたはＹ方向であるレーザ光を照射し、保護層１２の屈折率によって変化する近接場光の伝播について検証を行った。また、実施例５では、記録ヘッド２を情報記録再生装置２００に用いた場合に必要な、保護層１２の硬度について検証を行った。
【００６８】
なお、本実施例において、スリット１４内を誘電体層１４と表している。
【００６９】
〔実施例１〕
実施例１では、図１に示すように、偏光方向がＹ方向であるレーザ光を、記録ヘッド２に対して照射し、発生した近接場光の強度をＦＤＴＤ法（finite-difference time-domain method）を用いてシミュレーションした。
【００７０】
シミュレーション条件は、レーザ光の波長６３５ｎｍ、およびスポット径１μｍとした。レーザ光は、記録ヘッド２における狭窄部１５とスリット１４との境界に照射した。よって、近接場光は、図１に示すように近接場光発生部１６近傍に発生する。そのため、近接場光の強度は、近接場光発生部１６近傍、かつ保護層１２から１０ｎｍ直上における近接場光の強度をシミュレーションした。
【００７１】
また、記録ヘッド２について、基板１０は、石英（ＳｉＯ２）基板から形成したため、スリット１４内（誘電体層１４）はＳｉＯ２となる。スリット１４のＸ方向の幅は２５０ｎｍとした。導体層１１は金（Ａｕ、膜厚４００ｎｍ）から形成した。
【００７２】
また、屈折率の異なる２種の保護層１２について、第一保護層１２ａは酸化チタン（ＴｉＯ２、膜厚１０ｎｍ）、第二保護層１２ｂは窒化チタン（ＴｉＮ、膜厚１０ｎｍ）から形成した。酸化チタンの屈折率は２．５２、窒化チタンの屈折率は、１．３−２．３ｉである。
【００７３】
これに対する比較例としては、第一保護層１２ａおよび第二保護層１２ｂのいずれも酸化チタン（ＴｉＯ２）である場合についてシミュレーションを行った。
【００７４】
（実施例１の結果）
実施例１および比較例における近接場光の強度のシミュレーション結果を図１０に示す。図１０は、近接場光の強度のシミュレーション結果を示す図である。
【００７５】
図１０において、横軸はスリット１４のＸ方向の距離を、縦軸は近接場光の強度を示し、本実施例の結果は直線、比較例の結果は点線により示している。図１０のＸ方向において、０は第一保護層１２ａと第二保護層１２ｂとの境界１７を示し、プラス側は第一保護層１２ａの領域、マイナス側は第二保護層１２ｂの領域を示す。
【００７６】
図１０に示すように、実施例１について比較例と比べると、近接場光の強度は１０％程度低下しているが、近接場光の発生領域は微小化されていることがわかった。たとえば、強度が４程度の近接場光が発生するスリット１４の幅を比較すると、比較例では１３０ｎｍであるのに対して、実施例１では９０ｎｍである。そのため、近接場光の発生領域は３０％程度微小化されていることがわかる。このシミュレーション結果は、強度４の近接場光を照射することによって情報記録媒体に記録を行う場合、照射領域は３０％程度減少できることを示している。
【００７７】
上記の理由として、近接場光は、第一保護層１２ａ内を伝播するのに対して、第二保護層１２ｂ内は伝播しないことが示される。なお、境界１７付近では、第二保護層１２ｂの領域においても、弱い強度の近接場光が発生しているが、これは第一保護層１２ａに伝播した近接場光がまわりこんだものと考えられる。
【００７８】
また、第一保護層１２ａにおいて最も強く発生した近接場光の強度（ａ）と、その対称の位置にある第二保護層１２ｂから発生した近接場光の強度（ｂ）を比較した（ｂ／ａ）。強度（ａ）は、５．９１であり、強度（ｂ）は、２．４１である。そのため、第二保護層１２ｂにおいては、第一保護層１２ａと比べて、近接場光の伝播が６０％程度防止されることがわかった。このシミュレーション結果は、第一保護層１２ａでは、近接場光を伝播させ、第二保護層１２ｂでは、近接場光の伝播を防止することを示している。それによって、記録ヘッド２における近接場光の伝播領域が微小化されることがわかった。
【００７９】
