電磁界発生素子、記録ヘッドおよび記録装置
【課題】電磁界発生素子によって発生する磁界が、記録ビットの位置においては磁気記録媒体の保磁力を大きく上回り、また、記録ビット以外の位置においては近接場によって低下した磁気記録媒体の保磁力を下回ることによって、高密度な磁気記録をより確実に行うことが可能な磁界発生素子を実現する。
【解決手段】電磁界発生素子１０は、光１７が照射される面と垂直な方向に、スリット開放部１３１とスリット端部１３２とが対向する方向を第１の方向とするスリット１３が貫通して形成されている導体１１を備え、導体１１に電流１４が流れると磁界１５を発生させ、スリット１３に光１７が入射すると近接場１８を発生させる電磁界発生素子であって、導体１１の光１７が出射する面のうち少なくとも一部に設けられる軟磁性体１２をさらに備えていることを特徴とする。
【解決手段】電磁界発生素子１０は、光１７が照射される面と垂直な方向に、スリット開放部１３１とスリット端部１３２とが対向する方向を第１の方向とするスリット１３が貫通して形成されている導体１１を備え、導体１１に電流１４が流れると磁界１５を発生させ、スリット１３に光１７が入射すると近接場１８を発生させる電磁界発生素子であって、導体１１の光１７が出射する面のうち少なくとも一部に設けられる軟磁性体１２をさらに備えていることを特徴とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は電磁界発生素子、電磁界発生素子を備えた記録ヘッドおよび記録ヘッドを用いた情報記録再生装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
現在、光記録媒体、磁気記録媒体およびこれらの媒体の記録再生装置においては、記録容量の大容量化を目指してさまざまな研究開発が進められている。その中でも、光アシスト磁気記録方式は、次世代の高密度な磁気記録方式として注目を浴びている。
【０００３】
光アシスト磁気記録方式は、高い保磁力を有する磁性体を磁気記録媒体として用い、記録密度の向上を図る技術である。記録密度を高めるためには、磁気記録媒体上に形成する記録ビットのサイズを小さくする必要がある。しかしながら、記録ビットのサイズの微細化に伴い、書き込まれた磁気情報が消失する、という問題が生じる。上記の問題は、磁性体の超常磁性に起因する問題である。記録ビットを小さくすればするほど、記録ビットは不安定になり、磁気秩序を保つことが困難な状態になる。その結果、記録された磁気情報は、わずかなノイズによって消失する。近年の高密度な磁気記録媒体においては、記録ビットの微細化が進められた結果、室温の熱エネルギーによる熱揺らぎでさえ、磁気記録の消失の原因となるほどである。
【０００４】
上記問題は、磁気記録媒体として高い保磁力を有する磁性材料を用いることによって解決することができる。高保磁力の磁性材料は、記録ビットを微細化しても磁気秩序を失いにくいという特色を有している。その一方で、高保磁力の磁性材料に磁気情報を書き込むためには、その保磁力を上回る磁界を発生可能な書き込み素子が必要となる。すなわち、通常の磁気ヘッドでは磁気情報の書き込みができない、という新たな問題が生じる。
【０００５】
そこで、光アシスト磁気記録方式では、磁気記録媒体に光を集光して照射することによって、局所的に磁気記録媒体を加熱し温度を上昇させる。磁性体の保磁力は、温度の上昇に伴い減少するので、加熱された部分の保磁力は局所的に減少し、磁気情報を記録することが可能となる。また近年では、さらなる高密度記録を行うために、局所的に加熱するための手段として近接場を利用する方式も提案されている。
【０００６】
加熱手段として近接場を利用する磁気ヘッドの一例として、導体に狭窄部が形成されており、狭窄部に光が入射することによって近接場が発生し、狭窄部に電流を流すことによって磁界を発生する電磁界発生素子が、例えば特許文献１に開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００６−１２０２９４（２００６年５月１１日公開）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
一般に、磁気記録媒体に対して記録を行う際、電磁界発生素子によって印加される磁界は、磁気記録を行う記録ビットの位置においては近接場によって低下した磁気記録媒体の保磁力を上回り、かつ、当該記録ビットに隣接する記録ビット以外の位置においては磁気記録媒体の保磁力を下回る必要がある。さらに、磁器記録を行う記録ビットに対して印加される磁界が、磁気記録媒体のもつ保磁力を大きく上回っているほど、確実な磁気記録が可能となる。
【０００９】
より高密度な磁気記録を行う場合、つまり、より記録ビットが小さい場合、特許文献１の技術を用いて発生する磁界は、記録ビット以外の位置においては磁気記録媒体のもつ保磁力を下回るようにする必要がある。上記磁界は、記録ビット中央において磁界がより強く、記録ビット端部において磁界がより弱い、という風に分布されている。そのため、導体に流す電流を小さくすることによって、記録ビット以外の位置において保磁力以下の磁界にすることが可能である。しかし、その場合、記録ビット中央における磁界も弱まってしまうため、発生磁界と保磁力との差が小さくなり、磁気記録の確実性が低下する。よって、確実性の高い磁気記録が可能な磁界強度を維持しつつ、その磁界の発生領域を局所的にする必要がある。
【００１０】
本発明は、上記の課題を鑑みてなされたものであり、その目的は、電磁界発生素子によって発生する磁界が、記録ビットの位置においては近接場によって低下した磁気記録媒体の保磁力を大きく上回り、また、記録ビット以外の位置においては磁気記録媒体の保磁力を下回ることによって、高密度な磁気記録をより確実に行うことが可能な磁界発生素子、当該電磁界発生素子を備えた記録ヘッド、および当該記録ヘッドを備えた記録装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記の課題を解決するために、本発明に係る電磁界発生素子は、
光が照射される面と垂直な方向に、スリット開放部とスリット端部とが対向する方向を第１の方向とするスリットが貫通して形成されている導体を備え、当該導体に電流が流れると磁界を発生させ、当該スリットに当該光が入射すると近接場を発生させる電磁界発生素子であって、
上記導体の上記光が出射する出射面のうち少なくとも一部に設けられる軟磁性体をさらに備えていることを特徴としている。
【００１２】
上記の構成によれば、電磁界発生素子は、光が照射される面とスリット開放部とスリット端部とが対向する方向を第１の方向とするスリットが貫通して形成されている導体を備えている。電磁界発生素子では、導体に電流が流れると磁界を発生させ、スリットに光が入射すると近接場を発生させる。
【００１３】
電磁界発生素子によって発生する磁界は、スリット近傍からスリットが形成されていない面の方向に近づくにつれ、光が照射される面と垂直な方向の磁界成分が小さくなる。ここで、電磁界発生素子が導体の光が出射する面のうち少なくとも一部に設けられる軟磁性体を備えているので、発生した磁界の磁束が軟磁性体によって収束されることにより、当該磁界成分が急激に小さくなる。
【００１４】
これにより、電磁界発生素子によって発生する磁界が、記録ビット以外の位置においては磁気記録媒体のもつ保磁力を下回り、かつ記録ビットの位置において磁気記録媒体のもつ保磁力を大きく上回る。したがって、磁気記録媒体に対してより確実に記録を行うことが可能となる。
【００１５】
本発明に係る電磁界発生素子では、さらに、上記スリットの第１の方向に対して垂直でありかつ上記光が照射される面と平行な方向における上記スリットの上記光が照射される範囲における最大幅が、上記光の波長より短くてもよい。
【００１６】
上記の構成によって、導体におけるスリットが形成された面に対して、スリット部分を含むように光が照射されると、近接場のみを発生させると共に、発生した近接場を回折限界を超えた狭い領域に局在化することができる。また、スリットに照射された光がスリットをそのまま透過することを防ぐことができるので、照射された光が近接場のバックグラウンドとなることを防ぐことができる。
【００１７】
本発明に係る電磁界発生素子では、さらに、上記導体の上記光の出射面における、上記スリットの内部の面と上記出射面との境界から上記軟磁性体における表面プラズモンの侵入長以下だけ離れた位置の少なくとも一部には、上記軟磁性体が形成されておらず、代わりに上記導体が形成されていてもよい。
【００１８】
上記の構成によれば、電磁界発生素子では、磁気記録媒体により近い位置で近接場を発生させることが可能となる。また、その際、発生した表面プラズモンに軟磁性体が影響を与えることがない。したがって、照射した光を効率良く近接場に変換し、磁気記録媒体に作用させることができる。
【００１９】
本発明に係る電磁界発生素子では、さらに、照射される上記光は直線偏光であり、上記直線偏光の電界ベクトルは、上記スリットの第１の方向に対して平行な方向であってもよい。
【００２０】
上記の構成によって、電磁界発生素子において、スリットを形成する表面のうち、スリットの第１の方向に対して垂直な面にのみ選択的に表面プラズモンを励起することができる。したがって、表面プラズモンの伝播を阻害しないような軟磁性体の形成位置を、より広くすることが可能となる。
【００２１】
本発明に係る電磁界発生素子では、さらに、上記導体における上記光の出射面の全面に上記軟磁性体が設けられていてもよい。
【００２２】
上記の構成によれば、より多くの磁束が軟磁性体に収束される。したがって、磁界成分は、スリット近傍から上記導体におけるスリットの形成されていない面に近づくにつれて小さくなる。これにより、光が照射される面と垂直な方向の磁界成分を、より急激に小さくすることができる。その結果、記録ビットの位置において発生する磁界と磁気記録媒体の有する保磁力との差を、より大きくすることが可能となる。
【００２３】
本発明に係る電磁界発生素子は、上記導体における上記スリットが形成されていない面の少なくとも一部に形成される第２の軟磁性体をさらに備えていてもよい。
【００２４】
上記の構成とすることによって、電磁界発生素子では、より広い領域にわたって磁束を収束させることが可能となる。その結果、電磁界発生素子によって発生する磁界は、スリット近傍からスリットが形成されていない面の方向に近づくにつれ、より急激に小さくなるため、記録ビットの位置において発生する磁界と磁気記録媒体のもつ保磁力との差をより大きくすることが可能となる。
【００２５】
本発明に係る電磁界発生素子では、さらに、上記第２の軟磁性体が、上記光の波長に対して透光性を備えていなくてもよい。
【００２６】
上記の構成によって、上記スリットが形成されていない面に設けられた第２の軟磁性体が照射する光を遮断し、近接場のバックグラウンドとなることを防ぐ。このことにより、電磁界発生素子を設計する際の自由度が上がる。また、上記スリットが形成されていない面に設けられた上記軟磁性体が光を遮断することによって、導体の幅を狭めることができる。導体の幅を狭めることによって、軟磁性体をスリットにより近い位置に形成できるため、スリット近傍から上記導体におけるスリットの形成されていない面に近づくにつれ小さくなる、光が照射される面と垂直な方向の磁界成分をより急激に小さくすることができる。さらに、導体の幅を狭めることによって、電磁界発生素子を作成するために必要な導体の量を削減できるため、製造コストも低減される。
【００２７】
本発明に係る電磁界発生素子では、さらに、上記スリットが上記スリットの第１の方向と上記光の照射される方向の両方に平行な対称面に対して対称な形状を有しており、上記対称面に対して、上記導体、及び上記軟磁性体が対称な構造を有していてもよい。
【００２８】
上記の構成によって、電磁界発生素子が発生する磁界が、上記対称面に対して対称に発生する。よって、上記スリットの内部および近傍において、上記光が照射される面に対して垂直な磁界成分をより大きくすることができる。
【００２９】
本発明に係る電磁界発生素子では、さらに、上記導体と上記軟磁性体とが直接接していることが好ましい。
【００３０】
導体に電流を流すことによって生じる磁束は、導体表面において最も多い。上記の構成によって、より多くの磁束が軟磁性体に収束されるので、光が照射される面と垂直な方向の磁界成分は、スリット近傍から導体におけるスリットの形成されていない面に近づくにつれ、より急激に小さくなる。その結果、記録ビットの位置において発生する磁界と磁気記録媒体のもつ保磁力との差をより大きくすることが可能となる。
【００３１】
本発明に係る電磁界発生素子では、さらに、上記軟磁性体が絶縁性を有した軟磁性体であってもよい。
【００３２】
上記の構成によって、上記導体から上記軟磁性体に電流が流れることを防ぐことが出来る。このことによって、導体に流れる電流密度が低下することを防げるので、記録ビットの位置において発生する磁界と磁気記録媒体のもつ保磁力との差をより大きくすることが可能となる。
【００３３】
本発明に係る電磁界発生素子は、さらに、上記光を照射するための光源として半導体レーザ素子を備え、上記半導体レーザ素子が一体形成されていてもよい。
【００３４】
上記の構成にすることによって、光源からの光をスリットに導入するための光学系が不要となる。したがって、電磁界発生素子の小型化を可能とする。また、光学系が存在しないことにより、光の照射位置にずれが生じることが少ないため経時変化を抑制できる。
【００３５】
本発明に係る記録ヘッドは、本発明の一様態に係る電磁界発生素子と、スライダと、光源とを備えていることを特徴としている。
【００３６】
上記の構成によって、記録ビットの位置において、磁気記録媒体のもつ保磁力との差が大きな磁界を発生させる電磁界発生素子と近接場とを利用するため、微細化された記録ビットを有する磁気記録媒体に対して確実に磁気記録を行うことができる。
【００３７】
本発明に係る記録ヘッドは、再生素子をさらに備え、電磁界発生素子が備える軟磁性体が再生素子と隣接していることが好ましい。
【００３８】
上記の構成によって、電磁界発生素子を構成する軟磁性体が、再生素子の磁気シールド層として機能する。したがって、電磁界発生素子を構成する軟磁性体とは別個の磁気シールド層を再生素子に設ける必要がない。よって、記録ヘッドを小型化することができる。また、再生素子に別個の磁気シールド層を形成する必要がないため、製造コストを低減できる。
【００３９】
本発明に係る記録装置は、本発明の一様態に係る記録ヘッドを備えていることを特徴とする。
【００４０】
上記の構成によって、光アシスト磁気記録方式による磁気記録装置を実現できる。記録ヘッドが備える電磁界発生素子が、微細化された記録ビットを有する磁気記録媒体に対して確実に磁気記録を行うことが可能な磁気記録装置を実現できる。
【発明の効果】
【００４１】
本発明は、磁気記録媒体に対し、高密度かつ確実に磁気情報を書き込むことが可能な電磁界発生素子を実現することができる効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】本発明の一実施形態に係る電磁界発生素子の概略を示した図である。（ａ）は、電磁界発生素子の斜視図である。（ｂ）は電磁界発生素子を、磁界および近接場を作用させる対象物の方向から見た場合の概略図である。（ｃ）は、（ｂ）の１Ａ−１Ａ線における断面を矢印方向から見た場合の概略図である。（ｄ）は、（ｂ）の１Ｂ−１Ｂ線における断面を矢印方向から見た場合の概略図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る電磁界発生素子について、図１（ｂ）に示す１Ａ−１Ａ線における断面を矢印方向に見た場合の概略図である。
【図３】電磁界シミュレーションによって得られた、本発明の一実施形態に係る電磁界発生素子によって発生する磁界と、参考形態に係る電磁界発生素子によって発生する磁界との強度分布を示したグラフである。
【図４】本発明の一実施形態に係る電磁界発生素子の概略を示した図である。（ａ）は、電磁界発生素子の斜視図である。（ｂ）は電磁界発生素子を、磁界および近接場を作用させる対象物の方向から見た場合の概略図である。（ｃ）は、（ｂ）の１Ａ−１Ａ線における断面を矢印方向から見た場合の概略図である。（ｄ）は、（ｂ）の１Ｂ−１Ｂ線における断面を矢印方向から見た場合の概略図である。
【図５】電磁界シミュレーションによって得られた、本発明の第２の実施形態に係る電磁界発生素子によって発生する磁界と、本発明の第１の実施形態考に係る電磁界発生素子によって発生する磁界との強度分布を示したグラフである。
【図６】本発明の一実施形態に係る電磁界発生素子の作成過程を示す概略図である。
【図７】本発明の一実施形態に係る電磁界発生素子を備えた記録ヘッドの概略図である。
【図８】本発明の一実施形態に係る電磁界発生素子および記録ヘッドを備えた記録装置の概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００４３】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しつつ詳細に説明する。
〔実施形態１〕
本発明の電磁界発生素子に関する実施の一形態について、図１〜図３に基づいて説明すれば以下のとおりである。
（電磁界発生素子１０の構成）
本発明の一実施形態に係る電磁界発生素子１０の概略図を、図１に示す。図１（ａ）は、電磁界発生素子１０の斜視図である。図１（ｂ）は、電磁界発生素子１０を、磁界１５および近接場１８を作用させる対象物の方向から見た場合の概略図である。
【００４４】
