(57)【要約】  情報装置は、情報記録媒体（３）に対して、情報の記録又は再生を行う情報装置であって、光源（１４）と、記録領域（４）との間でプラズモン共鳴が生じる共鳴部（２２）を有する近接場光発生素子（９）とを備え、共鳴部（２２）は、光源からの出射光が近接場光発生素子（９）に照射されることにより、プラズモン共鳴を発生させ、共鳴増強膜は、共鳴部（２２）と記録領域（４）との間のプラズモン共鳴を増強させ、共鳴部（２２）は、近接場光を発生し、近接場光を記録層側から記録領域（４）に照射する。
2013021625.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、
記録材料を含む記録領域が島状に配列された記録層と、
前記基板と前記記録層との間に形成され、プラズモン共鳴を増強するための第１の共鳴増強膜とを備え、
前記第１の共鳴増強膜は、誘電率の実数部の符号が負である材料を含む、
ことを特徴とする情報記録媒体。
【請求項２】
前記第１の共鳴増強膜の厚さは、２ｎｍ以上２５ｎｍ以下である、
請求項１に記載の情報記録媒体。
【請求項３】
前記記録領域に対して、前記基板とは逆側に配置される共鳴制御膜をさらに備え、
前記共鳴制御膜は、誘電率の実数部の符号が負である材料を含む、
ことを特徴とする請求項１に記載の情報記録媒体。
【請求項４】
前記共鳴制御膜の厚さは、前記第１の共鳴増強膜の厚さよりも薄い、
ことを特徴とする請求項３に記載の情報記録媒体。
【請求項５】
前記基板と前記第１の共鳴増強膜との間に形成され、プラズモン共鳴を増強するための第２の共鳴増強膜と、
前記第１の共鳴増強膜と前記第２の共鳴増強膜との間に形成された中間膜とをさらに備え、
前記第２の共鳴増強膜は、誘電率の実数部の符号が負である材料を含み、
前記中間膜は、誘電率の実数部の符号が正である材料を含む、
ことを特徴とする請求項１に記載の情報記録媒体。
【請求項６】
前記第１の共鳴増強膜の厚さは、前記第２の共鳴増強膜の厚さよりも薄い、
ことを特徴とする請求項５に記載の情報記録媒体。
【請求項７】
前記記録領域の形状は、前記記録領域の配置面に対して縦長な楕円体形状である、
ことを特徴とする請求項１に記載の情報記録媒体。
【請求項８】
請求項１に記載の情報記録媒体に対して、情報の記録又は再生を行う情報装置であって、
光源と、
前記記録領域との間でプラズモン共鳴が生じる共鳴部を有する近接場光発生素子と
を備え、
前記共鳴部は、前記光源からの出射光が前記近接場光発生素子に照射されることにより、プラズモン共鳴を発生させ、
前記第１の共鳴増強膜は、前記共鳴部と前記記録領域との間のプラズモン共鳴を増強させ、
前記共鳴部は、近接場光を発生し、前記近接場光を前記記録層側から前記記録領域に照射する、
ことを特徴とする情報装置。
【請求項９】
前記近接場光発生素子の主成分の材料は、前記第１の共鳴増強膜の主成分の材料と同じである、
ことを特徴とする請求項８に記載の情報装置。
【請求項１０】
前記記録領域の配置面に対して、前記近接場光の垂直方向の偏光成分の振幅は、水平方向の偏光成分の振幅よりも大きく、
前記共鳴部から発生した近接場光の少なくとも一部を用いて、前記記録領域に情報が記録される、
ことを特徴とする請求項８に記載の情報装置。
【請求項１１】
前記近接場光発生素子からの反射光又は前記近接場光発生素子を透過した透過光を検出する光検出器と、
前記光検出器からの検出信号に基づいて前記記録領域が記録状態及び未記録状態のいずれかであるかを判断して、前記記録領域に記録された情報を再生する再生部とをさらに備える、
ことを特徴とする請求項１０に記載の情報装置。
【請求項１２】
前記記録領域間の間隔は、前記記録領域の幅以下である
ことを特徴とする請求項１０に記載の情報装置。
【請求項１３】
前記光源は、第１の波長を有する記録光と、前記第１の波長と異なる第２の波長を有する再生光とを出射する２波長光源を含み、
前記近接場光発生素子は、
前記第１の波長に対応した記録用の近接場光発生素子と、
前記第２の波長に対応した再生用の近接場光発生素子とを含む
ことを特徴とする請求項１０に記載の情報装置。
【請求項１４】
前記記録領域の一部又は全てが記録材料からなり、
前記記録材料の主成分は、相変化記録材料であり、
前記記録領域の記録状態及び未記録状態は、それぞれアモルファス及び結晶のどちらか一方に対応し、
前記第２の波長は、前記第１の波長よりも短い
ことを特徴とする請求項１３に記載の情報装置。
【請求項１５】
前記記録領域の一部又は全てが記録材料からなり、
前記第１の波長に対して、前記記録材料の記録状態の誘電率の実数部の符号は、前記記録材料の未記録状態の誘電率の実数部の符号と同じである
請求項１３に記載の情報装置。
【請求項１６】
前記光源は、記録光と再生光とを出射する１波長光源を含み、
前記近接場光発生素子は、
記録用の近接場光発生素子と、
再生用の近接場光発生素子とを含む
ことを特徴とする請求項１０に記載の情報装置。
【請求項１７】
前記記録用の近接場光発生素子の長手方向の長さは、前記再生用の近接場光発生素子の長手方向の長さよりも長い
ことを特徴とする請求項１３に記載の情報装置。
【請求項１８】
前記記録用の近接場光発生素子と、前記再生用の近接場光発生素子とは、互いの裏面を対向させて配置される
ことを特徴とする請求項１３に記載の情報装置。
【請求項１９】
前記光源は、第１の波長を有する記録光と、前記第１の波長と異なる第２の波長を有する再生光とを出射する２波長光源を含み、
前記近接場光発生素子は、記録用の近接場光発生素子と再生用の近接場光発生素子とを兼ねる
ことを特徴とする請求項１０に記載の情報装置。
【請求項２０】
基板を備える情報記録媒体の製造方法であって、
記録材料を含む記録領域が島状に配列された記録層を形成するステップと、
誘電率の実数部の符号が負である材料を含み、プラズモン共鳴を増強するための第１の共鳴増強膜を、前記基板と前記記録層との間に形成するステップとを含む、
ことを特徴とする情報記録媒体の製造方法。
【請求項２１】
基板と、前記基板上に、島状に配列された記録領域を有する記録層とを備える情報記録媒体に対して、情報の記録又は再生を行う情報装置であって、
光源と、
前記記録領域との間でプラズモン共鳴が生じる共鳴部を有する近接場光発生素子と
を備え、
前記共鳴部は、前記光源からの出射光が前記近接場光発生素子に照射されることにより、プラズモン共鳴を発生させ、
前記記録領域の配置面に対して、前記近接場光の垂直方向の偏光成分の振幅は、水平方向の偏光成分の振幅よりも大きく、
前記共鳴部から発生した近接場光の少なくとも一部を用いて、前記記録領域に情報が記録される、
ことを特徴とする情報装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、情報記録媒体、情報装置、及び情報記録媒体の製造方法に関し、特に、近接場光を用いて良好且つ高密度に情報を記録する情報記録媒体、該情報記録媒体に対して情報の記録又は再生を行う情報装置、及び該情報記録媒体の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
光学的に情報を記録及び／又は再生する情報装置として、ＣＤ（コンパクトディスク）、ＤＶＤ、ＢＤ（Ｂｌｕ−Ｒａｙディスク）等の光ディスク又は光カード等を情報記録媒体に用いた光メモリシステムが実用化されている。【０００３】
また、記録情報量のさらなる大容量化を実現するために、光の回折限界以下の微小スポットを実現可能な近接場光を用いて高密度光記録を行う情報装置やその情報装置に用いられる情報記録媒体が提案されている。例えば、特許文献１に開示される情報記録媒体が提案されており、このような情報記録媒体を用いた従来の情報装置について、以下に説明する。【０００４】
図３３は、従来の情報装置の近接場光発生素子と情報記録媒体とを示す斜視図である。図３３に示す従来の情報記録媒体１０３では、記録光１０５の波長より十分小さいサイズ（３〜３０ｎｍ程度）の複数の記録領域１０４が、規則的に基板１０１上に２次元配列されている。記録領域１０４は、ＧｅＴｅ−Ｓｂ２Ｔｅ３のような相変化記録材料から構成されている。なお、図中のＸ方向、Ｙ方向の記録領域１０４の配列周期は、それぞれ、Λｘ、Λｙで示され、記録領域１０４の高さはｈで示され、Ｙ方向の記録領域１０４のサイズ（幅）はｗで示され、記録領域１０４間の間隔はｓで示されている。Λｘ、Λｙ、ｗ及びｓは、光の回折限界以下で記録波長より十分小さいサイズであり、Λｙ＝ｗ＋ｓである。【０００５】
近接場光発生素子１０９は、長手方向がＹ方向となるように三角形状の金属膜を、記録領域１０４の配置面（ＸＹ面）に平行に配置されるとともに、その配置面からワーキングディスタンスＷＤが数十ｎｍ程度になるように、記録領域１０４に近接させて配置されている。【０００６】
プラズモン共鳴が生じ易いＹ方向の直線偏光（偏光方向１０８）の記録光１０５は、近接場光発生素子１０９に照射される。その結果、近接場光発生素子１０９の金属膜内で表面プラズモン共鳴が誘起され、入射光に比べて電界強度が大きく増大した近接場光（偏光方向１０８と平行な偏光方向を有する近接場光）が近接場光発生素子１０９の先端部（三角形状の頂点近傍）から発生する（近接場光は図示無し）。【０００７】
発生した近接場光が近接配置した記録領域１０４に照射されることにより、記録領域１０４は、相変化（結晶からアモルファス、又はアモルファスから結晶）し、１つの記録領域を最小単位とする情報を記録することができる。【０００８】
しかしながら、上記の従来の情報装置では、情報記録媒体１０３の記録領域１０４をより高密度化した場合、情報を良好に記録できないという課題がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】国際公開第２０１０／１１６７０７号
【発明の概要】
【００１０】
本発明の目的は、近接場光を用いて、高密度に配列された記録領域に対して、良好に情報を記録することができる情報記録媒体、情報装置及び情報記録媒体の製造方法を提供することである。
【００１１】
本発明の一局面に従う情報記録媒体は、基板と、記録材料を含む記録領域が島状に配列された記録層と、前記基板と前記記録層との間に形成され、プラズモン共鳴を増強するための第１の共鳴増強膜とを備え、前記第１の共鳴増強膜は、誘電率の実数部の符号が負である材料を含む。
【００１２】
本発明の他の局面に従う情報装置は、上記の情報記録媒体に対して、情報の記録又は再生を行う情報装置であって、光源と、前記記録領域との間でプラズモン共鳴が生じる共鳴部を有する近接場光発生素子とを備え、前記共鳴部は、前記光源からの出射光が前記近接場光発生素子に照射されることにより、プラズモン共鳴を発生させ、前記第１の共鳴増強膜は、前記共鳴部と前記記録領域との間のプラズモン共鳴を増強させ、前記共鳴部は、近接場光を発生し、前記近接場光を前記記録層側から前記記録領域に照射する。
【００１３】
本発明のさらに他の局面に従う情報記録媒体の製造方法は、基板を備える情報記録媒体の製造方法であって、記録材料を含む記録領域が島状に配列された記録層を形成するステップと、誘電率の実数部の符号が負である材料を含み、プラズモン共鳴を増強するための第１の共鳴増強膜を、前記基板と前記記録層との間に形成するステップとを含む。
【００１４】
上記の構成により、近接場光を用いて、高密度に配列された記録領域に対して、良好に情報を記録することができる。
【００１５】
本発明の目的、特徴及び利点は、以下の詳細な説明と添付図面とによって、より明白となる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の実施の形態１における情報装置及び情報記録媒体の構成を示す概略図である。