また、導体層１１に電流を印加することによって、誘電体層１４に磁界を発生させることができる。この磁界と微小化された近接場光とによって、情報記録媒体への微小なマークが可能となり、高密度記録を行うことができる。
【００８０】
比較例においても、レーザ光のパワーを上昇すれば同程度の発生領域に絞ることができるが、パワーを上昇すると情報記録媒体内に伝わる熱量が大きくなる。その結果、情報記録媒体内における熱伝導が大きくなるため、情報記録媒体内における昇温領域は大きくなってしまう。
【００８１】
これに対して、本実施例では、必要な強度により情報記録媒体を温度上昇できるため、温度上昇領域を微小化することができる。さらに、余計な熱は加わらないため、情報記録媒体の過熱をすることがない。最高強度は１０％程度低下するが、必要に応じて照射するレーザ光のパワーを調整することによって、低下量はカバーできる。
【００８２】
〔実施例２〕
実施例２では、実施例１の保護層１２を形成する材料について、第一保護層１２ａと第二保護層１２ｂとをさまざまに組み合わせた場合のシミュレーションを行った。なお、保護層１２以外の条件については、実施例１と同様の条件とした。
【００８３】
記録ヘッド２に発生する近接場光は、誘電体層１４の境界を伝播する。そのため、実施例２では、誘電体層１４を形成する石英（ＳｉＯ２）の屈折率１．４６を基準にして、屈折率の高い材料と低い材料との組み合わせを検討した。なお、石英、または石英よりも屈折率の高い材料は第一保護層１２ａ、屈折率の低い材料は第二保護層１２ｂに用いた。
【００８４】
保護層１２の材料について、第一保護層１２ａは、酸化チタン（ＴｉＯ２）、窒化シリコン（ＳｉＮ）、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）および石英（ＳｉＯ２）、第二保護層１２ｂとして、窒化チタン（ＴｉＮ）、および炭素（Ｃ）を用いた。酸化アルミニウム、窒化シリコン、および炭素の屈折率については、それぞれ１．７６、２．２０、および２．０−１．０ｉとした。
【００８５】
また、比較例としては、第一保護層１２ａと第二保護層１２ｂとがいずれも酸化チタンである組み合わせを用いた。
【００８６】
なお、以下、実施例２の結果の項において、屈折率の大小について述べる際は、屈折率の実数部を比較しているものとする。
【００８７】
（実施例２の結果）
実施例２および比較例において、第一保護層１２ａから発生した最も強い近接場光の強度（ａ）と、その対称の位置にある第二保護層１２ｂから発生した近接場光の強度（ｂ）とを比較した（ｂ／ａ）結果を表１に示す。表１は、第一保護層１２ａと第二保護層１２ｂとのさまざまな組み合わせにおけるｂ／ａを示す表である。ｂ／ａの値は、保護層１２上に伝播される近接場光の微小化について示す値であり、値が小さい程より微小化されていることを示す。
【００８８】
【表１】
【００８９】
表１より、比較例のｂ／ａの値は１であるのに対し、実施例２のいずれの組み合わせにおいても、ｂ／ａの値は１より小さいことから、第二保護層１２ｂでは近接場光の伝播が防止されていることがわかった。以下、表１において、第一保護層１２ａと第二保護層１２ｂとの組み合わせを（１２ａ、１２ｂ）とし、この結果についてさらに詳しく述べる。
（実施例２の結果−１）
まず、第二保護層１２ｂがＣである場合における第一保護層１２ａとの組み合わせを検討した。詳しくは、第一保護層１２ａの屈折率が、Ｃの屈折率よりも小さい場合（Ａｌ２Ｏ３、ＣまたはＳｉＯ２、Ｃ）と、大きい場合（ＴｉＯ２、ＣまたはＳｉＮ、Ｃ）とを比較した。その結果、第一保護層１２ａの屈折率が第二保護層１２ｂの屈折率よりも大きい方が、ｂ／ａの値について小さくなることがわかった。したがって、第一保護層１２ａの屈折率を、第二保護層１２ｂの屈折率よりも大きくすることにより、近接場光の発生領域を微小化できる。
（実施例２の結果−２）
次に、第一保護層１２ａがＴｉＯ２である場合において、第二保護層１２ｂとの組み合わせを検討した。その結果、第二保護層１２ｂがＴｉＮである場合の方が、Ｃである場合よりもｂ／ａの値が小さくなり、近接場光の発生領域を微小化できることが判った。なお、誘電体層１４を形成するＳｉＯ２の屈折率と比べて、ＴｉＮの屈折率は小さく、Ｃの屈折率は大きい。