図１（ａ）および（ｂ）に示すように、電磁界発生素子１０は、導体１１および軟磁性体１２を備える。また、近接場１８を発生させるために光１７を電磁界発生素子１０に照射する。以下において、光１７を照射する面を照射面と呼ぶ。電磁界発生素子１０が備える導体１１には、光１７の照射面と垂直な方向にスリット１３が貫通して形成されている。以下において、光１７がスリット１３から出射する面を出射面と呼ぶ。なお、図１（ｂ）に示す１Ｂ−１Ｂ線は、スリット１３における第１の方向に対して平行な線である。スリット１３における第１の方向とは、スリット端部１３１とスリット開放部１３２とを繋ぐ方向のことある。導体１１および軟磁性体１２を備える電磁界発生素子１０の構造は、この１Ｂ−１Ｂ線に対して対称となっていることが好ましい。この理由については後述する。
【００４５】
次に、説明を明確にするために、座標軸を次のように定義する。光１７の照射面をｘｙ平面と定義し、ｘｙ平面に対して直交する方向をｚ軸と定義する。また、ｘｙ平面において、スリット１３の第１の方向をｙ軸と定義し、ｙ軸およびｚ軸に対して垂直な方向をｘ軸と定義する。
【００４６】
スリット１３は、ｚ軸方向において導体１１を貫通すると共に、ｙ軸方向において軟磁性体１２および導体１１を残す位置に設けられている（図１（ｂ）参照）。したがって、導体１１に電流１４を流すことによって、導体１１は電磁石として機能し磁界１５が発生する。図１（ａ）および（ｂ）に示す向きに電流１４を流した場合は、磁界１５の矢印が示すように、スリット１３の内部において、ｚ軸上を光の入射面から出射面に向かう磁界１５が発生する。また、電流１４の方向を反転することによって、磁界１５の向きも反転する。
【００４７】
本実施形態において、スリット１３の形状をｘｙ平面において矩形として図示しているが、スリット１３の形状はこれに限定されない。スリット１３の形状はＶ字形状や半円形状の溝であってもよい。
【００４８】
スリット１３の内部はなにも構造が形成されていない、すなわち空気で満たされた状態でもよい。したがって、電磁界発生素子１０を製造する際に、スリット内部の構造に起因して製造の困難さが変わることはない。すなわち、電磁界発生素子１０はその製造過程において、スリット１３のサイズによる制約を受けない。
（導体１１）
次に、導体１１およびスリット１３について、図１（ｂ）〜（ｄ）を参照して詳しく説明する。図１（ｃ）は、図１（ｂ）の１Ａ−１Ａ線における断面を矢印の方向に見た場合の概略図を示す。図１（ｄ）は、図１（ｂ）の１Ｂ−１Ｂ線における断面を矢印の方向に見た場合の概略図を示す。
【００４９】
導体１１は上述のように電磁石として機能する。導体１１が、より強い磁界を発生するためには、導体１１になるべく大きな電流を流す必要がある。したがって、導体１１に用いる材料は電気伝導率が高いことが好ましい。導体に電流を流すと、導体の抵抗値と、電流値とに応じてジュール熱が発生する。ジュール熱の発熱量が大きくなりすぎると、導体１１の変形、または断線などの熱破壊を引き起こす。より強い磁界を発生するために、電流値を抑制することは好ましくないため、導体１１の抵抗値を低減する、すなわち、導体１１には電気伝導率の高い材料を用いることが好ましい。
【００５０】
図１（ａ）に示す光１７をスリット１３に照射することによって、スリット端部１３１において近接場１８が発生する。この際、近接場１８の強度を表面プラズモン共鳴により増幅するためにも、導体１１は電気伝導率が高いことが望ましい。よって、導体１１に用いる材料は、電気伝導率が高いＡｕ、Ｐｔ、ＡｇおよびＣｕなどの金属であることが好ましい。なお、近接場が発生する原理については後述する。
【００５１】
導体１１の抵抗値を低減するもう１つの方法として、導体１１の断面積が大きくなるように電磁界発生素子１０を設計してもよい。この場合、導体１１の断面積を大きくすることによって抵抗値は低減され、許容される電流値は大きくなるが、上記金属材料の使用量増加に伴うコストアップや、素子の大型化につながる。
（スリット１３）
次に、導体１１に形成するスリット１３について説明する。スリット１３の内部は、上述したようになにも形成されていない、すなわち空気で満たされた状態でもよい。また、スリット１３の内部には誘電体が単に充填されていてもよい。いずれの場合においても、スリット１３の内部に、特別な構造は形成されていない。スリット１３の内部に誘電体を形成する場合には、少なくとも光１７の波長に対して透光性を有する誘電体を用いることが好ましい。
【００５２】
図１（ｂ）に示すように、スリット１３のｘ軸方向の長さをＷ３、ｙ軸方向の長さをＬ３とする。また、スリット１３によって隔てられた導体１１のｘ軸方向の長さは、スリット１３の両側で等しく、それぞれをＷ１とする。導体１１の、スリット１３の端部からｙ軸方向に沿って軟磁性体１２までの長さをＬ１とする。また、図１（ｃ）に示すように、導体１１のｚ軸方向の長さをｈ１とする。
【００５３】
導体１１の構造が１Ｂ−１Ｂ線に対して対称ではない場合は、発生する磁界１５の向きがスリット１３のｘ軸方向の中心線上において、磁界１５がｘ成分を持つ。したがって、磁界１５はｚ軸と平行にはならずにｘ軸方向に傾くことになる。磁界１５のｘ軸方向の成分に対するｚ軸方向の成分の割合を大きくしたい場合、導体１１の形状は、１Ｂ−１Ｂ線に対して対称であることが好ましい。
【００５４】
導体１１に設けられたスリット１３のＷ３は、磁界１５と近接場１８の発生領域とを微小にするためには、なるべく短い方がよい。特に、光１７がスリット１３をそのまま透過し、近接場１８のバックグラウンドとならないためには、Ｗ３は光１７の波長以下の長さであることが好ましい。また、通常の光では回折現象のため、光１７を集光した際のスポット径を、光１７の波長より小さくすることは出来ない。すなわち、通常の光を用いて光アシスト磁気記録を行う場合、光を照射する最小スポット径は、光の波長に依存し、上記波長より小さなスポットを形成することは出来ない。しかし、Ｗ３を光１７の波長以下の長さに設定することによって、光１７はスリット１３を透過することが出来なくなり、近接場１８のみが発生する。特に、光１７の電界ベクトルの方向をスリット１３の第１の方向（ｙ軸方向）とすることによって、スリット端部１３１における近接場１８の発生領域は、ｘ軸方向においてはＷ３と同等の長さであり、かつ、ｙ軸方向においては表面プラズモン２１のスリット１３側の侵入長程度の長さと領域となる。この結果、近接場１８の発生領域を非常に小さくすることができる。このように、近接場１８は光の回折限界を超えた狭い領域に局在化させることができる。一方、スリット１３のＷ３が短すぎると、発生する磁界１５および近接場１８の強度が弱くなってしまう。
【００５５】
したがって、電磁界発生素子１０では、スリット１３の第１の方向に対して垂直でありかつ光１７の照射面と平行な方向おけるスリット１３の最大幅（すなわちＷ３）が、光１７の波長より短いことが好ましい。ここで、スリット１３のＷ３は、１０ｎｍ（スリット１３間でトンネル電流により導通が起こらない長さ）〜光１７の波長（光１７がバックグラウンドとならない長さ）であることが好ましく、１０ｎｍ〜光１７の半波長（光１７がバックグラウンドとならない、より好ましい長さ）であることがより好ましい。
（近接場１８）
図１（ｄ）に示すように、光１７を電磁界発生素子１０のスリット１３近傍に照射することによって、導体１１とスリット１３との界面において表面プラズモン２１が励起される。上記表面プラズモン２１は、導体１１とスリット１３との界面を、ｚ軸上において光の入射面から出射面に向かう方向に伝播し、導体１１の端部において近接場１８が発生する。光１７を効率良く近接場１８に変換するためには、導体１１とスリット１３との界面を伝播する表面プラズモン２１の減衰をなるべく抑制することが好ましい。表面プラズモン２１の伝播に伴う減衰を抑制するためには、導体１１のＷ１およびＬ１の少なくとも一方は、表面プラズモン２１の侵入長以上であることが好ましい。
【００５６】
また、導体１１の外側が誘電体（空気を含む）である場合、表面プラズモン２１を励起する界面に直交する方向における導体１１の幅を、表面プラズモン２１の侵入長以下とすると、導体１１とスリット１３との界面だけでなく、導体１１の外側の面にも表面プラズモン２１が発生する。例えば、光１７の電界ベクトルの方向をｙ軸方向とすると、表面プラズモン２１は、導体１１のｙ軸に直交する２つの面に発生する。このとき、近接場１８も２つの面における導体１１の端部で発生するため、近接場１８の発生領域が大きくなってしまう。
【００５７】
表面プラズモン２１の侵入長は、光１７の波長と導体１１の材料との両方に依存する。加えて、導体１１とスリット１３との界面で伝播する表面プラズモン２１のモードにも上記侵入長は依存する。典型的な表面プラズモン２１の侵入長は数ｎｍ〜数１０ｎｍである。上記Ｗ１およびＬ１のいずれか一方の長さ、または両方の長さを表面プラズモン２１の侵入長以上に設計するべきかは、導体１１とスリット１３との界面のうち、どの界面に表面プラズモン２１を励起するか（すなわち、光１７の電界ベクトルの方向）に依存する。
【００５８】
導体１１のｚ軸方向の長さｈ１は、表面プラズモン２１が伝播し、近接場１８を発生するために十分に短いこと、すなわち、表面プラズモンの伝播長以下であることが好ましい。上記伝播長は、光１７の波長、導体１１の材料、および、導体１１とスリット１３との界面で伝播する表面プラズモン２１のモードにも依存するが、数１０ｎｍ〜数１０μｍである。表面プラズモン２１の伝播に際して、表面プラズモン２１の減衰を抑制するためにはｈ１が短い方が好ましい。しかしながら、ｈ１を短く設定すると、導体１１の断面積が減少するために導体１１の抵抗値が大きくなり、許容される電流値が小さくなる虞がある。
（軟磁性体１２）
軟磁性体１２は、導体１１に電流を流すことによって生じる磁束を収束することによって、スリット１３の近傍からｘｙ平面上の方向に遠ざかるにつれて変化する磁界の方向を急激に変化させ、磁界のｚ方向成分を急激に小さくするために設けられている。
【００５９】
軟磁性体１２がスリット１３に近い位置に設けられていることによって、磁界１５はスリット１３に近い位置において収束される。また、電磁界発生素子１０が軟磁性体１２を備えることによって、上記磁束はｘｙ平面と、ｘｙ平面以外の面に沿う形に収束される。その結果、スリット近傍からｘｙ平面上の方向へ遠ざかると磁界の方向が急激に変化し、その結果、磁界のｚ方向成分が急激に小さくなる。したがって、軟磁性体１２は、導体１１に電流を流すことによって生じる磁界の強さよりも、低い保磁力を有している必要がある。なお、軟磁性体１２を配置する場所および形状についての詳細は後述する。
【００６０】
軟磁性体１２として用いる材料は、絶縁性の軟磁性体であることが好ましい。軟磁性体１２が絶縁性を有することによって、導体１１に電流を流した際に軟磁性体１２には電流が流れないために、導体１１における電流密度の減少を抑えることができる。したがって、磁界損失を低減し、導体１１は効率良く磁束を発生することができる。絶縁性軟磁性体としては、例えばマンガン亜鉛フェライト（Ｍｎ０．５Ｚｎ０．５Ｆｅ２Ｏ４）などの絶縁性の高いフェライトを用いることが好ましい。
【００６１】
一方、軟磁性体１２として用いる材料が、導電性の軟磁性体である場合は、導体１１と軟磁性体１２との界面に絶縁層が設けられていることが好ましい。これによって、導体１１に電流を流した際に軟磁性体１２への漏れ電流を防止できる。したがって、軟磁性体１２が絶縁性の軟磁性体である場合と同様に、導体１１における電流密度の減少を抑え、磁界損失を低減することができる。その結果、導体１１は効率良く磁束を発生することができる。
【００６２】
導電性を有する軟磁性体１２の材料として、金属磁性体であるＦｅ、ＣｏおよびＮｉを使用できる。また、上記金属磁性体のうち少なくとも１種類の磁性体を含む材料も、導電性を有する軟磁性体１２の材料として使用できる。上記の導電性の軟磁性体は、比透磁率、飽和磁化などの磁気特性が極めて優れている。したがって、上記の導電性軟磁性体を軟磁性体１２として用いることによって、スリット１３内部に形成する磁界１５の強度を高めることができる。導体１１と軟磁性体１２との界面に設ける絶縁層には、例えばＳｉＯ２層などを用いればよい。
（近接場１８の発生原理）
以下、本発明の一実施形態に係る電磁界発生素子１０における、近接場１８の発生原理について図１を参照して説明する。
【００６３】
図１（ｂ）の１Ｂ−１Ｂ線における断面を、矢印の方向に見た場合の概略図を図１（ｄ）に示す。図１（ｄ）において、電磁界発生素子１０に対して光１７が入射する側のｘｙ平面を照射面とする。また、電磁界発生素子１０において、照射面と対向するｘｙ平面を出射面とする。
【００６４】
図１（ｄ）に示すように、光１７をスリット１３に照射することによって、導体１１とスリット１３との界面において表面プラズモン２１が励起される。励起された表面プラズモン２１は、導体１１とスリット１３との界面を伝播し、出射面まで到達すると近接場１８に変換される。
【００６５】
通常、表面プラズモン２１の電界ベクトルは、２つの成分を持つ。具体的には、表面プラズモン２１が伝播する平面に垂直な方向の成分と、伝播方向の成分とである。これら２つの方向に直交する電界ベクトルは、表面プラズモン２１の励起に寄与しない。よって、表面プラズモン２１の励起効率を高めるためには、スリット１３に入射する光１７の電界ベクトルは、導体１１とスリット１３との界面に対してｐ偏光であることが望ましい。
【００６６】
本実施形態においては、スリット１３のｘｙ平面における形状を矩形としている（図１（ａ）参照）。そのため、導体１１とスリット１３との界面には、スリット端部１３１を含むxz平面に形成される第１の界面と、スリット端部１３１およびスリット開放部１３２の間に存在するyz平面に形成される第２の界面とが存在する。第１の界面に対して垂直な方向はｙ軸方向であり、第２の界面に対して垂直な方向はｘ軸方向である。したがって、光１７の電界ベクトルの方向は、ｘ軸方向、またはｙ軸方向のいずれかとすることが好ましい。
【００６７】
光１７の電界ベクトルの方向がｘ軸方向の場合、対向する２つの第２の界面において表面プラズモン２１が励起され、そして伝播する。よって、出射面において発生する近接場１８は、上記２つの第２の界面において励起および伝播する表面プラズモン２１の重ね合わせとなる。
【００６８】
一方、光１７の電界ベクトルの方向がｙ軸方向の場合、第１の界面において表面プラズモン２１が励起および伝播され、出射面において近接場１８が発生する。したがって、光１７の電界ベクトルの方向をｙ軸方向とすることによって、電界ベクトルの方向をｘ軸方向とした場合と比較して、近接場１８の発生領域をより微小にすることができる。光１７の電界ベクトルの方向をｙ軸方向とする場合、発生する近接場１８の強度を最大とするためには、光１７の強度分布のピーク位置が、スリット端部１３１の位置に対応するように光１７を照射することが好ましい。なお、以下では簡単のため、光１７の強度分布のピーク位置を、光１７の照射位置とする。
【００６９】
また、光１７の電界ベクトルの方向をｘ軸方向とする場合、光１７の照射位置を、スリット端部１３１からｙ軸の正方向にずらすことによって、発生する近接場１８の強度を高めることができる。これは、上記照射位置をスリット端部１３１からｙ軸の正方向にずらすことによって、スリット１３に照射される光量が増加するためである。よって、上記照射位置をスリット端部１３１とした場合と比較して、第２の界面のさらに広い領域から近接場１８が発生することになる。その結果、磁界１５が生じる領域以外に近接場１８が発生することになる。磁気記録媒体に、磁気情報を記録するための電磁界発生素子としては、磁界１５の発生領域と、近接場１８の発生領域とが、なるべく一致していることが好ましい。磁界１５の発生領域と、近接場１８の発生領域とをほぼ一致させるためには、光１７の照射位置をスリット端部１３１とすることが好ましい。以下、光１７の電界ベクトルの向きに関わらず、光１７の照射位置を、スリット端部１３１のｘ軸方向における中央として説明する。
（磁界１５の発生原理）
以下、本発明の一実施形態に係る電磁界発生素子１０における、磁界１５の発生原理について図１を参照して説明する。
【００７０】
導体１１に、図１（ａ）に示す向きに電流１４を流すと、電磁界発生素子１０の周辺には点線矢印の向きの磁界１５が発生する。導体１１が電磁石として機能し、その周辺には右ネジの法則に従って磁束が生じるためである。導体１１にはスリット１３が設けられているため、磁界１５の分布はスリット端部１３１に局在化する。
【００７１】
電磁石に流す電流と、その電磁石が発生する磁界強度とは、正の相関関係を持っている。したがって、導体１１に流す電流１４が大きいほど、発生する磁界１５は強くなる。しかしながら、導体１１に流すことのできる電流値には上限がある。導体１１に電流１４を流すと、導体１１の抵抗値と流す電流値とに依存して、ジュール熱が発生する。このジュール熱による発熱量が電磁界発生素子１０の許容する発熱量より大きい場合、導体１１が変形する、または断線するなどの熱破壊が生じる。導体１１に流す電流値に上限があるのはこのためである。
（軟磁性体１２の場所および形状）
以下、本発明の一実施形態に係る電磁界発生素子１０における、軟磁性体１２の場所および形状について図１および図２を参照して説明する。
【００７２】
軟磁性体１２は、電磁界発生素子１０の出射面に形成されている。スリット１３はスリット開放部１３２を備えているので、光１７の出射方向から見た場合、軟磁性体１２はコの字型に形成されている。
【００７３】
電磁界発生素子１０では、導体１１と、軟磁性体１２とが直接接している。これにより、より多くの磁束を軟磁性体１２に収束することが可能となる。その結果、ｘｙ平面上において磁界がスリット１３の近傍から離れるにつれ、磁界のｚ成分はより急激に小さくなる。したがって、記録ビットの位置において発生する磁界と、磁気記録媒体のもつ保磁力との差を、より大きくすることが可能となる。
【００７４】
