(57)【要約】【課題】近接場光発生部分の過度の温度上昇を回避することができる近接場光発生素子を提供する。【解決手段】この近接場光発生素子は、近接場光発生用の光を伝播させるための導波路と、この光によって励起される表面プラズモンが伝播する伝播面を備えた近接場光発生層とを備えており、導波路を伝播する光が表面プラズモンモードで近接場光発生層に結合するように、導波路の側面の一部と近接場光発生層の伝播面の一部とが所定の間隔をもって対向している。なお、この伝播面の１つの端が近接場光を発生させる近接場光発生端となっている。このような構成においては、導波路を伝播する光が表面プラズモンモードで近接場光発生層に結合し、励起された表面プラズモンが伝播面を伝播することによって近接場光発生端から近接場光が発生する。このように、光が近接場光発生部分に直接照射されるのではないので、近接場光発生層の過度の温度上昇が回避される。【選択図】図４
2010061782.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
近接場光発生用の光を伝播させるための導波路と、
前記光によって励起される表面プラズモンが伝播する伝播面を備えており、さらに、該伝播面の１つの端であって近接場光を発生させる近接場光発生端を備えている近接場光発生層と
を備えており、
前記導波路を伝播する光が表面プラズモンモードで前記近接場光発生層に結合するように、前記導波路の側面の一部と前記近接場光発生層の伝播面の一部とが所定の間隔をもって対向している
ことを特徴とする近接場光発生素子。
【請求項２】
前記近接場光発生層は、前記近接場光発生端に向かって先細となる形状を有することを特徴とする、請求項１に記載の近接場光発生素子。
【請求項３】
前記近接場光発生層は、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｒｈ、Ｉｒ、Ｒｕ、Ａｕ、Ａｇ、Ｃｕ及びＡｌからなるグループから選択された１つによって、又はこれら元素のうちの複数の合金によって形成されていることを特徴とする、請求項１又は２に記載の近接場光発生素子。
【請求項４】
前記伝播面は、前記近接場光発生層の該伝播面とは反対側の表面を覆う材料よりも屈折率が高い材料で覆われていることを特徴とする、請求項１から３のいずれか１項に記載の近接場光発生素子。
【請求項５】
互いに対向する前記導波路の側面の一部と前記近接場光発生層の伝播面の一部とに挟まれた部分が、前記導波路の屈折率よりも低い屈折率を有する緩衝部となっていることを特徴とする、請求項１から４のいずれか１項に記載の近接場光発生素子。
【請求項６】
前記緩衝部が、導波路を覆うように形成された保護層の一部であることを特徴とする、請求項５に記載の近接場光発生素子。
【請求項７】
前記緩衝部の長さが、０.５マイクロメートル以上であって１.９マイクロメートル以下であることを特徴とする、請求項５又は６に記載の近接場光発生素子。
【請求項８】
媒体対向面側の端から書き込み磁界を発生させる磁極と、
近接場光発生用の光を伝播させるための導波路と、
前記光によって励起される表面プラズモンが伝播する伝播面を備えており、さらに、該伝播面の１つの端であって前記磁極の端に近接しており近接場光を発生させる近接場光発生端を備えている近接場光発生層と
を備えており、
前記導波路を伝播する光が表面プラズモンモードで前記近接場光発生層に結合するように、前記導波路の側面の一部と前記近接場光発生層の伝播面の一部とが所定の間隔をもって対向している
ことを特徴とする熱アシスト磁気記録ヘッド。
【請求項９】
前記導波路は、前記近接場光発生層の前記磁極とは反対側に設けられていることを特徴とする、請求項８に記載の熱アシスト磁気記録ヘッド。
【請求項１０】
前記磁極の媒体対向面側の端部が、前記近接場光発生層の媒体対向面側の端部に向かって斜めに伸長した形状を有することを特徴とする、請求項８又は９に記載の熱アシスト磁気記録ヘッド。
【請求項１１】
前記近接場光発生層の媒体対向面側の端部が、前記磁極の媒体対向面側の端部に向かって斜めに伸長した形状を有することを特徴とする、請求項８又は９のいずれか１項に記載の熱アシスト磁気記録ヘッド。
【請求項１２】
前記近接場光発生層は、前記近接場光発生端に向かって先細となる形状を有することを特徴とする、請求項８から１１のいずれか１項に記載の熱アシスト磁気記録ヘッド。
【請求項１３】
前記伝播面の少なくとも一部は、基板の素子形成面に対して前記磁極の媒体対向面側の端部に向かって傾斜した平面又は曲面であることを特徴とする、請求項８から１２のいずれか１項に記載の熱アシスト磁気記録ヘッド。
【請求項１４】
前記近接場光発生層は、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｒｈ、Ｉｒ、Ｒｕ、Ａｕ、Ａｇ、Ｃｕ及びＡｌからなるグループから選択された１つによって、又はこれら元素のうちの複数の合金によって形成されていることを特徴とする、請求項８から１３のいずれか１項に記載の熱アシスト磁気記録ヘッド。
【請求項１５】
前記伝播面は、前記近接場光発生層の該伝播面とは反対側の表面を覆う材料よりも屈折率が高い材料で覆われていることを特徴とする、請求項８から１４のいずれか１項に記載の熱アシスト磁気記録ヘッド。
【請求項１６】
前記近接場光発生層と前記磁極との間であって、該近接場光発生層の前記伝播面とは反対側の表面を覆うように、熱伝導層が設けられていることを特徴とする、請求項１５に記載の熱アシスト磁気記録ヘッド。
【請求項１７】
互いに対向する前記導波路の側面の一部と前記近接場光発生層の伝播面の一部とに挟まれた部分が、前記導波路の屈折率よりも低い屈折率を有する緩衝部となっていることを特徴とする、請求項８から１６のいずれか１項に記載の熱アシスト磁気記録ヘッド。
【請求項１８】
前記緩衝部の媒体対向面側の端が、媒体対向面から所定の距離だけ離隔していることを特徴とする、請求項１７に記載の熱アシスト磁気記録ヘッド。
【請求項１９】
前記緩衝部が、導波路を覆うように形成された保護層の一部であることを特徴とする、請求項１７又は１８に記載の熱アシスト磁気記録ヘッド。
【請求項２０】
前記緩衝部の媒体対向面に垂直な方向における長さが、０.５マイクロメートル以上であって１.９マイクロメートル以下であることを特徴とする、請求項１７から１９のいずれか１項に記載の熱アシスト磁気記録ヘッド。
【請求項２１】
請求項８から２０のいずれか１項に記載の熱アシスト磁気記録ヘッドと、該熱アシスト磁気記録ヘッドを支持するサスペンションとを備えていることを特徴とする、ヘッドジンバルアセンブリ。
【請求項２２】
請求項２１に記載の少なくとも１つのヘッドジンバルアセンブリと、少なくとも１つの磁気記録媒体と、該少なくとも１つの磁気記録媒体に対して前記熱アシスト磁気記録ヘッドが行う書き込み動作を制御するための記録回路とを備えている磁気記録装置であって、該記録回路が、前記近接場光発生用の光を発生させる光源の動作を制御するための発光制御回路をさらに備えていることを特徴とする磁気記録装置。
【請求項２３】
導波路を伝播する光を、表面プラズモンモードで近接場光発生層に結合させて、該近接場光発生層に表面プラズモンを励起し、
前記近接場光発生層の表面において、前記表面プラズモンを媒体対向面に向けて伝播させて、該近接場光発生層の媒体対向面側の端において、近接場光を発生させ、
前記近接場光を磁気記録媒体の一部分に照射することによって、該磁気記録媒体の一部分の異方性磁界を低下させ、
前記磁気記録媒体の異方性磁界が低下した部分に、磁極から発生する書き込み磁界を印加して書き込みを行う
ことを特徴とする磁気記録方法。
【請求項２４】
前記近接場光発生層において、前記磁極とは反対側の表面において、前記表面プラズモンを伝播させることを特徴とする、請求項２３に記載の磁気記録方法。
【請求項２５】
媒体対向面から所定の距離だけ離隔した位置において、前記導波路を伝播する光を、前記近接場光発生層に結合させることを特徴とする、請求項２３又は２４に記載の磁気記録方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、近接場光を発生させるための素子に関する。また、本発明は、磁気記録媒体に近接場光を照射し、磁気記録媒体の異方性磁界を低下させて磁気記録を行う熱アシスト磁気記録方法に関し、さらに、この熱アシスト磁気記録方法によってデータの書き込みを行う磁気記録ヘッドに関する。
【背景技術】
【０００２】
磁気ディスク装置の高記録密度化に伴い、薄膜磁気ヘッド及び磁気記録媒体のさらなる性能の向上が要求されている。薄膜磁気ヘッドとしては、現在、読み出し用の磁気抵抗（ＭＲ）素子と書き込み用の電磁変換素子とを積層した構造である複合型薄膜磁気ヘッドが広く用いられている。
【０００３】
一方、磁気記録媒体は、いわば磁性微粒子が集合した不連続体であり、それぞれの磁性微粒子は単磁区構造となっている。ここで、１つの記録ビットは、複数の磁性微粒子から構成されている。従って、記録密度を高めるためには、磁性微粒子を小さくして、記録ビットの境界の凹凸を減少させなければならない。しかし、磁性微粒子を小さくすると、体積減少に伴う磁化の熱安定性の低下が問題となる。
【０００４】
この問題への対策として、磁性微粒子の磁気異方性エネルギーＫＵを大きくすることが考えられるが、このＫＵの増加は、磁気記録媒体の異方性磁界（保磁力）の増加をもたらす。これに対して、薄膜磁気ヘッドによる書き込み磁界強度の上限は、ヘッド内の磁気コアを構成する軟磁性材料の飽和磁束密度でほぼ決定されてしまう。従って、磁気記録媒体の異方性磁界が、この書き込み磁界強度の上限から決まる許容値を超えると書き込みが不可能となってしまう。
【０００５】
現在、このような熱安定性の問題を解決する１つの方法として、ＫＵの大きな磁性材料を用いる一方で、書き込み磁界印加の直前に磁気記録媒体に熱を加えることによって、異方性磁界を小さくして書き込みを行う、いわゆる熱アシスト磁気記録方式が提案されている。この熱アシスト磁気記録方式は、光磁気記録方式と一見類似する。しかしながら、光磁気記録方式は、記録ビットの空間分解能を光に持たせている（光ドミナントである）のに対して、熱アシスト磁気記録方式は、記録ビットの空間分解能を磁界に持たせている（磁気ドミネントである）。