【００９０】
また上記と同様に、第一保護層１２ａが、Ａｌ２Ｏ３およびＳｉＮである場合において、第二保護層１２ｂとの組み合わせを検討した。その結果、上記と同様に、第二保護層１２ｂがＴｉＮである場合の方が、Ｃである場合よりもｂ／ａの値が小さくなった。
【００９１】
したがって、第一保護層１２ａの屈折率を誘電体層１４の屈折率よりも大きく、かつ第二保護層１２ｂの屈折率を誘電体層１４の屈折率よりも小さくすることにより、近接場光の発生領域を微小化できる。
（実施例２の結果−３）
また、近接場光の発生領域を微小化した場合においても、近接場光の強度を維持するためには、第一保護層１２ａから伝播される近接場光の強度がより強い方が好ましい。そこで、表１より、第一保護層１２ａからの強度（ａ）について比較した。その結果、第一保護層１２ａからの強度（ａ）は、第一保護層１２ａがＴｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、およびＳｉＮの時に維持されやすく、ＳｉＯ２の時に落ち込みが多くなっていることがわかった。したがって、近接場光の強度を維持するためには、誘電体層１４のＳｉＯ２よりも屈折率が大きい方が望ましい。
【００９２】
以上の結果より、第一保護層１２ａの屈折率を誘電体層１４の屈折率よりも大きく、かつ第二保護層１２ｂの屈折率を誘電体層１４の屈折率よりも小さくすることにより、近接場光の強度を維持しつつ、近接場光の発生領域を微小化できることがわかった。
【００９３】
なお、本発明における保護層は、２層に限られず、３層以上にすることにより、さらに近接場光の発生領域を微小化することも可能である。
【００９４】
〔実施例３〕
実施例３では、偏光方向がＸ方向のレーザ光を記録ヘッド２に対し照射し、発生した近接場光の強度をＦＤＴＤ法（finite-difference time-domain method）を用いてシミュレーションした。なお、レーザ光の偏光方向以外の条件については、実施例１と同様の条件とした。実施例３では、偏光方向がＸ方向のレーザ光を入射するため、近接場光は、図２に示すように、２箇所の近接場光発生領域１６近傍に発生する。
【００９５】
また比較例についても実施例１と同様に、第一保護層１２ａおよび第二保護層１２ｂのいずれも酸化チタン（ＴｉＯ２）である場合についてシミュレーションを行った。
【００９６】
（実施例３の結果）
実施例３および比較例における近接場光の強度のシミュレーション結果を図１１に示す。図１１は、近接場光の強度のシミュレーション結果を示す図である。
【００９７】
図１１において、横軸はスリット１４のＸ方向の距離を、縦軸は近接場光の強度を示し、本実施例の結果は直線、比較例の結果は点線により示している。図１１のＸ方向において、０は第一保護層１２ａと第二保護層１２ｂとの境界１７を示し、プラス側は第一保護層１２ａの領域、マイナス側は第二保護層１２ｂの領域を示す。
【００９８】
図１１より、実施例３において、第一保護層１２ａからの近接場光は比較例と同様に伝播しているのに対し、第二保護層１２ｂからの伝播光は比較例の５０％程度しか伝播していないことがわかる。なお比較例では、第一保護層１２ａおよび第二保護層１２ｂから同じ強度の近接場光が伝播している。
【００９９】
したがって、比較例では、２つの近接場光により情報記録媒体を加熱することになるため、情報記録媒体への加熱領域が大きくなってしまう。それに対し、実施例３では、第一保護層１２ａから１つの近接場光により情報記録媒体を加熱する。すなわち、実施例３では加熱領域が１箇所であるため、より微小領域に近接場光を照射できる。
【０１００】
たとえば、近接場光の強度を２．５程度にして記録を行う場合、実施例３では、第一保護層１２ａからの近接場光のみにより記録を行うのに対して、比較例では第一保護層１２ａと第二保護層１２ｂとからの近接場光により記録を行う。よって、実施例３は、媒体への近接場光の照射領域が微小化できるため、より微小マークの記録が可能となる。