【図２】本発明の実施の形態１における情報装置の近接場光発生素子と、情報記録媒体に対して情報を記録又は再生する様子とを示す説明図である。
【図３】本発明の実施の形態１における情報装置の近接場光発生素子と、情報記録媒体の記録領域との間で近接場光が発生する様子を示す図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線による断面図である。
【図４】従来の情報装置における近接場光発生素子と情報記録媒体の記録領域との間で近接場光が発生する様子を示す、図３３のＩＶ−ＩＶ線における断面図である。
【図５】図４に示す情報記録媒体より高密度化された情報記録媒体の記録領域と近接場光発生素子との間で近接場光が発生する様子を示す断面図である。
【図６】本発明の実施の形態１における別の形態の情報装置の構成を示す概略図である。
【図７】本発明の実施の形態１におけるさらに別の形態の情報装置の構成を示す概略図である。
【図８】円錐形状の記録領域を含む情報記録媒体の一例を示す図である。
【図９】円柱の先端部分に半球状に丸くなった形状を有する記録領域を含む情報記録媒体の一例を示す図である。
【図１０】本発明の実施の形態２における情報記録媒体の構成と、情報記録媒体に対して情報を記録又は再生する様子とを示す説明図である。
【図１１】本発明の実施の形態２における別の形態の情報記録媒体の構成を示す断面図である。
【図１２】本発明の実施の形態２におけるさらに別の形態の情報記録媒体の構成を示す断面図である。
【図１３】本発明の実施の形態２におけるさらに別の形態の情報記録媒体の構成を示す断面図である。
【図１４】本発明の実施の形態３における情報記録媒体の構成と、情報記録媒体に対して情報を記録又は再生する様子とを示す説明図である。
【図１５】本発明の実施の形態３における別の形態の情報記録媒体の構成を示す断面図である。
【図１６】本発明の実施の形態３におけるさらに別の形態の情報記録媒体の構成を示す断面図である。
【図１７】本発明の実施の形態３におけるさらに別の形態の情報記録媒体の構成を示す断面図である。
【図１８】本発明の実施の形態３におけるさらに別の形態の情報記録媒体の構成を示す断面図である。
【図１９】本発明の実施の形態４における情報記録媒体の構成と、情報記録媒体に対して情報を記録又は再生する様子とを示す説明図である。
【図２０】本発明の実施の形態４における別の形態の情報記録媒体の構成を示す断面図である。
【図２１】本発明の実施の形態４におけるさらに別の形態の情報記録媒体の構成を示す断面図である。
【図２２】本発明の実施の形態５における情報装置及び情報記録媒体の構成を示す概略図である。
【図２３】本発明の実施の形態５における情報装置の近接場光発生素子と、情報記録媒体に対して情報を記録又は再生する様子とを示す説明図である。
【図２４】本発明の実施の形態５における情報装置の近接場光発生素子と、情報記録媒体の記録領域との間で近接場光が発生する様子を示す図２３のＸＸＩＶ−ＸＸＩＶ線による断面図である。
【図２５】本発明の実施の形態６における情報装置の近接場光発生素子及び２波長光源と、情報記録媒体に対して情報を記録及び再生する様子とを示す説明図である。
【図２６】本発明の実施の形態６における別の形態の情報装置の近接場光発生素子と、情報記録媒体に対して情報を記録及び再生する様子とを示す説明図である。
【図２７】本発明の実施の形態７における情報装置の近接場光発生素子と、情報記録媒体に対して情報を記録又は再生する様子とを示す説明図である。
【図２８】本発明の実施の形態８における情報装置の近接場光発生素子と、情報記録媒体に対して情報を記録又は再生する様子とを示す説明図である。
【図２９】本発明の実施の形態８における別の形態の情報装置の近接場光発生素子と、情報記録媒体に対して情報を記録又は再生する様子とを示す説明図である。
【図３０】本発明の実施の形態９における情報装置の近接場光発生素子と、情報記録媒体に対して情報を記録又は再生する様子とを示す説明図である。
【図３１】本発明の実施の形態９における別の形態の情報装置の近接場光発生素子及び光源と、情報記録媒体に対して情報を記録又は再生する様子とを示す説明図である。
【図３２】本発明の実施の形態１０における情報装置及び情報記録媒体の構成を示す概略図である。
【図３３】従来の情報装置の近接場光発生素子と情報記録媒体とを示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明の各実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、以下の各実施の形態は、本発明を具体化した一例であって、本発明の技術的範囲を限定する性格のものではない。
【００１８】
（実施の形態１）
まず、本発明の実施の形態１の情報装置及び情報記録媒体について、図のように座標系をとり、図１乃至図９を用いて詳細に説明する。
【００１９】
図１は、本発明の実施の形態１における情報装置及び情報記録媒体の構成を示す概略図である。図２は、本発明の実施の形態１における情報装置の近接場光発生素子と、情報記録媒体に対して情報を記録又は再生する様子とを示す説明図である。図３は、本発明の実施の形態１における情報装置の近接場光発生素子と、情報記録媒体の記録領域との間で近接場光が発生する様子を示す図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線による断面図である。
【００２０】
本実施の形態の情報装置は、表面プラズモン共鳴（以下、単に「プラズモン共鳴」ともいう）を利用した近接場光を用いて情報の記録又は再生を行う情報装置であり、近接場光発生素子９、対物レンズ１０、コリメータレンズ１１、光源１４、ビームスプリッタ１５、検出レンズ１６、光検出器１７ａ、１７ｂ、サーボ信号検出用光学素子１９、再生部２４及び駆動部２５を備える。情報記録媒体３は、基板１と、基板１上に、島状に配列された記録可能な複数の記録領域４を有する記録層２とを備える。記録領域４は、例えば、記録材料を含む微粒子からなる。
【００２１】
ここで、本願発明者らが新たに見出した従来の情報装置の課題について説明する。図４は、従来の情報装置における近接場光発生素子と情報記録媒体の記録領域との間で近接場光が発生する様子を示す、図３３のＩＶ−ＩＶ線における断面図である。図５は、図４に示す情報記録媒体より高密度化された情報記録媒体の記録領域と近接場光発生素子との間で近接場光が発生する様子を示す断面図である。
【００２２】
図４に示す情報記録媒体１０３では、記録領域１０４間の間隔ｓが記録領域１０４のサイズｗよりも大きく、ｗ＜ｓとなる。一方、図５に示す高密度化された情報記録媒体１０３’では、記録領域１０４間の間隔ｓ’が記録領域１０４のサイズｗ以下であり、ｗ≧ｓ’となる。したがって、図５に示す高密度化された情報記録媒体１０３’の記録領域１０４の配列周期Λｙ’は、図４に示す情報記録媒体１０３の記録領域１０４の配列周期Λｙより小さいため、情報記録媒体１０３’は、記録情報量を大容量化できる。
【００２３】
ここで、近接場光発生素子１０９は、長手方向がＹ方向となるように三角形状の金属膜を、記録領域１０４の配置面（ＸＹ面）に平行に配置されるとともに、その配置面からワーキングディスタンスＷＤが数十ｎｍ程度になるように、記録領域１０４に近接させて配置されている。
【００２４】
このとき、プラズモン共鳴が生じ易いＹ方向の直線偏光（偏光方向１０８）の記録光１０５が、近接場光発生素子１０９に照射される。その結果、近接場光発生素子１０９の金属膜内で表面プラズモン共鳴が誘起され、入射光に比べて電界強度が大きく増大した近接場光１０７ａ（偏光方向１０８と平行な偏光方向１２７を有する近接場光）が近接場光発生素子１０９の先端部（三角形状の頂点近傍）から発生する。
【００２５】
発生した近接場光１０７ａが、近接配置した記録領域１０４ａに照射されることにより、記録領域１０４ａは、相変化し（結晶からアモルファスへ、又はアモルファスから結晶へ変化し）、１つの記録領域を最小単位とする記録を行うことができる。
【００２６】
上記のように、近接場光発生素子１０９は、記録領域１０４の配置面（ＸＹ面）に平行配置（記録領域１０４に対していわゆる横置き配置）され、記録領域１０４の１つの配列方向に平行なＹ方向の偏光方向（偏光方向１０８）を有する記録光１０５が、近接場光発生素子１０９に照射される。このとき、記録光１０５の偏光方向と同じＹ方向に偏光方向１２７を有する近接場光１０７ａが発生し、記録領域１０４の相変化記録が行われる。なお、Ｙ方向以外の偏光を有する近接場光も発生するが、記録光１０５と同じＹ方向に偏光する近接場光１０７ａが発生する割合が非常に多い。
【００２７】
ここで、各記録領域１０４は、面内では島状に孤立しており、ＸＹ面でそれぞれ分離されている。この場合、記録するターゲットの記録領域１０４ａに、Ｙ方向に偏光する近接場光１０７ａを照射すると、図４に示すように、照射した記録領域１０４ａの側面から、±偏光方向（±Ｙ方向）に、記録領域１０４の大きさｗとほぼ同じ大きさｎｗを有する、近接場光１０７ｂ１、１０７ｂ２が付随的に発生する。
【００２８】
詳細に述べると、近接場光１０７ｂ１、１０７ｂ２は、記録領域１０４ａのそれぞれの側面にまとわりつくように局在化しており、側面から遠ざかるにつれて徐々に強度が低下する。例えば、近接場光１０７ｂ１、１０７ｂ２の強度が最大強度の１／ｅ２に低下する距離がｎｗである。
【００２９】
図４に示す記録領域１０４間の間隔ｓは、記録光１０５の波長よりも十分小さいが、近接場光１０７ｂ１、１０７ｂ２の広がる距離ｎｗよりも大きい。すなわち、図４に示す例のように、ｎｗ＜ｓという比較的低密度の時は、近接場光１０７ｂ１、１０７ｂ２は、隣の記録領域１０４ｂ、１０４ｃには影響を及ぼしにくい。
【００３０】
一方、図５に示す記録領域１０４間の間隔ｓ’は、記録光１０５の波長よりも十分小さいだけでなく、近接場光１０７ｂ１、１０７ｂ２の広がる距離ｎｗよりも小さい。すなわち、図５に示す例のように、ｎｗ≧ｓとなる高密度の時は、照射した記録領域１０４ａの側面から発生した近接場光１０７ｂ１、１０７ｂ２が、それぞれ隣の記録領域１０４ｂ、１０４ｃに悪影響を及ぼしてクロスライトが発生し、ターゲットの記録領域１０４ａのみを良好に記録できないという新たな課題があることを、本発明者らは見いだした。
【００３１】
つまり、上記のクロスライトが発生するため、隣の記録領域１０４ｂ、１０４ｃに誤って記録したり、消去したりする可能性が生じ、高密度化された情報記録媒体１０３’に情報を良好に記録できないという課題があることが分かった。
【００３２】
本実施の形態は、上記の課題をも含めて従来の情報装置の課題を解決するために、以下のように構成されている。すなわち、本実施の形態の情報装置は、光源１４と、記録層２の記録領域４との間でプラズモン共鳴が生じる共鳴部２２を有する近接場光発生素子９とを具備し、共鳴部２２を記録領域４と近接させて配置し、光源１４からの照射光５を近接場光発生素子９に照射し、共鳴部２２より発生した近接場光７の少なくとも一部を用いて、記録領域４に情報を記録する光学情報記録再生装置であって、光源１４が、記録領域４の配置面（ＸＹ面）に対して、近接場光７の垂直方向（Ｚ方向）の偏光成分の振幅が、水平方向（Ｙ方向）の偏光成分の振幅よりも大きくなるように配置されている。
【００３３】
さらに、本実施の形態の情報装置は、光検出器１７ａを具備し、近接場光発生素子９からの反射光６を、光検出器１７ａにより検出する。再生部２４は、光検出器１７ａからの検出信号に基づいて記録領域４が記録状態及び未記録状態のいずれかであるかを判断して、記録領域４に記録された情報を再生する。