【０００６】
この熱アシスト磁気記録方式においては、近接場光発生部として、照射されたレーザ光によって励起されたプラズモンから近接場光を生成する、金属片からなる近接場光プローブ、いわゆるプラズモン・アンテナを用いる方法が一般に知られている。例えば、特許文献１においては、基板上に形成された円錐体等の形状をした金属の散乱体と、その散乱体の周辺に形成された誘電体等の膜とを備えたプラズモン・アンテナが開示されている。また、特許文献２においては、プラズモン・アンテナが、その照射される面が磁気記録媒体に垂直となるように、垂直磁気記録用ヘッドの主磁極に接する位置に形成された構成が開示されている。また、特許文献３においては、プラズモン・アンテナの先端を優先的に記録媒体に近づけることによって、より強い近接場光の照射を試みた技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００１−２５５２５４号公報
【特許文献２】特開２００４−１５８０６７号公報
【特許文献３】特開２００３−１１４１８４号公報
【特許文献４】米国特許出願公開第２００５／０２４９４５１号明細書
【非特許文献】
【０００８】
【非特許文献１】Michael Hochberg 他３名，“Integrated Plasmon and dielectric waveguides”，OPTICSEXPRESS ２００４年，第１２巻，第２２号，ｐ．５４８１−５４８６
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、このように、近接場光発生部としてプラズモン・アンテナを用いて熱アシスト磁気記録を実現しようとした場合、以下に述べるような困難な問題が生じ得る。
【００１０】
プラズモン・アンテナは、上述したように、自身に照射されたレーザ光を近接場光に変換するが、その光利用効率は、高くとも１０％程度であることが知られている。すなわち、照射されたレーザ光の多くの部分は、プラズモン・アンテナ表面での反射分を除くと、プラズモン・アンテナ内で熱エネルギーに変わってしまう。ここで、プラズモン・アンテナのサイズは、レーザ光の波長以下に設定されており、その体積は非常に小さい。従って、この熱エネルギーによって、プラズモン・アンテナは非常な高温となる。例えば、一辺が３００ｎｍ（ナノメートル）の正三角形の平板であって厚さが５０ｎｍである、Ａｕで形成されたプラズモン・アンテナが、室温において１７ｍＷのレーザ光を吸収した場合、その温度は、５００℃に達するというシミュレーション結果が得られている。
【００１１】
このような温度上昇によって、プラズモン・アンテナは熱膨張し、媒体対向面から磁気記録媒体の方に向かって突出する。その結果、磁気記録媒体からデータ信号又はサーボ信号を読み出すための読み出しヘッド素子における媒体対向面に達した端が、相対的に磁気記録媒体から遠ざかってしまう事態が起こり得る。この場合、プラズモン・アンテナを用いて近接場光を磁気記録媒体に照射する書き込み時において、サーボ信号を良好に読み出すことが困難となる。
【００１２】
なお、このようなプラズモン・アンテナ（及び書き込みヘッド素子端）の突出を、予め設けられた発熱抵抗体の発熱による読み出しヘッド素子端の突出によって補償することも考えられるが、その実施は困難である。実際、レーザ光が照射されてからプラズモン・アンテナが熱膨張するまでの応答時間は１０μｓｅｃ（マイクロ秒）のオーダであるのに対し、発熱抵抗体に通電されてから読み出しヘッド素子端が熱膨張するまでの応答時間は、１００μｓｅｃのオーダであり一桁大きい。その結果、書き込み時に遅れることなく読み出しヘッド素子端を追随させて突出させることは非常に難しい。
【００１３】
さらに、プラズモン・アンテナのこの非常な高温下では、プラズモン・アンテナの電気抵抗も相当に高くなる。すなわち、プラズモン・アンテナ内の自由電子の熱擾乱が大きくなるので、上述したプラズモン・アンテナの光利用効率をさらに劣化させてしまう場合も生じ得る。
【００１４】
もう一つの問題が、プラズモン・アンテナと書き込みヘッド素子の磁極とを組み合わせた場合に生じ得る。実際、熱アシスト磁気記録を行う場合、プラズモン・アンテナと磁極とは、互いにできるだけ近くに位置するように設けられる必要がある。具体的には、トラックに沿った方向における両者の距離が、１００ｎｍ以下となるように設定されることが好ましい。これにより、磁気記録媒体上において近接場光を照射した位置において磁極からの書き込み磁界の磁界勾配を十分に大きくすることが可能となる。しかしながら、この場合、上述した特許文献２にもあるように、プラズモン・アンテナに照射すべきレーザ光もまた、磁極から、自身の波長よりも遙かに小さい距離だけ離れた位置を通過することになる。その結果、このレーザ光の一部が金属からなる磁極に吸収されてしまい、プラズモン・アンテナに照射される光量が低減してしまう事態が起こり得る。
【００１５】
従って、本発明の目的は、近接場光発生部の過度の温度上昇を回避することができる近接場光発生素子を提供することにある。また、本発明の他の目的は、近接場光発生部の温度が過度に上昇せず、良好な熱アシスト磁気記録を可能とする熱アシスト磁気記録ヘッドを提供することにあり、このようなヘッドを備えたヘッドジンバルアセンブリ（ＨＧＡ）を提供することにあり、さらに、このようなＨＧＡを備えた磁気記録装置を提供することにある。
【００１６】
また、本発明の他の目的は、近接場光発生部の過度の温度上昇を回避して、熱アシスト磁気記録を良好に行うことができる磁気記録方法を提供することにある。
【００１７】
さらに、本発明の他の目的は、近接場光発生部の光利用効率が向上した近接場光発生素子、さらには熱アシスト磁気記録ヘッドを提供することにある。さらにまた、本発明の他の目的は、近接場光発生部に照射すべき光を磁極から十分に離れた位置で伝播させることができる熱アシスト磁気記録ヘッドを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
本発明について説明する前に、本明細書において用いられる用語の定義を行う。本発明による磁気記録ヘッドのスライダ基板の素子形成面に形成された積層構造若しくは素子構造において、基準となる層又は素子から見て、基板側を「下方」とし、その反対側を「上方」とする。また、本発明による磁気ヘッドの実施形態において、必要に応じ、いくつかの図面中、「Ｘ、Ｙ及びＺ軸方向」を規定している。ここで、Ｚ軸方向は、上述した「上下方向」であり、＋Ｚ方向がトレーリング側に相当し、−Ｚ方向がリーディング側に相当する。また、Ｙ軸方向をトラック幅方向とし、Ｘ軸方向をハイト方向とする。
【００１９】
また、磁気記録ヘッド内に設けられた導波路の「側面」とは、導波路を取り囲む端面のうち、導波路を伝播する光の伝播方向（−Ｘ方向）に垂直な端面以外の端面を指すものとする。従って、「上面」又は「下面」もこの「側面」の１つであり、この「側面」は、コアに相当する導波路において伝播する光が全反射し得る面となる。
【００２０】
本発明によれば、近接場光発生用の光を伝播させるための導波路と、この光によって励起される表面プラズモンが伝播する伝播面を備えた近接場光発生層とを備えており、導波路を伝播する光が表面プラズモンモードで近接場光発生層に結合するように、導波路の側面の一部と近接場光発生層の伝播面の一部とが所定の間隔をもって対向している近接場光発生素子が提供される。
【００２１】
この近接場光発生素子においては、導波路を伝播する光は、導波路及び近接場光発生層の光学的構成と結びついて、近接場光発生層の伝播面に表面プラズモンモードを誘起する。すなわち、表面プラズモンモードで近接場光発生層に結合する。このような表面プラズモンモードにおいては、表面プラズモンが伝播面を伝播して近接場光が発生する。その結果、光がプラズモン・アンテナ等の近接場光発生部に直接照射されることによって近接場光が発生する場合に比べて、近接場光発生層の過度の温度上昇が十分に回避可能となる。なお、表面プラズモンモードの誘起は、例えば、非特許文献１及び特許文献４に記載されている。
【００２２】
この本発明による近接場光発生素子において、近接場光発生層は、伝播面の１つの端であって近接場光を発生させる近接場光発生端を備えていることが好ましい。また、近接場光発生層は、近接場光発生端に向かって先細となる形状を有していることが好ましい。さらに、近接場光発生層は、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｒｈ、Ｉｒ、Ｒｕ、Ａｕ、Ａｇ、Ｃｕ及びＡｌからなるグループから選択された１つによって、又はこれら元素のうちの複数の合金によって形成されていることが好ましい。
【００２３】
また、この本発明による近接場光発生素子において、伝播面は、近接場光発生層の伝播面とは反対側の表面を覆う材料よりも屈折率が高い材料で覆われていることが好ましい。また、互いに対向する導波路の側面の一部と近接場光発生層の伝播面の一部とに挟まれた部分が、導波路の屈折率よりも低い屈折率を有する緩衝部となっていることが好ましい。ここで、この緩衝部が、導波路を覆うように形成された保護層の一部であることも好ましく、この緩衝部の長さが０.５μｍ（マイクロメートル）以上であって１.９μｍ以下であることも好ましい。これらの条件を満たすことによって、表面プラズモンが適切に励起されて近接場光発生層の伝播面を良好に伝播する。これにより、近接場光発生素子の光利用効率が向上する。
【００２４】
本発明によれば、さらにまた、
媒体対向面側の端から書き込み磁界を発生させる磁極と、
近接場光発生用の光を伝播させるための導波路と、
この光によって励起される表面プラズモンが伝播する伝播面を備えており、さらに、この伝播面の１つの端であって磁極の端に近接しており近接場光を発生させる近接場光発生端を備えている近接場光発生層と
