(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＡＢＳに露出した第１の面と、この第１の面とＺ軸方向において離間して平行をなす第２の面とを有するスライダと、
前記スライダにおける第１の面と第２の面との間に設けられ、ＡＢＳに露出した一端面を含む垂直磁気ポール（ＰＭＰ）と、
前記スライダの第２の面に配置され、Ｚ軸方向へＴＥモードのレーザビームを射出するＴＥモードで動作するレーザダイオード（ＬＤ）と、
前記スライダの第２の面から第１の面へ向けてＺ軸方向へ延在し、前記ＴＥモードのレーザビームとの最適な結合がなされるように配置されたＴＥモードで動作する光導波路（ＷＧ）と、
Ｚ軸方向と直交するＹ軸方向において前記ＰＭＰと前記ＷＧとの間に設けられ、Ｚ軸方向へ延在し、前記ＰＭＰと対向するＰＭＰ対向面と、前記ＷＧと対向するＷＧ対向面とを含むセルフフォーカシングプラズモンジェネレータ（ＳＧＰＧ）と
を備え、
前記ＳＧＰＧは、Ｙ軸方向およびＺ軸方向の双方と直交するＸ軸方向において誘電体ギャップを介して対向配置された一対の金属部分をそれぞれ含み、前記レーザダイオードの側からＡＢＳへ向けて順に配置されると共に互いに結合した第１から第３の領域部分に区分され、
前記一対の金属部分のＸ軸方向の相互間隔は、前記ＷＧ対向面から前記ＰＭＰ対向面へ向かうほど小さくなると共に、Ｚ軸方向に沿ってＡＢＳへ近づくほど小さくなり、
前記ＷＧを前記ＴＥモードで伝播する光学的放射が前記ＳＧＰＧと結合し、前記ＰＭＰから０．１μｍ以内の位置に５０ｎｍの幅で集束されたプラズモン放射としてＡＢＳに現れ、
前記第１から第３の領域部分は、それぞれ少なくとも２つの内面を有し、
前記ＷＧは、Ｙ軸方向において前記ＳＧＰＧと重なり合うように、前記ＳＧＰＧから０．１μｍ以内の位置に離間して、かつ、その端縁がＡＢＳに露出し、もしくはＡＢＳから１μｍ以下の位置となるように設けられ、
光学的放射のエッジ結合が前記ＳＧＰＧと前記ＷＧとの間で生じている
熱アシスト垂直磁気記録装置。
【請求項２】
前記第１の領域部分において、前記一対の金属部分は、Ｘ軸方向において０．１μｍ以上１．０μｍ以下の間隔で対向すると共にＺ軸方向において０．０５μｍ以上２．０μｍ以下の長さに亘って互いに平行に延在する第１の側面をそれぞれ有し、
前記第２の領域部分において、前記一対の金属部分は、前記ＡＢＳへ近づくほど互いの距離が近づくように設けられた第２の側面をそれぞれ有し、
前記第２の側面の間隔は、前記第１の領域部分との接続部分において０．１μｍ以上１．０μｍ以下であると共に前記第３の領域部分との接続部分において０．０１μｍ以上０．１μｍ以下であり、
前記第２の領域部分におけるＺ軸方向の長さは０．１μｍ以上２．０μｍ以下であり、
前記第３の領域部分において、前記一対の金属部分は、Ｘ軸方向において０．０１μｍ以上０．１μｍ以下の間隔で対向すると共にＺ軸方向において０．２μｍ以下の長さに亘って互いに平行に延在する第３の側面をそれぞれ有し、一端がＡＢＳに露出している
請求項１記載の熱アシスト垂直磁気記録装置。
【請求項３】
前記第１の領域部分において、前記一対の金属部分は、Ｘ軸方向において０．１μｍ以上１．０μｍ以下の間隔で対向すると共にＺ軸方向において０．０５μｍ以上２．０μｍ以下の長さに亘って互いに平行に延在する第１の側面をそれぞれ有し、
前記第２の領域部分において、前記一対の金属部分は、Ｘ軸方向において０．２μｍ以上１．６μｍ以下の間隔で対向すると共にＺ軸方向において０．１μｍ以上２．０μｍ以下の長さに亘って互いに平行に延在する第２の側面をそれぞれ有し、ギャッププラズモン共振器として機能し、
前記第３の領域部分において、前記一対の金属部分は、Ｘ軸方向において０．０１μｍ以上０．１μｍ以下の間隔で対向すると共にＺ軸方向において０．２μｍ以下の長さに亘って延在する第３の側面をそれぞれ有し、一端がＡＢＳに露出している
請求項１記載の熱アシスト垂直磁気記録装置。
【請求項４】
前記第１の領域部分において、前記一対の金属部分は、Ｘ軸方向において０．２μｍ以上１．６μｍ以下の間隔で対向すると共にＺ軸方向において０．１μｍ以上２．０μｍ以下の長さに亘って互いに平行に延在する第１の側面をそれぞれ有し、
前記第２の領域部分において、前記一対の金属部分は、Ｘ軸方向において０．１μｍ以上１．０μｍ以下の間隔で対向すると共にＺ軸方向において０．０５μｍ以上２．０μｍ以下の長さに亘って互いに平行に延在する第２の側面をそれぞれ有し、
前記第３の領域部分において、前記一対の金属部分は、Ｘ軸方向において０．０１μｍ以上０．１μｍ以下の間隔で対向すると共にＺ軸方向において０．２μｍ以下の長さに亘って延在する第３の側面をそれぞれ有し、一端がＡＢＳに露出している
請求項１記載の熱アシスト垂直磁気記録装置。
【請求項５】
前記第１の領域部分において、前記一対の金属部分は、Ｘ軸方向において０．１μｍ以上１．０μｍ以下の間隔で対向すると共にＺ軸方向において０．１μｍ以上２．０μｍ以下の長さに亘って互いに平行に延在する第１の側面をそれぞれ有し、
前記第２の領域部分において、前記一対の金属部分は第２の側面をそれぞれ有すると共に第１および第２の部分に区分され、前記第１の部分における前記第２の側面は前記第１の領域部分における前記第１の側面と連続し、前記第２の部分における前記第２の側面は放物線状の輪郭を有し、
前記第３の領域部分において、前記一対の金属部分は、Ｘ軸方向において０．０１μｍ以上０．１μｍ以下の間隔で対向すると共にＺ軸方向において２．０μｍ以下の長さに亘って延在する第３の側面をそれぞれ有し、一端がＡＢＳに露出している
請求項１記載の熱アシスト垂直磁気記録装置。
【請求項６】
磁気記録媒体への熱アシスト垂直磁気記録方法であって、
ＡＢＳに露出した第１の面と、この第１の面とＺ軸方向において離間して平行をなす第２の面とを有するスライダを用意することと、
前記第１の面と第２の面との間に、ＡＢＳに露出した一端面を含む垂直磁気ポール（ＰＭＰ）を設けることと、
前記スライダの第２の面に、Ｚ軸方向へＴＥモードのレーザビームを射出するＴＥモードで動作するレーザダイオード（ＬＤ）を配置することと、
前記スライダの第２の面から第１の面へ向けてＺ軸方向へ延在し、前記ＴＥモードのレーザビームとの最適な結合がなされるように光導波路（ＷＧ）を配置することと、
Ｚ軸方向と直交するＹ軸方向において前記ＰＭＰと前記ＷＧとの間に、Ｚ軸方向へ延在し、前記ＰＭＰと対向するＰＭＰ対向面と、前記ＷＧと対向するＷＧ対向面とを含むセルフフォーカシングプラズモンジェネレータ（ＳＧＰＧ）を設けることと
を含み、