【００３４】
また、本実施の形態の光学情報記録再生方法は、基板１と、基板１上に、島状に配列された記録可能な記録領域４を有する記録層２とを具備した情報記録媒体３の光学情報記録再生方法であって、光源１４と、記録層２の記録領域４との間でプラズモン共鳴が生じる共鳴部２２を有する近接場光発生素子９とを用い、共鳴部２２を記録領域４と近接させて配置するステップと、光源１４からの照射光５を近接場光発生素子９に照射するステップと、共鳴部２２より発生した近接場光７の少なくとも一部を用いて、記録領域４に情報を記録するステップとを含み、光源１４が、記録領域４の配置面（ＸＹ面）に対して、近接場光７の垂直方向の偏光成分の振幅が、水平方向の偏光成分の振幅よりも大きくなるように配置されるステップを含む。
【００３５】
また、後述するように、上記の光源１４の配置ステップに代えて、照射光５の偏光状態を変換する偏光制御光学素子を用い、記録領域４の配置面（ＸＹ面）に対して、近接場光７の垂直方向の偏光成分の振幅が、水平方向の偏光成分の振幅よりも大きくするステップを用いてもよい。
【００３６】
さらに、光学情報記録再生方法は、光検出器１７ａを用い、近接場光発生素子９からの反射光６（もしくは近接場光発生素子９を透過した透過光）を、光検出器１７ａにより検出するステップと、光検出器１７ａからの検出信号に基づいて記録領域４が記録状態及び未記録状態のいずれかであるかを判断して、記録領域４に記録された情報を再生するステップとを含む。
【００３７】
本実施の形態における情報記録媒体３は、少なくとも基板１及び記録層２を備え、記録層２の記録領域４は、高さｈ、幅（直径）ｗの円柱形状を有し、基板１の上に島状に配列されている。各記録領域４は、一部又は全てが記録材料からなり、１つの記録領域４は、記録状態か未記録状態のどちらかである。１つの記録領域４が、従来の記録マークに対応しており、記録情報を有している。
【００３８】
図２では、記録領域４ａが記録状態を示し、記録領域４ｂが未記録状態を示しており、光源１４からの記録光又は再生光となる照射光５の波長より十分小さいサイズ、例えば、３〜３０ｎｍ程度の記録領域４が、規則的に２次元配列されている。Ｘ方向、Ｙ方向の記録領域４の配列周期は、それぞれ、Λｘ、Λｙで示され、Ｙ方向の記録領域４のサイズ（幅）はｗ、記録領域４間の間隔はｓ’で示されている。Λｘ、Λｙ、ｗ及びｓ’は、光の回折限界以下の記録再生波長より十分小さいサイズであり、Λｙ＝ｗ＋ｓである。なお、本実施の形態では、Ｘ方向の配列周期、記録領域４のサイズ、記録領域４間の間隔は、それぞれＹ方向と同じとしているが、この例に特に限定されず、異なっていてもよい。
【００３９】
本実施の形態における情報記録媒体３では、記録領域４間の間隔ｓ’は、記録領域４のサイズｗとほぼ同じか、それよりも小さく、ｓ≦ｗの高密度化の構成を採用しているが、ｓ＞ｗの構成でもよい。また、図２では、記録領域４は、すべてが規則的に配列されているが、必ずしもその必要はなく、記録する情報によって配列間隔又は配列の仕方を変えてもよい。また、配列間隔又は配列の仕方を種々変えることにより、記録領域４の位置情報等を含めることが可能となる。
【００４０】
次に、本実施の形態における情報装置に関して詳細に説明する。図１に示す情報装置は、記録再生用の光源１４として、半導体レーザ光源を備える。光源１４から情報記録媒体３までの光路中に、コリメータレンズ１１、ビームスプリッタ１５、対物レンズ１０及び近接場光発生素子９が配置されている。ビームスプリッタ１５から光検出器１７ａ、１７ｂまでの復路の光路には、サーボ信号検出用光学素子１９と検出レンズ１６とが配置されている。
【００４１】
近接場光発生素子９の先端領域の共鳴部２２と、記録領域４とは、例えば、約１００ｎｍ以内、好ましくは３〜３０ｎｍ程度の距離に、近接させて配置されている。この結果、共鳴部２２からプラズモン共鳴によって発生する近接場光７ａが記録領域４に照射できる。
【００４２】
光源１４からＹ軸方向に沿って出射された、Ｚ軸方向の直線偏光（偏光方向は８”）のレーザ光（記録光の出射光）１２は、コリメータレンズ１１により略平行光１３（偏光方向は８’）となり、ビームスプリッタ１５を透過する。対物レンズ１０は、先端の共鳴部２２付近を中心に、近接場光発生素子９に照射光５を集光させる。このとき、照射光５の光軸上での偏光方向は、８で示す方向となる。なお、共鳴部２２に近い領域の記録領域４等にも照射光５が照射されたとしてもかまわない。
【００４３】
対物レンズ１０は、いわゆるオフアキシス型の集光レンズである。光軸がＹ軸方向に平行な略平行光１３が対物レンズ１０に入射すると、光軸がＹＺ面でＹ軸からＺ軸方向にθだけ傾いた照射光５が共鳴部２２に集光される。オフアキシス型の対物レンズ１０を用いることにより、対物レンズ１０と情報記録媒体３の接触を防止し、近接場光発生素子９の共鳴部２２付近に斜め横方向から集光し易くなる効果がある。
【００４４】
なお、本実施の形態では、光源１４から出射された記録光及び再生光は、対物レンズ１０によって、近接場光発生素子９に照射されているが、この例に特に限定されない。光源１４から出射された記録光又は再生光は、例えば、光導波路又は光ファイバーなどによって、近接場光発生素子９に照射されてもよい。
【００４５】
近接場光発生素子９は、ＡｇやＡｕ等を主成分とする金属から構成され、図２に示すように、その先端が尖った三角柱形状を有している。近接場光発生素子９の配置方法は、先端にある共鳴部２２を記録層２の記録領域４に近接させた状態で、記録領域４に対していわゆる縦置き配置であるが、近接場光発生素子９は、ＺＸ面に対してはθ１だけ傾けて配置されている。
【００４６】
なお、近接場光発生素子９は、上記に示した三角形状以外にも、プラズモン共鳴が起こり易いように先端が尖った形状を有していればよく、全体の形状は、種々の変更が可能である。また、近接場光発生素子９の材料は、使用する波長に合わせて、記録材料とプラズモン共鳴やその増強ができるように選ぶことが好ましく、可視光領域から赤外領域で、近接場光発生素子９での誘電損失（吸収）を低減したいときは、Ａｕよりもむしろ、Ａｇを主成分にした材料が好ましい。例えば、Ａｇに数％〜０．数％程度のＰｄ、Ｃｕ、Ｂｉ等の他の材料を添加した、ＡｇＰｄＣｕ、ＡｇＢｉ、ＡｇＧａＣｕ等を用いることにより、低吸収で、腐食にも強い近接場光発生素子９を構成することができる。また、Ｃｕを主成分にした材料でも、誘電損失低減の効果はある。
【００４７】
近接場光発生素子９は、平坦部を有することが望ましく、本実施の形態では、近接場光発生素子９が有する三角形の平坦部が、照射光５の光軸に対して略垂直になるように、θ≒θ１としている。この結果、近接場光発生素子９の平坦部への照射光５を、ほぼ同じ角度で逆向きに反射光６として反射することができるので、再生信号やサーボ信号検出のための光利用効率が大きくなり好ましい。また、近接場光発生素子９の平坦部に、照射光５を照射して反射光６を良好に取り出すために、近接場光発生素子９は、例えば、平坦部の面積が１０００〜数１００００ｎｍ２程度、もしくはそれより大きな平坦部を有することが望ましい。
【００４８】
照射光５の照射により、近接場光発生素子９内に存在する電子が、照射光５と相互作用を起こして、（表面）プラズモン共鳴を誘起させ、それに伴って先端領域の共鳴部２２に近接場光７ａを発生させる。このとき、近接場光７ａの少なくとも一部が、共鳴部２２に近接した記録領域４に照射され、記録領域４の屈折率や消衰係数等の光学特性が変化して情報が記録される。
【００４９】
また、近接場光発生素子９によって反射された反射光６は、逆方向に折り返し、対物レンズ１０を通過する。対物レンズ１０を通過した反射光６は、ビームスプリッタ１５により光軸を−Ｚ軸方向に曲げられ、サーボ信号検出用光学素子１９に入射する。反射光６は、サーボ信号検出用光学素子１９によって、少なくとも２つの光に分岐され、検出レンズ１６により２種類の収束光１８ａ、１８ｂに分岐される。収束光１８ｂは、光検出器１７ｂに入射し、記録時のサーボ信号が検出される。
【００５０】
本実施の形態における情報装置は、近接場光発生素子９及び対物レンズ１０を一体に移動させる駆動部２５を備えている。駆動部２５は、光検出器１７ｂからのサーボ信号に基づき近接場光発生素子９を移動させることにより、近接場光発生素子９と記録層２との間隔等を含めた微小な位置制御を行う。
【００５１】
ここで、近接場光を発生させるプラズモン共鳴には、照射光５の偏光方向が重要であり、電子が存在する近接場光発生素子９の長手方向に照射光５の偏光方向８が平行に近いほど、プラズモン共鳴が良く生じて、強い近接場光が発生することが知られている。このため、図１の近接場光発生素子９の配置では、θ＝θ１とすることが好ましい。なお、θ１＝０やθ≠θ１であっても、近接場光発生素子９の長手方向に対する照射光５の偏光成分が存在する場合、プラズモン共鳴が生じる。
【００５２】
したがって、図１に示す本実施の形態の情報装置において、プラズモン共鳴によって共鳴部２２から近接場光７ａを発生させるには、近接場光発生素子９に照射された照射光５の光軸上において、記録領域４の配置面（ＸＹ面）に対して垂直方向（Ｚ軸方向）の偏光成分の振幅が、他の偏光方向、例えば、水平方向（Ｙ軸方向）の偏光成分の振幅よりも大きい特性を持つように、光源１４を配置している。例えば、０°≦θ＜４５°になるように、Ｚ軸方向に直線偏光を有する照射光５をＹ軸方向に沿って出射するように、光源１４を配置することが好ましい。
【００５３】
本実施の形態では、多少斜め成分を持つように（θ＞０°）、例えば、θ＝１０〜３０°としている。このような光源１４の配置により、共鳴部２２から発生する近接場光７ａでは、記録領域４の配置面（ＸＹ面）に対して、垂直方向（Ｚ方向）の偏光成分の振幅が、水平方向（Ｙ方向）の偏光成分の振幅よりも大きくなる。図３では、近接場光７ａの偏光方向を２７で示しており、照射光５の偏光方向８と同じ方向である。なお、照射光５の偏光方向と異なる近接場光も発生するが、割合としては少なく、照射光５と同じ偏光方向を有する近接場光７ａが支配的である。
【００５４】
その結果、図３に示すように、近接場光７ａを照射した記録領域４ａから付随的に発生する近接場光７ｂ１、７ｂ２の生じる方向は、近接場光７ａの有する偏光方向２７に平行になる。つまり、図中の縦方向である±Ｚ方向よりになり、ｓ≦ｗの高密度化の構成であっても、隣接した記録領域４ｂ、４ｃには影響を及ぼしにくく、記録時のクロスライトによる劣化が抑えられる。なお、ｓ’がｗに比べて小さいほど、近接場光７ａの偏光方向が、記録領域４の配置面（ＸＹ面）に対して、垂直（Ｚ方向）に近くなることが好ましい。但し、記録領域４ａから付随的に発生する近接場光７ｂ１、７ｂ２が隣接する記録領域４ｂ、４ｃへ影響を与えにくいような配置であれば問題なく、例えば、０°≦θ＜４５°の範囲であれば、十分にクロスライト低減の効果がある。
【００５５】
また、光源１４と対物レンズ１０との間の光路中に、光源１４から出射された出射光１２もしくは平行光１３の偏光状態を変換する、例えば、波長板のような偏光制御光学素子を配置し、上記偏光制御光学素子により、上記記録領域４の配置面（ＸＹ面）に対して垂直方向（Ｚ軸方向）に偏光する上記出射光１２もしくは平行光１３の偏光成分の振幅は、水平成分の偏光方向（Ｙ軸方向）の成分の振幅よりも大きくするようにしても良い。
【００５６】