を備えており、
導波路を伝播する光が表面プラズモンモードで近接場光発生層に結合するように、導波路の側面の一部と近接場光発生層の伝播面の一部とが所定の間隔をもって対向している熱アシスト磁気記録ヘッドが提供される。
【００２５】
この熱アシスト磁気記録ヘッドにおいては、導波路を伝播する光は、表面プラズモンモードで近接場光発生層に結合する。このような表面プラズモンモードにおいては、表面プラズモンがこの近接場光発生層の伝播面を伝播して近接場光発生端に集中し、近接場光が発生する。従って、光がプラズモン・アンテナ等の近接場光発生部に直接照射されることによって近接場光が発生する場合に比べて、近接場光発生層の過度の温度上昇が十分に回避可能となる。その結果、近接場光発生端の磁気記録媒体側への不要な突出を抑制することができ、さらに、十分な大きさの光利用効率を実現することができる。
【００２６】
この本発明による熱アシスト磁気記録ヘッドにおいて、導波路は、近接場光発生層の磁極とは反対側に設けられていることが好ましい。また、磁極の媒体対向面側の端部が、近接場光発生層の媒体対向面側の端部に向かって斜めに伸長した形状を有していることも好ましい。さらに、近接場光発生層の媒体対向面側の端部が、磁極の媒体対向面側の端部に向かって斜めに伸長した形状を有していることも好ましい。これにより、導波路と磁極との距離を十分に大きな値に設定することができ、光の一部が磁極に吸収されて近接場光に変換される光量が低減する事態を確実に回避することができる。
【００２７】
また、この本発明による熱アシスト磁気記録ヘッドにおいて、近接場光発生層の伝播面の少なくとも一部は、基板の素子形成面に対して磁極の媒体対向面側の端部に向かって傾斜した平面又は曲面であることが好ましい。さらに、近接場光発生層の伝播面は、近接場光発生層の伝播面とは反対側の表面を覆う材料よりも屈折率が高い材料で覆われていることが好ましい。この場合、近接場光発生層と磁極との間であって、近接場光発生層の伝播面とは反対側の表面を覆うように、熱伝導層が設けられていることが好ましい。さらにまた、互いに対向する導波路の側面の一部と近接場光発生層の伝播面の一部とに挟まれた部分である緩衝部の媒体対向面側の端が、媒体対向面から所定の距離だけ離隔していることが好ましい。
【００２８】
本発明によれば、さらにまた、以上に述べた熱アシスト磁気記録ヘッドと、この熱アシスト磁気記録ヘッドを支持するサスペンションとを備えているヘッドジンバルアセンブリ（ＨＧＡ）が提供される。
【００２９】
本発明によれば、さらにまた、以上に述べた熱アシスト磁気記録ヘッド及びこの熱アシスト磁気記録ヘッドを支持するサスペンションを備えている少なくとも１つのＨＧＡと、少なくとも１つの磁気記録媒体と、この少なくとも１つの磁気記録媒体に対して熱アシスト磁気記録ヘッドが行う書き込み動作を制御するための記録回路とを備えており、この記録回路が、近接場光発生用の光を発生させる光源の動作を制御するための発光制御回路をさらに備えている磁気記録装置が提供される。
【００３０】
本発明によれば、さらにまた、導波路を伝播する光を、表面プラズモンモードで近接場光発生層に結合させて、この近接場光発生層に表面プラズモンを励起し、
近接場光発生層の表面において、表面プラズモンを媒体対向面に向けて伝播させて、近接場光発生層の媒体対向面側の端において、近接場光を発生させ、
近接場光を磁気記録媒体の一部分に照射することによって、磁気記録媒体の一部分の異方性磁界を低下させ、
この磁気記録媒体の異方性磁界が低下した部分に、磁極から発生する書き込み磁界を印加して書き込みを行う磁気記録方法が提供される。
【００３１】
この磁気記録方法においては、伝播する表面プラズモンを利用して近接場光を発生させるので、近接場光発生層の過度の温度上昇を回避して、熱アシスト磁気記録を良好に行うことができる。
【００３２】
この本発明による磁気記録方法においては、磁極とは反対側の近接場光発生層の表面において、表面プラズモンを伝播させることが好ましい。また、媒体対向面から所定の距離だけ離隔した位置において、導波路を伝播する光を近接場光発生層に結合させることが好ましい。
【発明の効果】
【００３３】
本発明によれば、近接場光発生部の温度が過度に上昇せず、良好な熱アシスト磁気記録が可能となる。また、本発明によれば、近接場光発生部の光利用効率が向上する。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明による磁気記録装置及びＨＧＡの一実施形態における要部の構成を概略的に示す斜視図である。
【図２】本発明による熱アシスト磁気記録ヘッドの一実施形態を示す斜視図である。
【図３】本発明による熱アシスト磁気記録ヘッドの要部の構成を概略的に示す、図２のＡ面による断面図である。
【図４】本発明に係る導波路、近接場光発生層及び主磁極の構成を概略的に示す斜視図である。
【図５】本発明に係る近接場光発生層及び電磁変換素子のヘッド部端面における端の形状を示す平面図である。
【図６】本発明による表面プラズモンモードを利用した熱アシスト磁気記録を説明するための概略図である。
【図７Ａ】本発明による熱アシスト磁気記録ヘッドにおける他の実施形態の構造を示す概略図である。
【図７Ｂ】本発明による熱アシスト磁気記録ヘッドにおける他の実施形態の構造を示す概略図である。
【図７Ｃ】本発明による熱アシスト磁気記録ヘッドにおける他の実施形態の構造を示す概略図である。
【図７Ｄ】本発明による熱アシスト磁気記録ヘッドにおける他の実施形態の構造を示す概略図である。
【図７Ｅ】本発明による熱アシスト磁気記録ヘッドにおける他の実施形態の構造を示す概略図である。
【図８】図７Ａの実施形態における導波路、緩衝部及び近接場光発生層の形成方法の一実施形態を示す断面図である。
【図９】図１に示した磁気ディスク装置の記録再生及び発光制御回路の回路構成を示すブロック図である。
【図１０Ａ】は、実施例として行われたシミュレーション解析実験の実験条件を示す概略図である。
【図１０Ｂ】は、実施例として行われたシミュレーション解析実験の実験条件を示す概略図である。
【図１１】光利用効率ＩＯＵＴ／ＩＩＮにおける緩衝部の厚さＴＢＦ依存性を示す、表１に示されたデータのグラフである。
【図１２】光利用効率ＩＯＵＴ／ＩＩＮにおける緩衝部の長さＬＢＦ依存性を示す、表２に示されたデータのグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００３５】
以下に、本発明を実施するための形態について、添付図面を参照しながら詳細に説明する。なお、各図面において、同一の要素は、同一の参照番号を用いて示されている。また、図面中の構成要素内及び構成要素間の寸法比は、図面の見易さのため、それぞれ任意となっている。
【００３６】
図１は、本発明による磁気記録装置及びＨＧＡの一実施形態における要部の構成を概略的に示す斜視図である。ここで、ＨＧＡの斜視図においては、ＨＧＡの磁気記録媒体表面に対向する側が上になって表示されている。
【００３７】
図１に示した磁気記録装置としての磁気ディスク装置は、スピンドルモータ１１の回転軸の回りを回転する、磁気記録媒体としての複数の磁気ディスク１０と、複数の駆動アーム１４が設けられたアセンブリキャリッジ装置１２と、各駆動アーム１４の先端部に取り付けられており薄膜磁気ヘッドである熱アシスト磁気記録ヘッド２１を備えたヘッドジンバルアセンブリ（ＨＧＡ）１７と、熱アシスト磁気記録ヘッド２１の書き込み及び読み出し動作を制御し、さらに、後述する熱アシスト磁気記録用のレーザ光を発生させる光源であるレーザダイオードの発光動作を制御するための記録再生及び発光制御回路１３とを備えている。
【００３８】
磁気ディスク１０は、本実施形態において、垂直磁気記録用であり、ディスク基板に、軟磁性裏打ち層、中間層及び記録層（垂直磁化層）が順次積層された構造を有している。アセンブリキャリッジ装置１２は、熱アシスト磁気記録ヘッド２１を、磁気ディスク１０の記録層に形成されており記録ビットが並ぶトラック上に位置決めするための装置である。同装置内において、駆動アーム１４は、ピボットベアリング軸１６に沿った方向にスタックされており、ボイスコイルモータ（ＶＣＭ）１５によってこの軸１６を中心にして角揺動可能となっている。なお、本発明に係る磁気ディスク装置の構造は、以上に述べた構造に限定されるものではない。磁気ディスク１０、駆動アーム１４、ＨＧＡ１７及び熱アシスト磁気記録ヘッド２１は、単数であってもよい。
【００３９】
同じく図１によれば、ＨＧＡ１７において、サスペンション２０は、ロードビーム２００と、このロードビーム２００に固着されており弾性を有するフレクシャ２０１と、ロードビーム２００の基部に設けられたベースプレート２０２と、フレクシャ２０１上に設けられておりリード導体及びその両端に電気的に接続された接続パッドからなる配線部材２０３とを備えている。熱アシスト磁気記録ヘッド２１は、各磁気ディスク１０の表面に対して所定の間隔（浮上量）をもって対向するように、サスペンション２０の先端部であってフレクシャ２０１に固着されている。さらに、配線部材２０３の一端が、熱アシスト磁気記録ヘッド２１の端子電極に電気的に接続されている。
【００４０】
なお、サスペンション２０の構造も、以上に述べた構造に限定されるものではない。図示されていないが、サスペンション２０の途中にヘッド駆動用ＩＣチップが装着されていてもよい。
【００４１】
図２は、本発明による熱アシスト磁気記録ヘッド２１の一実施形態を示す斜視図である。
【００４２】