導体１１の形状が、図１（ｂ）に示す１Ｂ−１Ｂ線に対して対称であることが好ましいことは、導体１１とスリット１３の項において述べた。導体１１の場合と同様に、軟磁性体１２の形状は、１Ｂ−１Ｂで示す線に対して対称であることが好ましい。したがって、スリット開放部１３２を含む面における軟磁性体１２のｘ軸方向の長さは、スリットを挟んだ両側において等しいことが好ましい。図１（ｂ）において、上記長さをＷ２として示している。本願明細書において、導体１１、軟磁性体１２の形状は、１Ｂ−１Ｂで示す線に対して対称であるとして説明をしている。したがって、スリット１３を挟んだ両側において、上記の各長さを、Ｗ１、Ｗ２として示している。
【００７５】
以上のように、電磁界発生素子１０では、スリット１３がスリット１３の第１の方向と光の照射される方向の両方に平行な対称面に対して対称な形状を有しており、当該対称面に対して、導体１１、及び軟磁性体１２が対称な構造を有している。この構成によって、電磁界発生素子１０が発生する磁界が、上記対称面に対して対称に発生する。よって、スリット１３の内部および近傍において、光１７が照射される面に対して垂直な磁界成分をより大きくすることができる。
【００７６】
スリット開放部１３２を含む面における軟磁性体１２のｘ軸方向の長さが、スリット１３を挟んだ両側において異なる場合、一端における上記長さをＷ２’、もう一端における上記長さをＷ２”とする。軟磁性体１２の形状が、１Ｂ−１Ｂで示す線に対して対称ではなくなることによって、電磁界発生素子１０の発生する磁界１５の対称性がｘ軸方向に関して失われる。具体的には、スリット１３内の１Ｂ−１Ｂで示す線上において、磁界１５がｘ成分を持ち、ｘ軸方向に傾く。
【００７７】
磁界１５のｘ成分に対するｚ成分の割合を大きくする場合、軟磁性体１２の形状は、図１（ｂ）に示す１Ｂ−１Ｂ線に対して対称であることが好ましい。
【００７８】
図１（ｂ）に示すように、１Ｂ−１Ｂ線上における軟磁性体１２の長さをＬ２とする。軟磁性体１２の長さＷ２およびＬ２は、可能な限り長いことが好ましい。Ｗ２およびＬ２が長ければ長いほど、軟磁性体１２によってより多くの磁界を収束させることが可能となるからである。
【００７９】
図１（ｃ）に示すように、軟磁性体１２のｚ軸方向の長さをｈ２とする。ｈ２は、できるだけ短いことが好ましい。電磁界発生素子１０によって近接場１８が発生するが、軟磁性体１２が設けられている場合、軟磁性体１２が設けられていない場合と比較して、近接場１８を作用させる磁気記録媒体からｈ２だけ遠い位置に、近接場１８が発生する。したがって、ｈ２が短ければ短いほど、近接場１８を磁気記録媒体に対して効果的に作用させることが可能となる。
【００８０】
電磁界発生素子１０では、さらに、導体１１における光１７の出射面の全面に軟磁性体１２が設けられていてもよい。この構成によれば、より多くの磁束が軟磁性体１２に収束される。したがって、磁界成分は、スリット１３近傍から導体１１におけるスリット１３の形成されていない面に近づくにつれて小さくなる。これにより、光が照射される面と垂直な方向の磁界成分を、より急激に小さくすることができる。その結果、記録ビットの位置において発生する磁界と磁気記録媒体の有する保磁力との差を、より大きくすることが可能となる。
【００８１】
特に図示していないが、電磁界発生素子１０は、導体１１において光１７が照射される面の少なくとも一部に設けられる、他の軟磁性体をさらに備えてしてもよい。この構成では、発生する表面プラズモン２１および近接場１８に影響がなければ、上記他の軟磁性体がない場合と比較して、発生する磁界１５が増強される。したがって、同じ大きさの磁気ビットに対して同等の確実性をもつ磁気記録を行うのに必要な電流１４を、より小さくすることが可能となる。
（電磁界発生素子５０）
本実施形態に係る変形例である電磁界発生素子５０を図２に示す。図２は、電磁界発生素子５０について、図１（ｂ）に示す１Ａ−１Ａで示す線における断面を矢印の方向から見た場合の概略図である。なお、電磁界発生素子１０と同様の部材については同様の符号を付し、その説明を省略する。
【００８２】
電磁界発生素子５０において、軟磁性体１２は、光１７の出射面のスリット１３周辺を除く領域に形成されている。言い換えれば、光１７の出射面における、スリット１３内部の面と上記出射面との境界からの距離が表面プラズモン２１の侵入長以下となる位置には、軟磁性体１２が形成されていない。その代わりに、その位置には導体１１が形成されている。
【００８３】
このような構成により、電磁界発生素子５０は、電磁界発生素子１０に比べて次の利点を有する。電磁界発生素子１０では、光の出射面における近接場１８の強度が、軟磁性体１２のｚ軸方向の長さ分だけ減衰してしまう。一方、電磁界発生素子５０では、このように減衰が生じないので、磁気記録媒体により近い位置において近接場１８を発生させることが可能となる。また、電磁界発生素子５０に設けられた軟磁性体１２は、表面プラズモン２１の強度に何ら影響を与えない。したがって、照射した光１７を効率良く近接場１８に変換し、磁気記録媒体に作用させることができる。
【００８４】
また、電磁界発生素子５０における光１７の出射面において、軟磁性体１２とスリット１３とのＸ軸方向の距離（Ｗ１−Ｗ２）およびＹ軸方向の距離（Ｌ１−Ｌ２）は、いずれも、軟磁性体１２における表面プラズモンの侵入長以上であってもよい。この構成によれば、スリット１３内部を伝搬する表面プラズモン２１に対して、軟磁性体１２が何ら影響を与えない。したがって、照射した光１７を効率良く近接場１８に変換し、磁気記録媒体に作用させることができる。
〔実施例１〕
以下、実施形態１に係る電磁界発生素子５０が発生する磁界１５について、電磁界シミュレーションの結果を図３に示す。なお、電磁界発生素子５０のシミュレーション結果と比較するために、比較形態の電磁界発生素子についても、電磁界シミュレーションを行った。上記比較形態の電磁界発生素子は、軟磁性体１２を備えていない電磁界発生素子である。
【００８５】
電磁界シミュレーションを計算する際、電磁界発生素子５０の各種パラメータを以下のように設定した。
・軟磁性体１２の比透磁率＝１００００
・Ｗ１＝５０ｎｍ
・Ｌ１＝５０ｎｍ
・ｈ１＝５０ｎｍ
・Ｗ２＝４０ｎｍ
・Ｌ２＝４０ｎｍ
・ｈ２＝１０ｎｍ
・Ｗ３＝５０ｎｍ
図３には、電磁界発生素子５０および比較形態の電磁界発生素子における所定の位置を基準として、ｘ軸方向に±１０ｎｍ離れた範囲において発生する磁界のｚ軸成分の分布を示している。当該所定の位置とは、スリット１３の中心（すなわち１Ｂ−１Ｂ線）を含み、かつ光の照射面に対して垂直な平面内にあり、ｙ軸上においてスリット端部１３１からスリット開放部１３２に向かって２５ｎｍ離れると共に、ｚ軸上において光の出射面から光の出射する方向に１５ｎｍ離れた位置のことである。
【００８６】
スリット１３の貫通している方向に対して直交する面内の、ｙ軸上においてスリット端部１３１からスリット開放部１３２に向かって２５ｎｍ離れた位置が、磁界強度の最大値を示す位置である。なお、ｚ軸上において光の出射面から光の出射する方向に１５ｎｍ離れた位置を基準とした、ｘ軸方向に±１０ｎｍ離れた範囲は、磁気記録される情報記録媒体が有する記録ビットの位置として想定して定めた。
【００８７】
また、電磁界発生素子５０および比較形態において、ｘ軸方向に±１０ｎｍの位置の磁界のｚ成分が同じ値となるように、それぞれの形態で異なる電流１４の大きさとして以下の値を設定した。
・比較形態の電流１４：１ｍＡ
・電磁界発生素子５０の電流１４：１．３４ｍＡ
・１Ａ−１Ａ線上からｘ軸方向に±１０ｎｍの位置の磁界のｚ成分：４１３５Ａ／ｍ
これにより、電磁界発生素子５０および比較形態の電磁界発生素子において、統一の条件すなわち「記録ビットの位置においては、磁界のｚ成分が情報記録媒体の保磁力を上回り、記録ビット以外の位置においては、磁界は情報記録媒体のもつ保磁力を下回る」という条件を適用した。
【００８８】
図３は、電磁界発生素子５０および比較形態の電磁界発生素子における、磁界のｚ軸成分の大きさの分布を示すグラフである。この図において、電磁界発生素子５０において発生した磁界のｚ成分を実線で示す。一方、比較形態の電磁界発生素子において発生した磁界のｚ成分を点線で示す。
【００８９】
図３を参照すれば、電磁界発生素子５０と比較形態の電磁界発生素子とにおいて、上記所定の位置からｘ軸方向に±１０ｎｍ離れた位置において発生する磁界のｚ成分の強度が同じになるように磁界を発生させた場合、その範囲内において、電磁界発生素子５０において発生する磁界のｚ成分は、参考形態の電磁界発生素子５０において発生する磁界のｚ成分よりも常に大きくなっていることが分かる。
【００９０】
以上のように、電磁界発生素子５０では、軟磁性体１２によって磁界の発生領域を局所化するので、記録ビット以外に印加される磁界を小さくしつつ、記録ビットに印加される磁界を大きくできる。これにより、電磁界発生素子５０では記録の安定性を高めることが可能となる。
〔実施形態２〕
本発明の別の実施形態に係る電磁界発生素子６０について、図４を参照して説明する。なお、電磁界発生素子１０および５０と同様の部材については同様の符号を付し、その説明を省略する。
【００９１】
本実施形態の電磁界発生素子６０では、導体１１におけるスリット１３が形成されていない面の少なくとも一部に、さらに軟磁性体（第２の軟磁性体）が設けられていることを特徴とする。
【００９２】
本実施形態の電磁界発生素子６０において、光１７が電磁界発生素子６０から出射するｘｙ平面の少なくとも一部に設けられる軟磁性体を、第１の軟磁性体１２１と定義する。すなわち、実施形態１における軟磁性体１２は、本実施形態における第１の軟磁性体１２１に相当する。したがって、本実施形態における第１の軟磁性体１２１の寸法Ｗ２、Ｌ２およびｈ２は、実施形態１における軟磁性体１２の寸法Ｗ２、Ｌ２およびｈ２と同様に定義する。また、上記ｘｙ平面以外の面であって、導体１１とスリット１３との界面を含まない面の一部に設けられる軟磁性体を、第２の軟磁性体１２２と定義する。したがって、電磁界発生素子６０では、軟磁性体１２は、第１の軟磁性体１２１と第２の軟磁性体１２２とからなる。
【００９３】
上記の構成とすることによって、電磁界発生素子６０では、より広い領域にわたって磁束を収束させることが可能となる。その結果、電磁界発生素子６０によって発生する磁界は、スリット１３近傍からスリット１３が形成されていない面の方向に近づくにつれ、より急激に小さくなる。これにより、記録ビットの位置において発生する磁界と磁気記録媒体のもつ保磁力との差を大きくすることが可能となる。
【００９４】
図４に示す電磁界発生素子６０では、導体１１とスリット１３との界面を含まない面の少なくとも一部に第２の軟磁性体１２２が設けられている。第２の軟磁性体１２２は、電磁界発生素子６０の照射面のうち、スリット１３の近傍を除く領域に形成されている。スリット１３はスリット開放部１３２を備えているので、光１７の入射方向から見た場合、第２の軟磁性体１２２はコの字型に形成されている。
【００９５】
図４に示すように、第２の軟磁性体１２２のｚ軸方向の長さをｈ１とする。また、第２の軟磁性体１２２のｘ軸方向の長さをＷ４とする。また、図４における１Ｂ’−１Ｂ’で示す線上における第２の軟磁性体１２２の長さをＬ４とする。
【００９６】
第２の軟磁性体１２２の形状は、導体１１および第１の軟磁性体１２１と同様の理由から、図４における１Ｂ’−１Ｂ’線に対し対称であることが好ましい。
【００９７】
本実施形態においては、第１の軟磁性体１２１と第２の軟磁性体１２２とが同じ材料からなる。しかしこれに限らず、第１の軟磁性体１２１と第２の軟磁性体１２２とがそれぞれ互いに異なる材料からなっていてもよい。
【００９８】
第２の軟磁性体１２２として、例えばマンガン亜鉛フェライト（Ｍｎ０．５Ｚｎ０．５Ｆｅ２Ｏ４）等のように、光を透過する材料を用いる場合は、光１７がスリット１３以外の部分を透過し、近接場１８のバックグラウンドとなることを防止するため、Ｗ１＋Ｗ３＋Ｗ１およびＬ１＋Ｌ３が光１７の照射範囲（光１７の波長と同程度）よりも長いことが好ましい。よって、Ｗ１およびＬ１は、少なくとも光１７の波長の半分以上であることが好ましい。上記の構成にすることによって、光を透過しない導体１１の設けられている領域が、光１７の照射範囲より広くなり、光１７がスリット１３以外の部分を透過することを防ぐことができる。
【００９９】
第２の軟磁性体１２２が透光性を有していない場合、Ｗ４+Ｗ１+Ｗ３+Ｗ１+Ｗ４およびＬ１+Ｌ４+Ｌ３が光の照射範囲よりも長くなることが好ましい。Ｗ４+Ｗ１+Ｗ３+Ｗ１+Ｗ４は、電磁界発生素子６０のｘ軸方向の長さであり、Ｌ１+Ｌ４+Ｌ３は電磁界発生素子６０のｙ軸方向の長さである。上記のように、電磁界発生素子のｘ軸およびｙ軸方向の長さが、光１７の照射範囲よりも長いことによって、光１７がスリット１３以外の経路を通って出射面に到達し、近接場１８のバックグラウンドとなることを防ぐことが出来る。
【０１００】
また、電磁界発生素子６０では、導体１１における光１７が照射される面の少なくとも一部に、さらに他の軟磁性体（第３の軟磁性体）が設けられていてもよい。その場合、発生する表面プラズモン２１および近接場１８に影響がなければ、第３の軟磁性体がない場合と比較して、発生する磁界１５が増強されるため、同等の確実性をもつ磁気記録を行うのに必要な電流１４を小さくすることが可能となる。第３の軟磁性体は、第２の軟磁性体１２２と連続して設けられていてもよい。その場合、第３の軟磁性体と第２の軟磁性体１２２とが離間している場合と比較して、形成が容易となる。
〔実施例２〕
以下、実施形態２に係る電磁界発生素子６０によって発生する磁界１５について、電磁界シミュレーションを計算した結果を図５に示す。なお、電磁界発生素子６０のシミュレーション結果と比較するために、電磁界発生素子５０についても、同様の電磁界シミュレーションを行った。
【０１０１】
電磁界シミュレーションを計算する際、電磁界発生素子６０および電磁界発生素子５０の各種パラメータを以下のように設定した。
・軟磁性体１２の比透磁率＝１００００
・Ｗ１＝５０ｎｍ
・Ｌ１＝５０ｎｍ
・ｈ１＝５０ｎｍ
・Ｗ２＝４０ｎｍ
・Ｌ２＝４０ｎｍ
・ｈ２＝１０ｎｍ
・Ｗ３＝５０ｎｍ
・Ｗ４＝５０ｎｍ
・Ｌ４＝５０ｎｍ
図５には、電磁界発生素子６０および電磁界発生素子５０における所定の位置を基準として、ｘ軸方向に±１０ｎｍ離れた範囲において発生する磁界のｚ軸成分の分布を示している。当該所定の位置とは、スリット１３の中心（すなわち１Ｂ−１Ｂ線）を含み、かつ光の照射面に対して垂直な平面内にあり、ｙ軸上においてスリット端部１３１からスリット開放部１３２に向かって２５ｎｍ離れると共に、ｚ軸上において光の出射面から光の出射する方向に１５ｎｍ離れた位置のことである。
【０１０２】
スリット１３の貫通している方向に対して直交する面内の、ｙ軸上においてスリット端部１３１からスリット開放部１３２に向かって２５ｎｍ離れた位置が、磁界強度の最大値を示す位置である。なお、ｚ軸上において光の出射面から光の出射する方向に１５ｎｍ離れた位置を基準とした、ｘ軸方向に±１０ｎｍ離れた範囲は、磁気記録される情報記録媒体が有する記録ビットの位置として想定して定めた。
【０１０３】
また、電磁界発生素子６０および電磁界発生素子６０において、ｘ軸方向に±１０ｎｍの位置の磁界のｚ成分が同じ値となるように、それぞれの形態で異なる電流１４の大きさとして以下の値を設定した。
・電磁界発生素子６０の電流１４：１．３４ｍＡ
・電磁界発生素子５０の電流１４：１．００ｍＡ
・上記所定位置からｘ軸方向に±１０ｎｍの位置の磁界のｚ成分：４１３５Ａ／ｍ
これにより、電磁界発生素子６０および電磁界発生素子６０において、統一の条件すなわち「記録ビットの位置においては、磁界のｚ成分が情報記録媒体の保磁力を上回り、記録ビット以外の位置においては、磁界は情報記録媒体のもつ保磁力を下回る」という条件を適用した。
【０１０４】
図５は、電磁界発生素子６０および電磁界発生素子５０における、磁界のｚ軸成分の大きさの分布を示すグラフである。この図において、電磁界発生素子６０において発生した磁界のｚ成分を実線で示す。一方、電磁界発生素子５０において発生した磁界のｚ成分を点線で示す。
【０１０５】
図５に示すように、電磁界発生素子６０と電磁界発生素子５０とにおいて、上記所定位置からｘ軸方向に±１０ｎｍの位置で発生する磁界のｚ成分の強度が同じになるように磁界を発生させた場合、その範囲内において、電磁界発生素子６０において発生する磁界のｚ成分は、電磁界発生素子５０において発生する磁界のｚ成分よりも常に大きくなっていることが分かる。
【０１０６】
以上のように、電磁界発生素子６０は、第２の軟磁性体１２２を備えることによって、より広い領域にわたって磁束を収束させることが可能となる。その結果、電磁界発生素子６０によって発生する磁界は、スリット１３近傍からスリット１３が形成されていない面の方向に近づくにつれ、より急激に小さくなるため、記録ビットの位置において発生する磁界と磁気記録媒体のもつ保磁力との差を大きくすることが可能となる。すなわち、記録の安定性を高めることが可能となる。
（電磁界発生素子の形成方法）
以下に、本実施形態に係る電磁界発生素子６０の形成方法を、図６を参照しながら説明する。なお、図６（ａ）から（ｇ）は、図４（ｂ）の１Ａ−１Ａ線を矢印方向から見た場合の断面図を示している。
【０１０７】
表面プラズモン２１を励起するために照射する光１７の波長に対して透光性を有する基板２２上に、導体１１の薄膜を形成する。その後、第２の軟磁性体１２２が形成される部分の導体１１を除去し、図６（ａ）に示す形状とする。以下の工程においても同様であるが、パターン形成にはこの際、導体１１のパターン形成にはリソグラフィプロセスを用いる。また、導体１１から、第２の軟磁性体１２２が形成される部分を除去するためには、エッチング、またはリフトオフなどの方法を用いればよい。以下の形成過程でも同様に、パターン形成にはリソグラフィプロセスを用い、材料の除去にはエッチング、またはリフトオフなどの方法を用いる。