前記ＳＧＰＧを、Ｙ軸方向およびＺ軸方向の双方と直交するＸ軸方向において誘電体ギャップを介して対向配置された一対の金属部分を含み、前記レーザダイオードの側からＡＢＳへ向けて順に区分されて互いに結合した、それぞれ少なくとも２つの内面を有する第１から第３の領域部分を含むようにし、
前記一対の金属部分を、そのＸ軸方向の相互間隔が前記ＷＧ対向面から前記ＰＭＰ対向面へ向かうほど小さくなると共にＺ軸方向に沿ってＡＢＳへ近づくほど小さくなるように形成し、前記ＷＧを前記ＴＥモードで伝播する光学的放射が前記ＳＧＰＧと結合し、前記ＰＭＰから０．１μｍ以内の位置に５０ｎｍの幅で集束されたプラズモン放射としてＡＢＳに現れるようにし、
前記ＷＧを、Ｙ軸方向において前記ＳＧＰＧと重なり合うように、前記ＳＧＰＧから０．１μｍ以内の位置に離間して、かつ、その端縁がＡＢＳに露出し、もしくはＡＢＳから１μｍ以下の位置となるように設け、
光学的放射のエッジ結合を前記ＳＧＰＧと前記ＷＧとの間で生じさせる
熱アシスト垂直磁気記録方法。
【請求項７】
前記第１の領域部分において、前記一対の金属部分を、Ｘ軸方向において０．１μｍ以上１．０μｍ以下の間隔で対向すると共にＺ軸方向において０．０５μｍ以上２．０μｍ以下の長さに亘って互いに平行に延在する第１の側面をそれぞれ有するように形成し、
前記第２の領域部分において、前記一対の金属部分を、前記ＡＢＳへ近づくほど互いの距離が近づくように設けられた第２の側面をそれぞれ有するようにし、
前記第２の側面の間隔を、前記第１の領域部分との接続部分において０．１μｍ以上１．０μｍ以下であると共に前記第３の領域部分との接続部分において０．０１μｍ以上０．１μｍ以下とし、
前記第２の領域部分におけるＺ軸方向の長さを０．１μｍ以上２．０μｍ以下とし、
前記第３の領域部分において、前記一対の金属部分を、Ｘ軸方向において０．０１μｍ以上０．１μｍ以下の間隔で対向すると共にＺ軸方向において０．２μｍ以下の長さに亘って互いに平行に延在する第３の側面をそれぞれ有すると共に一端がＡＢＳに露出するように形成する
請求項６記載の熱アシスト垂直磁気記録方法。
【請求項８】
前記第１の領域部分において、前記一対の金属部分を、Ｘ軸方向において０．１μｍ以上１．０μｍ以下の間隔で対向すると共にＺ軸方向において０．０５μｍ以上２．０μｍ以下の長さに亘って互いに平行に延在する第１の側面をそれぞれ有するようにし、
前記第２の領域部分において、前記一対の金属部分を、Ｘ軸方向において０．２μｍ以上１．６μｍ以下の間隔で対向すると共にＺ軸方向において０．１μｍ以上２．０μｍ以下の長さに亘って互いに平行に延在する第２の側面をそれぞれ有するようにし、ギャッププラズモン共振器として機能させ、
前記第３の領域部分において、前記一対の金属部分を、Ｘ軸方向において０．０１μｍ以上０．１μｍ以下の間隔で対向すると共にＺ軸方向において０．１μｍ以下の長さに亘って延在する第３の側面をそれぞれ有すると共に一端がＡＢＳに露出するように形成する
請求項６記載の熱アシスト垂直磁気記録方法。
【請求項９】
前記第１の領域部分において、前記一対の金属部分を、Ｘ軸方向において０．２μｍ以上１．６μｍ以下の間隔で対向すると共にＺ軸方向において０．１μｍ以上２．０μｍ以下の長さに亘って互いに平行に延在する第１の側面をそれぞれ有するようにし、
前記第２の領域部分において、前記一対の金属部分を、Ｘ軸方向において０．１μｍ以上１．０μｍ以下の間隔で対向すると共にＺ軸方向において０．０５μｍ以上２．０μｍ以下の長さに亘って互いに平行に延在する第２の側面をそれぞれ有するようにし、
前記第３の領域部分において、前記一対の金属部分を、Ｘ軸方向において０．０１μｍ以上０．１μｍ以下の間隔で対向すると共にＺ軸方向において０．２μｍ以下の長さに亘って延在する第３の側面をそれぞれ有すると共に一端がＡＢＳに露出するように形成する
請求項６記載の熱アシスト垂直磁気記録方法。
【請求項１０】
前記第１の領域部分において、前記一対の金属部分を、Ｘ軸方向において０．１μｍ以上１．０μｍ以下の間隔で対向すると共にＺ軸方向において０．１μｍ以上２．０μｍ以下の長さに亘って互いに平行に延在する第１の側面をそれぞれ有するようにし、
前記第２の領域部分において、前記一対の金属部分を、第２の側面をそれぞれ有するようにすると共に第１および第２の部分に区分し、前記第１の部分における前記第２の側面を前記第１の領域部分における前記第１の側面と連続させ、前記第２の部分における前記第２の側面を放物線状の輪郭を有するようにし、
前記第３の領域部分において、前記一対の金属部分を、Ｘ軸方向において０．０１μｍ以上０．１μｍ以下の間隔で対向すると共にＺ軸方向において０．２μｍ以下の長さに亘って延在する第３の側面をそれぞれ有すると共に一端がＡＢＳに露出するように形成する
請求項６記載の熱アシスト垂直磁気記録方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、磁気記録一般の技術分野に係り、特に、プラズモンジェネレータの設計および使用に関連した熱アシスト磁気記録に関する。
【背景技術】
【０００２】
熱アシスト磁気記録（ＴＡＭＲ：Thermally assisted magnetic recording）は、１インチ四方あたり１〜１０テラビットの記録密度を可能とすることが予想される。ＴＡＭＲは、光パワーを、磁気記録媒体を局所的に加熱するためのエネルギーに変換する。磁気記録媒体を構成する粒子の磁化をスイッチングするのに必要な強度の磁界を一時的に低下させるためである。急勾配の温度変化のみをもって、もしくは急勾配の磁界分布と共に、データ格納密度は現在の最先端の磁気記録技術をはるかに超えて向上可能である。
【０００３】
ＴＡＭＲヘッドは、従来の磁気記録機能に加え、通常、光導波路（ＷＧ）と、プラズモンアンテナ（ＰＡ）もしくはプラズモンジェネレータ（ＰＧ）とを備える。ＷＧは、外部のレーザ光をＰＡもしくはＰＧへ導くための仲介経路として機能するものである。そのＷＧでは、光モードがＰＡの局所的プラズモンモードと、もしくはＰＧの伝播プラズモンモードと結合する。光エネルギーは、プラズモンエネルギーへ変換されたのち、ＰＡにおける局所的プラズモン励起、もしくはＰＧに沿ったエネルギー移動を伴って、磁気記録媒体が加熱されるべき場所に集束する。熱アシスト磁気記録は、磁気記録装置からの磁界に応じて加熱スポットが正確に配列されるときに達成され得る。
【０００４】
本発明に関連する先行技術としては、以下のものが挙げられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】米国特許出願公開第２００８／０１９２３７６号明細書