図２によれば、熱アシスト磁気記録ヘッド２１は、スライダ２２及び光源ユニット２３を備えている。スライダ２２は、アルチック（Ａｌ２Ｏ３−ＴｉＣ）等から形成されており、適切な浮上量を得るように加工された媒体対向面である浮上面（ＡＢＳ）２２００を有するスライダ基板２２０と、ＡＢＳ２２００とは垂直な素子形成面２２０２上に形成されたヘッド部２２１とを備えている。また、光源ユニット２３は、アルチック（Ａｌ２Ｏ３−ＴｉＣ）等から形成されており、接着面２３００を有するユニット基板２３０と、接着面２３００とは垂直な光源設置面２３０２に設けられた光源としてのレーザダイオード４０とを備えている。ここで、スライダ２２と光源ユニット２３とは、スライダ基板２２０の背面２２０１とユニット基板２３０の接着面２３００とを接面させて、互いに接着されている。ここで、スライダ基板２２０の背面２２０１は、スライダ基板２２０のＡＢＳ２２００とは反対側の端面のことである。なお、熱アシスト磁気記録ヘッド２１は、光源ユニット２３を用いずに、レーザダイオード４０がスライダ２２に直接搭載された形態であってもよい。
【００４３】
スライダ２２のスライダ基板２２０の素子形成面２２０２上に形成されたヘッド部２２１は、磁気ディスクからデータを読み出すためのＭＲ素子３３と磁気ディスクにデータを書き込むための電磁変換素子３４とから構成されるヘッド素子３２と、光源ユニット２３に備えられたレーザダイオード４０からのレーザ光を媒体対向面側に導くための導波路３５と、近接場光発生層３６と、ＭＲ素子３３、電磁変換素子３４、導波路層３５及び近接場光発生層３６を覆うように素子形成面２２０２上に形成された保護層３８と、保護層３８の上面に露出しておりＭＲ素子３３に電気的に接続された一対の端子電極３７０と、同じく保護層３８の上面に露出しており電磁変換素子３４に電気的に接続された一対の端子電極３７１とを備えている。これらの端子電極３７０及び３７１は、フレクシャ２０１（図１）に設けられた配線部材２０３の接続パッドに電気的に接続される。
【００４４】
ＭＲ素子３３、電磁変換素子３４及び近接場光発生層３６の一端は、ヘッド部２２１の媒体対向面であるヘッド部端面２２１０に達している。ここで、ヘッド部端面２２１０とＡＢＳ２２００とが熱アシスト磁気記録ヘッド２１全体の媒体対向面をなしている。実際の書き込み又は読み出し時においては、熱アシスト磁気記録ヘッド２１が回転する磁気ディスク表面上において流体力学的に所定の浮上量をもって浮上する。この際、ＭＲ素子３３及び電磁変換素子３４の端が、磁気ディスクの記録層の表面と適当なマグネティックスペーシングを介して対向することになる。この状態において、ＭＲ素子３３が記録層からのデータ信号磁界を感受して読み出しを行い、電磁変換素子３４が記録層にデータ信号磁界を印加して書き込みを行う。ここで、書き込みの際、光源ユニット２３のレーザダイオード４０から導波路３５を通って伝播してきたレーザ光が、後に詳述するように、表面プラズモンモードで近接場光発生層３６に結合し、近接場光発生層３６に表面プラズモンを励起する。この表面プラズモンが近接場光発生層３６の表面をヘッド部端面２２１０に向けて伝播することにより、近接場光発生層３６のヘッド部端面２２１０側の端において、近接場光が発生する。この近接場光が磁気ディスク表面に達し、磁気ディスクの記録層部分を加熱し、それにより、その部分の異方性磁界（保磁力）が書き込みを行うことが可能な値にまで低下する。その結果、熱アシスト磁気記録を行うことが可能となる。
【００４５】
図３は、熱アシスト磁気記録ヘッド２１の要部の構成を概略的に示す、図２のＡ面による断面図である。
【００４６】
図３によれば、ＭＲ素子３３は、ＭＲ積層体３３２と、対となってＭＲ積層体３３２及び絶縁層３８１を挟む位置に配置されている下部シールド層３３０及び上部シールド層３３４とを含み、素子形成面２２０２上に形成された絶縁層３８０上に形成されている。上下部シールド層３３４及び３３０は、ＭＲ積層体３３２が雑音となる外部磁界を受けることを防止する。上下部シールド層３３４及び３３０は、例えばフレームめっき法又はスパッタリング法等によって形成された磁性層であり、例えばＮｉＦｅ（パーマロイ）、ＦｅＳｉＡｌ（センダスト）、ＣｏＦｅＮｉ、ＣｏＦｅ、ＦｅＮ、ＦｅＺｒＮ若しくはＣｏＺｒＴａＣｒ等、又はこれらの材料の多層膜等の軟磁性材料からなり、厚さは、例えば０.５〜３μｍ（マイクロメートル）程度である。
【００４７】
ＭＲ積層体３３２は、ＭＲ効果を利用して信号磁界を感受する感磁部であり、例えば、面内通電型巨大磁気抵抗（ＣＩＰ-ＧＭＲ）効果を利用したＣＩＰ-ＧＭＲ積層体、垂直通電型巨大磁気抵抗（ＣＰＰ-ＧＭＲ）効果を利用したＣＰＰ-ＧＭＲ積層体、又はトンネル磁気抵抗（ＴＭＲ）効果を利用したＴＭＲ積層体であってよい。これらのＭＲ効果を利用したＭＲ積層体３３２はいずれにおいても、高い感度で磁気ディスクからの信号磁界を感受する。なお、ＭＲ積層体３３２がＣＰＰ−ＧＭＲ積層体又はＴＭＲ積層体である場合、上下部シールド層３３４及び３３０は、電極としての役割も果たす。一方、ＭＲ積層体３３２がＣＩＰ−ＧＭＲ積層体である場合、ＭＲ積層体３３２と上下部シールド層３３４及び３３０それぞれとの間には絶縁層が設けられ、さらに、ＭＲ積層体３３２に電気的に接続されたＭＲリード層が設けられる。
【００４８】
ＭＲ積層体３３２は、例えば、ＴＭＲ積層体である場合、例えばＩｒＭｎ、ＰｔＭｎ、ＮｉＭｎ、ＲｕＲｈＭｎ等からなる厚さ５〜１５ｎｍ（ナノメートル）程度の反強磁性層と、例えばＣｏＦｅ等からなる２つの強磁性層がＲｕ等の非磁性金属層を間に挟んだ構造を有しており、反強磁性層によって磁化方向が固定されている磁化固定層と、例えばＡｌ、ＡｌＣｕ等からなる厚さ０.５〜１ｎｍ程度の金属膜が真空装置内に導入された酸素によって又は自然酸化によって酸化された非磁性誘電材料からなるトンネルバリア層と、例えば強磁性材料である厚さ１ｎｍ程度のＣｏＦｅ等と厚さ３〜４ｎｍ程度のＮｉＦｅ等との２層膜から構成されておりトンネルバリア層を介して磁化固定層との間でトンネル交換結合をなす磁化自由層とが、順次積層された構造を有していてもよい。
【００４９】
同じく図３によれば、電磁変換素子３４は、垂直磁気記録用であって、主磁極層３４０と、ギャップ層３４１と、書き込みコイル層３４３と、コイル絶縁層３４４と、ライトシールド層３４５とを備えている。
【００５０】
主磁極層３４０は、Ａｌ２Ｏ３（アルミナ）等の絶縁材料からなる絶縁層３８４上に形成されており、書き込みコイル層３４３に書き込み電流を印加することによって発生した磁束を、書き込みがなされる磁気ディスクの記録層（垂直磁化層）まで収束させながら導くための導磁路である。主磁極層３４０は、主磁極３４００及び主磁極本体部３４０１が順次積層されて互いに磁気的に接続された２層構造を有している。このうち、主磁極３４００は、Ａｌ２Ｏ３（アルミナ）等の絶縁材料からなる絶縁層３８４に周囲を絶縁されている。主磁極３４００は、ヘッド部端面２２１０に達しており、トラック幅方向の小さな幅ＷＰ（図５）を有する主磁極先端部３４００ａと、この主磁極先端部３４００ａの後方に位置しており、主磁極先端部３４００ａの幅よりも大きなトラック幅方向の幅を有する主磁極後端部３４００ｂとを有している。このように、主磁極先端部３４００ａが小さな幅ＷＰを有することによって、微細な書き込み磁界が発生可能となり、トラック幅を高記録密度化に対応した微小値に設定可能となる。この主磁極３４００は、主磁極本体部３４０１よりも高い飽和磁束密度を有する軟磁性材料から形成されており、例えば、Ｆｅが主成分である鉄系合金材料である、ＦｅＮｉ、ＦｅＣｏ、ＦｅＣｏＮｉ、ＦｅＮ又はＦｅＺｒＮ等の軟磁性材料から形成される。主磁極３４００の厚さは、例えば、０.１〜０.８μｍである。
【００５１】
ギャップ層３４１は、主磁極層３４０とライトシールド層３４５とをヘッド端面３００近傍において磁気的に分離させるためのギャップを形成する。ギャップ層３４１は、Ａｌ２Ｏ３（アルミナ）、ＳｉＯ２（二酸化珪素）、ＡｌＮ（窒化アルミニウム）若しくはダイヤモンドライクカーボン（ＤＬＣ）等の非磁性絶縁材料、又はＲｕ（ルテニウム）等の非磁性導電材料で構成されている。ギャップ層３４１の厚さは、主磁極層３４１とライトシールド層３４５との間のギャップを規定しており、例えば、０.０１〜０.５μｍ程度である。
【００５２】
書き込みコイル層３４３は、Ａｌ２Ｏ３（アルミナ）等の絶縁材料からなる絶縁層３４２１上において、１ターンの間に少なくとも主磁極層３４０とライトシールド層３４５との間を通過するように形成されており、バックコンタクト部３４０２を中心として巻回するスパイラル構造を有している。この書き込みコイル層３４３は、例えば、Ｃｕ（銅）等の導電材料から形成されている。ここで、加熱キュアされたフォトレジスト等の絶縁材料からなる書き込みコイル絶縁層３４４が、書き込みコイル層３４３を覆っており、書き込みコイル層３４３と主磁極層３４０及びライトシールド層３４５との間を電気的に絶縁している。書き込みコイル層３４３は、本実施形態において１層であるが、２層以上又はヘリカルコイルでもよい。また、巻き数も図３での数に限定されるものではなく、例えば、２〜７ターンに設定され得る。
【００５３】
ライトシールド層３４５は、ヘッド部端面２２１０に達しており、磁気ディスクの記録層（垂直磁化層）の下に設けられた軟磁性裏打ち層から戻ってきた磁束のための導磁路としての役割を果たす。ライトシールド層３４５の厚さは、例えば、０.５〜５μｍ程度である。また、ライトシールド層３４５において、主磁極層３４０と対向する部分は、同じくヘッド部端面２２１０に達しており、主磁極層３４０から発して広がった磁束を取り込むためのトレーリングシールド３４５０となっている。トレーリングシールド３４５０は、本実施形態において、絶縁層３４２０及び主磁極本体部３４０１とともに平坦化されていて、主磁極先端部３４００ａのみならず主磁極後端部３４００ｂ及び主磁極本体部３４０１よりも大きなトラック幅方向の幅を有している。このようなトレーリングシールド３４５０を設けることによって、トレーリングシールド３４５０の端部と主磁極先端部３４００ａとの間において磁界勾配がより急峻になる。この結果、信号出力のジッタが小さくなって読み出し時のエラーレートが低減可能となる。また、ライトシールド層３４５は、軟磁性材料から形成されるが、特に、トレーリングシールド３４５０は、高飽和磁束密度を有する、ＮｉＦｅ（パーマロイ）又は主磁極３４００と同様の鉄系合金材料等から形成される。
【００５４】