【０１０１】
〔実施例４〕
実施例４では、実施例３の保護層１２を形成する材料について、第一保護層１２ａと第二保護層１２ｂとをさまざまに組み合わせた場合のシミュレーションを行った。なお、誘電体層１４および保護層１２を形成する材料は、実施例２において挙げた材料と同じものを用いた。比較例についても実施例２と同様に、第一保護層１２ａおよび第二保護層１２ｂのいずれも酸化チタン（ＴｉＯ２）である場合についてシミュレーションを行った。
【０１０２】
また、以下、実施例４の結果の項において、屈折率の大小について述べる際は、屈折率の実数部を比較しているものとする。
【０１０３】
（実施例４の結果）
実施例４および比較例において、第一保護層１２ａから発生した最も強い近接場光の強度（ａ）と、第二保護層１２ｂから発生した最も強い近接場光の強度（ｂ）とを比較した（ｂ／ａ）結果を表２に示す。表２は、第一保護層１２ａと第二保護層１２ｂとのさまざまな組み合わせにおけるｂ／ａを示す表である。ｂ／ａの値は、保護層１２上に伝播される近接場光の微小化について示す値であり、値が小さい程より微小化されていることを示す。
【０１０４】
【表２】
【０１０５】
表２より、比較例のｂ／ａの値は１であるのに対し、実施例４のいずれの組み合わせにおいても、ｂ／ａの値は１より小さいことから、第二保護層１２ｂでは近接場光の伝播が防止されていることがわかった。
【０１０６】
さらに、実施例２における比較と同様な比較をした結果、実施例２と同様な結果が得られた。つまり、誘電体層１４の屈折率と比べ、第一保護層１２ａの屈折率を大きく、かつ第二保護層１２ｂの屈折率を小さくすることにより、近接場光の強度を維持しつつ、近接場光の発生領域を微小化できることがわかった。
【０１０７】
以上より、屈折率の異なる第一保護層１２ａと第二保護層１２ｂを用いることによって、近接場光の伝播を制御し、近接場光による加熱領域を微小化できることがわかる。また、導体層１１に電流を印加することによって、スリット１４内に磁界を発生させることができるため、より微小マークの記録が可能となり、高密度記録を行うことが出来る。
【０１０８】
なお、本発明における保護層１２は、２層に限られず、３層以上にすることにより、さらに近接場光の発生領域を微小化することも可能である。
【０１０９】
〔実施例５〕
実施例５では、図８に示すように、記録ヘッド２を情報記録再生装置２００に用いた場合に必要な、保護層１２の硬度について検証した。
【０１１０】
記録ヘッド２は、情報記録媒体２０５との浮上圧によって、情報記録媒体２０５との距離を一定に保つ。この浮上量は１０ｎｍ程度と非常に小さいため、情報記録媒体２０５との衝突などにより、記録ヘッド２は損傷を受けてしまう可能性がある。特に導体層１１が損傷を受けてしまうと、電流が印加できなくなり、誘電体層１４に十分な磁界を印加できなくなる。このため、導体層１１の損傷を防止することが必要である。
【０１１１】
そこで、記録ヘッド２は、導体層１１よりも硬い硬度を有する保護層１２が必要である。そのため、実施例１〜４において用いた保護層１２を形成する材料の硬度と、導体層１１を形成するＡｕの硬度とを、表３を参照して比較した。表３は、保護層１２を形成する材料および導体層１１を形成するＡｕの硬度を示す表である。
【０１１２】
【表３】
【０１１３】
表３より、実施例１〜４において用いた保護層１２を形成する材料は、いずれも導体層１１であるＡｕよりも高い硬度を示している。したがって、記録ヘッド２と情報記録媒体とが衝突した場合でも、導体層１１を保護することが可能である。さらに保護層１２にＴｉＮ、Ａｌ２Ｏ３、およびＳｉＮを用いた場合、これらは誘電体層１４であるＳｉＯ２よりも硬度が高いため、導体層１１だけでなく、誘電体層１４を保護することもできる。
【産業上の利用可能性】
【０１１４】
本発明に係る電磁界発生素子は、光アシスト磁気記録を行うことが可能な電磁界発生素子、およびこれらを含む記録ヘッドおよび情報記録再生装置に、好適に利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【０１１５】