【特許文献２】米国特許出願公開第２００８／０１９８４９６号明細書
【特許文献３】米国特許出願公開第２００９／０１１６８０４号明細書
【特許文献４】米国特許出願公開第２００５／００６２９７３号明細書
【特許文献５】米国特許第７０４２８１０号明細書
【非特許文献】
【０００６】
【非特許文献１】P. Ginzburg, D. Arbel, and M. Orenstein, "Gap plasmon polariton structure for very efficient microscale-to-nanoscale interfacing," Opt. Lett. 31, 3288-3290 (2006)？
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
従来技術では、図１（Ａ）〜１（Ｃ）に示したような、ＴＡＭＲを実現するヘッド構造が提案されている（例えば特許文献１，２参照）。図１（Ａ）は、従来のＴＡＭＲヘッドの、エアベアリング面（ＡＢＳ）と直交する断面を表すものである。図１（Ｃ）は、図１（Ａ）に示したＴＡＭＲヘッドの、ＡＢＳに露出した面を表す平面図である。図１（Ｂ）は、スライダ１１０から眺めたレーザダイオード１１５の構成を表すものである。これらの図１（Ａ）〜１（Ｃ）から明らかなように、スライダ１１０では、磁気再生ヘッド１１１、ＰＡ（あるいはＰＧ）１１２、ＷＧ１１３および磁極１１４が基体１０１の一側面に設けられ、固定されている。また、レーザダイオード（ＬＤ）１１５は、基体１０１の上面（ＡＢＳと反対側の面）に設けられている。ＬＤ１１５によって発振され、ＷＧ１１６から放出されたビームは、方向１１７に沿って偏光され、スライダ１１０においてＷＧモードと結合する。ＰＧ１１２は、正確なエッジプラズモン（ＥＰ）モード（鋭利な尖端での光エネルギーを閉じ込める（confine）ことが可能となるように、図１（Ａ）に示したようにＹ軸に沿った主電界成分１１７を有するもの）によって起動されることが要求される。このような理由から、ＷＧおよびＬＤの光モードはＹ軸に沿った正確な偏光（polarization）を有するべきである。
【０００８】
すなわち、ＬＤ１１５は、横磁界（ＴＭ）モードで動作する必要がある。ＬＤは通常、ＴＭモードで駆動するように設計および製造されたものではない。偏光方向がＸ軸に沿ったものである横電界（ＴＥ）モードで使用されるＬＤと比較して、高いコストを必要とするからである。より安価なＬＤが好まれる。
【０００９】
また、従来技術では、高い光効率の実現のための他の重要な要件が開示されている。
【００１０】
第１に、エッジプラズモンモードへ向かう結合ＷＧ光の効率は、ＰＧにおける、回折限界光学モードとサブ回折限界光学モードとのモードサイズの不整合によって制限される。ＷＧモードは高度に閉じ込められたプラズモンモードよりも大きいので、ごく僅かな光学エネルギーのみを移動することができる。第２に、ＰＧに沿ったエッジプラズモンモードの伝播損失は、エッジプラズモンモードの高度の閉じ込め（性能）にとって重要である。第３に、エッジプラズモンモードにおける結合効率および伝播効率は、ＰＧ１２における端面の変化に非常に敏感な傾向を示すので、厳しい製造誤差が要求される。第４に、ＰＡもしくはＰＧは分離され、限られた体積を有するものである。
【００１１】
また、最近、３つの領域を持つ構造が提案されている（例えば非特許文献１参照）。しかしながら、放射エネルギーは、３つの領域が存在する面に対して垂直な方向において圧縮されることなく広がるので、その結果、従来は２次元の合焦のみが行われていた。また、非特許文献１では、モードを規定するための「ＴＭ」および「ＴＥ」の用語について本発明と異なる使い方をしている。本発明では、例えば、ＴＭモードはダイオードの膜面に対して垂直な（光検出における偏光面に含まれる）主たる電界成分を有するものである。その方向は、ダイオードの積層方向（図１（Ａ），１（Ｂ）に示した方向１１７）と平行である。ＴＥモードの偏光面は、積層面に平行な面内に含まれる。ダイオードを構成するスタックにおける成長方向（積層方向）は、それがレーザダイオードの内部応力の分布を決定するので、その点で意味がある。
【００１２】
本発明はかかる問題点に鑑みてなされたものである。すなわち、本発明は、いかにして、プラズモンデバイスの光学的効率を克服し、ＴＡＭＲヘッドで消費されるレーザパワーを低減するか、について提案する。また、本発明では、新規の有効な、より一般的なＴＥモードのＬＤと共に駆動するのに適したＰＧを提供する。
【００１３】
本発明の第１の目的は、ＴＥモードのレーザダイオードを使用したＴＡＭＲ装置を提供することにある。
【００１４】
本発明の第２の目的は、３次元の自己焦点を行い、２つのモード間での大きなオーバーラップを確保した結果、光導波路とプラズモンジェネレータとの結合効率を向上させることのできるＴＡＭＲ装置を提供することにある。
【００１５】
本発明の第３の目的は、金属膜の体積を大きくすることでプラズモンジェネレータにおける熱拡散を改善することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
上記の発明の目的は、ギャッププラズモンジェネレータを採用することで実現可能である。そのギャッププラズモンジェネレータは、ＴＥ偏光レーザダイオードを用いたときに、より容易に光導波路と効率的に結合する形状を有するものとする。
【００１７】
一般のＴＥモードエッジ発光レーザダイオードは、スライダに設けられ、光導波路に入射されるようにビームが揃えられている。よって、ギャッププラズモンジェネレータは、同一面内で偏光されたこれらのデバイスの双方を伝播するという事実によって、導波路からエネルギーを受け取るために効率的に結合するように、（光導波路と）すぐ近くに位置している。
【００１８】
本願発明の鍵となる特徴は、自己集光型のセルフフォーカシングギャッププラズモンジェネレータ（ＳＧＰＧ）であり、これは、その新規の形状によって３次元の自己集光機能を有している。このＳＧＰＧは、３つの領域（第１〜第３の領域）に区分される。第１の領域は、直線状であり、光導波路からエッジを介してもしくは直接的に、光エネルギーを受け取る部分である。第２の領域は、（光エネルギーが）ＡＢＳへ向けて伝播するとき、それをさらに横方向にＧＰを圧縮する部分である。第３の領域は、直線上もしくはテーパ状をなし、記録媒体から非常に近い距離で浮上し、高度に閉じ込められたエネルギーをもたらす。
【００１９】