同じく図３によれば、導波路３５及び近接場光発生層３６は、ＭＲ素子３３と電磁変換素子３４との間に設けられており、ヘッド部２２１内の光学系をなす。ここで、導波路３５は、素子形成面２２０２と平行であってヘッド部端面２２１２に達した端面３５２からＡＢＳ２２００側のヘッド部端面２２１０に達した端面３５０にまで伸長している。また、導波路３５の上面（側面）の一部と近接場光発生層３６の下面の一部とは、所定の間隔をもって対向しており、これら一部に挟まれた部分は、導波路３５の屈折率よりも低い屈折率を有する緩衝部５０となっている。緩衝部５０は、導波路３５を伝播するレーザ光を、表面プラズモンモードで近接場光発生層３６に結合させる役割を果たす。なお、この緩衝部５０は、保護層３８の一部である絶縁層３８４の一部であってもよいし、絶縁層３８４とは別に設けられた新たな層であってもよい。これら、導波路３５、近接場光発生層３６及び緩衝部５０については、後に図４を用いて詳細に説明を行う。
【００５５】
また、本実施形態においては、ＭＲ素子３３と電磁変換素子３４（導波路３５）との間に、絶縁層３８２及び３８３に挟まれた素子間シールド層３９が設けられている。この素子間シールド層３９は、電磁変換素子３４より発生する磁界からＭＲ素子３３をシールドする役割を果たしており、上下部シールド層３３４及び３３０と同じ軟磁性材料で形成されていてもよい。なお、素子間シールド層３９は必ずしも必要ではなく、素子間シールド層３９が存在しない形態も本発明の範囲内となる。また、この素子間シールド層３９と導波路３５との間に、バッキングコイル部が形成されていてもよい。バッキングコイル部は、電磁変換素子３４から発生してＭＲ効果素子３３の上下部シールド層３３４及び３３０を経由する磁束ループを打ち消す磁束を発生させて、磁気ディスクへの不要な書き込み動作又は消去動作である広域隣接トラック消去（ＷＡＴＥ）現象の抑制を図るものである。
【００５６】
同じく図３によれば、レーザダイオード４０として、ＩｎＰ系、ＧａＡｓ系、ＧａＮ系等の、通信用、光学系ディスクストレージ用又は材料分析用等として通常用いられているものが使用可能であり、放射されるレーザ光の波長λＬは、例えば３７５ｎｍ〜１.７μｍの範囲内のいずれの値であってもよい。具体的には例えば、可能波長領域が１.２〜１.６７μｍとされているＩｎＧａＡｓＰ／ＩｎＰ４元混晶系レーザダイオードを用いることもできる。レーザダイオード４０は、上部電極４０ａと、活性層４０ｅと、下部電極４０ｉとを含む多層構造を有している。この多層構造の劈開面の前後には、全反射による発振を励起するためのＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３等からなる反射層が形成されており、反射層４２に、開口が、発光中心４０００を含む活性層４０ｅの位置に設けられている。ここで、レーザダイオード４０の厚みＴＬＡは、例えば、６０〜２００μｍ程度とすることができる。
【００５７】
また、このレーザダイオード４０の駆動においては、磁気ディスク装置内の電源が使用可能である。実際、磁気ディスク装置は、通常、例えば２Ｖ程度の電源を備えており、レーザ発振動作には十分の電圧を有している。また、レーザダイオード４０の消費電力も、例えば、数十ｍＷ程度であり、磁気ディスク装置内の電源で十分に賄うことができる。実際には、下部電極４０ｉに電気的に接続された端子電極４１０と上部電極４０ａに電気的に接続された端子電極４１１との間に、この電源によって所定の電圧を印加し、レーザダイオード４０を発振させることによって、反射層４２の発光中心４０００を含む開口からレーザ光が放射される。
【００５８】
なお、レーザダイオード４０及び駆動端子電極４１０及び４１１は、上述した実施形態に限定されるものではない。また、熱アシスト磁気記録ヘッド２１がレーザダイオード４０を備えておらず、磁気ディスク装置内に設けられたレーザダイオードの発光中心と導波路３５の端面３５２とが、例えば光ファイバを用いて接続されていてもよい。
【００５９】
光源ユニット２３は、ユニット基板２３０と、ユニット基板２３０の光源設置面２３０２に設けられたレーザダイオード４０と、レーザダイオード４０の下面４０１をなす電極に電気的に接続された端子電極４１０と、レーザダイオード４０の上面４０３をなす電極に電気的に接続された端子電極４１１とを備えている。これらの端子電極４１０及び４１１は、フレクシャ２０１（図１）に設けられた配線部材２０３の接続パッドに電気的に接続されている。この両電極４１０及び４１１を介してレーザダイオード４０に所定の電圧を印加すると、レーザダイオード４０の発光面４００に位置する発光中心からレーザ光が放射される。ここで、図３に示されるようなヘッド構造において、レーザダイオード４０が発生させるレーザ光の電場の振動方向が、活性層４０ｅの積層面に対して垂直（Ｚ軸方向）であることが好ましい。すなわち、レーザダイオード４０は、ＴＭモードの偏光を発生させるチップであることが好ましい。
【００６０】
以上に述べた光源ユニット２３とスライダ２２とを接続することによって、熱アシスト磁気記録ヘッド２１が構成される。この接続においては、ユニット基板２３０の接着面２３００とスライダ基板２２０の背面２２０１とを接面させるが、その際、レーザダイオード４０から発生したレーザ光が導波路３５のＡＢＳ２２００とは反対側の端面３５２に丁度入射するように、ユニット基板２３０及びスライダ基板２２０の位置が決定される。
【００６１】
なお、スライダ２２及び光源ユニット２３の大きさは任意であるが、例えば、スライダ２２は、トラック幅方向（Ｙ軸方向）の幅７００μｍ×（Ｚ軸方向の）長さ８５０μｍ×（Ｘ軸方向の）厚み２３０μｍの、いわゆるフェムトスライダであってもよい。この場合、光源ユニット２３は、これよりも一回り小さい大きさ、例えば、トラック幅方向の幅４２５μｍ×長さ３００μｍ×厚み３００μｍであってもよい。
【００６２】
図４は、導波路３５、近接場光発生層３６及び主磁極３４００の構成を概略的に示す斜視図である。同図においては、書き込み磁界及び近接場光が磁気記録媒体に向かって放射される位置を含むヘッド部端面２２１０が、左側に位置している。
【００６３】
図４によれば、近接場光発生用のレーザ光５２を伝播させるための導波路３５と、レーザ光５２によって励起される表面プラズモンが伝播する伝播面３６０を備えた近接場光発生層３６とが設けられている。さらに、互いに対向する導波路３５の側面３５４の一部と近接場光発生層３６の伝播面３６０の一部との間に挟まれた部分は、緩衝部５０となっている。緩衝部５０は、レーザ光５２を表面プラズモンモードで近接場光発生層３６に結合させる役割を果たす。ここで、導波路３５の側面とは、導波路３５を取り囲む端面のうち、レーザ光５２の伝播方向（−Ｘ方向）に垂直なヘッド部端面２２１０側の端面３５０及びその反対側の端面３５２以外の端面を指すものとする。この側面は、コアに相当する導波路３５において伝播するレーザ光５２が全反射し得る面となる。なお、本実施形態において、一部が緩衝部５０に接面した導波路３５の側面３５４は、導波路３５の上面となっている。また、同じく一部が緩衝部５０に接面した伝播面３６０は、近接場光発生層３６の下面となっている。なお、緩衝部５０は、保護層３８（図２）の一部であってもよいし、保護層３８とは別に設けられた新たな層であってもよい。
【００６４】
さらに、近接場光発生層３６は、ヘッド部端面２２１０に達した近接場光発生端３６ａを備えている。この近接場光発生端３６ａは、主磁極３４００のヘッド部端面２２１０に達した端面３４００ｅに近接している。また、近接場光発生層３６は、本実施形態において、この近接場光発生端３６ａに向かってハイト方向（Ｚ軸方向）に先細となる形状を有しており、近接場光発生端３６ａは伝播面３６０のヘッド部端面２２１０側の端となっている。なお、伝播面３６０の近接場光発生端３６ａ側の部分は、素子形成面２２０２に対して傾斜した平面であって、主磁極３４００の端面３４００ｅに向けてせり上がっている。ここで、伝播面３６０を伝播する表面プラズモンが近接場光発生端３６ａに至って、近接場光発生端３６ａから近接場光が発生する。なお、この伝播面３６０の近接場光発生端３６ａ側の部分が平面でなく曲面であって、この曲面の周囲において角が丸められていてもよい。このような形状は、表面プラズモンが伝播面から逃げてしまう現象を抑制し得る。
【００６５】
導波路３５及び緩衝部５０は、近接場光発生層３６の−Ｚ方向側、すなわち主磁極３４００とは反対側に設けられている。その結果、緩衝部５０と接面した伝播面３６０も、近接場光発生層３６における主磁極３４００とは反対側の端面となっている。このような構成においては、書き込み磁界を発生させる主磁極３４００の端面３４００ｅと近接場光を発生させる近接場光発生端３６ａとの距離を十分に、例えば１００ｎｍ以下に小さくした状態においても、導波路３５を、主磁極３４００から十分に離隔させることができる。その結果、レーザ光５２の一部が金属からなる主磁極３４００に吸収されてしまって近接場光に変換される光量が低減してしまう事態を回避することができる。
【００６６】
同じく図４によれば、導波路３５の形状は直方体でもよいが、同図に示すように、ヘッド部端面２２１０側の部分のトラック幅方向（Ｙ軸方向）の幅が狭くなっていてもよい。導波路３５のヘッド部端面２２１０とは反対側の端面側の部分におけるトラック幅方向（Ｙ軸方向）の幅ＷＷＧ１は、例えば約０.５〜２００μｍ（マイクロメートル）とすることができ、端面３５０側の部分におけるトラック幅方向（Ｙ軸方向）の幅ＷＷＧ２は、例えば約０.３〜１００μｍとすることができ、（Ｚ軸方向の）厚さＴＷＧは、例えば０.１〜４μｍとすることができ、（Ｘ軸方向の）高さ（長さ）ＨＷＧは、例えば１０〜３００μｍとすることができる。
【００６７】