【０１０８】
次に、第１の軟磁性体１２１及び第２の軟磁性体１２２形成される部分、すなわち、上記工程により導体１１が除去された部分および導体１１上の一部に、レジスト層２６を形成する（図６（ｂ）参照）。レジスト層２６は、スピンコートなどの方法で形成した後、リソグラフィプロセスを用いてパターン形成を行う。次に、図６（ｃ）に示すように再び導体１１を成膜する。その後、レジスト層２６をリフトオフすることにより、図６（ｄ）に示すような、中央に突出部を有する形状の導体１１が形成される。
【０１０９】
次に、基板２２の表面および導体１１の表面に、図６（ｅ）に示すように第１の軟磁性体１２１及び第２の軟磁性体１２２からなる軟磁性体１２を成膜し、軟磁性体１２の表面を研磨することによって軟磁性体１２の突出部を除去する（図６（ｆ）参照）。上記研磨は、導体１１の層に到達したと同時に、または、到達直後に終了することが好ましい。最後に収束イオンビーム（ＦＩＢ）加工により、導体１１の一部分を除去することによってスリット１３を形成する（図６（ｇ）参照）。
【０１１０】
第１の軟磁性体１２１および第２の軟磁性体１２２の少なくともいずれかに導電性軟磁性体を用いる場合には、導体１１から導電性軟磁性体への漏れ電流を防ぐ必要がある。そのためには、多層膜を形成する工程において、導体１１と導電性軟磁性体との界面に絶縁層を形成する必要がある。絶縁層を形成する材料としては、例えばＳｉＯ２を用いることができる。
【０１１１】
本実施形態は電磁界発生素子６０を一例としてその形成方法を説明したが、電磁界発生素子１０および５０についても、上記形成方法を用いて形成することが可能である。また、本実施形態に係る電磁界発生素子６０の形成方法は本実施形態において説明した方法に限定されず、本実施形態に係る電磁界発生素子６０を形成可能な他の形成方法であってもよい。
〔実施形態３〕
本発明の一実施形態に係る電磁界発生素子を備えた記録ヘッド１００について、図７に基づいて説明する。また、本発明の一実施形態に係る記録ヘッド１００を備えた記録装置について、図８に基づいて説明する。
（記録ヘッド）
図７は、本発明の実施形態１に係る電磁界発生素子１０を備えた記録ヘッド１００の構成例を示す概略図である。記録ヘッド１００は、少なくとも、電磁界発生素子１０とスライダ１９と光源１６と再生素子２４からなる。また、情報記録媒体２０上に記録ヘッド１００は浮上している。
【０１１２】
アーム２５は、スライダ１９に接続されている。上記スライダ１９の端部には、再生素子２４が形成されている。また、再生素子２４に隣接して、光源１６と電磁界発生素子１ ０とが一体形成されている。再生素子２４と、光源１６および電磁界発生素子１０は、例えばＡｕＳｎなどの中間層２３により接着されている。
【０１１３】
スライダ１９の材料は、ＡｌＴｉＣが好ましいが、光源１６を構成する材料の一つでもよい。スライダ１９の情報記録媒体２０に対向する面（ＡＢＳ面）には、特定の形状のパターンが形成されている。上記パターンが形成されていることによって、情報記録媒体２０の回転に伴ってスライダ１９が風圧を受ける。アーム２５からスライダ１９が受ける力と、上記風圧により生じる力とが釣り合う位置にスライダ１９は浮上する。その結果、スライダ１９は、情報記録媒体２０上を数ｎｍ〜数１０ｎｍの高さで浮上する。
【０１１４】
光源１６には、小型化のために半導体レーザ素子を用いることが好ましい。レーザの波長は、電磁界発生素子１０の導体１１、軟磁性体１２の材料、スリット１３の大きさとの組み合わせを考慮して選択することが好ましい。半導体レーザ素子の活性層から照射される光１７が、電磁界発生素子１０のスリット１３に入射するように、半導体レーザ素子の活性層の位置と電磁界発生素子１０のスリット１３の位置は調整される。
【０１１５】
記録ヘッド１００では、光源１６によって、電磁界発生素子１０のスリット１３に対して、直線偏光の（すなわち、電界ベクトルが１方向である）光１７を照射することが好ましい。電磁界発生素子１０のスリット１３の第１の方向は、直線偏光の方向と略平行に設けられていることが好ましい。これにより、表面プラズモン２１の発生領域をスリット端部１３１に限定することができる。上記表面プラズモン２１は、導体１１とスリット端部１３１との界面を伝播し、出射面に到達すると近接場１８を発生する。上記のようにスリット１３の第１の方向と光１７の直線偏光の電界ベクトルとを略平行にすることによって、近接場１８の発生する場所を出射面におけるスリット端部１３１近傍に限定できる。したがって、近接場１８が発生する位置と強い磁界１５が発生する位置とを近接することが可能となる。よって、情報記録媒体の所望の位置に、光アシスト磁気記録することが可能となる。
【０１１６】
再生素子２４は、例えばトンネル磁気抵抗（ＴＭＲ）、または、巨大磁気抵抗（ＧＭＲ）等の磁気抵抗効果を利用した素子が用いられる。再生素子２４において、情報記録媒体２０に対して記録ヘッド１００が移動する方向の両側には、磁気シールド層が形成されている。上記磁気シールド層は、再生素子２４を隣接する記録ビットの漏れ磁束から遮蔽するために形成されており、ＮｉＦｅなどの軟磁性体からなる。
【０１１７】
電磁界発生素子１０が備える軟磁性体１２と、再生素子２４の磁気シールド層を形成する軟磁性体とは、一体構造となっていてもよい。この場合、電磁界発生素子１０と再生素子２４との間に設けられる中間層２３は軟磁性体からなる。電磁界発生素子１０が備える軟磁性体１２の一部と、再生素子２４が備える磁気シールド層の一部とを一体構造とすることによって、電磁界発生素子１０と再生素子２４とをより接近して配置することが可能となる。
【０１１８】
なお、記録ヘッド２４では、電磁界発生素子１０が備える軟磁性体１２が再生素子と隣接している構成であってもよい。この場合、電磁界発生素子１０を構成する軟磁性体１２が、再生素子２４の磁気シールド層として機能する。したがって、電磁界発生素子１０を構成する軟磁性体１２とは別個の磁気シールド層を再生素子２４に設ける必要がない。よって、記録ヘッド１００を小型化することができる。また、再生素子２４に別個の磁気シールド層を形成する必要がないため、製造コストを低減できる。
【０１１９】
なお、記録ヘッド２４が電磁界発生素子６０を備える場合は、電磁界発生素子６０が備える軟磁性体１２１および軟磁性体１２２のうち少なくともいずれかが、再生素子と隣接している構成であってもよい。この場合、電磁界発生素子１０が備える軟磁性体１２が再生素子と隣接している構成の記録ヘッド２４と同様の利点が得られる。
【０１２０】
電磁界発生素子１０と光源１６との間には、屈折率制御、密着性向上および光源におけるショート防止などを目的として、それぞれの目的に応じた機能性を有する膜を設けてもよい。情報記録媒体２０に対向する、電磁界発生素子１０の面には保護膜を設けてもよい。
【０１２１】
光源１６と電磁界発生素子１０とは、一体構造にしなくてもよい。その場合、電磁界発生素子１０と光源１６との間にレンズ、プリズムおよび鏡などの光学系を設けてもよい。上記構成とすることによって、スライダ１９のうち電磁界発生素子１０を形成する面とは別の面に、光源１６を設置することもできる。
【０１２２】
情報記録媒体２０に対して、記録ヘッド１００が移動する方向を図８の矢印として示す。電磁界発生素子１０は、スリット１３の第１の方向と上記矢印の方向とが平行になるように、記録ヘッド１００に設ければよい。または、スリット１３の第１の方向と上記矢印の方向とが垂直になり、かつ、スリット１３の第１の方向と情報記録媒体２０の記録面とが平行になるように設けてもよい。
【０１２３】
本実施形態に係る記録ヘッド１００は、本発明の一実施形態に係る電磁界発生素子１０備える。情報記録媒体２０上に設けられた記録ビットの位置に近接場１８を作用させることによって、電磁界発生素子１０は記録ビットを局所的に加熱する。すなわち、記録ビットの保磁力を一時的に低下させることができる。電磁界発生素子１０は、近接場１８を作用させると共に、強い磁界１５を記録ビットの位置に発生する。すなわち、記録ヘッド１００を用いることにより、微細化された記録ビットを有する情報記録媒体２０に対して確実に磁気記録を行うことができる。したがって、記録ヘッド１００は光アシスト磁気記録方式における磁気記録ヘッドに好適である。
（記録装置）
本発明の一実施形態に係る記録ヘッド１００を備えた記録装置２００について、図８を参照しつつ説明する。
【０１２４】
図８は、記録装置２００の構成を示す概略図である。また、同時に記録装置２００が備える制御部３０のブロック図を示している。記録装置２００は、スピンドル３１、駆動部３６および制御部３０を備えている。記録装置は、磁気ヘッドが備える本発明の一実施形態に係る電磁界発生素子１０が発生する近接場１８および磁界１５を利用して、情報記録媒体２０に情報を記録するための装置である。すなわち、光アシスト磁気記録方式を採用した記録装置である。
【０１２５】
スピンドル３１は、情報記録媒体２０を回転させるためのスピンドルモータのことである。駆動部３６は、アーム２５、回転軸３７および記録ヘッド１００を備えている。アーム２５は、ディスク形状の情報記録媒体２０の略半径方向に沿って記録ヘッド１００を移動させるためのものである。また、支持部の構造はスイングアーム構造となっている。アーム２５は、回転軸３７によって支持されている。したがって、記録ヘッド１００が移動する際の軌跡は、回転軸３７を中心とした円弧となる。上述したように、スライダ１９は、情報記録媒体２０の表面と記録ヘッド１００の近接場１８の出射面との距離を一定に保つ機能を有する。設計段階において、上記距離が最適値となるように記録装置２００は設計されている。本発明の一実施形態に係る電磁界発生素子１０および光源１６は、スライダ１９に搭載され情報記録媒体２０のトラック上を移動する。したがって、記録装置２００は、任意の記録ビットに対して近接場１８および磁界１５を作用させることができる。
【０１２６】
制御部３０は、制御回路３２とアクセス回路３３とレーザおよび磁界駆動回路３４とスピンドル駆動回路３５とを備えている。アクセス回路３３は、回転軸３７を回転することによってアーム２５を移動する。このことによって、情報記録媒体２０上の所望の位置に記録ヘッド１００を走査する。レーザおよび磁界駆動回路３４は、光源１６が照射する光の強度および発光時間を制御する。また、電磁界発生素子に流す電流値を制御することによって、磁界１５の強度および発生時間を制御する。スピンドル駆動回路３５は、情報記録媒体２０の回転駆動を制御する。制御回路３２は、アクセス回路３３、レーザおよび磁界駆動回路３４およびスピンドル駆動回路３５を統括的に制御する。
【０１２７】
次に、図８を参照しながら記録装置２００の動作について説明する。記録装置２００が情報記録媒体２０に対して情報を記録または再生等を行うとき、つまり動作時には、スピンドル駆動回路３５はスピンドル３１を適切な回転数で回転させる。アクセス回路３３は、駆動部３６備える回転軸３７を動かすことによって、上述したように記録ヘッド１００を情報記録媒体２０上の所望の場所へと走査する。レーザおよび磁界駆動回路３４は、決められた強度および時間間隔で光を照射し、決められた強度および時間間隔で磁界１５を発生させる。具体的には、レーザおよび磁界駆動回路３４が光源１６を発光させることにより、電磁界発生素子１０に光１７が照射され近接場１８が発生する。近接場１８が情報記録媒体２０に作用することによって、情報記録媒体２０は昇温される。同様に、レーザおよび磁界駆動回路３４は、情報記録媒体２０に対して印加する磁界１５の強度および時間間隔を制御する。このとき、光源１６は、磁界１５と同様の時間間隔を制御してもよいし、発光させ続けてもよい。
【０１２８】
上述のように、レーザおよび磁界駆動回路３４によって制御された近接場１８および磁界１５が情報記録媒体２０に作用することによって、記録装置２００は磁気情報を記録する。制御回路３２は、光源１６の発光、電磁界発生素子１０の磁界発生、駆動部３６の動作およびスピンドル３１の回転を総括的に制御する。このことによって、所望の記録ビットに所望の磁気情報を記録することを実現している。
【０１２９】
情報記録媒体２０は、近接場１８と磁界１５によって磁気情報が記録される磁気情報記録媒体である。近接場１８が作用することによって、情報記録媒体２０が備える記録層が局所的に昇温される。同時に、上記記録層に磁界１５が印加されることによって、記録層内部の磁気モーメントの向きが反転さる。このことによって、記録ビットが形成される。導体１１に電流１４が流すことにより発生する近接場１８の位置と磁界１５を印加する位置とを、本発明の一実施形態に係る電磁界発生素子１０はほぼ同じ位置に設定できる。また、電流１４の方向を制御することによって、情報記録媒体２０へ印加される磁界１５の方向を上向きまたは下向きに制御することができる。
【０１３０】
また、情報記録媒体２０における記録ビットの形成速度すなわち記録速度は、記録層の昇温速度に依存する。この昇温速度は、情報記録媒体２０に作用する近接場１８の強度に依存する。つまり、発生する近接場１８の強度を高めることによって、情報記録媒体２０を所望の温度まで昇温するために必要な時間が短くなる。したがって、近接場１８の強度の強度を高めることによって、記録速度を向上し、情報の転送レートを向上することができる。
【０１３１】
記録装置２００は本発明の一実施形態に係る記録ヘッド１００を備えている。このことによって、微細化された記録ビットを有する情報記録媒体２０に対して確実に磁気記録を行うことができる。
【０１３２】
本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。
【産業上の利用可能性】
【０１３３】
本発明は、光アシスト磁気記録方式を用いた磁気記録装置に利用することができる。
【符号の説明】
【０１３４】
１０ 電磁界発生素子
１１ 導体
１２ 軟磁性体
１２１ 第１の軟磁性体
１２２ 第２の軟磁性体
１３ スリット
１３１ スリット端部
１３２ スリット開放部
１４ 電流
１５ 磁界
１６ 光源
１７ 光
１８ 近接場
１９ スライダ
２０ 情報記録媒体
２１ 表面プラズモン
２２ 基板
２３ 中間層
２４ 再生素子
２５ アーム
２６ レジスト層
３０ 制御部
３１ スピンドル
３２ 制御回路
３３ アクセス回路
３４ レーザおよび磁界駆動回路
３５ スピンドル駆動回路
３６ 駆動部
３７ 回転軸
５０ 電磁界発生素子
６０ 電磁界発生素子
１００ 記録ヘッド
２００ 記録装置
【技術分野】
【０００１】
本発明は電磁界発生素子、電磁界発生素子を備えた記録ヘッドおよび記録ヘッドを用いた情報記録再生装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
現在、光記録媒体、磁気記録媒体およびこれらの媒体の記録再生装置においては、記録容量の大容量化を目指してさまざまな研究開発が進められている。その中でも、光アシスト磁気記録方式は、次世代の高密度な磁気記録方式として注目を浴びている。
【０００３】
光アシスト磁気記録方式は、高い保磁力を有する磁性体を磁気記録媒体として用い、記録密度の向上を図る技術である。記録密度を高めるためには、磁気記録媒体上に形成する記録ビットのサイズを小さくする必要がある。しかしながら、記録ビットのサイズの微細化に伴い、書き込まれた磁気情報が消失する、という問題が生じる。上記の問題は、磁性体の超常磁性に起因する問題である。記録ビットを小さくすればするほど、記録ビットは不安定になり、磁気秩序を保つことが困難な状態になる。その結果、記録された磁気情報は、わずかなノイズによって消失する。近年の高密度な磁気記録媒体においては、記録ビットの微細化が進められた結果、室温の熱エネルギーによる熱揺らぎでさえ、磁気記録の消失の原因となるほどである。
【０００４】
上記問題は、磁気記録媒体として高い保磁力を有する磁性材料を用いることによって解決することができる。高保磁力の磁性材料は、記録ビットを微細化しても磁気秩序を失いにくいという特色を有している。その一方で、高保磁力の磁性材料に磁気情報を書き込むためには、その保磁力を上回る磁界を発生可能な書き込み素子が必要となる。すなわち、通常の磁気ヘッドでは磁気情報の書き込みができない、という新たな問題が生じる。
【０００５】
そこで、光アシスト磁気記録方式では、磁気記録媒体に光を集光して照射することによって、局所的に磁気記録媒体を加熱し温度を上昇させる。磁性体の保磁力は、温度の上昇に伴い減少するので、加熱された部分の保磁力は局所的に減少し、磁気情報を記録することが可能となる。また近年では、さらなる高密度記録を行うために、局所的に加熱するための手段として近接場を利用する方式も提案されている。
【０００６】
加熱手段として近接場を利用する磁気ヘッドの一例として、導体に狭窄部が形成されており、狭窄部に光が入射することによって近接場が発生し、狭窄部に電流を流すことによって磁界を発生する電磁界発生素子が、例えば特許文献１に開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００６−１２０２９４（２００６年５月１１日公開）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
一般に、磁気記録媒体に対して記録を行う際、電磁界発生素子によって印加される磁界は、磁気記録を行う記録ビットの位置においては近接場によって低下した磁気記録媒体の保磁力を上回り、かつ、当該記録ビットに隣接する記録ビット以外の位置においては磁気記録媒体の保磁力を下回る必要がある。さらに、磁器記録を行う記録ビットに対して印加される磁界が、磁気記録媒体のもつ保磁力を大きく上回っているほど、確実な磁気記録が可能となる。