図６は、本発明の実施の形態１による別の形態の情報装置の構成を示す概略図である。図６に示す情報装置と、図１に示す情報装置とが異なる点は、コリメータレンズ１１とビームスプリッタ１５との間に偏光制御光学素子３０が配置され、光源１４’がＸ軸方向の直線偏光（偏光方向は８”）のレーザ光１２を出射する点である。すなわち、図６に示す情報装置は、照射光５の偏光状態を変換する偏光制御光学素子３０をさらに備え、偏光制御光学素子３０は、記録領域４の配置面（ＸＹ面）に対して、近接場光７ａの垂直方向（Ｚ方向）の偏光成分の振幅が、水平方向（Ｙ方向）の偏光成分の振幅よりも大きくなるように、光源１４’からのレーザ光１２の偏光方向を変換する。
【００５７】
具体的には、偏光制御光学素子３０として、１／２波長板等の波長板を用い、光源１４’からの出射光１２の偏光方向がＸ軸方向のとき、コリメータレンズ１１とビームスプリッタ１５との間の光路中に偏光制御光学素子３０を配置し、近接場光発生素子９への照射光５の偏光方向がＺ方向からθ傾いた直線偏光方向（偏光方向８）か、もしくはＺ方向からθ傾いた方向を長軸とする楕円偏光にしている。
【００５８】
上記の配置により、本例でも、図１に示す情報装置と同様に、近接場光７ａの垂直方向（Ｚ軸方向）の偏光成分の振幅が、水平方向（Ｙ軸方向）の偏光成分の振幅よりも大きくなり、記録時のクロスライトによる劣化が抑えられる。
【００５９】
また、光検出器１７ａに代えて、近接場光発生素子９を透過した透過光を検出するようにしてもよい。図７は、本発明の実施の形態１におけるさらに別の形態の情報装置の構成を示す概略図である。なお、本例において、透過光１８ａ’を検出することにより、記録領域４に記録された情報を再生する構成以外は、図１に示す情報装置の構成と同じであるので、詳細な説明は省略する。
【００６０】
図７に示す情報装置と、図１に示す情報装置とが異なる点は、光検出器１７ａに代えて、近接場光発生素子９を透過した透過光１８ａ’を検出する光検出器１７ａ’を用いる点であり、図１に示す情報装置では、近接場光発生素子９からの反射光６を検出しているが、図７に示す情報装置では、近接場光発生素子９からの透過光１８ａ’を検出する。
【００６１】
光検出器１７ａ’は、近接場光発生素子９の対物レンズ１０の反対側に配置され、近接場光発生素子９を透過した透過光１８ａ’を検出する。再生部２４は、光検出器１７ａ’からの検出信号に基づいて記録領域４が記録状態及び未記録状態のいずれかであるかを判断して、記録領域４に記録された情報を再生する。
【００６２】
具体的には、近接場光発生素子９の共鳴部２２と、記録状態の記録領域４又は未記録状態の記録領域４との間でのプラズモン共鳴の度合いに応じて、透過光量が変化する。例えば、近接場光発生素子９の共鳴部２２と、記録状態の記録領域４又は未記録状態の記録領域４との間でのプラズモン共鳴の度合いの大きい方が、透過光量の変化が大きくなる。
【００６３】
なお、近接場光発生素子９と記録領域４とのプラズモン共鳴が増強すると、近接場光発生素子９内で誘電損失（吸収）が増加すると考えられており、近接場光発生素子９からの透過光量が、一般的には小さくなる。
【００６４】
このように、透過光１８ａ’が光検出器１７ａ’により検出され、光検出器１７ａ’からの検出信号に基づいて記録領域４が記録状態及び未記録状態のいずれであるかが判断されることにより、記録領域４に記録された情報を再生することができる。
【００６５】
上記の構成により、本例でも、図１に示す情報装置と同様に、近接場光７ａの垂直方向（Ｚ軸方向）の偏光成分の振幅が、水平方向（Ｙ軸方向）の偏光成分の振幅よりも大きくなり、記録時のクロスライトによる劣化が抑えられる。
【００６６】
なお、本例では、光検出器１７ａ’は、近接場光発生素子９の光入射側の面に対向する面に接して配置されているが、この例に特に限定されず、近接場光発生素子９から離れた位置に光検出器１７ａ’を設け、近接場光発生素子９と光検出器１７ａ’との間に近接場光発生素子９を透過した光を光検出器１７ａ’へ導くレンズを設ける等の種々の変更が可能である。
【００６７】
また、本実施の形態の近接場光発生素子９の長手方向は、記録領域４の配置面（ＸＹ面）に対してθだけ傾いており、近接場光発生素子９の置き方は、いわゆる縦置き配置であるが、近接場光発生素子９の置き方よりも、共鳴部２２と記録領域４の間でプラズモン共鳴が生じて、共鳴部２２から発生する近接場光７ａの偏光方向が重要である。すなわち、共鳴部２２から発生する近接場光７ａでは、記録領域４の配置面（ＸＹ面）に対して、垂直方向（Ｚ方向）の偏光成分の振幅が、水平方向（Ｙ方向）の偏光成分の振幅よりも大きくなっているので、結果として、記録領域４から発生する近接場光７ｂ１、７ｂ２が隣接の記録領域４ｂ、４ｃに影響を与えないようにすることができ、クロスライトが低減できる等の効果が得られる。例えば、近接場光発生素子９の本体部分が概ね記録領域４の配置面（ＸＹ面）に対して平行な横置き配置でも、共鳴部２２の領域が縦置き配置になるように各素子を組み合わせ、上記の条件が満たされれば、本実施の形態と同様な効果を奏することができる。
【００６８】
次に、情報記録媒体３からの情報の再生について説明する。記録領域４のサイズは、再生波長に対して十分小さいため、近接場光７ａを記録領域４の大きさ程度に集光して、記録領域４に照射できたとしても、戻ってくる散乱光の光量は非常に小さい。例えば、ｗ＝２０ｎｍ程度の記録領域では、戻ってくる散乱光の光量は、照射した近接場光の光量に対して、例えば、０．００１％程度である。また、再生光を近接場光に変換する効率は低く、たかだか１％と見積もると、上記戻ってくる散乱光の光量は、再生光の光量に対して、上記の値の１％程度、つまり、せいぜい０．００００１％程度である。したがって、記録領域４からの散乱光を検出する方法では、情報の再生は困難であることが分かった。
【００６９】
ここで、本願発明者らは、共鳴部２２と記録領域４が相互作用して、記録領域４が記録状態と未記録状態でプラズモン共鳴の増強度が変わるとき、近接場光発生素子９からの反射光６もしくは近接場光発生素子９を透過した透過光１８ａ’の光量が変化することを見いだした。すなわち、近接場光発生素子９と記録領域４とのプラズモン共鳴が増強すると、近接場光発生素子９内で誘電損失（吸収）が増加すると考えられ、その結果、近接場光発生素子９からの反射光量又は透過光量が変化する。近接場光発生素子９の設計によっては、プラズモン共鳴が増強すると、反射光量が大きくなる場合もあるし、小さくなる場合もあるが、透過光量の変化に関しては、プラズモン共鳴の度合いの大きい方が、透過光量は、一般的には小さくなる。
【００７０】
具体的には、記録領域４のサイズが、回折限界以下の大きさであっても、記録領域４が記録状態か未記録状態かで、その共鳴の度合いを変化させることができるため、反射光６又は透過光１８ａ’を光検出器１７ａ又は光検出器１７ａ’により検出し、その検出信号により記録領域４が記録状態か未記録状態かを判断して、記録領域４に記録された情報を再生することができる。
【００７１】
また、近接場光発生素子９の大きさは、空間的な制限を受けないため、近接場光発生素子９を記録領域４よりも大きくすることができる。さらに、近接場光発生素子９に近接場光ではなく、再生光を直接照射して近接場光発生素子９からの反射光又は透過光が検出されるので、反射光量、透過光量、反射光量の光量変化又は透過光量の光量変化も十分大きくすることができ、再生信号の変調度を向上させることができる。
【００７２】
また、近接場光発生素子９からの反射光又は透過光の偏光角等の偏光状態が、プラズモン共鳴度合いによって変化する場合もある。この場合、検光子等の光学素子を組み合わせることによって、反射光又は透過光の光量変化に変えることができるため、検光子等の光学素子からの出射光を光検出器で検出することによって、同様に情報を再生することができる。
【００７３】
記録領域４は、その一部もしくはすべてが記録材料からなっているが、プラズモン共鳴を増強するには、その記録材料が金属的な性質を持つことが望ましく、具体的には、記録材料の誘電率の実数部の符号がマイナスであることが望ましい。さらに、記録材料の比誘電率の実数部が−５以下になると、プラズモン共鳴の度合いが大きくなるため好ましい。例えば、実際の金属を例に説明すると、再生光が可視光から赤外光の範囲内では、Ａｕでは波長が０．５４μｍ以上で、Ａｇでは波長が０．４４μｍ以上で、Ｃｕでは波長が０．５０６μｍ以上で、それぞれ比誘電率の実数部が−５以下となる。この結果、プラズモン共鳴度合いが上記の範囲で強くなっており、他の記録材料も比誘電率の実数部の値で共鳴度合いの目安を判断できる。
【００７４】
例えば、記録領域４の記録材料が、記録状態か未記録状態のどちらか一方では金属的な性質を示し、他方では非金属的な性質を示すなら、前者では後者よりも近接場光発生素子９からの反射光量もしくは透過光量の変化が大きい。このため、記録材料の記録状態での誘電率の実数部と未記録状態での誘電率の実数部とを比較して、小さい方の上記記録材料の状態の時に、反射光量もしくは透過光量が変化する。この結果、再生の変調度が大きくなり、良好な再生が期待できる。
【００７５】
すなわち、記録層２の記録領域４は、一部もしくはすべてが記録材料からなり、再生光の波長に対して、上記記録材料の記録状態での誘電率の実数部の符号と、上記記録材料の未記録状態での誘電率の実数部の符号とが互いに異なるようにすればよい。したがって、本実施の形態に用いられる情報記録媒体３として、少なくとも基板１と記録層２とを備え、上記記録層２の記録領域４は、島状に配列され、上記記録領域４の一部もしくはすべてが記録材料からなり、再生光の波長で、上記記録材料の記録状態での誘電率の実数部の符号と上記記録材料の未記録状態での誘電率の実数部の符号が互いに異なる情報記録媒体を用いることが好ましい。
【００７６】
さらに、再生光の波長で、上記記録材料の記録状態での比誘電率の実数部と、上記記録材料の未記録状態での比誘電率の実数部とは、一方が−５以下で、他方が−５より大きくなるようにすれば、一方のプラズモン共鳴度合いが強くなって、さらに再生の変調度が良くなるという効果がある。したがって、本実施の形態に用いられる情報記録媒体３として、少なくとも基板１及び記録層２とを備え、上記記録層２の記録領域４は、島状に配列され、上記記録領域４の一部もしくはすべてが記録材料からなり、再生光の波長で、上記記録材料の記録状態での比誘電率の実数部と、上記記録材料の未記録状態での比誘電率の実数部とは、一方が−５以下で、他方が−５より大きい情報記録媒体を用いることが好ましい。
【００７７】
上記の記録材料として、相変化記録材料、酸化ビスマス又は酸化チタン等の無機材料、ジアリールエテン等のフォトクロミック材料、有機色素等が知られている。いずれの記録材料であっても、再生光の波長において上記の条件を満たせば、再生の変調度を大きくすることができる。
【００７８】
本実施の形態では、記録材料の主成分として、例えば、ＧｅＴｅとＳｂ２Ｔｅ３とを２：１の割合で含むＧｅ２Ｓｂ２Ｔｅ５のようなＧｅＴｅ−Ｓｂ２Ｔｅ３系のカルコゲナイド系相変化記録材料を用いており、記録状態が結晶に対応し、未記録状態がアモルファスに対応しているが、その逆でも良い。なお、主成分とは、記録領域４を構成する最も体積比の大きい材料の成分を指し、体積比で５０％以上であれば、再生の変調度が大きくなるので好ましい。
【００７９】
一般的に、相変化記録材料は結晶になると、組成により波長範囲が異なるが、ある波長領域で、金属的な性質を示す特徴がある。
【００８０】