また、導波路３５の側面、すなわち上面３５４、下面３５３、及びトラック幅方向（Ｙ軸方向）の両側面３５１は、緩衝部５０と接面した部分を除いて、保護層３８（図２）と接している。ここで、導波路３５は、保護層３８の構成材料の屈折率ｎＯＣよりも高い屈折率ｎＷＧを有する、例えばスパッタリング法等を用いて形成された材料から構成されている。例えば、レーザ光の波長λＬが１.５５μｍであって、保護層３８がＳｉＯ２（ｎ＝１.４６）又はＡｌ２Ｏ３（ｎ＝１.６５）から形成されている場合、導波路３５は、Ｓｉ（ｎ＝３.５）から形成されていてもよい。導波路３５をこのような材料で構成することによって、材料そのものが有する良好な光学特性によってレーザ光の伝播損失が低く抑えられる。さらに、導波路３５がコアとして働く一方、保護層３８がクラッドとしての機能を果たし、全側面での全反射条件が整うことになる。これにより、より多くのレーザ光５２が緩衝部５０の位置に達し、導波路３５の伝播効率が向上する。
【００６８】
ここで、導波路３５が、誘電材料の多層構造を有しており、上方の層ほど屈折率ｎがより高くなる構造を有していてもよい。例えば、ＳｉＯＸＮＹにおいて組成比Ｘ、Ｙの値を適切に変化させた誘電材料を順次積層することにより、このような多層構造が実現する。積層数は、例えば８〜１２層とすることができる。その結果、レーザ光５２がＺ軸方向の直線偏光である場合、レーザ光５２を、Ｚ軸方向においてより緩衝部５０側に伝播させることができる。この際、この多層構造の各層の組成、層厚及び層数を選択することによって、レーザ光５２のＺ軸方向における所望の伝播位置を実現することが可能となる。
【００６９】
近接場光発生層３６は、金属等の導電材料、例えばＰｄ、Ｐｔ、Ｒｈ、Ｉｒ、Ｒｕ、Ａｕ、Ａｇ、Ｃｕ若しくはＡｌ、又はこれら元素のうちの複数の合金から形成されていることが好ましい。また、近接場光発生層３６のトラック幅方向（Ｙ軸方向）の幅ＷＮＦは、レーザ光５２の波長よりも十分に小さく、例えば約１０〜１００ｎｍとすることができ、（Ｚ軸方向の）厚さＴＮＦも、レーザ光５２の波長よりも十分に小さく、例えば約１０〜１００ｎｍとすることができ、（Ｘ軸方向の）高さＨＮＦは、例えば約０.８〜６.０μｍとすることができる。
【００７０】
緩衝部５０は、導波路３５の屈折率ｎＷＧよりも低い屈折率ｎＢＦを有する誘電材料で形成されている。例えば、レーザ光の波長λＬが１.５５μｍであって、導波路３５が、Ｓｉ（ｎ＝３.５）から形成されている場合、緩衝部５０は、ＳｉＯ２（ｎ＝１.４６）又はＡｌ２Ｏ３（ｎ＝１.６５）から形成されていてもよい。従って、この緩衝部５０を、ＳｉＯ２（ｎ＝１.４６）又はＡｌ２Ｏ３（ｎ＝１.６５）からなるクラッドとしての保護層３８（図２）の一部とすることも可能である。又は、導波路３５をＳｉ（ｎ＝３.５）とし、クラッドとしての保護層３８をＡｌ２Ｏ３（ｎ＝１.６５）とすることも可能である。また、緩衝部５０の（Ｘ軸方向の）高さ、すなわち導波路３５と近接場光発生層３５との結合部分の長さＬＢＦは、０．５〜５μｍであることが好ましい。また、緩衝部５０の（Ｚ軸方向の）厚さＴＢＦは、１０〜２００ｎｍであることが好ましい。なお、これら緩衝部５０の長さＬＢＦ及び厚さＴＢＦは、後に詳述するように表面プラズモンの適切な励起、伝播を得るために重要なパラメータとなる。また、緩衝部５０のヘッド部端面２２１０側の端は、Ｘ軸方向においてヘッド部端面２２１０から距離ＤＢＦだけ離隔している。表面プラズモンの伝播距離は、この距離ＤＢＦによって調整される。
【００７１】
同じく図４に示すように、近接場光発生層３６と主磁極３４００との間であってヘッド部端面２２１０側の位置に、熱伝導層５１が設けられることが好ましい。この熱伝導層５１は、保護層３８（図２）に比べて熱伝導率の高い、例えばＡｌＮ、ＳｉＣ又はＤＬＣ等の絶縁材料で形成されている。このような熱伝導層５１を設けることによって、近接場光発生層３６が近接場光を発生させる際に生じる熱の一部を、この熱伝導層５１を介して主磁極３４００に逃がすことができる。すなわち、主磁極３４００をヒートシンクとして用いることができる。その結果、近接場光発生層３６の過度の温度上昇を抑制することができ、近接場光発生端３６ａの不要な突出や、近接場光発生層３６における光利用効率の大幅な低下を回避することができる。
【００７２】
この熱伝導層５１の厚さＴＴＣは、近接場光発生端３６ａと主磁極３４００の端面３４００ｅとの間隔ＤＮ−Ｐ（図５）に相当し、例えば１００ｎｍ以下に設定される。さらに、熱伝導層５１の屈折率ｎＩＮ２は、近接場光発生層３６の伝播面３６０を覆う絶縁層５３の屈折率ｎＩＮ１よりも小さくなるように設定されている。すなわち、近接場光発生層３６の伝播面３６０は、自身とは反対側の端面３６１を覆う材料の屈折率ｎＩＮ２よりも高い屈折率ｎＩＮ１を有する材料で覆われていることになる。これにより、伝播面３６０上を表面プラズモンが伝播することが可能となる。実際には、屈折率ｎＩＮ１≧屈折率ｎＩＮ２×１.５であることが好ましいことが分かっている。
【００７３】
図５は、近接場光発生層３６及び電磁変換素子３４のヘッド部端面２２１０における端の形状を示す平面図である。
【００７４】
図５に示すように、電磁変換素子３４においては、主磁極３４００とライトシールド層３４５（トレーリングシールド３４５０）とがヘッド部端面２２１０に達している。このうち、主磁極３４００のヘッド部端面２２１０上における端面の形状は、例えば、長方形、正方形又は台形である。ここで、上述した幅ＷＰは、この主磁極３４００の端面におけるリーディング側の辺の長さであり、磁気ディスクの記録層に形成されるトラックの幅を規定する。幅ＷＰは、例えば、０.０５〜０.５μｍ程度である。
【００７５】
また、ヘッド部端面２２１０上において、近接場光発生層３６の近接場光発生端３６ａは、主磁極３４００の端面３４００ｅの近傍にあって、端面３４００ｅのリーディング側（−Ｚ方向）に位置している。ここで、近接場光発生端３６ａと端面３４００ｅとの間隔をＤＮ−Ｐとすると、間隔ＤＮ−Ｐは、例えば１００ｎｍ以下に設定される。本発明による熱アシスト磁気記録においては、この近接場光発生端３６ａが主要な加熱作用部分となり、端面３４００ｅが書き込み部分となるので、磁気ディスクの記録層部分に熱を加えた直後に、ほとんど間を置かず、書き込み磁界を印加することができる。これにより、熱アシストによる安定した書き込み動作が確実に実施可能となる。
【００７６】
さらに、導波路３５と主磁極３４００との間隔をＤＷ−Ｐとすると、上述したように間隔ＤＮ−Ｐを微小値に設定した上で、間隔ＤＷ−Ｐを十分に大きくすることができる。すなわち、図４に示した本発明に係る構成によれば、導波路３５を、主磁極３４００から十分に離隔させることができる。その結果、レーザ光の一部が金属からなる主磁極３４００に吸収されてしまって近接場光に変換される光量が低減してしまう事態を回避することができる。
【００７７】
図６は、本発明による表面プラズモンモードを利用した熱アシスト磁気記録を説明するための概略図である。
【００７８】
図６によれば、電磁変換素子３４による磁気ディスク１０の記録層への書き込みの際、最初に、光源ユニット２３のレーザダイオード４０から放射されたレーザ光５２が、導波路３５を伝播する。次いで、緩衝部５０の近傍まで進行したレーザ光５２は、屈折率ｎＷＧを有する導波路３５と、屈折率ｎＢＦを有する緩衝部５０と、金属等の導電材料からなる近接場光発生層３６との光学的構成と結びついて、近接場光発生層３６の伝播面３６０に表面プラズモンモードを誘起する。すなわち、表面プラズモンモードで近接場光発生層３６に結合する。実際には、コアである導波路３５と緩衝部５０との光学的な界面条件から、緩衝部５０内にエバネッセント光が励起される。次いで、このエバネッセント光と近接場発生層３６の金属表面（伝播面３６０）に励起される電荷のゆらぎとが結合する形で、表面プラズモンモードが誘起される。この際、この表面プラズモンモードの誘起は、緩衝部５０の屈折率ｎＢＦを導波路３５の屈折率ｎＷＧよりも小さく設定し（ｎＢＦ＜ｎＷＧ）、さらに、上述したように緩衝部５０の（Ｘ軸方向の）高さ、すなわち導波路３５と近接場光発生層３５との結合部分の長さＬＢＦと、（Ｚ軸方向の）緩衝部５０の厚さＴＢＦとを適切に選択することによって可能となる。
【００７９】
この誘起された表面プラズモンモードにおいては、表面プラズモン６０が、近接場光発生層３６の伝播面３６０上に励起され、この伝播面３６０上を矢印６１の方向に沿って伝播する。この表面プラズモン６０の伝播は、近接場光発生層３６の伝播面３６０が自身とは反対側の端面３６１を覆う材料の屈折率ｎＩＮ２よりも高い屈折率ｎＩＮ１を有する材料で覆われている、という条件の下、可能となる。実際には、屈折率ｎＩＮ１≧屈折率ｎＩＮ２×１.５であることが好ましいことが分かっている。図６においては、熱伝導層５１の屈折率ｎＩＮ２が、近接場光発生層３６の伝播面３６０を覆う絶縁層５３の屈折率ｎＩＮ１よりも小さくなるように設定される。
【００８０】
このように表面プラズモン６０が伝播することにより、ヘッド部端面２２１０に達しており、伝播面３６０の行き着く先である近接場光発生端３６ａに、表面プラズモン６０すなわち電場が集中することになる。その結果、この近接場光発生端３６ａから近接場光６２が発生する。この近接場光６２が磁気ディスク１０の記録層に向けて照射され、磁気ディスク１０の表面に達し、磁気ディスク１０の記録層部分を加熱する。これにより、その部分の異方性磁界（保磁力）が書き込みを行うことが可能な値にまで低下する。その直後、この部分に、主磁極３４００から発生する書き込み磁界６３を印加して書き込みを行う。以上、熱アシスト磁気記録を行うことが可能となる。
【００８１】
この表面プラズモンモードを利用した熱アシスト磁気記録においては、後に実施例を用いて示すように、近接場光発生層３６における光利用効率が、従来のプラズモン・アンテナを用いた場合の報告例に見られるように５〜１０％程度又はそれ未満であったのに対して、約２０％となり、大幅に向上する。これにより、近接場光発生層３６が過度に温度上昇することがなく、近接場光発生端３６ａの磁気ディスク１０に向かう方向の突出が抑制される。
【００８２】
さらに、従来の、導波路を伝播するレーザ光がヘッド端面の位置に設けられたプラズモン・アンテナに直接照射される形態においては、照射されたレーザ光の多くの部分が、プラズモン・アンテナ内で熱エネルギーに変わってしまう。一方、このプラズモン・アンテナのサイズはレーザ光の波長以下に設定されており、その体積は非常に小さい。従って、この熱エネルギーによって、プラズモン・アンテナは非常な高温、例えば５００℃にまで達していた。