【０００９】
より高密度な磁気記録を行う場合、つまり、より記録ビットが小さい場合、特許文献１の技術を用いて発生する磁界は、記録ビット以外の位置においては磁気記録媒体のもつ保磁力を下回るようにする必要がある。上記磁界は、記録ビット中央において磁界がより強く、記録ビット端部において磁界がより弱い、という風に分布されている。そのため、導体に流す電流を小さくすることによって、記録ビット以外の位置において保磁力以下の磁界にすることが可能である。しかし、その場合、記録ビット中央における磁界も弱まってしまうため、発生磁界と保磁力との差が小さくなり、磁気記録の確実性が低下する。よって、確実性の高い磁気記録が可能な磁界強度を維持しつつ、その磁界の発生領域を局所的にする必要がある。
【００１０】
本発明は、上記の課題を鑑みてなされたものであり、その目的は、電磁界発生素子によって発生する磁界が、記録ビットの位置においては近接場によって低下した磁気記録媒体の保磁力を大きく上回り、また、記録ビット以外の位置においては磁気記録媒体の保磁力を下回ることによって、高密度な磁気記録をより確実に行うことが可能な磁界発生素子、当該電磁界発生素子を備えた記録ヘッド、および当該記録ヘッドを備えた記録装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記の課題を解決するために、本発明に係る電磁界発生素子は、
光が照射される面と垂直な方向に、スリット開放部とスリット端部とが対向する方向を第１の方向とするスリットが貫通して形成されている導体を備え、当該導体に電流が流れると磁界を発生させ、当該スリットに当該光が入射すると近接場を発生させる電磁界発生素子であって、
上記導体の上記光が出射する出射面のうち少なくとも一部に設けられる軟磁性体をさらに備えていることを特徴としている。
【００１２】
上記の構成によれば、電磁界発生素子は、光が照射される面とスリット開放部とスリット端部とが対向する方向を第１の方向とするスリットが貫通して形成されている導体を備えている。電磁界発生素子では、導体に電流が流れると磁界を発生させ、スリットに光が入射すると近接場を発生させる。
【００１３】
電磁界発生素子によって発生する磁界は、スリット近傍からスリットが形成されていない面の方向に近づくにつれ、光が照射される面と垂直な方向の磁界成分が小さくなる。ここで、電磁界発生素子が導体の光が出射する面のうち少なくとも一部に設けられる軟磁性体を備えているので、発生した磁界の磁束が軟磁性体によって収束されることにより、当該磁界成分が急激に小さくなる。
【００１４】
これにより、電磁界発生素子によって発生する磁界が、記録ビット以外の位置においては磁気記録媒体のもつ保磁力を下回り、かつ記録ビットの位置において磁気記録媒体のもつ保磁力を大きく上回る。したがって、磁気記録媒体に対してより確実に記録を行うことが可能となる。
【００１５】
本発明に係る電磁界発生素子では、さらに、上記スリットの第１の方向に対して垂直でありかつ上記光が照射される面と平行な方向における上記スリットの上記光が照射される範囲における最大幅が、上記光の波長より短くてもよい。
【００１６】
上記の構成によって、導体におけるスリットが形成された面に対して、スリット部分を含むように光が照射されると、近接場のみを発生させると共に、発生した近接場を回折限界を超えた狭い領域に局在化することができる。また、スリットに照射された光がスリットをそのまま透過することを防ぐことができるので、照射された光が近接場のバックグラウンドとなることを防ぐことができる。
【００１７】
本発明に係る電磁界発生素子では、さらに、上記導体の上記光の出射面における、上記スリットの内部の面と上記出射面との境界から上記軟磁性体における表面プラズモンの侵入長以下だけ離れた位置の少なくとも一部には、上記軟磁性体が形成されておらず、代わりに上記導体が形成されていてもよい。
【００１８】
上記の構成によれば、電磁界発生素子では、磁気記録媒体により近い位置で近接場を発生させることが可能となる。また、その際、発生した表面プラズモンに軟磁性体が影響を与えることがない。したがって、照射した光を効率良く近接場に変換し、磁気記録媒体に作用させることができる。
【００１９】
本発明に係る電磁界発生素子では、さらに、照射される上記光は直線偏光であり、上記直線偏光の電界ベクトルは、上記スリットの第１の方向に対して平行な方向であってもよい。
【００２０】
上記の構成によって、電磁界発生素子において、スリットを形成する表面のうち、スリットの第１の方向に対して垂直な面にのみ選択的に表面プラズモンを励起することができる。したがって、表面プラズモンの伝播を阻害しないような軟磁性体の形成位置を、より広くすることが可能となる。
【００２１】
本発明に係る電磁界発生素子では、さらに、上記導体における上記光の出射面の全面に上記軟磁性体が設けられていてもよい。
【００２２】
上記の構成によれば、より多くの磁束が軟磁性体に収束される。したがって、磁界成分は、スリット近傍から上記導体におけるスリットの形成されていない面に近づくにつれて小さくなる。これにより、光が照射される面と垂直な方向の磁界成分を、より急激に小さくすることができる。その結果、記録ビットの位置において発生する磁界と磁気記録媒体の有する保磁力との差を、より大きくすることが可能となる。
【００２３】
本発明に係る電磁界発生素子は、上記導体における上記スリットが形成されていない面の少なくとも一部に形成される第２の軟磁性体をさらに備えていてもよい。
【００２４】
上記の構成とすることによって、電磁界発生素子では、より広い領域にわたって磁束を収束させることが可能となる。その結果、電磁界発生素子によって発生する磁界は、スリット近傍からスリットが形成されていない面の方向に近づくにつれ、より急激に小さくなるため、記録ビットの位置において発生する磁界と磁気記録媒体のもつ保磁力との差をより大きくすることが可能となる。
【００２５】
本発明に係る電磁界発生素子では、さらに、上記第２の軟磁性体が、上記光の波長に対して透光性を備えていなくてもよい。
【００２６】
上記の構成によって、上記スリットが形成されていない面に設けられた第２の軟磁性体が照射する光を遮断し、近接場のバックグラウンドとなることを防ぐ。このことにより、電磁界発生素子を設計する際の自由度が上がる。また、上記スリットが形成されていない面に設けられた上記軟磁性体が光を遮断することによって、導体の幅を狭めることができる。導体の幅を狭めることによって、軟磁性体をスリットにより近い位置に形成できるため、スリット近傍から上記導体におけるスリットの形成されていない面に近づくにつれ小さくなる、光が照射される面と垂直な方向の磁界成分をより急激に小さくすることができる。さらに、導体の幅を狭めることによって、電磁界発生素子を作成するために必要な導体の量を削減できるため、製造コストも低減される。
【００２７】
本発明に係る電磁界発生素子では、さらに、上記スリットが上記スリットの第１の方向と上記光の照射される方向の両方に平行な対称面に対して対称な形状を有しており、上記対称面に対して、上記導体、及び上記軟磁性体が対称な構造を有していてもよい。
【００２８】
上記の構成によって、電磁界発生素子が発生する磁界が、上記対称面に対して対称に発生する。よって、上記スリットの内部および近傍において、上記光が照射される面に対して垂直な磁界成分をより大きくすることができる。
【００２９】
本発明に係る電磁界発生素子では、さらに、上記導体と上記軟磁性体とが直接接していることが好ましい。
【００３０】
導体に電流を流すことによって生じる磁束は、導体表面において最も多い。上記の構成によって、より多くの磁束が軟磁性体に収束されるので、光が照射される面と垂直な方向の磁界成分は、スリット近傍から導体におけるスリットの形成されていない面に近づくにつれ、より急激に小さくなる。その結果、記録ビットの位置において発生する磁界と磁気記録媒体のもつ保磁力との差をより大きくすることが可能となる。
【００３１】
本発明に係る電磁界発生素子では、さらに、上記軟磁性体が絶縁性を有した軟磁性体であってもよい。
【００３２】
上記の構成によって、上記導体から上記軟磁性体に電流が流れることを防ぐことが出来る。このことによって、導体に流れる電流密度が低下することを防げるので、記録ビットの位置において発生する磁界と磁気記録媒体のもつ保磁力との差をより大きくすることが可能となる。
【００３３】
本発明に係る電磁界発生素子は、さらに、上記光を照射するための光源として半導体レーザ素子を備え、上記半導体レーザ素子が一体形成されていてもよい。
【００３４】
上記の構成にすることによって、光源からの光をスリットに導入するための光学系が不要となる。したがって、電磁界発生素子の小型化を可能とする。また、光学系が存在しないことにより、光の照射位置にずれが生じることが少ないため経時変化を抑制できる。
【００３５】
本発明に係る記録ヘッドは、本発明の一様態に係る電磁界発生素子と、スライダと、光源とを備えていることを特徴としている。
【００３６】
上記の構成によって、記録ビットの位置において、磁気記録媒体のもつ保磁力との差が大きな磁界を発生させる電磁界発生素子と近接場とを利用するため、微細化された記録ビットを有する磁気記録媒体に対して確実に磁気記録を行うことができる。
【００３７】
本発明に係る記録ヘッドは、再生素子をさらに備え、電磁界発生素子が備える軟磁性体が再生素子と隣接していることが好ましい。
【００３８】
上記の構成によって、電磁界発生素子を構成する軟磁性体が、再生素子の磁気シールド層として機能する。したがって、電磁界発生素子を構成する軟磁性体とは別個の磁気シールド層を再生素子に設ける必要がない。よって、記録ヘッドを小型化することができる。また、再生素子に別個の磁気シールド層を形成する必要がないため、製造コストを低減できる。
【００３９】
本発明に係る記録装置は、本発明の一様態に係る記録ヘッドを備えていることを特徴とする。
【００４０】
上記の構成によって、光アシスト磁気記録方式による磁気記録装置を実現できる。記録ヘッドが備える電磁界発生素子が、微細化された記録ビットを有する磁気記録媒体に対して確実に磁気記録を行うことが可能な磁気記録装置を実現できる。
【発明の効果】
【００４１】
本発明は、磁気記録媒体に対し、高密度かつ確実に磁気情報を書き込むことが可能な電磁界発生素子を実現することができる効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】本発明の一実施形態に係る電磁界発生素子の概略を示した図である。（ａ）は、電磁界発生素子の斜視図である。（ｂ）は電磁界発生素子を、磁界および近接場を作用させる対象物の方向から見た場合の概略図である。（ｃ）は、（ｂ）の１Ａ−１Ａ線における断面を矢印方向から見た場合の概略図である。（ｄ）は、（ｂ）の１Ｂ−１Ｂ線における断面を矢印方向から見た場合の概略図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る電磁界発生素子について、図１（ｂ）に示す１Ａ−１Ａ線における断面を矢印方向に見た場合の概略図である。
【図３】電磁界シミュレーションによって得られた、本発明の一実施形態に係る電磁界発生素子によって発生する磁界と、参考形態に係る電磁界発生素子によって発生する磁界との強度分布を示したグラフである。
【図４】本発明の一実施形態に係る電磁界発生素子の概略を示した図である。（ａ）は、電磁界発生素子の斜視図である。（ｂ）は電磁界発生素子を、磁界および近接場を作用させる対象物の方向から見た場合の概略図である。（ｃ）は、（ｂ）の１Ａ−１Ａ線における断面を矢印方向から見た場合の概略図である。（ｄ）は、（ｂ）の１Ｂ−１Ｂ線における断面を矢印方向から見た場合の概略図である。
【図５】電磁界シミュレーションによって得られた、本発明の第２の実施形態に係る電磁界発生素子によって発生する磁界と、本発明の第１の実施形態考に係る電磁界発生素子によって発生する磁界との強度分布を示したグラフである。
【図６】本発明の一実施形態に係る電磁界発生素子の作成過程を示す概略図である。
【図７】本発明の一実施形態に係る電磁界発生素子を備えた記録ヘッドの概略図である。
【図８】本発明の一実施形態に係る電磁界発生素子および記録ヘッドを備えた記録装置の概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００４３】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しつつ詳細に説明する。
〔実施形態１〕
本発明の電磁界発生素子に関する実施の一形態について、図１〜図３に基づいて説明すれば以下のとおりである。
（電磁界発生素子１０の構成）
本発明の一実施形態に係る電磁界発生素子１０の概略図を、図１に示す。図１（ａ）は、電磁界発生素子１０の斜視図である。図１（ｂ）は、電磁界発生素子１０を、磁界１５および近接場１８を作用させる対象物の方向から見た場合の概略図である。
【００４４】
図１（ａ）および（ｂ）に示すように、電磁界発生素子１０は、導体１１および軟磁性体１２を備える。また、近接場１８を発生させるために光１７を電磁界発生素子１０に照射する。以下において、光１７を照射する面を照射面と呼ぶ。電磁界発生素子１０が備える導体１１には、光１７の照射面と垂直な方向にスリット１３が貫通して形成されている。以下において、光１７がスリット１３から出射する面を出射面と呼ぶ。なお、図１（ｂ）に示す１Ｂ−１Ｂ線は、スリット１３における第１の方向に対して平行な線である。スリット１３における第１の方向とは、スリット端部１３１とスリット開放部１３２とを繋ぐ方向のことある。導体１１および軟磁性体１２を備える電磁界発生素子１０の構造は、この１Ｂ−１Ｂ線に対して対称となっていることが好ましい。この理由については後述する。
【００４５】
次に、説明を明確にするために、座標軸を次のように定義する。光１７の照射面をｘｙ平面と定義し、ｘｙ平面に対して直交する方向をｚ軸と定義する。また、ｘｙ平面において、スリット１３の第１の方向をｙ軸と定義し、ｙ軸およびｚ軸に対して垂直な方向をｘ軸と定義する。
【００４６】
スリット１３は、ｚ軸方向において導体１１を貫通すると共に、ｙ軸方向において軟磁性体１２および導体１１を残す位置に設けられている（図１（ｂ）参照）。したがって、導体１１に電流１４を流すことによって、導体１１は電磁石として機能し磁界１５が発生する。図１（ａ）および（ｂ）に示す向きに電流１４を流した場合は、磁界１５の矢印が示すように、スリット１３の内部において、ｚ軸上を光の入射面から出射面に向かう磁界１５が発生する。また、電流１４の方向を反転することによって、磁界１５の向きも反転する。
【００４７】
本実施形態において、スリット１３の形状をｘｙ平面において矩形として図示しているが、スリット１３の形状はこれに限定されない。スリット１３の形状はＶ字形状や半円形状の溝であってもよい。
【００４８】
スリット１３の内部はなにも構造が形成されていない、すなわち空気で満たされた状態でもよい。したがって、電磁界発生素子１０を製造する際に、スリット内部の構造に起因して製造の困難さが変わることはない。すなわち、電磁界発生素子１０はその製造過程において、スリット１３のサイズによる制約を受けない。
（導体１１）
次に、導体１１およびスリット１３について、図１（ｂ）〜（ｄ）を参照して詳しく説明する。図１（ｃ）は、図１（ｂ）の１Ａ−１Ａ線における断面を矢印の方向に見た場合の概略図を示す。図１（ｄ）は、図１（ｂ）の１Ｂ−１Ｂ線における断面を矢印の方向に見た場合の概略図を示す。
【００４９】
導体１１は上述のように電磁石として機能する。導体１１が、より強い磁界を発生するためには、導体１１になるべく大きな電流を流す必要がある。したがって、導体１１に用いる材料は電気伝導率が高いことが好ましい。導体に電流を流すと、導体の抵抗値と、電流値とに応じてジュール熱が発生する。ジュール熱の発熱量が大きくなりすぎると、導体１１の変形、または断線などの熱破壊を引き起こす。より強い磁界を発生するために、電流値を抑制することは好ましくないため、導体１１の抵抗値を低減する、すなわち、導体１１には電気伝導率の高い材料を用いることが好ましい。
【００５０】
図１（ａ）に示す光１７をスリット１３に照射することによって、スリット端部１３１において近接場１８が発生する。この際、近接場１８の強度を表面プラズモン共鳴により増幅するためにも、導体１１は電気伝導率が高いことが望ましい。よって、導体１１に用いる材料は、電気伝導率が高いＡｕ、Ｐｔ、ＡｇおよびＣｕなどの金属であることが好ましい。なお、近接場が発生する原理については後述する。
【００５１】
導体１１の抵抗値を低減するもう１つの方法として、導体１１の断面積が大きくなるように電磁界発生素子１０を設計してもよい。この場合、導体１１の断面積を大きくすることによって抵抗値は低減され、許容される電流値は大きくなるが、上記金属材料の使用量増加に伴うコストアップや、素子の大型化につながる。
（スリット１３）
次に、導体１１に形成するスリット１３について説明する。スリット１３の内部は、上述したようになにも形成されていない、すなわち空気で満たされた状態でもよい。また、スリット１３の内部には誘電体が単に充填されていてもよい。いずれの場合においても、スリット１３の内部に、特別な構造は形成されていない。スリット１３の内部に誘電体を形成する場合には、少なくとも光１７の波長に対して透光性を有する誘電体を用いることが好ましい。
【００５２】
図１（ｂ）に示すように、スリット１３のｘ軸方向の長さをＷ３、ｙ軸方向の長さをＬ３とする。また、スリット１３によって隔てられた導体１１のｘ軸方向の長さは、スリット１３の両側で等しく、それぞれをＷ１とする。導体１１の、スリット１３の端部からｙ軸方向に沿って軟磁性体１２までの長さをＬ１とする。また、図１（ｃ）に示すように、導体１１のｚ軸方向の長さをｈ１とする。