さらに、ＳＧＰＧは、その内部の側壁が内側へ向けて傾斜しており、ＡＢＳおよび後方（ＡＢＳと反対側）の入射面の双方において台形状の断面を有している。  Ｙ軸方向における非対称形状により、ギャッププラズモンはＺ方向に伝播する際に圧縮される。ＡＢＳでの、より狭いギャップ幅と対向するように、できるだけ近くに垂直磁気ポールのエッジが配置される。
【００２０】
本発明の構造は、Ｚ軸と直交する断面が一定幅であるギャッププラズモンジェネレータと比較して、より高い光効率を有している。なぜなら、１）入り口部分におけるＷＧモードとＧＰモードとがより大きく重複しており、２）第２の領域における傾斜した金属のウォールによって、ＧＰが断熱的に集束および圧縮され、３）光エネルギーの大部分が誘電性のギャップに存在するので伝播損失が低減されるからである。
【００２１】
本発明の熱アシスト垂直磁気記録装置は、ＡＢＳに露出した第１の面と、この第１の面とＺ軸方向において離間して平行をなす第２の面とを有するスライダと、スライダにおける第１の面と第２の面との間に設けられ、ＡＢＳに露出した一端面を含むＰＭＰと、スライダの第２の面に配置され、Ｚ軸方向へレーザビームを射出するＴＥモードのＬＤと、スライダの第２の面から第１の面へ向けてＺ軸方向へ延在し、レーザビームとの最適な結合がなされるように配置されたＷＧと、  Ｚ軸方向と直交するＹ軸方向においてＰＭＰとＷＧとの間に設けられ、Ｚ軸方向へ延在し、ＰＭＰと対向するＰＭＰ対向面と、ＷＧと対向するＷＧ対向面とを含むＳＧＰＧとを備える。ＳＧＰＧは、Ｙ軸方向およびＺ軸方向の双方と直交するＸ軸方向において誘電体ギャップを介して対向配置された一対の金属部分を含み、ＬＤの側からＡＢＳへ向けて順に配置されると共に互いに結合した第１から第３の領域部分に区分され、一対の金属部分のＸ軸方向の相互間隔は、ＷＧ対向面からＰＭＰ対向面へ向かうほど小さくなると共に、Ｚ軸方向に沿ってＡＢＳへ近づくほど小さくなり、ＷＧを伝播する光学的放射がＳＧＰＧと結合し、ＰＭＰから０．１μｍ以内の位置に５０ｎｍの幅で集束されたプラズモン放射としてＡＢＳに現れる。
【００２２】
本発明の熱アシスト垂直磁気記録方法は、磁気記録媒体に対して行うものであって、ＡＢＳに露出した第１の面と、この第１の面とＺ軸方向において離間して平行をなす第２の面とを有するスライダを用意することと、第１の面と第２の面との間に、ＡＢＳに露出した一端面を含むＰＭＰを設けることと、スライダの第２の面に、Ｚ軸方向へレーザビームを射出するＴＥモードのＬＤを配置することと、スライダの第２の面から第１の面へ向けてＺ軸方向へ延在し、レーザビームとの最適な結合がなされるようにＷＧを配置することと、Ｚ軸方向と直交するＹ軸方向においてＰＭＰとＷＧとの間に、Ｚ軸方向へ延在し、ＰＭＰと対向するＰＭＰ対向面と、ＷＧと対向するＷＧ対向面とを含むＳＧＰＧを設けることとを含むものである。ここでは、ＳＧＰＧを、Ｙ軸方向およびＺ軸方向の双方と直交するＸ軸方向において誘電体ギャップを介して対向配置された一対の金属部分を含み、ＬＤの側からＡＢＳへ向けて順に区分されて互いに結合した第１から第３の領域部分を含むようにし、一対の金属部分を、そのＸ軸方向の相互間隔が前記ＷＧ対向面から前記ＰＭＰ対向面へ向かうほど小さくなると共にＺ軸方向に沿ってＡＢＳへ近づくほど小さくなるように形成し、ＷＧを伝播する光学的放射がＳＧＰＧと結合し、ＰＭＰから０．１μｍ以内の位置に５０ｎｍの幅で集束されたプラズモン放射としてＡＢＳに現れるようにする。
【００２３】
本発明の熱アシスト垂直磁気記録装置および熱アシスト垂直磁気記録方法では、ＳＧＰＧにおける一対の金属部分を、そのＸ軸方向の相互間隔がＷＧ対向面からＰＭＰ対向面へ向かうほど小さくなると共にＺ軸方向に沿ってＡＢＳへ近づくほど小さくなるようにした。これにより、ＳＧＰＧを伝播する光エネルギーがより集束され、ＡＢＳにおいて近接場光のピーク強度が向上し、かつ、そのスポットがより小さくなる。
【００２４】
本発明の熱アシスト垂直磁気記録装置および熱アシスト垂直磁気記録方法では、ＷＧは、Ｙ軸方向においてＳＧＰＧと重なり合うように、ＳＧＰＧから０．１μｍ以内の位置に離間して、かつ、その端縁がＡＢＳに露出し、もしくはＡＢＳから１μｍ以下の位置となるように設けられ、光学的放射のエッジ結合がＳＧＰＧと前記ＷＧとの間で生じているとよい。その場合、第１の領域部分において、一対の金属部分は、Ｘ軸方向において０．１μｍ以上１．０μｍ以下の間隔で対向すると共にＺ軸方向において０．０５μｍ以上２．０μｍ以下の長さに亘って互いに平行に延在する第１の側面をそれぞれ有し、第２の領域部分において、一対の金属部分は、ＡＢＳへ近づくほど互いの距離が近づくように設けられた第２の側面をそれぞれ有し、第２の側面の間隔は、第１の領域部分との接続部分において０．１μｍ以上１．０μｍ以下であると共に前記第３の領域部分との接続部分において０．０１μｍ以上０．１μｍ以下であり、第２の領域部分におけるＺ軸方向の長さは０．１μｍ以上２．０μｍ以下であり、第３の領域部分において、一対の金属部分は、Ｘ軸方向において０．０１μｍ以上０．１μｍ以下の間隔で対向すると共にＺ軸方向において０．２μｍ以下の長さに亘って互いに平行に延在する第３の側面をそれぞれ有し、一端がＡＢＳに露出しているとよい。
【００２５】
あるいは、第１の領域部分において、一対の金属部分は、Ｘ軸方向において０．１μｍ以上１．０μｍ以下の間隔で対向すると共にＺ軸方向において０．０５μｍ以上２．０μｍ以下の長さに亘って互いに平行に延在する第１の側面をそれぞれ有し、第２の領域部分において、一対の金属部分は、Ｘ軸方向において０．２μｍ以上１．６μｍ以下の間隔で対向すると共にＺ軸方向において０．１μｍ以上２．０μｍ以下の長さに亘って互いに平行に延在する第２の側面をそれぞれ有し、ギャッププラズモン共振器として機能し、第３の領域部分において、一対の金属部分は、Ｘ軸方向において０．０１μｍ以上０．１μｍ以下の間隔で対向すると共にＺ軸方向において０．２μｍ以下の長さに亘って延在する第３の側面をそれぞれ有し、一端がＡＢＳに露出しているとよい。
【００２６】
あるいは、第１の領域部分において、一対の金属部分は、Ｘ軸方向において０．２μｍ以上１．６μｍ以下の間隔で対向すると共にＺ軸方向において０．１μｍ以上２．０μｍ以下の長さに亘って互いに平行に延在する第１の側面をそれぞれ有し、第２の領域部分において、一対の金属部分は、Ｘ軸方向において０．１μｍ以上１．０μｍ以下の間隔で対向すると共にＺ軸方向において０．０５μｍ以上２．０μｍ以下の長さに亘って互いに平行に延在する第２の側面をそれぞれ有し、第３の領域部分において、一対の金属部分は、Ｘ軸方向において０．０１μｍ以上０．１μｍ以下の間隔で対向すると共にＺ軸方向において０．２μｍ以下の長さに亘って延在する第３の側面をそれぞれ有し、一端がＡＢＳに露出しているとよい。