【図１】本発明の第一の実施形態に係る電磁界発生素子と、偏向方向がＹ方向のレーザ光を照射した時の近接場光発生領域を説明する平面図である。
【図２】本発明の第一の実施形態に係る電磁界発生素子と、偏向方向がＸ方向のレーザ光を照射した時の近接場光発生領域を説明する平面図である。
【図３】本発明の第一の実施形態に係る記録ヘッドを側面から見た断面図である。
【図４】本発明の実施形態に係る電磁界発生素子について、記録ヘッドの空気の流出端側からみた平面図である。
【図５】本発明の第二の実施形態に係る電磁界発生素子と、偏向方向がＹ方向のレーザ光を照射した時の近接場光発生領域を説明する平面図である。
【図６】本発明の第三の実施形態に係る記録ヘッドの断面図である。
【図７】本発明の第三の実施形態に係る記録ヘッドの断面図である。
【図８】本発明の第四の実施形態に係る情報記録再生装置を説明する模式図である。
【図９】本発明の第四の実施形態に係る情報記録再生装置の制御部を説明するブロック図である。
【図１０】本発明の実施形態に係る電磁界発生素子に、偏向方向がＹ方向のレーザ光を照射した時の近接場光の強度をシミュレーションした結果を示す図である。
【図１１】本発明の実施形態に係る電磁界発生素子に、偏向方向がＸ方向のレーザ光を照射した時の近接場光の強度をシミュレーションした結果を示す図である。
【符号の説明】
【０１１６】
１，１’ 電磁界発生素子
２，３０，４０，１００ 記録ヘッド
１０ 基板
１１ 導体層
１２ 保護層
１２ａ 第１保護層
１２ｂ 第２保護層
１３ サスペンション
１４ スリット
１５ 狭窄部
１６ 近接場光発生部
１７ 保護層同士の境界
２０ 再生素子
２１，２２ 光源
２００ 情報記録再生装置
２０１ サスペンション
２０２ アーム
２０３ アクチュエータ
２０４ スピンドル
２０５ 情報記録媒体
３００ 制御部
３０１ 制御回路
３０２ スピンドル駆動回路
３０３ 位置制御回路
３０４ 記録ヘッド駆動回路
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、
前記基板上に形成され、誘電体層からなるスリットと、
前記基板上に形成され、前記スリットによって狭窄された狭窄部を有する導体層と、
前記導体層および前記スリット上に形成された保護層とを備え、
光源からの光が前記狭窄部に照射されることにより、前記狭窄部から近接場光を発生させる電磁界発生素子であって、
前記保護層は、互いに屈折率の異なる複数の保護層からなり、
前記複数の保護層のうち第１の保護層と、当該第１の保護層とは異なる第２の保護層との境界は、前記スリット上にあることを特徴とする電磁界発生素子。
【請求項２】
前記第１の保護層の屈折率の実数部が、前記第２の保護層の屈折率の実数部よりも大きいことを特徴とする請求項１に記載の電磁界発生素子。
【請求項３】
前記第１の保護層の屈折率の実数部が、前記スリットの屈折率の実数部よりも大きく、
前記第２の保護層の屈折率の実数部が、前記スリットの屈折率の実数部よりも小さいことを特徴とする請求項１または２に記載の電磁界発生素子。
【請求項４】
前記保護層の硬度が前記スリットおよび前記導体層の硬度よりも大きいことを特徴とする請求項1〜３のいずれかに１項に記載の電磁界発生素子。
【請求項５】
前記スリットが、石英から形成されることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の電磁界発生素子。
【請求項６】
前記第１の保護層が酸化チタン、窒化シリコン、または酸化アルミニウムからなり、前記第２の保護層が窒化チタンからなることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の電磁界発生素子。
【請求項７】
半導体レーザ素子が、前記基板上に設けられていることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の電磁界発生素子。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれか１項に記載の電磁界発生素子と、サスペンションとを備えることを特徴とした記録ヘッド。