【００５３】
導体１１の構造が１Ｂ−１Ｂ線に対して対称ではない場合は、発生する磁界１５の向きがスリット１３のｘ軸方向の中心線上において、磁界１５がｘ成分を持つ。したがって、磁界１５はｚ軸と平行にはならずにｘ軸方向に傾くことになる。磁界１５のｘ軸方向の成分に対するｚ軸方向の成分の割合を大きくしたい場合、導体１１の形状は、１Ｂ−１Ｂ線に対して対称であることが好ましい。
【００５４】
導体１１に設けられたスリット１３のＷ３は、磁界１５と近接場１８の発生領域とを微小にするためには、なるべく短い方がよい。特に、光１７がスリット１３をそのまま透過し、近接場１８のバックグラウンドとならないためには、Ｗ３は光１７の波長以下の長さであることが好ましい。また、通常の光では回折現象のため、光１７を集光した際のスポット径を、光１７の波長より小さくすることは出来ない。すなわち、通常の光を用いて光アシスト磁気記録を行う場合、光を照射する最小スポット径は、光の波長に依存し、上記波長より小さなスポットを形成することは出来ない。しかし、Ｗ３を光１７の波長以下の長さに設定することによって、光１７はスリット１３を透過することが出来なくなり、近接場１８のみが発生する。特に、光１７の電界ベクトルの方向をスリット１３の第１の方向（ｙ軸方向）とすることによって、スリット端部１３１における近接場１８の発生領域は、ｘ軸方向においてはＷ３と同等の長さであり、かつ、ｙ軸方向においては表面プラズモン２１のスリット１３側の侵入長程度の長さと領域となる。この結果、近接場１８の発生領域を非常に小さくすることができる。このように、近接場１８は光の回折限界を超えた狭い領域に局在化させることができる。一方、スリット１３のＷ３が短すぎると、発生する磁界１５および近接場１８の強度が弱くなってしまう。
【００５５】
したがって、電磁界発生素子１０では、スリット１３の第１の方向に対して垂直でありかつ光１７の照射面と平行な方向おけるスリット１３の最大幅（すなわちＷ３）が、光１７の波長より短いことが好ましい。ここで、スリット１３のＷ３は、１０ｎｍ（スリット１３間でトンネル電流により導通が起こらない長さ）〜光１７の波長（光１７がバックグラウンドとならない長さ）であることが好ましく、１０ｎｍ〜光１７の半波長（光１７がバックグラウンドとならない、より好ましい長さ）であることがより好ましい。
（近接場１８）
図１（ｄ）に示すように、光１７を電磁界発生素子１０のスリット１３近傍に照射することによって、導体１１とスリット１３との界面において表面プラズモン２１が励起される。上記表面プラズモン２１は、導体１１とスリット１３との界面を、ｚ軸上において光の入射面から出射面に向かう方向に伝播し、導体１１の端部において近接場１８が発生する。光１７を効率良く近接場１８に変換するためには、導体１１とスリット１３との界面を伝播する表面プラズモン２１の減衰をなるべく抑制することが好ましい。表面プラズモン２１の伝播に伴う減衰を抑制するためには、導体１１のＷ１およびＬ１の少なくとも一方は、表面プラズモン２１の侵入長以上であることが好ましい。
【００５６】
また、導体１１の外側が誘電体（空気を含む）である場合、表面プラズモン２１を励起する界面に直交する方向における導体１１の幅を、表面プラズモン２１の侵入長以下とすると、導体１１とスリット１３との界面だけでなく、導体１１の外側の面にも表面プラズモン２１が発生する。例えば、光１７の電界ベクトルの方向をｙ軸方向とすると、表面プラズモン２１は、導体１１のｙ軸に直交する２つの面に発生する。このとき、近接場１８も２つの面における導体１１の端部で発生するため、近接場１８の発生領域が大きくなってしまう。
【００５７】
表面プラズモン２１の侵入長は、光１７の波長と導体１１の材料との両方に依存する。加えて、導体１１とスリット１３との界面で伝播する表面プラズモン２１のモードにも上記侵入長は依存する。典型的な表面プラズモン２１の侵入長は数ｎｍ〜数１０ｎｍである。上記Ｗ１およびＬ１のいずれか一方の長さ、または両方の長さを表面プラズモン２１の侵入長以上に設計するべきかは、導体１１とスリット１３との界面のうち、どの界面に表面プラズモン２１を励起するか（すなわち、光１７の電界ベクトルの方向）に依存する。
【００５８】
導体１１のｚ軸方向の長さｈ１は、表面プラズモン２１が伝播し、近接場１８を発生するために十分に短いこと、すなわち、表面プラズモンの伝播長以下であることが好ましい。上記伝播長は、光１７の波長、導体１１の材料、および、導体１１とスリット１３との界面で伝播する表面プラズモン２１のモードにも依存するが、数１０ｎｍ〜数１０μｍである。表面プラズモン２１の伝播に際して、表面プラズモン２１の減衰を抑制するためにはｈ１が短い方が好ましい。しかしながら、ｈ１を短く設定すると、導体１１の断面積が減少するために導体１１の抵抗値が大きくなり、許容される電流値が小さくなる虞がある。
（軟磁性体１２）
軟磁性体１２は、導体１１に電流を流すことによって生じる磁束を収束することによって、スリット１３の近傍からｘｙ平面上の方向に遠ざかるにつれて変化する磁界の方向を急激に変化させ、磁界のｚ方向成分を急激に小さくするために設けられている。
【００５９】
軟磁性体１２がスリット１３に近い位置に設けられていることによって、磁界１５はスリット１３に近い位置において収束される。また、電磁界発生素子１０が軟磁性体１２を備えることによって、上記磁束はｘｙ平面と、ｘｙ平面以外の面に沿う形に収束される。その結果、スリット近傍からｘｙ平面上の方向へ遠ざかると磁界の方向が急激に変化し、その結果、磁界のｚ方向成分が急激に小さくなる。したがって、軟磁性体１２は、導体１１に電流を流すことによって生じる磁界の強さよりも、低い保磁力を有している必要がある。なお、軟磁性体１２を配置する場所および形状についての詳細は後述する。
【００６０】
軟磁性体１２として用いる材料は、絶縁性の軟磁性体であることが好ましい。軟磁性体１２が絶縁性を有することによって、導体１１に電流を流した際に軟磁性体１２には電流が流れないために、導体１１における電流密度の減少を抑えることができる。したがって、磁界損失を低減し、導体１１は効率良く磁束を発生することができる。絶縁性軟磁性体としては、例えばマンガン亜鉛フェライト（Ｍｎ０．５Ｚｎ０．５Ｆｅ２Ｏ４）などの絶縁性の高いフェライトを用いることが好ましい。
【００６１】
一方、軟磁性体１２として用いる材料が、導電性の軟磁性体である場合は、導体１１と軟磁性体１２との界面に絶縁層が設けられていることが好ましい。これによって、導体１１に電流を流した際に軟磁性体１２への漏れ電流を防止できる。したがって、軟磁性体１２が絶縁性の軟磁性体である場合と同様に、導体１１における電流密度の減少を抑え、磁界損失を低減することができる。その結果、導体１１は効率良く磁束を発生することができる。
【００６２】
導電性を有する軟磁性体１２の材料として、金属磁性体であるＦｅ、ＣｏおよびＮｉを使用できる。また、上記金属磁性体のうち少なくとも１種類の磁性体を含む材料も、導電性を有する軟磁性体１２の材料として使用できる。上記の導電性の軟磁性体は、比透磁率、飽和磁化などの磁気特性が極めて優れている。したがって、上記の導電性軟磁性体を軟磁性体１２として用いることによって、スリット１３内部に形成する磁界１５の強度を高めることができる。導体１１と軟磁性体１２との界面に設ける絶縁層には、例えばＳｉＯ２層などを用いればよい。
（近接場１８の発生原理）
以下、本発明の一実施形態に係る電磁界発生素子１０における、近接場１８の発生原理について図１を参照して説明する。
【００６３】
図１（ｂ）の１Ｂ−１Ｂ線における断面を、矢印の方向に見た場合の概略図を図１（ｄ）に示す。図１（ｄ）において、電磁界発生素子１０に対して光１７が入射する側のｘｙ平面を照射面とする。また、電磁界発生素子１０において、照射面と対向するｘｙ平面を出射面とする。
【００６４】
図１（ｄ）に示すように、光１７をスリット１３に照射することによって、導体１１とスリット１３との界面において表面プラズモン２１が励起される。励起された表面プラズモン２１は、導体１１とスリット１３との界面を伝播し、出射面まで到達すると近接場１８に変換される。
【００６５】
通常、表面プラズモン２１の電界ベクトルは、２つの成分を持つ。具体的には、表面プラズモン２１が伝播する平面に垂直な方向の成分と、伝播方向の成分とである。これら２つの方向に直交する電界ベクトルは、表面プラズモン２１の励起に寄与しない。よって、表面プラズモン２１の励起効率を高めるためには、スリット１３に入射する光１７の電界ベクトルは、導体１１とスリット１３との界面に対してｐ偏光であることが望ましい。
【００６６】
本実施形態においては、スリット１３のｘｙ平面における形状を矩形としている（図１（ａ）参照）。そのため、導体１１とスリット１３との界面には、スリット端部１３１を含むxz平面に形成される第１の界面と、スリット端部１３１およびスリット開放部１３２の間に存在するyz平面に形成される第２の界面とが存在する。第１の界面に対して垂直な方向はｙ軸方向であり、第２の界面に対して垂直な方向はｘ軸方向である。したがって、光１７の電界ベクトルの方向は、ｘ軸方向、またはｙ軸方向のいずれかとすることが好ましい。
【００６７】
光１７の電界ベクトルの方向がｘ軸方向の場合、対向する２つの第２の界面において表面プラズモン２１が励起され、そして伝播する。よって、出射面において発生する近接場１８は、上記２つの第２の界面において励起および伝播する表面プラズモン２１の重ね合わせとなる。
【００６８】
一方、光１７の電界ベクトルの方向がｙ軸方向の場合、第１の界面において表面プラズモン２１が励起および伝播され、出射面において近接場１８が発生する。したがって、光１７の電界ベクトルの方向をｙ軸方向とすることによって、電界ベクトルの方向をｘ軸方向とした場合と比較して、近接場１８の発生領域をより微小にすることができる。光１７の電界ベクトルの方向をｙ軸方向とする場合、発生する近接場１８の強度を最大とするためには、光１７の強度分布のピーク位置が、スリット端部１３１の位置に対応するように光１７を照射することが好ましい。なお、以下では簡単のため、光１７の強度分布のピーク位置を、光１７の照射位置とする。
【００６９】
また、光１７の電界ベクトルの方向をｘ軸方向とする場合、光１７の照射位置を、スリット端部１３１からｙ軸の正方向にずらすことによって、発生する近接場１８の強度を高めることができる。これは、上記照射位置をスリット端部１３１からｙ軸の正方向にずらすことによって、スリット１３に照射される光量が増加するためである。よって、上記照射位置をスリット端部１３１とした場合と比較して、第２の界面のさらに広い領域から近接場１８が発生することになる。その結果、磁界１５が生じる領域以外に近接場１８が発生することになる。磁気記録媒体に、磁気情報を記録するための電磁界発生素子としては、磁界１５の発生領域と、近接場１８の発生領域とが、なるべく一致していることが好ましい。磁界１５の発生領域と、近接場１８の発生領域とをほぼ一致させるためには、光１７の照射位置をスリット端部１３１とすることが好ましい。以下、光１７の電界ベクトルの向きに関わらず、光１７の照射位置を、スリット端部１３１のｘ軸方向における中央として説明する。
（磁界１５の発生原理）
以下、本発明の一実施形態に係る電磁界発生素子１０における、磁界１５の発生原理について図１を参照して説明する。
【００７０】
導体１１に、図１（ａ）に示す向きに電流１４を流すと、電磁界発生素子１０の周辺には点線矢印の向きの磁界１５が発生する。導体１１が電磁石として機能し、その周辺には右ネジの法則に従って磁束が生じるためである。導体１１にはスリット１３が設けられているため、磁界１５の分布はスリット端部１３１に局在化する。
【００７１】
電磁石に流す電流と、その電磁石が発生する磁界強度とは、正の相関関係を持っている。したがって、導体１１に流す電流１４が大きいほど、発生する磁界１５は強くなる。しかしながら、導体１１に流すことのできる電流値には上限がある。導体１１に電流１４を流すと、導体１１の抵抗値と流す電流値とに依存して、ジュール熱が発生する。このジュール熱による発熱量が電磁界発生素子１０の許容する発熱量より大きい場合、導体１１が変形する、または断線するなどの熱破壊が生じる。導体１１に流す電流値に上限があるのはこのためである。
（軟磁性体１２の場所および形状）
以下、本発明の一実施形態に係る電磁界発生素子１０における、軟磁性体１２の場所および形状について図１および図２を参照して説明する。
【００７２】
軟磁性体１２は、電磁界発生素子１０の出射面に形成されている。スリット１３はスリット開放部１３２を備えているので、光１７の出射方向から見た場合、軟磁性体１２はコの字型に形成されている。
【００７３】
電磁界発生素子１０では、導体１１と、軟磁性体１２とが直接接している。これにより、より多くの磁束を軟磁性体１２に収束することが可能となる。その結果、ｘｙ平面上において磁界がスリット１３の近傍から離れるにつれ、磁界のｚ成分はより急激に小さくなる。したがって、記録ビットの位置において発生する磁界と、磁気記録媒体のもつ保磁力との差を、より大きくすることが可能となる。
【００７４】
導体１１の形状が、図１（ｂ）に示す１Ｂ−１Ｂ線に対して対称であることが好ましいことは、導体１１とスリット１３の項において述べた。導体１１の場合と同様に、軟磁性体１２の形状は、１Ｂ−１Ｂで示す線に対して対称であることが好ましい。したがって、スリット開放部１３２を含む面における軟磁性体１２のｘ軸方向の長さは、スリットを挟んだ両側において等しいことが好ましい。図１（ｂ）において、上記長さをＷ２として示している。本願明細書において、導体１１、軟磁性体１２の形状は、１Ｂ−１Ｂで示す線に対して対称であるとして説明をしている。したがって、スリット１３を挟んだ両側において、上記の各長さを、Ｗ１、Ｗ２として示している。
【００７５】
以上のように、電磁界発生素子１０では、スリット１３がスリット１３の第１の方向と光の照射される方向の両方に平行な対称面に対して対称な形状を有しており、当該対称面に対して、導体１１、及び軟磁性体１２が対称な構造を有している。この構成によって、電磁界発生素子１０が発生する磁界が、上記対称面に対して対称に発生する。よって、スリット１３の内部および近傍において、光１７が照射される面に対して垂直な磁界成分をより大きくすることができる。
【００７６】
スリット開放部１３２を含む面における軟磁性体１２のｘ軸方向の長さが、スリット１３を挟んだ両側において異なる場合、一端における上記長さをＷ２’、もう一端における上記長さをＷ２”とする。軟磁性体１２の形状が、１Ｂ−１Ｂで示す線に対して対称ではなくなることによって、電磁界発生素子１０の発生する磁界１５の対称性がｘ軸方向に関して失われる。具体的には、スリット１３内の１Ｂ−１Ｂで示す線上において、磁界１５がｘ成分を持ち、ｘ軸方向に傾く。
【００７７】
磁界１５のｘ成分に対するｚ成分の割合を大きくする場合、軟磁性体１２の形状は、図１（ｂ）に示す１Ｂ−１Ｂ線に対して対称であることが好ましい。
【００７８】
図１（ｂ）に示すように、１Ｂ−１Ｂ線上における軟磁性体１２の長さをＬ２とする。軟磁性体１２の長さＷ２およびＬ２は、可能な限り長いことが好ましい。Ｗ２およびＬ２が長ければ長いほど、軟磁性体１２によってより多くの磁界を収束させることが可能となるからである。
【００７９】
図１（ｃ）に示すように、軟磁性体１２のｚ軸方向の長さをｈ２とする。ｈ２は、できるだけ短いことが好ましい。電磁界発生素子１０によって近接場１８が発生するが、軟磁性体１２が設けられている場合、軟磁性体１２が設けられていない場合と比較して、近接場１８を作用させる磁気記録媒体からｈ２だけ遠い位置に、近接場１８が発生する。したがって、ｈ２が短ければ短いほど、近接場１８を磁気記録媒体に対して効果的に作用させることが可能となる。
【００８０】
電磁界発生素子１０では、さらに、導体１１における光１７の出射面の全面に軟磁性体１２が設けられていてもよい。この構成によれば、より多くの磁束が軟磁性体１２に収束される。したがって、磁界成分は、スリット１３近傍から導体１１におけるスリット１３の形成されていない面に近づくにつれて小さくなる。これにより、光が照射される面と垂直な方向の磁界成分を、より急激に小さくすることができる。その結果、記録ビットの位置において発生する磁界と磁気記録媒体の有する保磁力との差を、より大きくすることが可能となる。
【００８１】
特に図示していないが、電磁界発生素子１０は、導体１１において光１７が照射される面の少なくとも一部に設けられる、他の軟磁性体をさらに備えてしてもよい。この構成では、発生する表面プラズモン２１および近接場１８に影響がなければ、上記他の軟磁性体がない場合と比較して、発生する磁界１５が増強される。したがって、同じ大きさの磁気ビットに対して同等の確実性をもつ磁気記録を行うのに必要な電流１４を、より小さくすることが可能となる。
（電磁界発生素子５０）
本実施形態に係る変形例である電磁界発生素子５０を図２に示す。図２は、電磁界発生素子５０について、図１（ｂ）に示す１Ａ−１Ａで示す線における断面を矢印の方向から見た場合の概略図である。なお、電磁界発生素子１０と同様の部材については同様の符号を付し、その説明を省略する。
【００８２】
電磁界発生素子５０において、軟磁性体１２は、光１７の出射面のスリット１３周辺を除く領域に形成されている。言い換えれば、光１７の出射面における、スリット１３内部の面と上記出射面との境界からの距離が表面プラズモン２１の侵入長以下となる位置には、軟磁性体１２が形成されていない。その代わりに、その位置には導体１１が形成されている。
【００８３】