例えば、典型的な相変化材料であるＧｅ２Ｓｂ２Ｔｅ５の場合、光源１４の半導体レーザ化に適した再生光の波長λとして、例えば、０．３５μｍ≦λ≦０．４５μｍを満たすことが好ましい。また、例えば、青紫色半導体レーザの再生光の波長λが０．４１μｍである場合、結晶である記録材料の比誘電率の実数部が−８．７となり、アモルファスである記録材料の比誘電率の実数部が０．５７となる。この場合、結晶である記録材料の比誘電率の実数部は−５以下であり、アモルファスである記録材料の比誘電率の実数部は−５より大きいという条件を満たすため、記録材料の主成分として、Ｇｅ２Ｓｂ２Ｔｅ５を用いることが好ましい。
【００８１】
また、同様に、光源１４の半導体レーザ化に適した、０．６μｍ≦λ≦０．７μｍを満たす赤色の再生光の波長λが、例えば、０．６５μｍである場合、結晶である記録材料の比誘電率の実数部が−３．３となり、アモルファスである記録材料の比誘電率の実数部が１２となる。また、光源１４の半導体レーザ化に適した、０．７３μｍ≦λ≦０．８３μｍを満たす赤外の再生光の波長λが、例えば、０．７８μｍである場合、結晶である記録材料の比誘電率の実数部が５．９となり、アモルファスである記録材料の比誘電率の実数部が１７となる。
【００８２】
したがって、記録材料がＧｅ２Ｓｂ２Ｔｅ５である場合、青色光から赤色光の波長（０．３５μｍ≦λ≦０．７μｍ）では、結晶とアモルファスとで誘電率の実数部の符号が互いに異なるため、記録材料の主成分として、Ｇｅ２Ｓｂ２Ｔｅ５を用いることが好ましい。特に、青色光の波長（０．３５μｍ≦λ≦０．４５μｍ）では、結晶である記録材料の比誘電率の実数部は−５以下であり、アモルファスである記録材料の比誘電率の実数部は−５より大きいため、記録材料の主成分として、Ｇｅ２Ｓｂ２Ｔｅ５を用いることがより好ましい。ＧｅＴｅとＳｂ２Ｔｅ３との成分比を２２：１に変えたＧｅ２２Ｓｂ２Ｔｅ２５、又はその他の成分比で形成された記録材料でも同様の傾向を示し、青色光の波長での再生が好ましい。
【００８３】
また、記録材料がＧｅＴｅ−Ｂｉ２Ｔｅ３系のＧｅ３１Ｂｉ２Ｔｅ３４である場合、青色光の波長に対して、結晶である記録材料の比誘電率の実数部は−９．３となり、アモルファスである記録材料の比誘電率の実数部は３．９となり、赤色光の波長に対して、結晶である記録材料の比誘電率の実数部は−２．９となり、アモルファスである記録材料の比誘電率の実数部は１４となり、赤外光の波長に対して、結晶である記録材料の比誘電率の実数部は１５となり、アモルファスである記録材料の比誘電率の実数部は１５となる。
【００８４】
Ｇｅ２Ｓｂ２Ｔｅ５の場合と同様、Ｇｅ３１Ｂｉ２Ｔｅ３４でも、青色光から赤色光の波長では、結晶とアモルファスとで誘電率の実数部の符号が互いに異なるため、記録材料の主成分として、Ｇｅ３１Ｂｉ２Ｔｅ３４を用いることが好ましい。特に、青色光の波長では、結晶である記録材料の比誘電率の実数部は−５以下であり、アモルファスである記録材料の比誘電率の実数部は−５より大きいため、記録材料の主成分として、Ｇｅ３１Ｂｉ２Ｔｅ３４を用いることがより好ましいと言える。成分比を変えた他のＧｅＴｅ−Ｂｉ２Ｔｅ３系の記録材料も同様の効果を示す。
【００８５】
また、記録材料がＧｅ−Ｓｂ系のＧｅ１０Ｓｂ９０である場合、青色光の波長、例えば、０．４１μｍでは、結晶である記録材料の比誘電率の実数部は−１１．０となり、アモルファスである記録材料の比誘電率の実数部は−４．３となり、赤色光の波長、例えば、０．６５μｍでは、結晶である記録材料の比誘電率の実数部は−１０．８となり、アモルファスである記録材料の比誘電率の実数部は１３．２となり、赤外光の波長、例えば、０．７８μｍでは、結晶である記録材料の比誘電率の実数部は−５．６となり、アモルファスである記録材料の比誘電率の実数部は１７．９となり、波長０．８３μｍでは、結晶である記録材料の比誘電率の実数部は−０．６２となり、アモルファスである記録材料の比誘電率の実数部は２０．２となり、波長０．８６μｍでは、結晶である記録材料の比誘電率の実数部は２．７となり、アモルファスである記録材料の比誘電率の実数部は２１．３となる。
【００８６】
Ｇｅ１０Ｓｂ９０の場合、波長０．４９２μｍ〜０．８３５μｍでは、結晶とアモルファスとで誘電率の実数部の符号が互いに異なるため、再生特性が良くなり好ましいが、特に、波長０．４９２μｍ〜０．７８７μｍでは、結晶である記録材料の比誘電率の実数部は−５以下で、アモルファスである記録材料の比誘電率の実数部は−５より大きいため、記録材料の主成分として、Ｇｅ１０Ｓｂ９０を用いることがより好ましいと言える。成分比を変えた他のＧｅ−Ｓｂ系も同様の効果を示す。
【００８７】
また、他の相変化材料である、Ｔｅ６０Ｇｅ４Ｓｎ１１Ａｕ２５、Ａｇ４Ｉｎ４Ｓｂ７６Ｔｅ１６、ＧｅＴｅ、（Ｇｅ−Ｓｎ）Ｔｅ、（Ｇｅ−Ｓｎ）Ｔｅ−Ｓｂ２Ｔｅ３、（Ｇｅ−Ｓｎ）Ｔｅ−Ｂｉ２Ｔｅ３、ＧｅＴｅ−（Ｓｂ−Ｂｉ）２Ｔｅ３、（Ｇｅ−Ｓｎ）Ｔｅ−（Ｓｂ−Ｂｉ）２Ｔｅ３、ＧｅＴｅ−（Ｂｉ−Ｉｎ）２Ｔｅ３、（Ｇｅ−Ｓｎ）Ｔｅ−（Ｂｉ−Ｉｎ）２Ｔｅ３、Ｓｂ−Ｇａ、（Ｓｂ−Ｔｅ）−Ｇａ、（Ｓｂ−Ｔｅ）−Ｇｅ、Ｓｂ−Ｉｎ、（Ｓｂ−Ｔｅ）−Ｉｎ、Ｓｂ−Ｍｎ−Ｇｅ、Ｓｂ−Ｓｎ−Ｇｅ、Ｓｂ−Ｍｎ−Ｓｎ−Ｇｅ、及び（Ｓｂ−Ｔｅ）−Ａｇ−Ｉｎのいずれかを含む材料も、結晶になると、ある波長領域で、金属的な性質を示す特徴がある。そのため、比誘電率の実数部の値に注目して、上記好ましい条件を満たす波長の範囲で、上記のいずれかを含む材料を有効に用いることができる。
【００８８】
情報記録媒体３の基板１としては、記録層２を形成する面の平坦性が高く、情報記録媒体３を回転させたときの安定性が高いことが好ましい。基板１の材料としては、例えば、ガラス基板、又はアルミニウム等の金属板が好ましく、さらには、ポリカーボネート、ＰＭＭＡ（ポリメタクリル酸メチル樹脂）、ノルボルネン樹脂（例えば、「アートン」（ＪＳＲ株式会社製））、又はシクロオレフィン樹脂（例えば、「ゼオネックス」（日本ゼオン株式会社製））等の樹脂も用いることができる。
【００８９】
記録層が連続的につながっている薄膜形状の場合、記録材料に記録マーク等を形成する際に、記録材料中に熱が拡散してしまい、記録スポットを超える大きな記録マークが記録されてしまう。このような熱拡散によって記録マークの大きさの差が顕著になり始めるのは、記録マークが３０ｎｍ以下となる場合である。
【００９０】
したがって、記録層２の記録領域４は、島状に配列されるとともに、サイズが３０ｎｍ以下となる微粒子構造にすることが好ましい。これにより、各記録領域４が離間して配置されるため、記録の際の熱拡散の影響を避けて、３０ｎｍ以下の記録領域４（微粒子）に良好に情報を記録することができる。
【００９１】
しかしながら、記録材料が３ｎｍより小さな粒子になってしまうと、粒子に含まれる原子数が少なくなり、融点が低くなりすぎて記録材料への記録の保持が熱的な揺らぎによって不安定になってしまう。よって、記録領域４のサイズは３ｎｍ≦ｗ≦３０ｎｍを満たすことが好ましい。
【００９２】
また、記録領域４は、できるだけ微小化してサイズを小さくし、且つ、孤立した状態の記録領域４同士をできるだけ近接して設けることが、記録の高密度化の面でより好ましい。このような高密度配列の情報記録媒体であっても、本実施の形態の情報装置は、クロスライトを低減して情報を良好に記録及び再生することができる。
【００９３】
なお、記録領域４は、本実施の形態では、図２に示すような微細な凸形状に加工されたものを指し、図２に示した円柱形状以外にも、円錐、３角錐、４角以上の多角錐、３角柱、又は４角以上の多角柱のような形状でもよい。
【００９４】
図８は、円錐形状の記録領域４’を含む情報記録媒体３’の一例を示す図であり、図９は、円柱の先端部分に半球状に丸くなった形状を有する記録領域４”を含む情報記録媒体３”の一例を示す図である。
【００９５】
図８において、情報記録媒体３’は、基板１及び記録層２を備え、記録層２は、円錐形状の記録領域４’を含む。また、記録領域４’は、記録状態の記録領域４ａ’と、未記録状態の記録領域４ｂ’とを含む。記録領域４’の先端部分は、尖った断面を有しており、より具体的には、円錐形状である。
【００９６】
また、図９において、情報記録媒体３”は、基板１及び記録層２を備え、記録層２は、円柱の先端部分に半球状に丸くなった形状を有する記録領域４”を含む。また、記録領域４”は、記録状態の記録領域４ａ”と、未記録状態の記録領域４ｂ”とを含む。記録領域４”の先端部分は、円弧状の断面を有している。より具体的には、記録領域４”は、円柱の先端部分に半球が形成された形状を有している。なお、記録領域４”は、円柱の先端部分に円錐が形成された形状であってもよく、角柱の先端部分に角錐が形成された形状であってもよい。
【００９７】
図８に示すように、円錐、３角錐又は４角以上の多角錐等の先端が尖った形状の記録領域４’、さらには、図９に示すように、円柱、３角柱又は４角以上の多角柱であっても、先端が丸まったり尖ったりした形状の記録領域４”は、近接場光が集光又は集中し易いため、これらの形状が好ましいことを、本願発明者らは見いだした。
【００９８】
なお、記録領域４は、基板１から突出した部分の全てが記録材料で形成されていてもよく、また、基板１から突出した部分の先端部分のみが記録材料で形成されていてもよい。
【００９９】
次に、本実施の形態の情報装置では、光源１４は、記録光と再生光とを出射する１波長光源であり、近接場光発生素子９は、記録用と再生用を兼ねた構成である。例えば、近接場光発生素子９は、Ａｕから構成され、長手方向の長さが７１ｎｍである菱形形状（ただし、側面形状は図１に示す細長い平行四辺形）を有し、平坦部の面積は２５００ｎｍ２である。光源１４から出射される記録光及び再生光の波長λは０．４０５μｍである。記録領域４はＧｅ２Ｓｂ２Ｔｅ５から構成され、微粒子（記録領域４）の直径は２０ｎｍであり、記録層２の厚さ（記録領域４の高さ）ｈは１００ｎｍであり、共鳴部２２と記録領域４との間隔は１５ｎｍである。このとき、記録領域４が結晶の場合の反射率は１．００％であり、記録領域４がアモルファスの場合の反射率は１．４４％であり、反射率の変化量は０．４４％となり、再生の変調度は３１％となり、それぞれ良い値が得られた。なお、再生の変調度は、反射率の変化量を、結晶及びアモルファスのうちの大きい方の反射率で除算することにより（＝０．４４／１．４４）、計算できる。
【０１００】
また、近接場光発生素子９が記録用と再生用とを兼ねた構成においては、プラズモン共鳴増強が大きく生じる結晶の方が、記録領域４の記録感度は高くなる場合がある。したがって、記録前の記録領域４の相状態（結晶かアモルファスか）の感度差を考慮した記録光の強度制御を行うことが好ましい。
【０１０１】
また、基板１上に形成された記録層２の記録領域４の上層に、誘電率の実数部の符号が正である保護層を形成することが好ましい。保護層を設けることにより、記録材料で形成された記録領域４の耐環境性の向上、及び近接場光発生素子９の先端部の共鳴部２２との接触によるダメージの低減等の効果がある。また、保護層の誘電率の実数部の符号が正であることにより、保護層と共鳴部２２との余計なプラズモン共鳴が生じることを防ぎ、その結果、保護層からの悪影響による再生の変調度の低下を防ぐ効果がある。
【０１０２】
誘電率の実数部の符号が正の保護層として、例えば、ＺｒＳｉＯ４、（ＺｒＯ２）２５（ＳｉＯ２）２５（Ｃｒ２Ｏ３）５０、ＳｉＣｒ、ＴｉＯ２、ＺｒＯ２、ＨｆＯ２、ＺｎＯ、Ｎｂ２Ｏ５、Ｔａ２Ｏ５、ＳｉＯ２、ＳｎＯ２、Ａｌ２Ｏ３、Ｂｉ２Ｏ３、Ｃｒ２Ｏ３、Ｇａ２Ｏ３、Ｉｎ２Ｏ３、Ｓｃ２Ｏ３、Ｙ２Ｏ３、Ｌａ２Ｏ３、Ｇｄ２Ｏ３、Ｄｙ２Ｏ３、Ｙｂ２Ｏ３、ＣａＯ、ＭｇＯ、ＣｅＯ２、及びＴｅＯ２等から選ばれる１又は複数の酸化物等の無機材料を用いることができる。また、Ｃ−Ｎ、Ｔｉ−Ｎ、Ｚｒ−Ｎ、Ｎｂ−Ｎ、Ｔａ−Ｎ、Ｓｉ−Ｎ、Ｇｅ−Ｎ、Ｃｒ−Ｎ、Ａｌ−Ｎ、Ｇｅ−Ｓｉ−Ｎ、及びＧｅ−Ｃｒ−Ｎ等から選ばれる１又は複数の窒化物を用いることもできる。