【００２７】
あるいは、第１の領域部分において、一対の金属部分は、Ｘ軸方向において０．１μｍ以上１．０μｍ以下の間隔で対向すると共にＺ軸方向において０．１μｍ以上２．０μｍ以下の長さに亘って互いに平行に延在する第１の側面をそれぞれ有し、第２の領域部分において、一対の金属部分は第２の側面をそれぞれ有すると共に第１および第２の部分に区分され、第１の部分における第２の側面は第１の領域部分における第１の側面と連続し、第２の部分における第２の側面は放物線状の輪郭を有し、第３の領域部分において、一対の金属部分は、Ｘ軸方向において０．０１μｍ以上０．１μｍ以下の間隔で対向すると共にＺ軸方向において２．０μｍ以下の長さに亘って延在する第３の側面をそれぞれ有し、一端がＡＢＳに露出しているとよい。
【００２８】
本発明の熱アシスト垂直磁気記録装置および熱アシスト垂直磁気記録方法では、ＳＧＰＧは、ＷＧの直下に０．２μｍ以内の位置に設けられており、ＳＧＰＧとＷＧとの間に直接的な放射結合が生じているとよい。その場合、第１の領域部分において、一対の金属部分は、Ｘ軸方向において０．１μｍ以上１．０μｍ以下の間隔で対向すると共にＺ軸方向において０．０５μｍ以上２．０μｍ以下の長さに亘って互いに平行に延在する第１の側面をそれぞれ有し、第２の領域部分において、一対の金属部分は、ＡＢＳへ近づくほど互いの距離が近づくように設けられた第２の側面をそれぞれ有し、第２の側面の間隔は、第１の領域部分との接続部分において０．１μｍ以上１．０μｍ以下であると共に第３の領域部分との接続部分において０．０１μｍ以上０．１μｍ以下であり、第２の領域部分におけるＺ軸方向の長さは０．１μｍ以上２．０μｍ以下であり、第３の領域部分において、一対の金属部分は、Ｘ軸方向において０．０１μｍ以上０．１μｍ以下の間隔で対向すると共にＺ軸方向において０．２μｍ以下の長さに亘って互いに平行に延在する第３の側面をそれぞれ有し、一端がＡＢＳに露出しているとよい。また、第１の領域部分において、一対の金属部分は、Ｘ軸方向において０．１μｍ以上１．０μｍ以下の間隔で対向すると共にＺ軸方向において０．０５μｍ以上２．０μｍ以下の長さに亘って互いに平行に延在する第１の側面をそれぞれ有し、第２の領域部分において、一対の金属部分は、Ｘ軸方向において０．２μｍ以上１．６μｍ以下の間隔で対向すると共にＺ軸方向において０．１μｍ以上２．０μｍ以下の長さに亘って互いに平行に延在する第２の側面をそれぞれ有し、ギャッププラズモン共振器として機能し、第３の領域部分において、一対の金属部分は、Ｘ軸方向において０．０１μｍ以上０．１μｍ以下の間隔で対向すると共にＺ軸方向において０．２μｍ以下の長さに亘って延在する第３の側面をそれぞれ有し、一端がＡＢＳに露出しているようにしてもよい。あるいは、第１の領域部分において、一対の金属部分は、Ｘ軸方向において０．２μｍ以上１．６μｍ以下の間隔で対向すると共にＺ軸方向において０．１μｍ以上２．０μｍ以下の長さに亘って互いに平行に延在する第１の側面をそれぞれ有し、第２の領域部分において、一対の金属部分は、Ｘ軸方向において０．１μｍ以上１．０μｍ以下の間隔で対向すると共にＺ軸方向において０．０５μｍ以上２．０μｍ以下の長さに亘って互いに平行に延在する第２の側面をそれぞれ有し、第３の領域部分において、一対の金属部分は、Ｘ軸方向において０．０１μｍ以上０．１μｍ以下の間隔で対向すると共にＺ軸方向において０．２μｍ以下の長さに亘って延在する第３の側面をそれぞれ有し、一端がＡＢＳに露出しているようにしてもよい。あるいは、第１の領域部分において、一対の金属部分は、Ｘ軸方向において０．１μｍ以上１．０μｍ以下の間隔で対向すると共にＺ軸方向において０．１μｍ以上２．０μｍ以下の長さに亘って互いに平行に延在する第１の側面をそれぞれ有し、第２の領域部分において、一対の金属部分は第２の側面をそれぞれ有すると共に第１および第２の部分に区分され、第１の部分における第２の側面は第１の領域部分におけ���第１の側面と連続し、第２の部分における第２の側面は放物線状の輪郭を有し、第３の領域部分において、一対の金属部分は、Ｘ軸方向において０．０１μｍ以上０．１μｍ以下の間隔で対向すると共にＺ軸方向において０．２μｍ以下の長さに亘って延在する第３の側面をそれぞれ有し、一端がＡＢＳに露出しているようにしてもよい。
【発明の効果】
【００２９】
本発明の熱アシスト垂直磁気記録装置および熱アシスト垂直磁気記録方法によれば、ＳＧＰＧにおける一対の金属部分に挟まれた誘電体ギャップのＡＢＳに平行な断面の面積を、ＡＢＳへ向かうほど縮小するようにした。よって、磁気記録媒体の記録面上における所定のスポットを効率的に加熱することができ、その結果、記録密度の向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】従来のＴＡＭＲヘッドの構造を表す断面図および平面図である。
【図２】本発明の実施態様としてのＴＡＭＲヘッドの構造を表す断面図および平面図である。
【図３】図２に示したＴＡＭＲヘッドにおけるＳＧＰＧの詳細な構造を表す断面図および斜視図である。
【図４】ＸＺ平面におけるＳＧＰＧの３つの構成例を表す概略図である。
【図５】比較例としてのＴＡＭＲヘッドにおけるＧＰモードの強度分布に関するＦＥＭのシミュレーション結果である。
【図６】本発明のＴＡＭＲヘッドにおけるＧＰモードの強度分に関するＦＥＭのシミュレーション結果である。
【図７】比較例としてのＴＡＭＲヘッドにおけるＷＧモードの強度分布に関するＦＤＴＤのシミュレーション結果である。
【図８】比較例としてのＴＡＭＲヘッドにおけるＷＧモードの強度分布に関するＦＤＴＤの他の断面におけるシミュレーション結果である。
【図９】本発明のＴＡＭＲヘッドにおけるＷＧモードの強度分布に関するＦＤＴＤのシミュレーション結果である。
【図１０】図２に示したＴＡＭＲヘッドの要部を拡大して示した断面図である。
【図１１】本発明の第１の変形例としてのＴＡＭＲヘッドの要部を拡大して示した断面図である。
【図１２】本発明の第２の変形例としてのＴＡＭＲヘッドの要部を拡大して示した断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３１】
本発明の熱アシスト垂直磁気記録装置（以下、端にＴＡＭＲ装置という。）および熱アシスト垂直磁気記録方法は、以下に述べる実施態様の記載により理解される。
【００３２】