【００８３】
これに対して、本発明による熱アシスト磁気記録においては、表面プラズモンモードを利用しており、表面プラズモン６０をヘッド部端面２２１０に向かって伝播させることによって近接場光６２を発生させている。これにより、後に実施例を用いて示すように、近接場光発生端３６ａにおける近接場光発生時の温度が約１２０℃となり、大幅に低減している。その結果、近接場光発生端３６ａの磁気ディスク１０に向かう方向の突出が抑制され、良好な熱アシスト磁気記録が可能となる。
【００８４】
図７Ａ〜図７Ｅは、本発明による熱アシスト磁気記録ヘッドにおける他の実施形態の構造を示す概略図である。
【００８５】
図７Ａによれば、主磁極７０が、近接場光発生層３６のヘッド部端面２２１０側の端３６ａに向かって斜めに伸長した形状を有している。ここで、「斜めに伸長した」とは、素子形成面２２０２に対して斜め下方又は斜め上方に伸長している状態とする。図７Ａの実施形態においては、主磁極７０は素子形成面２２０２に対して斜め下方に伸長している。具体的には、主磁極７０は、ヘッド部端面２２１０に達した端面７００ａを有する第１の主磁極部７００と、ヘッド部端面２２１０側の端部が第１の主磁極７００のヘッド部端面２２１０とは反対側の部分上に重なっている第２の主磁極部７０１と、ヘッド部端面２２１０側の端部が第２の主磁極７０１のヘッド部端面２２１０とは反対側の部分上に重なっている第３の主磁極部７０２とから構成されている。このような実施形態においては、ヘッド部端面２２１０上において、主磁極７０の端面７０ａを主磁極発生端３６ａの近傍に位置させながら、導波路３５と主磁極７０（第３の主磁極部７０２）との間のＺ軸方向の距離ＤＷ−Ｐ′を十分に大きな値に設定することができる。これにより、レーザ光の一部が主磁極に吸収されて近接場光に変換される光量が低減する事態を、より確実に回避することができる。
【００８６】
図７Ｂによれば、近接場光発生層７１が、主磁極３４００のヘッド部端面２２１０側の端３４００ｅに向かって斜めに伸長した形状を有している。図７Ｂの実施形態においては、近接場光発生層７１は素子形成面２２０２に対して斜め上方に伸長している。このような実施形態においては、ヘッド部端面２２１０上において、主磁極発生層７１の主磁極発生端７１ａを主磁極３４００の端面３４００ｅの近傍に位置させながら、導波路３５と主磁極３４００との間のＺ軸方向の距離ＤＷ−Ｐ″を十分に大きな値に設定することができる。これにより、レーザ光の一部が主磁極に吸収されて近接場光に変換される光量が低減する事態を、より確実に回避することができる。
【００８７】
図７Ｃによれば、導波路７２はヘッド部端面２２１０に達しており、導波路７２の上面は、緩衝部５０の下面と接面しているのみならず、近接場光発生層３６の伝播面３６０とも接面している。この形態においても、導波路７２の屈折率ｎＷＧを、熱伝導層５１の屈折率ｎＩＮ２よりも大きくなるように設定することによって、励起された表面プラズモンが伝播面３６０を伝播し、近接場光発生端３６ａにおいて近接場光が発生することが可能となる。この図７Ｃの構成は、比較的容易に形成可能である。この構成のうち、導波路７２、緩衝部５０及び近接場光発生層３６の形成方法については、後に図８を用いて説明する。
【００８８】
図７Ｄによれば、近接場光発生層７３においては、ヘッド部端面２２１０側の端部が、ヘッド部端面２２１０に向かって、Ｚ軸方向のみならずＹ軸方向においても先細となっている。従って、近接場光発生層７３において近接場光が発生する端７３ａの面積を非常に小さくすることが可能となる。その結果、磁気ディスクの磁気記録層のより微細な領域のみを加熱することができ、高記録密度化に貢献し得る。このようなＹ軸方向においても先細となる形状を有する近接場光発生層は、当然、例えば図４及び図７Ａ〜図７Ｃに示した実施形態のいずれにおいても採用することができる。
【００８９】
図７Ｅによれば、本実施形態においては、主磁極７４、近接場光発生層７５、緩衝部７６及び導波路７７が、スライダ基板２２０側から順次＋Ｚ方向に向かって積層されている。また、近接場光発生層７５の伝播面７５０の近接場光発生端７５ａ側の部分は、主磁極７４の端面７４ｅに向けてスライダ基板の素子形成面２２０２に対して下がる形で傾斜した平面又は曲面となっている。このように、ヘッド部端面２２１０において、近接場光発生端７５ａを、主磁極７４の端面７４ｅのトレーリング側（＋Ｚ方向側）に配置した形態においても、近接場光発生層７４の温度が過度に上昇せず、良好な熱アシスト磁気記録を行うことが可能となる。
【００９０】
図８は、図７Ｃの実施形態における導波路７０、緩衝部５０及び近接場光発生層３６の形成方法の一実施形態を示す断面図である。ここで、図８（Ａ１）、（Ｂ１）及び（Ｃ１）はそれぞれ、図８（Ａ２）、（Ｂ２）及び（Ｃ２）におけるＢ−Ｂ線断面、Ｃ−Ｃ線断面及びＤ−Ｄ線断面となっている。
【００９１】
最初に、図８（Ａ１）及び（Ａ２）に示すように、例えばＳｉからなる導波路層８０上に、例えばフォトリソグラフィ法を用いてフォトレジスト等からなるマスクパターン８１を形成する。次いで、導波路層８０に対してイオンミリング等のドライエッチングを行い、図８（Ｂ１）及び（Ｂ２）に示すように、キャビティ８００を形成する。
【００９２】
次いで、図８（Ｂ１）及び（Ｂ２）に示すように、マスクパターン８１を除去した後、形成されたキャビティ８００の底面上に、例えばスパッタリング法及びフォトリソグラフィ法を用いて、例えばＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３等の誘電材料からなる緩衝部５０を形成する。その後、この緩衝部５０を覆い、キャビティ８００を埋めるように、例えばスパッタリング法を用いて、例えばＡｇ等からなる金属膜を積層する。
【００９３】
その後、例えば化学的機械的研磨（ＣＭＰ）法を用いて成膜された金属膜の上面を研磨することによって、図８（Ｃ１）及び（Ｃ２）に示すように、上面が平坦化された近接場光発生層３６が形成される。なお、ヘッドの機械加工工程において、ヘッド部端面２２１０及びＭＲ積層体３３２の高さ（Ｘ軸方向の長さ）を決定するためのＭＲハイト加工を行うことによって、図８（Ｃ１）及び（Ｃ２）のＥ面よりも左側の部分は切削される。これにより、図７Ｃの実施形態における、導波路７０、緩衝部５０及び近接場光発生層３６の構成の形成が完了する。
【００９４】
図９は、図１に示した磁気ディスク装置の記録再生及び発光制御回路１３の回路構成を示すブロック図である。
【００９５】
図９において、９０は制御ＬＳＩ、９１は、制御ＬＳＩ９０から記録データを受け取るライトゲート、９２はライト回路、９３は、レーザダイオード４０に供給する動作電流値の制御用テーブル等を格納するＲＯＭ、９５は、ＭＲ効果素子３３へセンス電流を供給する定電流回路、９６は、ＭＲ効果素子３３の出力電圧を増幅する増幅器、９７は、制御ＬＳＩ９０に対して再生データを出力する復調回路、９８は温度検出器、９９は、レーザダイオード４０の制御回路をそれぞれ示している。
【００９６】
制御ＬＳＩ９０から出力される記録データは、ライトゲート９１に供給される。ライトゲート９１は、制御ＬＳＩ９０から出力される記録制御信号が書き込み動作を指示するときのみ、記録データをライト回路９２へ供給する。ライト回路９２は、この記録データに従って書き込みコイル層３４３に書き込み電流を流し、主磁極３４００から発生する書き込み磁界により磁気ディスク上に書き込みを行う。
【００９７】
制御ＬＳＩ９０から出力される再生制御信号が読み出し動作を指示するときのみ、定電流回路９５からＭＲ積層体３３２に定電流が流れる。このＭＲ効果素子３３により再生された信号は増幅器９６で増幅された後、復調回路９７で復調され、得られた再生データが制御ＬＳＩ９０に出力される。
【００９８】
レーザ制御回路９９は、制御ＬＳＩ９０から出力されるレーザＯＮ／ＯＦＦ信号及び動作電流制御信号を受け取る。このレーザＯＮ／ＯＦＦ信号がオン動作指示である場合、発振しきい値以上の動作電流がレーザダイオード４０に印加される。これによりレーザダイオード４０が発光し、レーザ光が導波路３５を伝播して、表面プラズモンモードで近接場光発生層３６に結合する。これにより、近接場光発生層３６の端から近接場光が発生し、磁気ディスクの記録層に照射され、記録層を加熱する。この際の動作電流値は、動作電流制御信号に応じた値に制御される。制御ＬＳＩ９０は、記録再生動作とのタイミングに応じてレーザＯＮ／ＯＦＦ信号を発生させ、温度検出器９８によって測定された磁気ディスクの記録層の温度等を考慮し、ＲＯＭ９３内の制御テーブルに基づいて、動作電流値制御信号の値を決定する。ここで、制御テーブルは、発振しきい値及び光出力−動作電流特性の温度依存性のみならず、動作電流値と熱アシスト作用を受けた記録層の温度上昇分との関係、及び記録層の異方性磁界（保磁力）の温度依存性についてのデータも含んでいてもよい。このように、記録／再生動作制御信号系とは独立して、レーザＯＮ／ＯＦＦ信号及び動作電流値制御信号系を設けることによって、単純に記録動作に連動したレーザダイオード４０への通電のみならず、より多様な通電モードを実現することができる。
【００９９】
なお、記録再生及び発光制御回路１３の回路構成は、図９に示したものに限定されるものでないことは明らかである。記録制御信号及び再生制御信号以外の信号で書き込み動作及び読み出し動作を特定してもよい。
【０１００】
（実施例）
以下、本発明による表面プラズモンモードを利用した熱アシスト磁気記録ヘッドの効果を、実施例として行われたシミュレーション解析実験の結果を用いて示す。
【０１０１】
図１０Ａ及び図１０Ｂは、実施例として行われたシミュレーション解析実験の実験条件を示す概略図である。ここで、図１０Ａ（Ｂ）は、図１０Ａ（Ａ）のヘッド部端面２２１０に達した近接場光発生端７３ａを示す上面図である。
【０１０２】