【０１０３】
また、ＺｎＳなどの硫化物、ＳｉＣなどの炭化物、ＬａＦ３、ＣｅＦ３、ＭｇＦ２などの弗化物を用いることもできる。また、上記材料から選ばれる１又は複数の材料の混合物を用いて、保護層を形成しても構わない。さらに、保護層として、樹脂等の有機材料を用いてもよく、この場合、衝突時の衝撃を上記の無機材料よりも低減できる効果がある。また、有機材料と無機材料との混合材料を用いてもよい。
【０１０４】
また、保護層の表面を光学的に平坦にすることにより、表面の凹凸が無くなるため、それに起因する近接場光発生素子９との接触を低減する効果がある。
【０１０５】
（実施の形態２）
次に、本発明の実施の形態２における情報装置及び情報記録媒体について、図１０乃至図１３を用いて、上記実施の形態１の情報装置及び情報記録媒体と異なる点を中心に説明する。
【０１０６】
図１０は、本発明の実施の形態２における情報記録媒体の構成と、情報記録媒体に対して情報を記録又は再生する様子とを示す説明図である。図１１は、本発明の実施の形態２における別の形態の情報記録媒体の構成を示す断面図である。図１２は、本発明の実施の形態２におけるさらに別の形態の情報記録媒体の構成を示す断面図である。図１３は、本発明の実施の形態２におけるさらに別の形態の情報記録媒体の構成を示す断面図である。なお、本実施の形態の情報装置の構成は、図１等に示す情報装置の構成と同様であるので、図示を省略し、必要に応じて図１等に示す符号を用いて説明する。
【０１０７】
図１０に示すように、本実施の形態の情報記録媒体３ａは、少なくとも基板１及び記録層２を備え、記録領域４’は、厚さｔ２の記録層２内に島状に配列され、記録領域４’の一部又は全てが記録材料からなり、照射光５の波長に対して、誘電率の実数部の符号が負である材料からなる、厚さｔ１の共鳴増強膜３４を、基板１と記録層２との間にさらに備える情報記録媒体である。
【０１０８】
また、本実施の形態の情報装置は、情報記録媒体３ａに対して、情報の記録又は再生を行う情報装置であって、光源１４と、記録層２の記録領域４’との間でプラズモン共鳴が生じる共鳴部２２を有する近接場光発生素子９とを具備し、共鳴部２２を記録領域４’と近接させて配置し、光源１４からの照射光５を近接場光発生素子９に照射し、共鳴部２２より発生した近接場光７ａの少なくとも一部を用いて、記録領域４’に情報を記録する。また、光源１４は、記録領域４’の配置面（ＸＹ面）に対して、近接場光７ａの垂直方向（Ｚ方向）の偏光成分の振幅が、水平方向（Ｙ方向）の偏光成分の振幅よりも大きくなるように配置されている（図１参照）。もしくは、照射光５の偏光状態を変換する偏光制御光学素子３０をさらに備え、偏光制御光学素子３０は、記録領域４’の配置面（ＸＹ面）に対して、近接場光７ａの垂直方向（Ｚ方向）の偏光成分の振幅が、水平方向（Ｙ方向）の偏光成分の振幅よりも大きくなるように、光源１４’からのレーザ光１２の偏光方向を変換するようにしてもよい（図６参照）。
【０１０９】
本実施の形態の情報記録媒体３ａは、誘電率の実数部の符号が負である材料からなる共鳴増強膜３４（第１の共鳴増強膜）を具備することにより、近接場光発生素子９と共鳴増強膜３４との距離が照射光５の波長より十分小さい場合（例えば、（ＷＤ＋ｔ２＋ｔ１）が１００ｎｍ以下の場合）、それらが相互作用して、プラズモン共鳴の増強度を向上させ、その間に配置された記録領域４’への記録感度を高めることができる。
【０１１０】
ここで、記録層２において、記録領域４’は、島状に配列されている。これにより、共鳴増強膜３４によるプラズモン共鳴の増強をより強く発生させることができる。すなわち、記録層２が、島状ではなく、例えば、膜状の記録領域を有している場合、記録領域がＸＹ面内で広がっているため、近接場光もＸＹ方向に広がってしまう。その結果、微細な記録領域内ではうまく共鳴増強できずに、共鳴増強膜３４によるプラズモン共鳴の増強は、十分な強さで発生しない。
【０１１１】
しかし、記録層２において、記録領域４’が島状に配列されていることにより、近接場光発生素子９の共鳴部２２と、共鳴増強膜３４と、島状の記録領域４’とが、緊密に相互作用することができるので、プラズモン共鳴の増強をより強く発生させることができる。その結果、島状の記録領域４’に、より強い近接場光７ａが集中し、記録感度を高めることができる。
【０１１２】
また、再生に関しては、情報記録媒体３ａが共鳴増強膜３４を具備することにより、実施形態１の情報記録媒体３に比べて、情報記録媒体３ａは、記録領域４’の高さを大幅に小さくすることが可能になり、再生の変調度を向上させることができる。この理由としては、記録状態の記録領域４ａ’と未記録状態の記録領域４ｂ’では、プラズモン共鳴度が異なるため、共鳴増強膜３４は、共鳴し易い記録状態の記録領域４ａ’に作用し、近接場光発生素子９とのプラズモン共鳴を大幅に増強することができ、一方、共鳴しにくい未記録状態の記録領域４ｂ’へはあまり作用せず、プラズモン共鳴が増強されないために、記録領域４’の高さを大幅に小さくしても、再生の変調度を向上することができるためと考えられる。
【０１１３】
また、本実施の形態の情報装置は、光検出器１７ａを備えている（図１又は図７参照）。このとき、共鳴部２２は、記録状態である記録領域４ａ’とは共鳴し易く、未記録状態である記録領域４ｂ’とは共鳴しにくいので、共鳴部２２と記録領域４’との間でのプラズモン共鳴の度合いに応じて、照射された出射光の近接場光発生素子９からの反射光量又は近接場光発生素子９を透過する透過光量が変化する。光検出器１７ａは、上記の反射光又は透過光を検出し、再生部２４は、光検出器１７ａからの検出信号に基づいて、記録領域４’が記録状態又は未記録状態のいずれかであるかを判断して、記録領域４’に記録された情報を再生することができる。
【０１１４】
また、再生光の波長で、上記記録材料の記録状態での誘電率の実数部の符号と上記記録材料の未記録状態での誘電率の実数部の符号とは、互いに異なることが好ましい。さらに、再生光の波長で、上記記録材料の記録状態での比誘電率の実数部と、上記記録材料の未記録状態での比誘電率の実数部とは、一方が−５以下であり、他方が−５より大きくなるようにすることがより好ましい。この場合、再生に対して共鳴増強膜３４の効果は大幅に向上する。
【０１１５】
また、図１０に示すように、ワーキングディスタンスＷＤが大きくなると、近接場光発生素子９の共鳴部２２から発生する近接場光７ａが、記録領域４’の配置面（ＸＹ面）方向に広がるが、共鳴増強膜３４を設けることにより、上記広がりが抑制され、ターゲットになる記録領域４ａ’への集光度合いが高まり、隣接する記録領域４ｂ’、４ｃ’へのクロスライトを低減することができる。その結果として、近接場光発生素子９のワーキングディスタンスＷＤを広げることもできる。
【０１１６】
共鳴増強膜３４は、照射光５の波長に対して、誘電率の実数部の符号が負である材料から構成されていれば、プラズモン共鳴を増強させる効果がある。また、共鳴増強膜３４を構成する材料の比誘電率の実数部が−５以下であることが好ましく、この場合、さらにプラズモン共鳴の増強度を向上することができる。
【０１１７】
共鳴増強膜３４と近接場光発生素子９とは、同じ主成分の材料、例えば、Ａｇからなることが好ましい。共鳴増強膜３４と近接場光発生素子９とが同じ主成分の材料で構成されているとき、同じように相互作用して、プラズモン共鳴の増強度を向上させ易い。なお、主成分とは、それを構成する最も体積比の大きい材料の成分を指す。
【０１１８】
本実施の形態では、例えば、共鳴増強膜３４として、照射光５の波長λ＝７８０ｎｍとし、比誘電率の実数部が−５以下（例えば、−２４）となるＡｇの薄膜を基板１上に、スパッタや蒸着等により成膜した金属膜を用いている。また、腐食を防ぐために、他の金属を少量添加したＡｇＰｄＣｕ、ＡｇＢｉ、ＡｇＧａＣｕ等のＡｇの化合物を用いてもよい。また、共鳴増強膜３４として、照射光５の波長λで誘電率の実数部の符号が負である金属膜や、照射光５の波長λで誘電率の実数部の符号が負である結晶状態のカルコゲナイド半導体膜も使用可能である。特に、照射光５の波長として、近接場光発生素子９の吸収が低減できる、例えば、６００ｎｍ≦λ≦１０００ｎｍを満たす赤色から赤外の波長の範囲では、ＡｇやＡｇの化合物が最も良く、次いで、Ｃｕ、Ａｕを材料とした場合、共鳴増強膜３４としての効果は大きかった。
【０１１９】
また、共鳴増強膜３４の厚さとして、例えば、ｔ１＝８ｎｍを用いた。記録の場合、例えば、３ｎｍ≦ｔ１≦１００ｎｍと比較的厚くした方が、プラズモン共鳴度が向上する傾向があった。一方、再生の場合、例えば、２ｎｍ≦ｔ１≦２５ｎｍと比較的薄くした方が、記録状態と未記録状態とでプラズモン共鳴の差が大きくなり、再生の変調度が向上する傾向があった。したがって、記録及び再生の特性を向上させるためには、共鳴増強膜３４の厚さは、３ｎｍ≦ｔ１≦２５ｎｍであることが好ましい。
【０１２０】
記録領域４’は、照射光５の波長に対して、誘電率の実数部の符号が正である保護膜２３内に形成されている。
【０１２１】
記録領域４’の形状は、球状であり、保護膜２３の上面は、平坦な形状である。記録領域４’の形状を、球状、又はそれに近い円弧状の断面を有する形状にすることにより、記録するべき記録領域４ａ’への近接場光７ａの集光度又は集中度を向上させることができる。
【０１２２】
保護膜２３の上面を平坦な形状にすることにより、情報記録媒体３ａの表面の凹凸が無くなるため、それに起因する近接場光発生素子９と情報記録媒体３ａとの接触を低減する効果がある。また、記録材料を含む記録領域４’を保護膜２３内に形成することにより、記録材料の耐環境性を向上させることができる。さらに、保護膜２３の誘電率の実数部の符号が正であることにより、保護膜２３と共鳴部２２との余計なプラズモン共鳴が生じることを防ぎ、その結果、保護膜２３からの悪影響による再生の変調度の低下を防ぐ効果がある。
【０１２３】
誘電率の実数部の符号が正の保護膜２３として、例えば、ＺｒＳｉＯ４、（ＺｒＯ２）２５（ＳｉＯ２）２５（Ｃｒ２Ｏ３）５０、ＳｉＣｒ、ＴｉＯ２、ＺｒＯ２、ＨｆＯ２、ＺｎＯ、Ｎｂ２Ｏ５、Ｔａ２Ｏ５、ＳｉＯ２、ＳｎＯ２、Ａｌ２Ｏ３、Ｂｉ２Ｏ３、Ｃｒ２Ｏ３、Ｇａ２Ｏ３、Ｉｎ２Ｏ３、Ｓｃ２Ｏ３、Ｙ２Ｏ３、Ｌａ２Ｏ３、Ｇｄ２Ｏ３、Ｄｙ２Ｏ３、Ｙｂ２Ｏ３、ＣａＯ、ＭｇＯ、ＣｅＯ２、及びＴｅＯ２等から選ばれる１又は複数の酸化物等の無機材料を用いることができる。また、Ｃ−Ｎ、Ｔｉ−Ｎ、Ｚｒ−Ｎ、Ｎｂ−Ｎ、Ｔａ−Ｎ、Ｓｉ−Ｎ、Ｇｅ−Ｎ、Ｃｒ−Ｎ、Ａｌ−Ｎ、Ｇｅ−Ｓｉ−Ｎ、及びＧｅ−Ｃｒ−Ｎ等から選ばれる１又は複数の窒化物を用いることもできる。
【０１２４】
また、誘電率の実数部の符号が正の保護膜２３として、ＺｎＳなどの硫化物、ＳｉＣなどの炭化物、ＬａＦ３、ＣｅＦ３、ＭｇＦ２などの弗化物を用いることもできる。また、上記材料から選ばれる１又は複数の材料の混合物を用いて形成しても構わない。さらに、保護膜２３として樹脂等の有機材料を用いてもよく、この場合、衝突時の衝撃を上記の無機材料よりも低減できる効果がある。また、有機材料と無機材料との混合材料を用いてもよい。
【０１２５】
本実施の形態の情報記録媒体３ａでは、例えば、共鳴増強膜３４は、厚さが８ｎｍの、主成分がＡｇであるＡｇＰｄＣｕから構成される。記録領域４’は、相変化材料のＧｅ１０Ｓｂ９０から構成され、その直径が２０ｎｍであり、その高さｈが２０ｎｍである。近接場光発生素子９は、主成分がＡｇであるＡｇＰｄＣｕから構成され、長手方向が１３０ｎｍ、厚さが２４ｎｍ、平坦部の面積が４０００ｎｍ２の三角形状を有している。記録再生波長がλ＝７８０ｎｍであり、ワーキングディスタンスＷＤが２０ｎｍのとき、記録領域４’が結晶の場合の近接場光発生素子９からの反射率は、４．８％であり、記録領域４’がアモルファスの場合の反射率は３．９％であった。この結果、反射率の変化量は０．９％となり、再生の変調度は１９％となった。