図２は、本実施態様のＴＡＭＲ装置における概略構成を表す。このＴＡＭＲ装置は、スライダ１０と、標準的な端面発光型のレーザダイオード（ＬＤ）２５とを備える。図２（Ａ）は、このＴＡＭＲ装置の概略構成を表す、ＡＢＳと直交する断面図である。図２（Ｂ）は、このＴＡＭＲ装置のＡＢＳにおける平面構成を表す平面図である。図２（Ｃ）は、スライダ１０から眺めたときの、ＬＤ２５の構成を表す断面図である。スライダ１０は、ＡＢＳに露出した面１０Ｓ１と、この面１０Ｓ１とＺ軸方向において離間して平行をなす面１０Ｓ２とを有する。ＬＤ２５は、スライダ１０の面１０Ｓ２に配置され、Ｚ軸方向へＴＥモードのレーザビームを射出するものである。さらに、スライダ１０における面１０Ｓ１と面１０Ｓ２との間には、ＡＢＳに露出した一端面を含む垂直磁気ポール（ＰＭＰ）１４と、光導波路（ＷＧ）１３と、セルフフォーカシングプラズモンジェネレータ（ＳＧＰＧ）２２とが基体１の一側面に設けられている。光導波路（ＷＧ）１３は、面１０Ｓ２から面１０Ｓ１へ向けてＺ軸方向へ延在し、ＬＤ２５からのレーザビームとの最適な結合がなされるように配置されている。ＳＧＰＧ２２は、Ｚ軸方向と直交するＹ軸方向においてＰＭＰ１４とＷＧ１３との間に設けられ、Ｚ軸方向へ延在し、ＰＭＰ１４と対向するＰＭＰ対向面２２Ｓ１と、ＷＧ１３と対向するＷＧ対向面２２Ｓ２とを含んでいる。ＷＧ１３の、ＳＧＰＧ２２とは反対側には磁気抵抗効果（ＭＲ）素子１１を含む再生ヘッドが設けられている。さらに、スライダ１０は、記録磁界を誘導する電流が流れるコイル１８と、磁気ヨーク１９とが設けられている。なお、スライダ１０における、基体１上に設けられた各構成要素の隙間は絶縁層Ｚによって充填されている。
【００３３】
射出されるレーザビームの偏光方向２７は、図２（Ｂ）に示したようにＬＤ２５の各層の成長方向であるＹ軸方向と直交するＸ軸方向である。導波路（ＷＧ）１３がＴＥモードで励起されたとき、このモードでの放射エネルギーの偏光は、未だＸ軸方向となっている。これは、図２（Ａ）および２（Ｃ）に示したように、ＧＰＧ２２がＷＧ１３の近くに配置されることにより実現される。図２（Ｃ）に示したように、ギャッププラズモン（ＧＰ）モードにおける偏光方向２９がＸ軸方向であるので、ＷＧモードからＧＰモードに至るまで光エネルギーを効率的に結合するからである。
【００３４】
図３に、ＳＧＰＧ２２の詳細な構成を示す。図３（Ａ），３（Ｂ）は、ＳＧＰＧ２２の、ＡＢＳと平行な断面（ＸＹ平面）の断面図であり、図３（Ｃ）は、ＳＧＰＧ２２の、ＡＢＳと直交する断面（ＸＺ平面）の断面図であり、図３（Ｄ）は、ＳＧＰＧ２２の一部の斜視構成を表わす斜視図である。
【００３５】
ＳＧＰＧ２２は、従来の構造から設計変更された所定形状を有することにより、３次元のセルフフォーカシングを行う機能を有している。ＳＧＰＧ２２は、書き込み対象とする磁気記録媒体のトラック幅方向対応したＸ軸方向において、ギャップ２２Ｇを介して対向配置された一対の金属部分２２Ａ，２２Ｂからなるものである。一対の金属部分２２Ａ，２２Ｂは、Ａｌ（アルミニウム），Ａｕ（金），Ａｇ（銀）もしくはそれらの合金などの金属からなる。
ギャップ２２Ｇは、ＴａＯｘ，Ａｌ2 Ｏ3 ，ＳｉＯＮまたはＭｇＯなどの誘電体によって構成される。また、ＳＧＰＧ２２は、ＬＤ２５の側からＡＢＳへ向けて順に配置されると共に互いに結合した第１から第３の領域部分Ｓ１〜Ｓ３に区分されている。
【００３６】
第１の領域部分Ｓ１は、直線領域であり、ＷＧ光を、一対の金属部分２２Ａ，２２Ｂに挟まれたギャップ２２Ｇを伝播するギャッププラズモン（ＧＰ）放射と結合させるものである。第２の領域部分Ｓ２は、ＡＢＳへ向かって伝播するＧＰ放射を横方向（Ｘ軸方向）にさらに圧縮する部分である。第３の領域部分Ｓ３は、直線状でもテーパ形状でもよいが、高度に圧縮されたエネルギーをさらに、ＳＧＰＧ２２の直下（Ｚ方向の延長上）に位置する磁気記録媒体へ輸送するものである。図３（Ａ）は、ＳＧＰＧ２２におけるＡＢＳと反対側（レーザビームの入射側）の面２２Ｔを表しており、図３（Ｂ）は、ＳＧＰＧ２２におけるＡＢＳに露出した面を表している。いずれにおいても、一対の金属部分２２Ａ，２２Ｂの対向面（側壁）２２ＡＳ，２２ＢＳが傾斜し、ギャップ２２Ｇが逆台形状の断面を有している。このようにギャップ２２ＧがＹ軸方向において非対称の形状となっているので、ＧＰ放射は、Ｚ軸方向へ伝播する際に、ギャップ２２Ｇにおける広ギャップ領域２２２から狭ギャップ領域２２１へ圧縮される。狭ギャップ領域２２１および広ギャップ領域２２２とは、それぞれ、一対の金属部分２２Ａ，２２Ｂの相互間隔が、最も狭い領域および最も広い領域である。ＡＢＳにおいては、ギャップ２２Ｇの断面が台形、三角形または矩形状のいずれであるかに関わらず、光エネルギーは、光学的な回折限界スポットよりも遙かに小さい領域に閉じ込められる。図３（Ａ）〜３（Ｄ）からわかるように、ＳＧＰＧ２２では、一対の金属部分２２Ａ，２２ＢのＸ軸方向の相互間隔は、ＷＧ対向面２２Ｓ２からＰＭＰ対向面２２Ｓ１へ向かうほど小さくなると共に、Ｚ軸方向に沿ってＡＢＳへ近づくほど小さくなるような構造となっている。特に、図３（Ｄ）により、ＧＰ放射が、どのようにしてＹ方向およびＺ方向の双方において同時に圧縮されるかを理解することができる。
【００３７】
ＰＭＰ１４（図２（Ｃ）参照）は、ＳＧＰＧ２２における狭ギャップ領域２２１と対向する側に位置するので、ＰＭＰ１４のエッジと、ＳＧＰＧ２２とが極めて近接して配置されることとなる。
【００３８】
なお、ＸＺ平面におけるＳＧＰＧ２２の断面形状は、さらにデバイスの全体効率を高めるために変更されてもよい。
【００３９】
例えば、図４（Ａ）に示したように、第１の領域部分Ｓ１では、対向面２２ＡＳ，２２ＢＳが０．１μｍ以上１μｍ以下の間隔を空けて平行に対向すると共に、Ｚ軸方向において０．０５μｍ以上２．０μｍ以下の長さに亘って延伸している。第２の領域部分Ｓ２では、対向面２２ＡＳ，２２ＢＳが０．２μｍ以上１．６μｍの間隔を空けて平行に対向すると共にＺ軸方向において０．１μｍ以上２．０μｍ以下に亘って延伸している。第２の領域部分Ｓ２は、ギャッププラズモン共振器として機能する。第３の領域部分Ｓ３では、対向面２２ＡＳ，２２ＢＳが０．０１μｍ以上０．１μｍ以下の間隔を空けて平行に対向すると共にＺ軸方向においてＡＢＳに至るまで０．２μｍ、もしくはそれ以上に亘って延伸している。
【００４０】
また、図４（Ｂ）に示したＳＧＰＧ２２の例は、図４（Ａ）に示したものと似ているが、図４（Ｂ）における第１の領域部分Ｓ１の寸法が、図４（Ａ）における第２の領域部分Ｓ２の寸法とほぼ同等である。同様に、図４（Ｂ）における第２の領域部分Ｓ２の寸法が、図４（Ａ）における第１の領域部分Ｓ１の寸法とほぼ同等である。
【００４１】