このような構成により、電磁界発生素子５０は、電磁界発生素子１０に比べて次の利点を有する。電磁界発生素子１０では、光の出射面における近接場１８の強度が、軟磁性体１２のｚ軸方向の長さ分だけ減衰してしまう。一方、電磁界発生素子５０では、このように減衰が生じないので、磁気記録媒体により近い位置において近接場１８を発生させることが可能となる。また、電磁界発生素子５０に設けられた軟磁性体１２は、表面プラズモン２１の強度に何ら影響を与えない。したがって、照射した光１７を効率良く近接場１８に変換し、磁気記録媒体に作用させることができる。
【００８４】
また、電磁界発生素子５０における光１７の出射面において、軟磁性体１２とスリット１３とのＸ軸方向の距離（Ｗ１−Ｗ２）およびＹ軸方向の距離（Ｌ１−Ｌ２）は、いずれも、軟磁性体１２における表面プラズモンの侵入長以上であってもよい。この構成によれば、スリット１３内部を伝搬する表面プラズモン２１に対して、軟磁性体１２が何ら影響を与えない。したがって、照射した光１７を効率良く近接場１８に変換し、磁気記録媒体に作用させることができる。
〔実施例１〕
以下、実施形態１に係る電磁界発生素子５０が発生する磁界１５について、電磁界シミュレーションの結果を図３に示す。なお、電磁界発生素子５０のシミュレーション結果と比較するために、比較形態の電磁界発生素子についても、電磁界シミュレーションを行った。上記比較形態の電磁界発生素子は、軟磁性体１２を備えていない電磁界発生素子である。
【００８５】
電磁界シミュレーションを計算する際、電磁界発生素子５０の各種パラメータを以下のように設定した。
・軟磁性体１２の比透磁率＝１００００
・Ｗ１＝５０ｎｍ
・Ｌ１＝５０ｎｍ
・ｈ１＝５０ｎｍ
・Ｗ２＝４０ｎｍ
・Ｌ２＝４０ｎｍ
・ｈ２＝１０ｎｍ
・Ｗ３＝５０ｎｍ
図３には、電磁界発生素子５０および比較形態の電磁界発生素子における所定の位置を基準として、ｘ軸方向に±１０ｎｍ離れた範囲において発生する磁界のｚ軸成分の分布を示している。当該所定の位置とは、スリット１３の中心（すなわち１Ｂ−１Ｂ線）を含み、かつ光の照射面に対して垂直な平面内にあり、ｙ軸上においてスリット端部１３１からスリット開放部１３２に向かって２５ｎｍ離れると共に、ｚ軸上において光の出射面から光の出射する方向に１５ｎｍ離れた位置のことである。
【００８６】
スリット１３の貫通している方向に対して直交する面内の、ｙ軸上においてスリット端部１３１からスリット開放部１３２に向かって２５ｎｍ離れた位置が、磁界強度の最大値を示す位置である。なお、ｚ軸上において光の出射面から光の出射する方向に１５ｎｍ離れた位置を基準とした、ｘ軸方向に±１０ｎｍ離れた範囲は、磁気記録される情報記録媒体が有する記録ビットの位置として想定して定めた。
【００８７】
また、電磁界発生素子５０および比較形態において、ｘ軸方向に±１０ｎｍの位置の磁界のｚ成分が同じ値となるように、それぞれの形態で異なる電流１４の大きさとして以下の値を設定した。
・比較形態の電流１４：１ｍＡ
・電磁界発生素子５０の電流１４：１．３４ｍＡ
・１Ａ−１Ａ線上からｘ軸方向に±１０ｎｍの位置の磁界のｚ成分：４１３５Ａ／ｍ
これにより、電磁界発生素子５０および比較形態の電磁界発生素子において、統一の条件すなわち「記録ビットの位置においては、磁界のｚ成分が情報記録媒体の保磁力を上回り、記録ビット以外の位置においては、磁界は情報記録媒体のもつ保磁力を下回る」という条件を適用した。
【００８８】
図３は、電磁界発生素子５０および比較形態の電磁界発生素子における、磁界のｚ軸成分の大きさの分布を示すグラフである。この図において、電磁界発生素子５０において発生した磁界のｚ成分を実線で示す。一方、比較形態の電磁界発生素子において発生した磁界のｚ成分を点線で示す。
【００８９】
図３を参照すれば、電磁界発生素子５０と比較形態の電磁界発生素子とにおいて、上記所定の位置からｘ軸方向に±１０ｎｍ離れた位置において発生する磁界のｚ成分の強度が同じになるように磁界を発生させた場合、その範囲内において、電磁界発生素子５０において発生する磁界のｚ成分は、参考形態の電磁界発生素子５０において発生する磁界のｚ成分よりも常に大きくなっていることが分かる。
【００９０】
以上のように、電磁界発生素子５０では、軟磁性体１２によって磁界の発生領域を局所化するので、記録ビット以外に印加される磁界を小さくしつつ、記録ビットに印加される磁界を大きくできる。これにより、電磁界発生素子５０では記録の安定性を高めることが可能となる。
〔実施形態２〕
本発明の別の実施形態に係る電磁界発生素子６０について、図４を参照して説明する。なお、電磁界発生素子１０および５０と同様の部材については同様の符号を付し、その説明を省略する。
【００９１】
本実施形態の電磁界発生素子６０では、導体１１におけるスリット１３が形成されていない面の少なくとも一部に、さらに軟磁性体（第２の軟磁性体）が設けられていることを特徴とする。
【００９２】
本実施形態の電磁界発生素子６０において、光１７が電磁界発生素子６０から出射するｘｙ平面の少なくとも一部に設けられる軟磁性体を、第１の軟磁性体１２１と定義する。すなわち、実施形態１における軟磁性体１２は、本実施形態における第１の軟磁性体１２１に相当する。したがって、本実施形態における第１の軟磁性体１２１の寸法Ｗ２、Ｌ２およびｈ２は、実施形態１における軟磁性体１２の寸法Ｗ２、Ｌ２およびｈ２と同様に定義する。また、上記ｘｙ平面以外の面であって、導体１１とスリット１３との界面を含まない面の一部に設けられる軟磁性体を、第２の軟磁性体１２２と定義する。したがって、電磁界発生素子６０では、軟磁性体１２は、第１の軟磁性体１２１と第２の軟磁性体１２２とからなる。
【００９３】
上記の構成とすることによって、電磁界発生素子６０では、より広い領域にわたって磁束を収束させることが可能となる。その結果、電磁界発生素子６０によって発生する磁界は、スリット１３近傍からスリット１３が形成されていない面の方向に近づくにつれ、より急激に小さくなる。これにより、記録ビットの位置において発生する磁界と磁気記録媒体のもつ保磁力との差を大きくすることが可能となる。
【００９４】
図４に示す電磁界発生素子６０では、導体１１とスリット１３との界面を含まない面の少なくとも一部に第２の軟磁性体１２２が設けられている。第２の軟磁性体１２２は、電磁界発生素子６０の照射面のうち、スリット１３の近傍を除く領域に形成されている。スリット１３はスリット開放部１３２を備えているので、光１７の入射方向から見た場合、第２の軟磁性体１２２はコの字型に形成されている。
【００９５】
図４に示すように、第２の軟磁性体１２２のｚ軸方向の長さをｈ１とする。また、第２の軟磁性体１２２のｘ軸方向の長さをＷ４とする。また、図４における１Ｂ’−１Ｂ’で示す線上における第２の軟磁性体１２２の長さをＬ４とする。
【００９６】
第２の軟磁性体１２２の形状は、導体１１および第１の軟磁性体１２１と同様の理由から、図４における１Ｂ’−１Ｂ’線に対し対称であることが好ましい。
【００９７】
本実施形態においては、第１の軟磁性体１２１と第２の軟磁性体１２２とが同じ材料からなる。しかしこれに限らず、第１の軟磁性体１２１と第２の軟磁性体１２２とがそれぞれ互いに異なる材料からなっていてもよい。
【００９８】
第２の軟磁性体１２２として、例えばマンガン亜鉛フェライト（Ｍｎ０．５Ｚｎ０．５Ｆｅ２Ｏ４）等のように、光を透過する材料を用いる場合は、光１７がスリット１３以外の部分を透過し、近接場１８のバックグラウンドとなることを防止するため、Ｗ１＋Ｗ３＋Ｗ１およびＬ１＋Ｌ３が光１７の照射範囲（光１７の波長と同程度）よりも長いことが好ましい。よって、Ｗ１およびＬ１は、少なくとも光１７の波長の半分以上であることが好ましい。上記の構成にすることによって、光を透過しない導体１１の設けられている領域が、光１７の照射範囲より広くなり、光１７がスリット１３以外の部分を透過することを防ぐことができる。
【００９９】
第２の軟磁性体１２２が透光性を有していない場合、Ｗ４+Ｗ１+Ｗ３+Ｗ１+Ｗ４およびＬ１+Ｌ４+Ｌ３が光の照射範囲よりも長くなることが好ましい。Ｗ４+Ｗ１+Ｗ３+Ｗ１+Ｗ４は、電磁界発生素子６０のｘ軸方向の長さであり、Ｌ１+Ｌ４+Ｌ３は電磁界発生素子６０のｙ軸方向の長さである。上記のように、電磁界発生素子のｘ軸およびｙ軸方向の長さが、光１７の照射範囲よりも長いことによって、光１７がスリット１３以外の経路を通って出射面に到達し、近接場１８のバックグラウンドとなることを防ぐことが出来る。
【０１００】
また、電磁界発生素子６０では、導体１１における光１７が照射される面の少なくとも一部に、さらに他の軟磁性体（第３の軟磁性体）が設けられていてもよい。その場合、発生する表面プラズモン２１および近接場１８に影響がなければ、第３の軟磁性体がない場合と比較して、発生する磁界１５が増強されるため、同等の確実性をもつ磁気記録を行うのに必要な電流１４を小さくすることが可能となる。第３の軟磁性体は、第２の軟磁性体１２２と連続して設けられていてもよい。その場合、第３の軟磁性体と第２の軟磁性体１２２とが離間している場合と比較して、形成が容易となる。
〔実施例２〕
以下、実施形態２に係る電磁界発生素子６０によって発生する磁界１５について、電磁界シミュレーションを計算した結果を図５に示す。なお、電磁界発生素子６０のシミュレーション結果と比較するために、電磁界発生素子５０についても、同様の電磁界シミュレーションを行った。
【０１０１】
電磁界シミュレーションを計算する際、電磁界発生素子６０および電磁界発生素子５０の各種パラメータを以下のように設定した。
・軟磁性体１２の比透磁率＝１００００
・Ｗ１＝５０ｎｍ
・Ｌ１＝５０ｎｍ
・ｈ１＝５０ｎｍ
・Ｗ２＝４０ｎｍ
・Ｌ２＝４０ｎｍ
・ｈ２＝１０ｎｍ
・Ｗ３＝５０ｎｍ
・Ｗ４＝５０ｎｍ
・Ｌ４＝５０ｎｍ
図５には、電磁界発生素子６０および電磁界発生素子５０における所定の位置を基準として、ｘ軸方向に±１０ｎｍ離れた範囲において発生する磁界のｚ軸成分の分布を示している。当該所定の位置とは、スリット１３の中心（すなわち１Ｂ−１Ｂ線）を含み、かつ光の照射面に対して垂直な平面内にあり、ｙ軸上においてスリット端部１３１からスリット開放部１３２に向かって２５ｎｍ離れると共に、ｚ軸上において光の出射面から光の出射する方向に１５ｎｍ離れた位置のことである。
【０１０２】
スリット１３の貫通している方向に対して直交する面内の、ｙ軸上においてスリット端部１３１からスリット開放部１３２に向かって２５ｎｍ離れた位置が、磁界強度の最大値を示す位置である。なお、ｚ軸上において光の出射面から光の出射する方向に１５ｎｍ離れた位置を基準とした、ｘ軸方向に±１０ｎｍ離れた範囲は、磁気記録される情報記録媒体が有する記録ビットの位置として想定して定めた。
【０１０３】
また、電磁界発生素子６０および電磁界発生素子６０において、ｘ軸方向に±１０ｎｍの位置の磁界のｚ成分が同じ値となるように、それぞれの形態で異なる電流１４の大きさとして以下の値を設定した。
・電磁界発生素子６０の電流１４：１．３４ｍＡ
・電磁界発生素子５０の電流１４：１．００ｍＡ
・上記所定位置からｘ軸方向に±１０ｎｍの位置の磁界のｚ成分：４１３５Ａ／ｍ
これにより、電磁界発生素子６０および電磁界発生素子６０において、統一の条件すなわち「記録ビットの位置においては、磁界のｚ成分が情報記録媒体の保磁力を上回り、記録ビット以外の位置においては、磁界は情報記録媒体のもつ保磁力を下回る」という条件を適用した。
【０１０４】
図５は、電磁界発生素子６０および電磁界発生素子５０における、磁界のｚ軸成分の大きさの分布を示すグラフである。この図において、電磁界発生素子６０において発生した磁界のｚ成分を実線で示す。一方、電磁界発生素子５０において発生した磁界のｚ成分を点線で示す。
【０１０５】
図５に示すように、電磁界発生素子６０と電磁界発生素子５０とにおいて、上記所定位置からｘ軸方向に±１０ｎｍの位置で発生する磁界のｚ成分の強度が同じになるように磁界を発生させた場合、その範囲内において、電磁界発生素子６０において発生する磁界のｚ成分は、電磁界発生素子５０において発生する磁界のｚ成分よりも常に大きくなっていることが分かる。
【０１０６】
以上のように、電磁界発生素子６０は、第２の軟磁性体１２２を備えることによって、より広い領域にわたって磁束を収束させることが可能となる。その結果、電磁界発生素子６０によって発生する磁界は、スリット１３近傍からスリット１３が形成されていない面の方向に近づくにつれ、より急激に小さくなるため、記録ビットの位置において発生する磁界と磁気記録媒体のもつ保磁力との差を大きくすることが可能となる。すなわち、記録の安定性を高めることが可能となる。
（電磁界発生素子の形成方法）
以下に、本実施形態に係る電磁界発生素子６０の形成方法を、図６を参照しながら説明する。なお、図６（ａ）から（ｇ）は、図４（ｂ）の１Ａ−１Ａ線を矢印方向から見た場合の断面図を示している。
【０１０７】
表面プラズモン２１を励起するために照射する光１７の波長に対して透光性を有する基板２２上に、導体１１の薄膜を形成する。その後、第２の軟磁性体１２２が形成される部分の導体１１を除去し、図６（ａ）に示す形状とする。以下の工程においても同様であるが、パターン形成にはこの際、導体１１のパターン形成にはリソグラフィプロセスを用いる。また、導体１１から、第２の軟磁性体１２２が形成される部分を除去するためには、エッチング、またはリフトオフなどの方法を用いればよい。以下の形成過程でも同様に、パターン形成にはリソグラフィプロセスを用い、材料の除去にはエッチング、またはリフトオフなどの方法を用いる。
【０１０８】
次に、第１の軟磁性体１２１及び第２の軟磁性体１２２形成される部分、すなわち、上記工程により導体１１が除去された部分および導体１１上の一部に、レジスト層２６を形成する（図６（ｂ）参照）。レジスト層２６は、スピンコートなどの方法で形成した後、リソグラフィプロセスを用いてパターン形成を行う。次に、図６（ｃ）に示すように再び導体１１を成膜する。その後、レジスト層２６をリフトオフすることにより、図６（ｄ）に示すような、中央に突出部を有する形状の導体１１が形成される。
【０１０９】
次に、基板２２の表面および導体１１の表面に、図６（ｅ）に示すように第１の軟磁性体１２１及び第２の軟磁性体１２２からなる軟磁性体１２を成膜し、軟磁性体１２の表面を研磨することによって軟磁性体１２の突出部を除去する（図６（ｆ）参照）。上記研磨は、導体１１の層に到達したと同時に、または、到達直後に終了することが好ましい。最後に収束イオンビーム（ＦＩＢ）加工により、導体１１の一部分を除去することによってスリット１３を形成する（図６（ｇ）参照）。
【０１１０】
第１の軟磁性体１２１および第２の軟磁性体１２２の少なくともいずれかに導電性軟磁性体を用いる場合には、導体１１から導電性軟磁性体への漏れ電流を防ぐ必要がある。そのためには、多層膜を形成する工程において、導体１１と導電性軟磁性体との界面に絶縁層を形成する必要がある。絶縁層を形成する材料としては、例えばＳｉＯ２を用いることができる。
【０１１１】
本実施形態は電磁界発生素子６０を一例としてその形成方法を説明したが、電磁界発生素子１０および５０についても、上記形成方法を用いて形成することが可能である。また、本実施形態に係る電磁界発生素子６０の形成方法は本実施形態において説明した方法に限定されず、本実施形態に係る電磁界発生素子６０を形成可能な他の形成方法であってもよい。
〔実施形態３〕
本発明の一実施形態に係る電磁界発生素子を備えた記録ヘッド１００について、図７に基づいて説明する。また、本発明の一実施形態に係る記録ヘッド１００を備えた記録装置について、図８に基づいて説明する。
（記録ヘッド）
図７は、本発明の実施形態１に係る電磁界発生素子１０を備えた記録ヘッド１００の構成例を示す概略図である。記録ヘッド１００は、少なくとも、電磁界発生素子１０とスライダ１９と光源１６と再生素子２４からなる。また、情報記録媒体２０上に記録ヘッド１００は浮上している。
【０１１２】
アーム２５は、スライダ１９に接続されている。上記スライダ１９の端部には、再生素子２４が形成されている。また、再生素子２４に隣接して、光源１６と電磁界発生素子１ ０とが一体形成されている。再生素子２４と、光源１６および電磁界発生素子１０は、例えばＡｕＳｎなどの中間層２３により接着されている。
【０１１３】
スライダ１９の材料は、ＡｌＴｉＣが好ましいが、光源１６を構成する材料の一つでもよい。スライダ１９の情報記録媒体２０に対向する面（ＡＢＳ面）には、特定の形状のパターンが形成されている。上記パターンが形成されていることによって、情報記録媒体２０の回転に伴ってスライダ１９が風圧を受ける。アーム２５からスライダ１９が受ける力と、上記風圧により生じる力とが釣り合う位置にスライダ１９は浮上する。その結果、スライダ１９は、情報記録媒体２０上を数ｎｍ〜数１０ｎｍの高さで浮上する。
【０１１４】
光源１６には、小型化のために半導体レーザ素子を用いることが好ましい。レーザの波長は、電磁界発生素子１０の導体１１、軟磁性体１２の材料、スリット１３の大きさとの組み合わせを考慮して選択することが好ましい。半導体レーザ素子の活性層から照射される光１７が、電磁界発生素子１０のスリット１３に入射するように、半導体レーザ素子の活性層の位置と電磁界発生素子１０のスリット１３の位置は調整される。
【０１１５】
記録ヘッド１００では、光源１６によって、電磁界発生素子１０のスリット１３に対して、直線偏光の（すなわち、電界ベクトルが１方向である）光１７を照射することが好ましい。電磁界発生素子１０のスリット１３の第１の方向は、直線偏光の方向と略平行に設けられていることが好ましい。これにより、表面プラズモン２１の発生領域をスリット端部１３１に限定することができる。上記表面プラズモン２１は、導体１１とスリット端部１３１との界面を伝播し、出射面に到達すると近接場１８を発生する。上記のようにスリット１３の第１の方向と光１７の直線偏光の電界ベクトルとを略平行にすることによって、近接場１８の発生する場所を出射面におけるスリット端部１３１近傍に限定できる。したがって、近接場１８が発生する位置と強い磁界１５が発生する位置とを近接することが可能となる。よって、情報記録媒体の所望の位置に、光アシスト磁気記録することが可能となる。