【０１２６】
また、本実施の形態でも、近接場光発生素子９が記録用と再生用を兼ねた構成であるため、プラズモン共鳴増強が大きく生じる結晶の方が、記録領域４’の記録感度は高くなる場合がある。したがって、記録前の記録領域４’の相状態（結晶かアモルファスか）の感度差を考慮した記録光の強度制御を行うことが好ましい。
【０１２７】
ここで、本実施の形態における情報記録媒体３ａの製造方法について、説明する。本実施の形態における情報記録媒体３ａの製造方法は、基板１を備える情報記録媒体の製造方法であって、記録材料を含む記録領域４’が島状に配列された記録層２を形成するステップと、基板１と記録層２との間に、誘電率の実数部の符号が負である材料を含むプラズモン共鳴を増強するための共鳴増強膜３４を形成するステップとを含む。
【０１２８】
上記の製造方法によれば、誘電率の実数部の符号が負である材料からなる共鳴増強膜３４を具備する情報記録媒体３ａを製造することができる。これにより、近接場光発生素子９と共鳴増強膜３４と記録領域４’とが相互作用して、プラズモン共鳴の増強度を向上させることができる。
【０１２９】
次に、本発明の実施の形態２における別の形態について説明する。図１１に示すように、本実施の形態における別の形態の情報記録媒体３ｂは、基板１上に、厚さｔ１の共鳴増強膜３４、及び厚さｔ３の誘電体膜２６をこの順に形成し、その上に、記録層２として、高さｈの釣り鐘型の記録領域４”を形成した構造を有する。この場合、情報記録媒体３ａに比べて、記録領域４”の形成が容易となる。また、誘電体膜２６は、上述した保護膜２３と同じ材料を用いることができ、その膜厚ｔ３としては、数ｎｍ〜１０ｎｍ程度が好ましい。誘電体膜２６を設けることにより、共鳴増強膜３４と記録領域４”とのマイグレーションを防止する効果がある。
【０１３０】
また、誘電体膜２６の代わりに、カルコゲナイド系半導体の薄膜を用いてもよく、この場合、接触している未記録状態の記録領域４ｂ”の結晶化を促進させて記録感度及び記録速度を向上させる効果がある。
【０１３１】
図１２は、さらに別の形態の情報記録媒体３ｃを示しており、情報記録媒体３ｃは、釣り鐘型の記録領域４”上に、それに対応して薄く保護膜２３’を形成した構造を有する。記録領域４”の上に、保護膜２３’を具備することにより、記録材料の耐環境性を向上させる効果がある。この場合、保護膜２３’は成膜するだけでよいので、保護膜２３’の形成が容易である。
【０１３２】
図１３は、さらに別の形態の情報記録媒体３ｄを示しており、情報記録媒体３ｄは、釣り鐘型の記録領域４”上に、表面が平坦な保護膜２３を形成した構造を有する。この場合、保護膜２３をある程度厚く成膜した後、保護膜２３の表面を研磨や平坦化エッチング等により平坦化することが必要であるが、情報記録媒体３ｄの表面の凹凸が無くなるため、それに起因する近接場光発生素子９と情報記録媒体３ｄとの接触を低減することができる。
【０１３３】
（実施の形態３）
次に、本発明の実施の形態３における情報装置及び情報記録媒体について、図１４乃至図１８を用いて、上記実施の形態２の情報装置及び情報記録媒体と異なる点を中心に説明する。
【０１３４】
図１４は、本発明の実施の形態３における情報記録媒体の構成と、情報記録媒体に対して情報を記録又は再生する様子とを示す説明図である。図１５は、本発明の実施の形態３における別の形態の情報記録媒体の構成を示す断面図である。図１６は、本発明の実施の形態３におけるさらに別の形態の情報記録媒体の構成を示す断面図である。図１７は、本発明の実施の形態３におけるさらに別の形態の情報記録媒体の構成を示す断面図である。図１８は、本発明の実施の形態３におけるさらに別の形態の情報記録媒体の構成を示す断面図である。なお、本実施の形態の情報装置の構成は、図１等に示す情報装置の構成と同様であるので、図示を省略し、必要に応じて図１等に示す符号を用いて説明する。
【０１３５】
図１４に示すように、本実施の形態の情報記録媒体３ｅは、少なくとも基板１及び記録層２を備え、記録領域４’は、厚さｔ２の記録層２内に島状に配列され、記録領域４’の一部又は全てが記録材料からなり、照射光５の波長に対して、誘電率の実数部の符号が負である材料からなる共鳴閉じ込め膜３６と、上記波長に対して、誘電率の実数部の符号が正である材料からなる中間膜３５と、上記波長に対して、誘電率の実数部の符号が負である材料からなる共鳴増強膜３４とを、基板１側からこの順に、基板１と記録層２との間にさらに備える情報記録媒体である。
【０１３６】
また、本実施の形態の情報装置は、情報記録媒体３ｅに対して、情報の記録又は再生を行う情報装置であって、光源１４と、記録層２の記録領域４’との間でプラズモン共鳴が生じる共鳴部２２’を有する近接場光発生素子９’とを具備し、共鳴部２２’を記録領域４’と近接させて配置し、光源１４からの照射光５を近接場光発生素子９’に照射し、共鳴部２２’より発生した近接場光７ａの少なくとも一部を用いて、記録領域４’に情報を記録する。また、光源１４は、記録領域４’の配置面（ＸＹ面）に対して、近接場光７ａの垂直方向（Ｚ方向）の偏光成分の振幅が、水平方向（Ｙ方向）の偏光成分の振幅よりも大きくなるように配置されている（図１参照）。もしくは、照射光５の偏光状態を変換する偏光制御光学素子３０をさらに備え、偏光制御光学素子３０は、記録領域４’の配置面（ＸＹ面）に対して、近接場光７ａの垂直方向（Ｚ方向）の偏光成分の振幅が、水平方向（Ｙ方向）の偏光成分の振幅よりも大きくなるように、光源１４’からのレーザ光１２の偏光方向を変換するようにしてもよい（図６参照）。
【０１３７】
本実施の形態の情報記録媒体３ｅが、実施の形態２の情報記録媒体３ａと異なる点は、照射光５の波長に対して、誘電率の実数部の符号が負である材料からなる、厚さｔ５の共鳴閉じ込め膜３６（第２の共鳴増強膜）と、照射光５の波長に対して、誘電率の実数部の符号が正である材料からなる、厚さｔ６の中間膜３５とを、基板１と共鳴増強膜３４との間に具備することと、近接場光発生素子９’の共鳴部２２’の先端部分が、円弧状の断面等の曲率を有する形状であることである。
【０１３８】
共鳴増強膜３４に加えて、中間膜３５と共鳴閉じ込め膜３６とを具備することにより、近接場光発生素子９’と共鳴増強膜３４及び共鳴閉じ込め膜３６との距離が照射光５の波長より十分小さい場合（例えば、（ＷＤ＋ｔ２＋ｔ１＋ｔ６＋ｔ５）が１００ｎｍ以下の場合）、近接場光発生素子９’と共鳴増強膜３４との相互作用だけでなく、共鳴増強膜３４と共鳴閉じ込め膜３６とが中間膜３５を介して相互作用し、中間膜３５内で近接場光７’ａが発生する。この結果、プラズモン共鳴の増強度をさらに向上させ、近接場光発生素子９’と共鳴増強膜３４との間に配置された記録領域４’への記録感度を一層高めることができる。
【０１３９】
また、再生に関しては、中間膜３５を挟んだ共鳴増強膜３４と共鳴閉じ込め膜３６との相互作用が追加されて、実施形態２の情報記録媒体３ａよりも、再生の変調度を向上させることができる。この理由としては、記録状態の記録領域４ａ’と未記録状態４ｂ’とでは、プラズモン共鳴度が異なるため、中間膜３５を挟んだ共鳴増強膜３４と共鳴閉じ込め膜３６とが、共鳴し易い記録状態の記録領域４ａ’に作用し、近接場光発生素子９’とのプラズモン共鳴を一層増強することができ、一方、共鳴しにくい未記録状態の記録領域４ｂ’へはあまり作用せず、プラズモン共鳴が増強されないために、再生の変調度をさらに向上することができるためと考えられる。
【０１４０】
また、再生光の波長で、上記記録材料の記録状態での誘電率の実数部の符号と上記記録材料の未記録状態での誘電率の実数部の符号とは、互いに異なることが好ましい。さらに、再生光の波長で、上記記録材料の記録状態での比誘電率の実数部と、上記記録材料の未記録状態での比誘電率の実数部とは、一方が−５以下であり、他方が−５より大きくなるようにすることがより好ましく、この場合、再生に対して、中間膜３５を挟んだ共鳴増強膜３４と共鳴閉じ込め膜３６との効果は大幅に向上する。
【０１４１】
また、図１４に示すように、ワーキングディスタンスＷＤが大きくなると、近接場光発生素子９’の共鳴部２２’から発生する近接場光７ａが、記録領域４’の配置面（ＸＹ面）方向に広がる。しかしながら、共鳴増強膜３４、中間膜３５、及び共鳴閉じ込め膜３６を設けることにより、上記広がりが一層抑制され、ターゲットになる記録領域４ａ’への集光度合いが高まる。したがって、隣接する記録領域４ｂ’、４ｃ’へのクロスライトを低減することができ、その結果として、近接場光発生素子９’のワーキングディスタンスＷＤを広げることもできる。
【０１４２】
共鳴増強膜３４及び共鳴閉じ込め膜３６は、上述したように、照射光５の波長に対して、誘電率の実数部の符号が負である材料から構成されていれば、プラズモン共鳴を増強させる効果がある。また、共鳴増強膜３４及び共鳴閉じ込め膜３６を構成する材料の比誘電率の実数部が−５以下であることが好ましく、この場合、さらにプラズモン共鳴の増強度を向上することができる。
【０１４３】
共鳴増強膜３４及び共鳴閉じ込め膜３６と、近接場光発生素子９’とは、同じ主成分の材料、例えば、Ａｇからなることが好ましい。共鳴増強膜３４及び共鳴閉じ込め膜３６と、近接場光発生素子９’とが同じ主成分の材料で構成されているとき、同じように相互作用して、プラズモン共鳴の増強度を向上させ易い。なお、主成分とは、それを構成する最も体積比の大きい材料の成分を指す。
【０１４４】
本実施の形態では、例えば、共鳴増強膜３４、中間膜３５及び共鳴閉じ込め膜３６として、出射光の波長λ＝７８０ｎｍとし、比誘電率の実数部が−５以下（例えば、−２４）となるＡｇの薄膜を基板１上に、スパッタや蒸着等により成膜して厚さｔ５＝２０ｎｍの共鳴閉じ込め膜３６を形成し、その上に、比誘電率の実数部が正であるＳｉＯ２等の誘電体膜を、上記と同様に成膜して厚さｔ６＝４ｎｍの中間膜３５を形成し、さらにその上に、比誘電率の実数部が−５以下のＡｇの薄膜を、上記と同様に成膜して厚さｔ６＝８ｎｍの共鳴増強膜３４を形成した。なお、Ａｇの薄膜に対して、腐食を防ぐために他の金属を少量添加したＡｇＰｄＣｕ、ＡｇＢｉ、ＡｇＧａＣｕ等のＡｇの化合物を用いてもよい。
【０１４５】
また、共鳴増強膜３４や共鳴閉じ込め膜３６としては、照射光５の波長λで誘電率の実数部の符号が負である金属膜や、照射光５の波長λで誘電率の実数部の符号が負である結晶状態のカルコゲナイド半導体膜も使用可能である。特に、照射光５の波長として、近接場光発生素子９’の吸収が低減できる、例えば、６００ｎｍ≦λ≦１０００ｎｍを満たす赤色から赤外の波長の範囲では、ＡｇやＡｇの化合物が最も良く、次いで、Ｃｕ、Ａｕを材料とした場合、共鳴増強膜３４及び共鳴閉じ込め膜３６としての効果は大きかった。
【０１４６】
また、共鳴増強膜３４、中間膜３５、及び共鳴閉じ込め膜３６の厚さも、それぞれ、例えば、ｔ１＝８ｎｍ、ｔ６＝４ｎｍ、ｔ５＝２０ｎｍとしたが、共鳴増強が生じ易くするためには、共鳴増強膜３４の厚さｔ１は、共鳴閉じ込め膜３６の厚さｔ５よりも薄いこと（ｔ１＜ｔ５）が望ましく、また、記録及び再生の特性を向上させるためには、それぞれの膜厚の範囲として、３ｎｍ≦ｔ１≦１４ｎｍ、２ｎｍ≦ｔ６≦３０ｎｍ、１０ｎｍ≦ｔ５≦３０ｎｍであることが好ましい。この範囲の中で、情報記録媒体３ｅや近接場光発生素子９’の仕様により、上記膜厚の好適な組み合わせが存在する。