図４（Ｃ）では、第１の領域部分Ｓ１は、平行に対向する側面を有しており、それらは０．１μｍ以上１．０μｍ以下の間隔を隔てて０．１μｍ以上２．０μｍ以下に亘ってＺ軸方向へ延伸している。第２の領域部分Ｓ２は、第１の領域部分Ｓ１と継ぎ目なく連続した輪郭を有している。しかし、第１の領域部分Ｓ１から約０．５μｍ離れた位置から、第２の領域部分Ｓ２の側面は、焦点が第３の領域部分Ｓ３の入射側端面に位置する放物線を描くように集束する。第２の領域部分Ｓ２の放物線形状は、ギャッププラズモンを圧縮するための代替方法を提供するものである。第３の領域部分Ｓ３は、０．０１μｍ以上０．１μｍの間隔で互いに平行に対向する側面を有し、ＡＢＳへ向けて最大０．２μｍ程度延在している。
【００４２】
このように、本実施態様のＳＧＰＧ２２は、Ｚ軸方向において一定の断面を有し、高い光効率を発揮するものである。その要因としては、以下のものが考えられる。
１）第１の領域部分Ｓ１において、ＷＧモードとＧＰモードとのＹ軸方向での重複部分を有すること。
２）第２の領域部分Ｓ２における側面の傾きによる、ＧＰ放射の断熱的なフォーカシングおよび圧縮がなされること。
３）光エネルギーの大半がギャップ２２Ｇに存在することにより伝播損失の低減がなされること。
【００４３】
ＳＧＰＧ２２の構成材料は、レーザビームの波長およびＷＧ１３の構成材料の誘電率を考慮して決定される。一般的な指針は、比較的長く（約１〜１０μｍに亘って）伝播する表面プラズモンをサポートする金属を選択することである。ＳＧＰＧ２２の各領域部分は、最善の光効率を得るため、それぞれ個別に設計することが可能である。例えば、第１の領域部分Ｓ１におけるＸ軸方向に沿った横方向の寸法は、ＷＧモードのサイズと整合するように設計され、第２の領域部分Ｓ２における対向面２２ＡＳ，２２ＢＳの傾斜角度、Ｘ軸方向に沿った寸法、およびＺ軸方向の寸法はＧＰ放射における断熱的フォーカシング（adiabatic focusing）が可能となるように、かつ、Ｚ軸方向へ伝播する際のＧＰ放射の伝播損失が最小化されるように設計され得る。第３の領域部分Ｓ３の存在は、製造時のラッピング処理の誤差を許容するものである。
【００４４】
ＷＧ１３は、Ｙ軸方向においてＳＧＰＧ２２と重なり合うように、ＳＧＰＧ２２から０．１μｍ以内の位置に離間して、かつ、その端縁がＡＢＳに露出し、もしくはＡＢＳから１μｍ以下の位置となるように設けられている。これにより、ＰＧ放射のエッジ結合がＳＧＰＧ２２とＷＧ１３との間で生じている。
【００４５】
ＸＹ断面におけるフォーカシングによる効果を示すために、有限要素モード解析法を用いてＧＰモードを計算し、その強度分布を求めた。図５（Ａ），５（Ｂ）では、矩形状の断面を有するギャップ１２２ＧおよびそれをＸ軸方向に挟む金層１２２Ａ，１２２Ｂの厚さ（Ｙ軸方向の寸法）を変えて比較した。一方、図６（Ａ），６（Ｂ）では、本実施態様の台形の断面を有するギャップ２２Ｇにおける幅の寸法を変えて比較した。図５（Ａ），５（Ｂ）に示したように、矩形状断面のギャップ１２２Ｇの場合、より厚みの大きな金層１２２Ａ，１２２Ｂで挟まれていると、Ｙ軸方向においてはＧＰモードを圧縮することができない。金層１２２Ａ，１２２Ｂおよびギャップ１２２Ｇの厚さを小さくすることでＸ軸方向およびＹ軸方向の双方においてＧＰモードを圧縮することができる。しかしながら、この非常に限定されたモードがさらなる損失性を示して、効果的モード指数（effective mode index）が著しく増大する。原理上は、ＧＰ放射がＡＢＳへ向けて伝播する際、徐々に減少する厚さを有する金属薄膜を提供することで、効率性および電界の閉じ込めの双方を実現することができる。
【００４６】
断面が台形状のギャップ２２Ｇを用いることにより、ＧＰモードは非対称となり、電界は狭ギャップ領域２２１において圧縮される。実際、２つのエッジプラズモン（ＥＰ）モードは、励起され、図６に示したようにＧＰモードによって互いに結合する。金属層の厚さを変えることなく、非対称ＧＰ（ＡＧＰ）モードの、Ｘ軸方向およびＹ軸方向の双方におけるさらなる圧縮（制限）がギャップ幅の減少により実現され得る。
【００４７】
ここで、改善された光学効率を示すために、有限差分時間領域（ＦＤＴＤ：Finite-Difference Time-Domain）法を用いてＰＧ構造へ入射されるＷＧ光の全波電磁結合（full-wave electromagnetic coupling）のシミュレーションをおこなった。シミュレーションモデルは、光導波路、プラズモンジェネレータ、ＷＧおよびＰＧを取り囲むクラッド材、およびＡＢＳでの空域（airspace）を含むものである。
【００４８】
２つのデザイン、すなわち、断面形状が同一の台形である一定のエッジプラズモンジェネレータと、断面形状が（ＡＢＳへ向かうほど）徐々に縮小する台形であるセルフフォーカシングギャップＰＧについて以下のように判断された。ＥＰＧデザインにおいては、ＴＭ＿ＷＧモードが励起源となる。一方、ＧＰＧデザインにおいては、ＴＥ＿ＷＧモードが励起源となる。単純化のため、ＳＧＰＧにおける直線状の第１および第３の領域部分Ｓ１，Ｓ３は、このシミュレーションモデルには含まないこととした。
【００４９】
図７（Ａ），７（Ｂ）および図８（Ａ），８（Ｂ）は、従来技術として開示された（Ｚ軸方向において）一定断面を有するＰＧ構造のシミュレーション結果を表している。図７（Ａ）は、ＰＧの上面から２０ｎｍの距離におけるＸＺ平面での電界強度分布を表している。図７（Ｂ）は、ＰＧの中心を通るＹＺ平面での電界強度分布を表している。図８（Ａ）は、ＡＢＳから２０ｎｍの距離におけるＸＹ平面での電界強度分布を表している。ＷＧモードからＳＰ波への光波の結合は、図７（Ａ），７（Ｂ）の電界強度分布において明確に示されている。ＳＰ波は、ＡＢＳに露出した端面からの反射により、定常波パターンを形成する。ＸＹ平面における電界強度分布は、ＰＧの尖端周辺に限定された光スポットに対応している。１１．０８という値に規格化されたピーク強度（図８（Ａ）参照）は、比較的効率の良いＰＧによる輸送の結果に伴う光学ニアフィールドの改善を示している。
【００５０】
これに対し、図９（Ａ），９（Ｂ）は、本発明の構造（ＡＢＳへ向けて徐々に断面積を縮小する台形状のギャップ２２Ｇを有する構造）についてのシミュレーション結果を示す。Ｙ軸方向におけるＧＰ放射によって実現されるフォーカシングおよび圧縮効果は、図９（Ａ）のＹＺ平面での電界強度分布に示されているように、電界がギャップの一方の側においてより圧縮されているときに最も良好な状態となる。ＳＧＰＧ２２の傾斜方向に沿ったＧＰ放射におけるフォーカシング効果は、図９（Ｂ）に明確に示されている。ＧＰエネルギーは、ＧＰ放射がＡＢＳへ向けて伝播するときに徐々に圧縮されているので、ＡＢＳにおける強度は著しく改善される。