図１０Ａ（Ａ）及び（Ｂ）によれば、シミュレーション解析実験は、電磁場解析である３次元の有限差分時間領域法（Finite-Difference Time-Domain method: FDTD method）を用いて行われた。シミュレーション解析実験が行われた系は、導波路３５、近接場光発生層７３及び保護層３８を含むヘッド部２２１と、ヘッド部端面２２１０上の空気層（屈折率ｎ＝１）とからなる、４μｍ×６μｍ×１０μｍの直方体エリアであった。入射レーザ光５２は、波長λＬが１．５５μｍであって、ＴＭ偏光（レーザ光の電場の振動方向が導波路３５の層面に垂直：Ｚ軸方向）を有する、スポットサイズが０.５×４μｍのガウシアンビームであった。
【０１０３】
導波路３５は、図１０Ａ（Ｃ）に示すように、幅ＷＷＧ２が４μｍ、厚さＴＷＧが０.５μｍであり、Ｓｉ（屈折率ｎ＝３.５）で形成されていた。また、近接場光発生層３６は、同じく図１０Ａ（Ｃ）に示すように、幅ＷＮＦが４μｍ、端７３ａでの幅ＷＮＦ０が０.２μｍ、厚さＴＮＦが１.３μｍ、端７３ａでの厚さＴＮＦ０が０.０６５μｍであり、Ａｇ（屈折率の実数部が４であって虚数部が１１）で形成されていた。また、ヘッド部端面２２１０から近接場光発生層３６の先細となり始める位置までの距離ＤＢＦ１が１.５μｍであり、この先細となり始める位置から導波路３５のヘッド部端面２２１０側の端面までの距離ＤＢＦ２が０.５μｍであった。ここで、距離ＤＢＦ１＋距離ＤＢＦ２＝距離ＤＢＦ（図４）となる。さらに、保護層３８は、Ａｌ２Ｏ３（屈折率ｎ＝１.６５）で形成されており、緩衝部５０は、この保護層３８の一部であった。すなわち、緩衝部５０の屈折率ｎＢＦは１.６５であった。
【０１０４】
また、ヘッドの近接場光への光利用効率は、ＩＯＵＴ／ＩＩＮ（×１００）とした。ここで、ＩＩＮは、導波路３５の入射レーザ光５２の強度であり、ＩＯＵＴは、近接場光発生層３６において表面プラズモンに変換された後、ヘッド部端面２２１０上の観測面２２１０ａにおいて放射される光の強度である。なお、入射レーザ光５２の強度ＩＩＮは、６３２（Ｖ／ｍ）２であった。
【０１０５】
さらに、光利用効率の好ましい下限値を、磁気記録層の温度を一般的に必要とされる温度である３００℃以上に加熱することができる値とし、この下限値をシミュレーションによって決定した。このシミュレーションの条件としては、図１０Ｂに示したように、磁気記録媒体として、ディスク基板１００上に、ＣｏＦｅ／Ｒｕ／ＣｏＦｅからなる厚さ５０ｎｍの軟磁性裏打ち層１０１と、Ｒｕからなる厚さ１５ｎｍの下地層１０２と、ＣｏＣｒＰｔからなる厚さ２５ｎｍの磁気記録層としての垂直磁化層１０３と、ＤＬＣからなる厚さ２ｎｍの保護膜１０４とが順次積層した、３.５インチの磁気ディスク１０を用いた。磁気ディスク１０の回転数は、７２００ｒｐｍであった。また、磁気ディスク１０の表面と近接場光発生層７３の端７３ａとの距離は８ｎｍであった。入射レーザ光は１８ｍＷであり、近接場光の照射端７３ａは、上述したように幅ＷＮＦ００.２μｍ×厚さＴＮＦ００.０６５μｍであった。このシミュレーションの結果、磁気記録層を３００℃に加熱することができる光利用効率の好ましい下限値は、１７.０％であることが分かった。
【０１０６】
以上に述べた実験条件の下、種々の長さＬＢＦ及び厚さＴＢＦを有する緩衝部５０を用いた場合の光利用効率ＩＯＵＴ／ＩＩＮ（×１００）をシミュレーションにより測定した。
【０１０７】
表１は、緩衝部５０の厚さＴＢＦと測定された光利用効率ＩＯＵＴ／ＩＩＮとの関係を示している。また、図１１は、光利用効率ＩＯＵＴ／ＩＩＮにおける緩衝部５０の厚さＴＢＦ依存性を示す、表１に示されたデータのグラフである。
【表１】
2010061782.tif 000003
【０１０８】
なお、表１において、緩衝部５０の長さＬＢＦは１.２μｍであった。表１及び図１１によれば、実験に用いられた緩衝部５０の厚さＴＢＦの範囲においては、光利用効率ＩＯＵＴ／ＩＩＮはいずれも、上述した好ましい下限値である１７.０％を超える値となっており、磁気記録層を加熱するのに十分な光強度ＩＯＵＴが得られていることが理解される。
【０１０９】
表２は、緩衝部５０の長さＬＢＦと測定された光利用効率ＩＯＵＴ／ＩＩＮとの関係を示している。また、図１２は、光利用効率ＩＯＵＴ／ＩＩＮにおける緩衝部５０の長さＬＢＦ依存性を示す、表２に示されたデータのグラフである。
【表２】
2010061782.tif 000004
【０１１０】
なお、表２において、緩衝部５０の厚さＴＢＦは、０.１５μｍであった。表２及び図１２によれば、光利用効率ＩＯＵＴ／ＩＩＮは、緩衝部５０の長さＬＢＦが１.２μｍ付近において極大値を示しており、２０％に近い値となっている。図１２に示すように、上述した光利用効率の好ましい下限値（１７.０％）以上となる緩衝部５０の厚さＴＢＦの範囲は、０.５μｍ≦ＴＢＦ≦１.９μｍであり、緩衝部５０の厚さＴＢＦは、この範囲内にあることが好ましいことが理解される。
【０１１１】
次いで、以上の実施例の結果と、従来のプラズモン・アンテナを用いた場合とを比較してみる。従来のプラズモン・アンテナとして、高さが２００ｎｍの正三角形の平板であって厚さが５０ｎｍである、Ａｇで形成されたプラズモン・アンテナ１２０１を用いた場合の光利用効率ＩＯＵＴ／ＩＩＮをシミュレーションにより測定した。入射レーザ光の強度ＩＩＮは、同じく６３２（Ｖ／ｍ）２であった。その結果、プラズモン・アンテナ１２０１を用いた場合、光利用効率ＩＯＵＴ／ＩＩＮは、１１.０％であった。従って、図１１（表１）及び図１２（表２）に示したいずれの緩衝部５０を用いた場合においても、従来と比べて大幅に向上した光利用効率が実現していることが理解される。
【０１１２】
さらに、緩衝部５０の厚さＴＢＦが０.１５μｍであって長さＬＢＦが１.２μｍの場合（光利用効率ＩＯＵＴ／ＩＩＮ：１９.８％）の近接場光発生層７３の端７３ａにおける、近接場光発生時の温度は、約１２０℃であることが分かった。この温度は、従来のプラズモン・アンテナを用いた場合の約５００℃と比べて非常に小さくなっている。
【０１１３】
以上、本発明によれば、近接場光発生層の温度が過度に上昇せず、また、光利用効率が大幅に向上した熱アシスト磁気記録ヘッドが実現されることが理解される。これにより、良好なマイクロ波アシスト磁気記録を実現することが可能となり、例えば、１Ｔｂｉｔｓ／ｉｎ２を超える記録密度の達成に貢献し得る。
【０１１４】
なお、以上に述べた実施形態は全て、本発明を例示的に示すものであって限定的に示すものではなく、本発明は、他の種々の変形態様及び変更態様で実施することができる。特に、本発明による表面プラズモンモードを利用した近接場光発生素子は、超高速の光変調素子等の、非常に微細な光路を有する光デバイスに応用可能である。従って、本発明の範囲は、特許請求の範囲及びその均等範囲によってのみ規定されるものである。
【符号の説明】
【０１１５】
１０  磁気ディスク
１００  ディスク基板
１０１  軟磁性裏打ち層
１０２  下地層
１０３  垂直磁化層
１０４  保護膜
１１  スピンドルモータ
１２  アセンブリキャリッジ装置
１３  記録再生及び発光制御回路
１４  駆動アーム
１５  ボイスコイルモータ（ＶＣＭ）
１６  ピボットベアリング軸
１７  ＨＧＡ
２０  サスペンション
２１  薄膜磁気ヘッド
２２  スライダ
２２０  スライダ基板
２２００  ＡＢＳ
２２０１  背面
２２０２  素子形成面
２２１  ヘッド部
２２１０、２２１２  ヘッド部端面
２３  光源ユニット
２３０  ユニット基板
２３００  接着面
２３０２  光源設置面
３２  ヘッド素子
３３  磁気抵抗（ＭＲ）素子
３４  電磁変換素子
３４０  主磁極層
３４００、７０、７４  主磁極
３４０１  主磁極本体部
３４５  ライトシールド層
３４５０  トレーリングシールド
３５、７２、７７  導波路
３５０、３５２  端面
３６、７１、７３、７５  近接場光発生層
３６０  伝播面
３６ａ、７１ａ、７３ａ、７５ａ  近接場光発生端
３７０、３７１、４１０、４１１  端子電極
３８  保護層
３９  素子間シールド層
４０  レーザダイオード
４００  発光面
４０００  発光中心
４０ａ  ｎ電極
４０ｅ  活性層
４０ｉ  ｐ電極
４２  反射層
５０、７６  緩衝部
５１  熱伝導層
５２  レーザ光
６０  表面プラズモン
６２  近接場光
６３  書き込み磁界
８０  導波路層
８００  キャビティ
８１  マスクパターン
９０  制御ＬＳＩ
９１  ライトゲート
９２  ライト回路
９３  ＲＯＭ
９５  定電流回路
９６  増幅器
９７  復調回路
９８  温度検出器
９９  レーザダイオード制御回路
１２０１  プラズモン・アンテナ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図７Ｃ】
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【図７Ｄ】
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【図７Ｅ】
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【図８】
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【図９】
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【図１０Ａ】
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【図１０Ｂ】
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【図１１】
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【図１２】
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