【０１１６】
再生素子２４は、例えばトンネル磁気抵抗（ＴＭＲ）、または、巨大磁気抵抗（ＧＭＲ）等の磁気抵抗効果を利用した素子が用いられる。再生素子２４において、情報記録媒体２０に対して記録ヘッド１００が移動する方向の両側には、磁気シールド層が形成されている。上記磁気シールド層は、再生素子２４を隣接する記録ビットの漏れ磁束から遮蔽するために形成されており、ＮｉＦｅなどの軟磁性体からなる。
【０１１７】
電磁界発生素子１０が備える軟磁性体１２と、再生素子２４の磁気シールド層を形成する軟磁性体とは、一体構造となっていてもよい。この場合、電磁界発生素子１０と再生素子２４との間に設けられる中間層２３は軟磁性体からなる。電磁界発生素子１０が備える軟磁性体１２の一部と、再生素子２４が備える磁気シールド層の一部とを一体構造とすることによって、電磁界発生素子１０と再生素子２４とをより接近して配置することが可能となる。
【０１１８】
なお、記録ヘッド２４では、電磁界発生素子１０が備える軟磁性体１２が再生素子と隣接している構成であってもよい。この場合、電磁界発生素子１０を構成する軟磁性体１２が、再生素子２４の磁気シールド層として機能する。したがって、電磁界発生素子１０を構成する軟磁性体１２とは別個の磁気シールド層を再生素子２４に設ける必要がない。よって、記録ヘッド１００を小型化することができる。また、再生素子２４に別個の磁気シールド層を形成する必要がないため、製造コストを低減できる。
【０１１９】
なお、記録ヘッド２４が電磁界発生素子６０を備える場合は、電磁界発生素子６０が備える軟磁性体１２１および軟磁性体１２２のうち少なくともいずれかが、再生素子と隣接している構成であってもよい。この場合、電磁界発生素子１０が備える軟磁性体１２が再生素子と隣接している構成の記録ヘッド２４と同様の利点が得られる。
【０１２０】
電磁界発生素子１０と光源１６との間には、屈折率制御、密着性向上および光源におけるショート防止などを目的として、それぞれの目的に応じた機能性を有する膜を設けてもよい。情報記録媒体２０に対向する、電磁界発生素子１０の面には保護膜を設けてもよい。
【０１２１】
光源１６と電磁界発生素子１０とは、一体構造にしなくてもよい。その場合、電磁界発生素子１０と光源１６との間にレンズ、プリズムおよび鏡などの光学系を設けてもよい。上記構成とすることによって、スライダ１９のうち電磁界発生素子１０を形成する面とは別の面に、光源１６を設置することもできる。
【０１２２】
情報記録媒体２０に対して、記録ヘッド１００が移動する方向を図８の矢印として示す。電磁界発生素子１０は、スリット１３の第１の方向と上記矢印の方向とが平行になるように、記録ヘッド１００に設ければよい。または、スリット１３の第１の方向と上記矢印の方向とが垂直になり、かつ、スリット１３の第１の方向と情報記録媒体２０の記録面とが平行になるように設けてもよい。
【０１２３】
本実施形態に係る記録ヘッド１００は、本発明の一実施形態に係る電磁界発生素子１０備える。情報記録媒体２０上に設けられた記録ビットの位置に近接場１８を作用させることによって、電磁界発生素子１０は記録ビットを局所的に加熱する。すなわち、記録ビットの保磁力を一時的に低下させることができる。電磁界発生素子１０は、近接場１８を作用させると共に、強い磁界１５を記録ビットの位置に発生する。すなわち、記録ヘッド１００を用いることにより、微細化された記録ビットを有する情報記録媒体２０に対して確実に磁気記録を行うことができる。したがって、記録ヘッド１００は光アシスト磁気記録方式における磁気記録ヘッドに好適である。
（記録装置）
本発明の一実施形態に係る記録ヘッド１００を備えた記録装置２００について、図８を参照しつつ説明する。
【０１２４】
図８は、記録装置２００の構成を示す概略図である。また、同時に記録装置２００が備える制御部３０のブロック図を示している。記録装置２００は、スピンドル３１、駆動部３６および制御部３０を備えている。記録装置は、磁気ヘッドが備える本発明の一実施形態に係る電磁界発生素子１０が発生する近接場１８および磁界１５を利用して、情報記録媒体２０に情報を記録するための装置である。すなわち、光アシスト磁気記録方式を採用した記録装置である。
【０１２５】
スピンドル３１は、情報記録媒体２０を回転させるためのスピンドルモータのことである。駆動部３６は、アーム２５、回転軸３７および記録ヘッド１００を備えている。アーム２５は、ディスク形状の情報記録媒体２０の略半径方向に沿って記録ヘッド１００を移動させるためのものである。また、支持部の構造はスイングアーム構造となっている。アーム２５は、回転軸３７によって支持されている。したがって、記録ヘッド１００が移動する際の軌跡は、回転軸３７を中心とした円弧となる。上述したように、スライダ１９は、情報記録媒体２０の表面と記録ヘッド１００の近接場１８の出射面との距離を一定に保つ機能を有する。設計段階において、上記距離が最適値となるように記録装置２００は設計されている。本発明の一実施形態に係る電磁界発生素子１０および光源１６は、スライダ１９に搭載され情報記録媒体２０のトラック上を移動する。したがって、記録装置２００は、任意の記録ビットに対して近接場１８および磁界１５を作用させることができる。
【０１２６】
制御部３０は、制御回路３２とアクセス回路３３とレーザおよび磁界駆動回路３４とスピンドル駆動回路３５とを備えている。アクセス回路３３は、回転軸３７を回転することによってアーム２５を移動する。このことによって、情報記録媒体２０上の所望の位置に記録ヘッド１００を走査する。レーザおよび磁界駆動回路３４は、光源１６が照射する光の強度および発光時間を制御する。また、電磁界発生素子に流す電流値を制御することによって、磁界１５の強度および発生時間を制御する。スピンドル駆動回路３５は、情報記録媒体２０の回転駆動を制御する。制御回路３２は、アクセス回路３３、レーザおよび磁界駆動回路３４およびスピンドル駆動回路３５を統括的に制御する。
【０１２７】
次に、図８を参照しながら記録装置２００の動作について説明する。記録装置２００が情報記録媒体２０に対して情報を記録または再生等を行うとき、つまり動作時には、スピンドル駆動回路３５はスピンドル３１を適切な回転数で回転させる。アクセス回路３３は、駆動部３６備える回転軸３７を動かすことによって、上述したように記録ヘッド１００を情報記録媒体２０上の所望の場所へと走査する。レーザおよび磁界駆動回路３４は、決められた強度および時間間隔で光を照射し、決められた強度および時間間隔で磁界１５を発生させる。具体的には、レーザおよび磁界駆動回路３４が光源１６を発光させることにより、電磁界発生素子１０に光１７が照射され近接場１８が発生する。近接場１８が情報記録媒体２０に作用することによって、情報記録媒体２０は昇温される。同様に、レーザおよび磁界駆動回路３４は、情報記録媒体２０に対して印加する磁界１５の強度および時間間隔を制御する。このとき、光源１６は、磁界１５と同様の時間間隔を制御してもよいし、発光させ続けてもよい。
【０１２８】
上述のように、レーザおよび磁界駆動回路３４によって制御された近接場１８および磁界１５が情報記録媒体２０に作用することによって、記録装置２００は磁気情報を記録する。制御回路３２は、光源１６の発光、電磁界発生素子１０の磁界発生、駆動部３６の動作およびスピンドル３１の回転を総括的に制御する。このことによって、所望の記録ビットに所望の磁気情報を記録することを実現している。
【０１２９】
情報記録媒体２０は、近接場１８と磁界１５によって磁気情報が記録される磁気情報記録媒体である。近接場１８が作用することによって、情報記録媒体２０が備える記録層が局所的に昇温される。同時に、上記記録層に磁界１５が印加されることによって、記録層内部の磁気モーメントの向きが反転さる。このことによって、記録ビットが形成される。導体１１に電流１４が流すことにより発生する近接場１８の位置と磁界１５を印加する位置とを、本発明の一実施形態に係る電磁界発生素子１０はほぼ同じ位置に設定できる。また、電流１４の方向を制御することによって、情報記録媒体２０へ印加される磁界１５の方向を上向きまたは下向きに制御することができる。
【０１３０】
また、情報記録媒体２０における記録ビットの形成速度すなわち記録速度は、記録層の昇温速度に依存する。この昇温速度は、情報記録媒体２０に作用する近接場１８の強度に依存する。つまり、発生する近接場１８の強度を高めることによって、情報記録媒体２０を所望の温度まで昇温するために必要な時間が短くなる。したがって、近接場１８の強度の強度を高めることによって、記録速度を向上し、情報の転送レートを向上することができる。
【０１３１】
記録装置２００は本発明の一実施形態に係る記録ヘッド１００を備えている。このことによって、微細化された記録ビットを有する情報記録媒体２０に対して確実に磁気記録を行うことができる。
【０１３２】
本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。
【産業上の利用可能性】
【０１３３】
本発明は、光アシスト磁気記録方式を用いた磁気記録装置に利用することができる。
【符号の説明】
【０１３４】
１０ 電磁界発生素子
１１ 導体
１２ 軟磁性体
１２１ 第１の軟磁性体
１２２ 第２の軟磁性体
１３ スリット
１３１ スリット端部
１３２ スリット開放部
１４ 電流
１５ 磁界
１６ 光源
１７ 光
１８ 近接場
１９ スライダ
２０ 情報記録媒体
２１ 表面プラズモン
２２ 基板
２３ 中間層
２４ 再生素子
２５ アーム
２６ レジスト層
３０ 制御部
３１ スピンドル
３２ 制御回路
３３ アクセス回路
３４ レーザおよび磁界駆動回路
３５ スピンドル駆動回路
３６ 駆動部
３７ 回転軸
５０ 電磁界発生素子
６０ 電磁界発生素子
１００ 記録ヘッド
２００ 記録装置
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光が照射される面と垂直な方向に、スリット開放部とスリット端部とが対向する方向を第１の方向とするスリットが貫通して形成されている導体を備え、当該導体に電流が流れると磁界を発生させ、当該スリットに当該光が入射すると近接場を発生させる電磁界発生素子であって、
上記導体の上記光が出射する出射面のうち少なくとも一部に設けられる軟磁性体をさらに備えていることを特徴とする電磁界発生素子。
【請求項２】
上記スリットの第１の方向に対して垂直でありかつ上記光が照射される面と平行な方向における上記スリットの上記光が照射される範囲における最大幅が、上記光の波長より短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】
上記導体の上記光の出射面における、上記スリットの内部の面と上記出射面との境界から上記軟磁性体における表面プラズモンの侵入長以下だけ離れた位置の少なくとも一部には、上記軟磁性体が形成されておらず、代わりに上記導体が形成されている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】
照射される上記光は直線偏光であり、上記直線偏光の電界ベクトルは、上記スリットの第１の方向に対して平行な方向であることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の電磁界発生素子。
【請求項５】
上記導体における上記光の出射面の全面に上記軟磁性体が設けられていることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の電磁界発生素子。
【請求項６】
上記導体における上記スリットが形成されていない面の少なくとも一部に形成される第２の軟磁性体をさらに備えていることを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載の電磁界発生素子。
【請求項７】
上記第２の軟磁性体が、上記光の波長に対して透光性を有していないことを特徴とする請求項６に記載の電磁界発生素子。
【請求項８】
上記スリットが上記スリットの第１の方向と上記光の照射される方向の両方に平行な対称面に対して対称な形状を有しており、上記対称面に対して、上記導体、及び上記軟磁性体が対称な構造を有していることを特徴とする請求項１から７のいずれか一項に記載の電磁界発生素子。
【請求項９】
上記導体と上記軟磁性体とが直接接していることを特徴とする請求項１から８のいずれか一項に記載の電磁界発生素子。
【請求項１０】
上記軟磁性体が絶縁性を有した軟磁性体であることを特徴とする請求項９に記載の電磁界発生素子。
【請求項１１】
上記光を照射するための光源として半導体レーザ素子を備え、上記半導体レーザ素子が一体形成されていることを特徴とする請求項１から１０のいずれか一項に記載の電磁界発生素子。
【請求項１２】
請求項１から１１のいずれか一項に記載の電磁界発生素子と、スライダと、光源とを備えていることを特徴とする記録ヘッド。
【請求項１３】
再生素子をさらに備え、電磁界発生素子が備える軟磁性体の少なくともいずれかが再生素子と隣接していることを特徴とする請求項１２に記載の記録ヘッド。
【請求項１４】
請求項１２または１３に記載の記録ヘッドを備えていることを特徴とする記録装置。
【請求項１】
光が照射される面と垂直な方向に、スリット開放部とスリット端部とが対向する方向を第１の方向とするスリットが貫通して形成されている導体を備え、当該導体に電流が流れると磁界を発生させ、当該スリットに当該光が入射すると近接場を発生させる電磁界発生素子であって、
上記導体の上記光が出射する出射面のうち少なくとも一部に設けられる軟磁性体をさらに備えていることを特徴とする電磁界発生素子。
【請求項２】
上記スリットの第１の方向に対して垂直でありかつ上記光が照射される面と平行な方向における上記スリットの上記光が照射される範囲における最大幅が、上記光の波長より短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】
上記導体の上記光の出射面における、上記スリットの内部の面と上記出射面との境界から上記軟磁性体における表面プラズモンの侵入長以下だけ離れた位置の少なくとも一部には、上記軟磁性体が形成されておらず、代わりに上記導体が形成されている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】
照射される上記光は直線偏光であり、上記直線偏光の電界ベクトルは、上記スリットの第１の方向に対して平行な方向であることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の電磁界発生素子。
【請求項５】
上記導体における上記光の出射面の全面に上記軟磁性体が設けられていることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の電磁界発生素子。
【請求項６】
上記導体における上記スリットが形成されていない面の少なくとも一部に形成される第２の軟磁性体をさらに備えていることを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載の電磁界発生素子。
【請求項７】
上記第２の軟磁性体が、上記光の波長に対して透光性を有していないことを特徴とする請求項６に記載の電磁界発生素子。
【請求項８】
上記スリットが上記スリットの第１の方向と上記光の照射される方向の両方に平行な対称面に対して対称な形状を有しており、上記対称面に対して、上記導体、及び上記軟磁性体が対称な構造を有していることを特徴とする請求項１から７のいずれか一項に記載の電磁界発生素子。
【請求項９】
上記導体と上記軟磁性体とが直接接していることを特徴とする請求項１から８のいずれか一項に記載の電磁界発生素子。
【請求項１０】
上記軟磁性体が絶縁性を有した軟磁性体であることを特徴とする請求項９に記載の電磁界発生素子。
【請求項１１】
上記光を照射するための光源として半導体レーザ素子を備え、上記半導体レーザ素子が一体形成されていることを特徴とする請求項１から１０のいずれか一項に記載の電磁界発生素子。
【請求項１２】
請求項１から１１のいずれか一項に記載の電磁界発生素子と、スライダと、光源とを備えていることを特徴とする記録ヘッド。
【請求項１３】
再生素子をさらに備え、電磁界発生素子が備える軟磁性体の少なくともいずれかが再生素子と隣接していることを特徴とする請求項１２に記載の記録ヘッド。
【請求項１４】
請求項１２または１３に記載の記録ヘッドを備えていることを特徴とする記録装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２０１３−８４０４（Ｐ２０１３−８４０４Ａ）
【公開日】平成２５年１月１０日（２０１３．１．１０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１３８９３９（Ｐ２０１１−１３８９３９）
【出願日】平成２３年６月２２日（２０１１．６．２２）
【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２５年１月１０日（２０１３．１．１０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年６月２２日（２０１１．６．２２）
【出願人】（０００００５０４９）シャープ株式会社 (33,933)
【Ｆターム（参考）】
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