【００５１】
ＡＢＳから２０ｎｍの位置では、台形状の断面を有するギャップ２２Ｇを含むＳＧＰＧ２２は、２９．５１のピーク強度を形成する。すなわち、本発明の構造では、ＷＧ光との効率的な結合をさらに向上させる直線状の第１の領域部分Ｓ１を用いることなしに、（図７Ａ（３）の）２．８倍程度までピーク強度が向上している。電界強度分布は、また、Ｘ軸方向およびＹ軸方向の双方において非常に小さなスポット径（２０ｎｍ未満）を示している。２０ｎｍという狭いギャップ幅の側において、そのスポットは形成されている。
【００５２】
図７〜図９に示したモデリング結果は、一例としてＰＧおよび光近接場圧縮によってもたらされるピーク強度に関し、従来に対する非対称ギャッププラズモンジェネレータ（ＧＰＧ）の改善を実証（demonstrate）している。上記の結果は、テーパ構造はＧＰエネルギーを凝縮し、結果として光近接場（optical near field）が向上することを明確に示している。整合する導波路のデザインの最適化、直線状の第１の領域部分Ｓ１を含むこと、第２の領域部分Ｓ２のテーパ角度および長さの調整、および台形断面におけるフレア角度の調整を行うことで、レーザダイオードから磁気記録媒体におけるホットスポットまでの全体の光学エネルギーの伝播効率のさらなる改善が見込まれる。
【００５３】
図１０（Ａ）〜１０（Ｃ）は、本実施態様のＴＡＭＲ装置の要部を拡大して示した断面図である。図１０（Ａ）は、ＴＡＭＲ装置におけるＡＢＳと直交する積層断面を表し、図１０（Ｂ），１０（Ｃ）は、それぞれ、図１０（Ａ）に示したＸＢ−ＸＢ線およびＸＣ−ＸＣ線に沿った矢視方向の断面を表す。すなわち、図１０（Ｂ）は、ＡＢＳに露出した端面におけるＰＭＰ１４、ＳＧＰＧ２２およびＷＧ１３の構成を表し、図１０（Ｃ）は、ＳＧＰＧ２２におけるＡＢＳと反対側の後端面におけるＰＭＰ１４、ＳＧＰＧ２２およびＷＧ１３の断面構成を表す。ＰＭＰ１４は、記録動作の際、磁気記録媒体における粒子の磁化方向を反転させるための記録磁界を生成する。ＳＧＰＧ２２は、プラズモンモードを磁気記録媒体へ輸送し、プラズモン電界エネルギーによって、磁気記録媒体の一部を局所的に加熱する。この加熱により、磁気記録媒体の一部における磁気異方性を減少させ、ＰＭＰ１４からの記録磁界によって容易に磁化方向が反転するようになる。ＷＧ１３は、光波をＴＡＭＲヘッドへ外部（例えばＬＤ２５）から取り込み、光学モードをＳＧＰＧ２２のギャッププラズモンモードへ結合させる。ＳＧＰＧ２２における一対の金属部分２２Ａ，２２Ｂの相互間隔は、ＴＡＭＲヘッドのトレーリング側において最小であり、いくらかのスペースを隔ててＰＭＰ１４と対向している。ＰＭＰ１４、ＳＧＰＧ２２およびＷＧ１３は、ＴＡＭＲ装置のＡＢＳに完全に露出している。ＳＧＰＧ２２は、図３および図４に示した形状のものを用いることができる。
【００５４】
図１１（Ａ）〜１１（Ｃ），１２（Ａ）〜１２（Ｃ）は、それぞれ、本実施態様の変形例１，２としての断面図を表わすものであり、図１０（Ａ）〜１０（Ｃ）にそれぞれ対応するものである。変形例１は上記実施態様と類似している。
【００５５】
変形例１（図１１（Ａ）〜１１（Ｃ））は、ＷＧ１３がＡＢＳから後退（リセス）していることを除き、上記実施態様と同様の構成を有している。この変形例では、ＳＧＰＧ２２およびＷＧ１３の相互の結合が、それらの重複部分で生ずる。
【００５６】
変形例２（図１２（Ａ）〜１２（Ｃ））は、ＳＧＰＧ２２がＡＢＳに露出している点で上記実施態様と共通しているが、ＳＧＰＧ２２の入射側に（ＡＢＳと反対側に）ＷＧ１３が設けられている点で、上記実施態様と異なった構成を有している。この構造では、光学エネルギーにより、ＷＧモードとＧＰモードとの結合が直接的に形成される。
【００５７】
本発明のＳＧＰＧと、従来のエッジＰＧとの主な相違点、およびそれに伴う本発明の利点としては以下のようなものが挙げられる。
１．一般的なエッジＰＧは、ＴＭモードのレーザダイオードを必要とする。ＴＭモードのレーザダイオードは非標準的なアイテムであり、高価である。これに対し、本発明のＳＧＰＧは、ＴＥモードのレーザダイオードを用いることができる。これは標準的なアイテムであり、より安価でもある。
２．ＳＧＰＧは３次元セルフフォーカシング形状を有する。一方、（従来の）ＥＰＧはＡＢＳと直交する方向において一定の断面形状を有する。このため、ＳＧＰＧは、以下の（ｉ）から（ｖ）の利点を有する。
（ｉ）光導波路との大きな重複によりＷＧ光とＧＰモードとの結合が効率的に行われるように、光学効率が改善される。
（ｉｉ）上記（ｉ）の理由により、レーザダイオードを駆動するために要する電力を低減することができる。
（ｉｉｉ）ＰＧによる電力消費を低減することができる。
（ｉｖ）金属膜の体積を大きくすることで、ＰＧ内部の温度分布を改善することができる。
（ｖ）磁気記録ポールに対応するように、光学ホットスポットの配置および配列をより簡単化することができる。
【００５８】
このように、本実施の形態のＴＡＭＲ装置およびそれを用いた熱アシスト磁気記録方法によれば、ＳＧＰＧ２２における一対の金属部分２２Ａ，２２Ｂに挟まれたギャップ２２ＧのＡＢＳに平行な断面の面積を、ＡＢＳへ向かうほど縮小するようにした。よって、磁気記録媒体の記録面上における所定のスポットを効率的に加熱することができ、その結果、記録密度の向上を図ることができる。
【００５９】
以上、特定の実施の形態を挙げて本発明を説明したが、本発明は上記実施の形態において説明した態様に限定されず、本発明の趣旨から外れることがない限りにおいて、製造方法、プロセス、材料、構造などについての種々の変形が可能である。例えば、上記実施態様では、ＷＧおよびＳＧＰＧの結合がオットーモード（Otto mode）を介して実現されることについて述べた。しかしながら、当業者であれば、クレッチマンモード（Kretschmann mode）を直ちに代用することが可能である。
【符号の説明】
【００６０】
１３…光導波路（ＷＧ）、２２…セルフフォーカシングプラズモンジェネレータ（ＳＧＰＧ）、１４…磁気記録ポール（ＰＭＰ）。
【図１】
0005868030.tif 000002
【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７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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