【請求項９】
請求項８に記載の記録ヘッドと、光アシスト磁気記録媒体と、前記光アシスト磁気記録媒体に記録された情報の再生を行う再生素子とを備えていることを特徴とする情報記録再生装置。
【請求項１０】
前記再生素子が、前記基板上に備えられていることを特徴とする請求項９に記載の情報記録再生装置。
【請求項１】
基板と、
前記基板上に形成され、誘電体層からなるスリットと、
前記基板上に形成され、前記スリットによって狭窄された狭窄部を有する導体層と、
前記導体層および前記スリット上に形成された保護層とを備え、
光源からの光が前記狭窄部に照射されることにより、前記狭窄部から近接場光を発生させる電磁界発生素子であって、
前記保護層は、互いに屈折率の異なる複数の保護層からなり、
前記複数の保護層のうち第１の保護層と、当該第１の保護層とは異なる第２の保護層との境界は、前記スリット上にあることを特徴とする電磁界発生素子。
【請求項２】
前記第１の保護層の屈折率の実数部が、前記第２の保護層の屈折率の実数部よりも大きいことを特徴とする請求項１に記載の電磁界発生素子。
【請求項３】
前記第１の保護層の屈折率の実数部が、前記スリットの屈折率の実数部よりも大きく、
前記第２の保護層の屈折率の実数部が、前記スリットの屈折率の実数部よりも小さいことを特徴とする請求項１または２に記載の電磁界発生素子。
【請求項４】
前記保護層の硬度が前記スリットおよび前記導体層の硬度よりも大きいことを特徴とする請求項1〜３のいずれかに１項に記載の電磁界発生素子。
【請求項５】
前記スリットが、石英から形成されることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の電磁界発生素子。
【請求項６】
前記第１の保護層が酸化チタン、窒化シリコン、または酸化アルミニウムからなり、前記第２の保護層が窒化チタンからなることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の電磁界発生素子。
【請求項７】
半導体レーザ素子が、前記基板上に設けられていることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の電磁界発生素子。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれか１項に記載の電磁界発生素子と、サスペンションとを備えることを特徴とした記録ヘッド。
【請求項９】
請求項８に記載の記録ヘッドと、光アシスト磁気記録媒体と、前記光アシスト磁気記録媒体に記録された情報の再生を行う再生素子とを備えていることを特徴とする情報記録再生装置。
【請求項１０】
前記再生素子が、前記基板上に備えられていることを特徴とする請求項９に記載の情報記録再生装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【公開番号】特開２００９−１６３８３４（Ｐ２００９−１６３８３４Ａ）
【公開日】平成２１年７月２３日（２００９．７．２３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−１６３４（Ｐ２００８−１６３４）
【出願日】平成２０年１月８日（２００８．１．８）
【出願人】（０００００５０４９）シャープ株式会社 (33,933)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年７月２３日（２００９．７．２３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年１月８日（２００８．１．８）
【出願人】（０００００５０４９）シャープ株式会社 (33,933)
【Ｆターム（参考）】
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