【０１４７】
中間膜３５としては、保護膜２３と同様な誘電体膜を用いることができる。誘電率の実数部の符号が正の中間膜３５として、例えば、ＺｒＳｉＯ４、（ＺｒＯ２）２５（ＳｉＯ２）２５（Ｃｒ２Ｏ３）５０、ＳｉＣｒ、ＴｉＯ２、ＺｒＯ２、ＨｆＯ２、ＺｎＯ、Ｎｂ２Ｏ５、Ｔａ２Ｏ５、ＳｉＯ２、ＳｎＯ２、Ａｌ２Ｏ３、Ｂｉ２Ｏ３、Ｃｒ２Ｏ３、Ｇａ２Ｏ３、Ｉｎ２Ｏ３、Ｓｃ２Ｏ３、Ｙ２Ｏ３、Ｌａ２Ｏ３、Ｇｄ２Ｏ３、Ｄｙ２Ｏ３、Ｙｂ２Ｏ３、ＣａＯ、ＭｇＯ、ＣｅＯ２、及びＴｅＯ２等から選ばれる１又は複数の酸化物等の無機材料を用いることができる。また、Ｃ−Ｎ、Ｔｉ−Ｎ、Ｚｒ−Ｎ、Ｎｂ−Ｎ、Ｔａ−Ｎ、Ｓｉ−Ｎ、Ｇｅ−Ｎ、Ｃｒ−Ｎ、Ａｌ−Ｎ、Ｇｅ−Ｓｉ−Ｎ、及びＧｅ−Ｃｒ−Ｎ等から選ばれる１又は複数の窒化物を用いることもできる。
【０１４８】
また、ＺｎＳなどの硫化物、ＳｉＣなどの炭化物、ＬａＦ３、ＣｅＦ３、ＭｇＦ２などの弗化物を用いることもできる。また、上記材料から選ばれる１又は複数の材料の混合物を用いて、中間膜３５を形成しても構わない。さらに、中間膜３５として、樹脂等の有機材料を用いてもよく、また、有機材料と無機材料との混合材料を用いてもよい。
【０１４９】
近接場光発生素子９’の共鳴部２２’の先端が曲率を有する形状であることにより、近接場光発生素子９’の作製が容易になり、プラズモン共鳴も生じ易くなる効果がある。また、共鳴部２２’の先端部分の曲率は、記録領域４’の曲率と同等であることが望ましい。プラズモン共鳴が効率よく生じるからである。
【０１５０】
本実施の形態の情報記録媒体３ｅでは、例えば、共鳴増強膜３４及び共鳴閉じ込め膜３６の厚さは、それぞれ、ｔ１＝８ｎｍ、ｔ５＝２０ｎｍであり、どちらも主成分がＡｇであるＡｇＰｄＣｕから構成され、中間膜３５は、厚さがｔ６＝４ｎｍのＳｉＯ２から構成され、記録領域４’は、相変化材料のＧｅ１０Ｓｂ９０から構成され、その直径が２０ｎｍであり、その高さｈが２０ｎｍである。近接場光発生素子９’は、主成分がＡｇであるＡｇＰｄＣｕから構成され、長手方向が１２０ｎｍ、厚さが２４ｎｍ、平坦部の面積が３７００ｎｍ２の三角形状を有している。記録再生波長がλ＝７８０ｎｍであり、ワーキングディスタンスＷＤが２０ｎｍのとき、記録領域４’が結晶の場合の近接場光発生素子９’からの反射率は４．９％であり、記録領域４’がアモルファスの場合の反射率は３．６％であった。この結果、反射率の変化量は１．３％となり、再生の変調度は２７％となった。
【０１５１】
本実施の形態の近接場光発生素子９’の長手方向の好適な長さは、実施の形態２の近接場光発生素子９の長手方向の好適な長さよりも、短くなる傾向があった。これは、共鳴閉じ込め膜３６の厚さｔ５が、全体のプラズモン共鳴に影響して、近接場光発生素子９’の好適な長さが短くなるためと考えられる。
【０１５２】
また、本実施の形態でも、近接場光発生素子９’が記録用と再生用を兼ねた構成であるため、プラズモン共鳴増強が大きく生じる結晶の方が、記録領域４’の記録感度は高くなる場合がある。したがって、記録前の記録領域４’の相状態（結晶かアモルファスか）の感度差を考慮した記録光の強度制御を行うことが好ましい。
【０１５３】
ここで、本実施の形態における情報記録媒体３ｅの製造方法について、説明する。図１４に示す情報記録媒体３ｅの製造方法は、図１０に示す情報記録媒体３ａの製造方法に加え、基板１と共鳴増強膜３４との間に、誘電率の実数部の符号が負である材料を含むプラズモン共鳴を増強するための共鳴閉じ込め膜（第２の共鳴増強膜）３６を形成するステップと、共鳴増強膜３４と共鳴閉じ込め膜３６との間に、誘電率の実数部の符号が正である材料を含む中間膜３５を形成するステップとをさらに含む。
【０１５４】
上記の製造方法によれば、共鳴増強膜３４に加えて、中間膜３５と共鳴閉じ込め膜３６とを具備する情報記録媒体３ｅを製造することができる。これにより、共鳴増強膜３４の相互作用だけでなく、共鳴増強膜３４と共鳴閉じ込め膜３６とが中間膜３５を介して相互作用し、プラズモン共鳴の増強度を、さらに向上させることができる。
【０１５５】
次に、本発明の実施の形態３における別の形態について説明する。図１５に示すように、本実施の形態における別の形態の情報記録媒体３ｆは、基板１上に、厚さｔ５の共鳴閉じ込め膜３６、厚さｔ６の中間膜３５、及び厚さｔ１の共鳴増強膜３４を、この順に形成し、その上に、記録層２として、高さｈ及び幅ｗの縦長楕円体の記録領域４”を埋め込んだ保護膜２３を形成した構造を有する。この場合、記録領域４”の配置面に対して、記録領域４”の高さｈと幅ｗの比が、例えば、１．５〜３．０倍程度の縦長楕円体形状の記録領域４”を配置することによって、プラズモン共鳴がより生じ易くなり、記録感度と再生変調度とを向上させることができる。なお、記録領域４の配置面に対して、高さｈの効果が効くので、縦長楕円体形状は、多少形状がずれても、ほぼ縦長の形状であれば効果がある。
【０１５６】
本発明の実施の形態３におけるさらに別の形態の情報記録媒体３ｇは、図１６に示すように、基板１上に、厚さｔ５の共鳴閉じ込め膜３６、厚さｔ６の中間膜３５、厚さｔ１の共鳴増強膜３４、及び厚さｔ３の誘電体膜２６をこの順に形成し、その上に、記録層２として、高さｈの釣り鐘型の記録領域４”を形成した構造を有する。この場合、図１４に示す情報記録媒体３ｅに比べて、記録領域４”の形成が容易となる。また、誘電体膜２６は、上述した保護膜２３と同じ材料を用いることができ、その膜厚ｔ３としては、数ｎｍ〜１０ｎｍ程度が好ましい。誘電体膜２６を設けることにより、共鳴増強膜３４と記録領域４”とのマイグレーションを防止する効果がある。
【０１５７】
また、誘電体膜２６の代わりに、カルコゲナイド系半導体の薄膜を用いてもよく、この場合、接触している未記録状態の記録領域４ｂ”の結晶化を促進させて記録感度及び記録速度を向上させる効果がある。
【０１５８】
図１７は、さらに別の形態の情報記録媒体３ｈを示しており、情報記録媒体３ｈは、釣り鐘型の記録領域４”上に、それに対応して薄く保護膜２３’を形成した構造を有する。記録領域４”の上に、保護膜２３’を具備することにより、記録材料の耐環境性を向上させる効果がある。この場合、保護膜２３’は成膜するだけでよいので、保護膜２３’の形成が容易である。
【０１５９】
図１８は、さらに別の形態の情報記録媒体３ｉを示しており、情報記録媒体３ｉは、釣り鐘型の記録領域４”上に、表面が平坦な保護膜２３を形成した構造を有する。この場合、保護膜２３をある程度厚く成膜した後、保護膜２３の表面を研磨や平坦化エッチング等で、表面を平坦化することが必要であるが、情報記録媒体３ｉの表面の凹凸が無くなるため、それに起因する近接場光発生素子９’と情報記録媒体３ｉとの接触を低減することができる。
【０１６０】
（実施の形態４）
次に、本発明の実施の形態４の情報装置及び情報記録媒体について、図１９乃至図２１を用いて、上記実施の形態２の情報記録媒体と異なる点を中心に説明する。
【０１６１】
図１９は、本発明の実施の形態４における情報記録媒体の構成と、情報記録媒体に対して情報を記録又は再生する様子とを示す説明図である。図２０は、本発明の実施の形態４における別の形態の情報記録媒体の構成を示す断面図である。図２１は、本発明の実施の形態４におけるさらに別の形態の情報記録媒体の構成を示す断面図である。なお、本実施の形態の情報装置の構成は、図１等に示す情報装置の構成と同様であるので、図示を省略し、必要に応じて図１等に示す符号を用いて説明する。
【０１６２】
図１９に示すように、本実施の形態の情報記録媒体３ｊは、実施の形態２の情報記録媒体３ａとほぼ同じ構成であるが、異なる点は、照射光５の波長に対して、誘電率の実数部の符号が負である材料からなる、厚さｔ４の共鳴制御膜２８を、共鳴部２２’と近接する記録領域４’の上層に形成していることである。
【０１６３】
また、本実施の形態の情報装置は、情報記録媒体３ｊに対して、情報の記録又は再生を行う情報装置であって、光源１４と、記録層２の記録領域４’との間でプラズモン共鳴が生じる共鳴部２２’を有する近接場光発生素子９’とを具備し、共鳴部２２’を記録領域４’と近接させて配置し、光源１４からの照射光５を上記近接場光発生素子９’に照射し、共鳴部２２’より発生した近接場光７ａの少なくとも一部を用いて、記録領域４’に情報を記録する。また、光源１４が、記録領域４’の配置面（ＸＹ面）に対して、近接場光７ａの垂直方向（Ｚ方向）の偏光成分の振幅が、水平方向（Ｙ方向）の偏光成分の振幅よりも大きくなるように配置されている（図１参照）。もしくは、照射光５の偏光状態を変換する偏光制御光学素子３０をさらに備え、偏光制御光学素子３０は、記録領域４’の配置面（ＸＹ面）に対して、近接場光７ａの垂直方向（Ｚ方向）の偏光成分の振幅が、水平方向（Ｙ方向）の偏光成分の振幅よりも大きくなるように、光源１４’からのレーザ光１２の偏光方向を変換するようにしてもよい（図６参照）。
【０１６４】
本実施の形態でも、近接場光発生素子９’と共鳴増強膜３４との相互作用により、プラズモン共鳴の増強度は向上しているが、共鳴制御膜２８は、そのプラズモン共鳴を制御する機能を有する。つまり、ワーキングディスタンスＷＤが大きくなると、近接場光発生素子９’の先端の共鳴部２２’から発生する近接場光７ａが、記録領域４’の配置面（ＸＹ面）方向に広がる。しかしながら、近接場光発生素子９’と共鳴増強膜３４との間に、誘電率の実数部の符号が負である材料からなる共鳴制御膜２８を設けることにより、その広がりがさらに抑制され、ターゲットになる記録領域４ａ’への集光度合いが高まる。したがって、隣接する記録領域４ｂ’、４ｃ’へのクロスライトを低減することができ、その結果として、近接場光発生素子９’と情報記録媒体３ｊとの間のワーキングディスタンスＷＤを広げることもできる。
【０１６５】
共鳴制御膜２８は、共鳴増強膜３４よりも薄い厚さを有し、例えば、ｔ４＝２ｎｍとし、共鳴増強膜３４の厚さｔ１＝８ｎｍの１／４としている。ｔ４＜ｔ１を満たしているとき、共鳴制御膜２８の厚さとしては、例えば、１≦ｔ４≦１０ｎｍが好ましい範囲であり、共鳴増強膜３４の厚さとしては、例えば、３ｎｍ≦ｔ１≦３０ｎｍが好ましい範囲である。この場合、近接場光発生素子９’と共鳴制御膜２８との間でプラズモン共鳴が不要に増強されることがないので、共鳴増強膜３４と近接場光発生素子９’との間のプラズモン共鳴の相互作用を妨げることがなく、記録感度の低下を防止することができる。
【０１６６】
ｔ４≧ｔ１の場合では、近接場光発生素子９’と共鳴制御膜２８との間でプラズモン共鳴が増強されるため、共鳴増強膜３４と近接場光発生素子９’との間のプラズモン共鳴の相互作用を妨げる悪影響を及ぼし、記録感度が低下してしまう。
【０１６７】
共鳴増強膜３４、共鳴制御膜２８、及び近接場光発生素子９’は、同じ主成分の材料、例えば、主成分がＡｇで構成されていることが好ましい。共鳴増強膜３４、共鳴制御膜２８、及び近接場光発生素子９’が同じように相互作用するため、プラズモン共鳴の増強度と制御性とを向上させ易い。
【０１６８】
ここで、本実施の形態における情報記録媒体３ｊの製造方法について、説明する。図１９に示す情報記録媒体３ｊの製造方法は、図１０に示す情報記録媒体３ａの製造方法に加え、記録領域４’に対して、基板１とは逆側に、誘電率の実数部の符号が負である材料を含む共鳴制御膜２８を形成するステップをさらに含む。
【０１６９】
上記の製造方法によれば、誘電率の実数部の符号が負である材料からなる共鳴制御膜２８を具備する情報記録媒体３ｊを製造することができる。これにより、近接場光の広がりがさらに抑制される。したがって、ターゲットになる記録領域４ａ’への集光度合いが高まり、隣接する記録領域４ｂ’、４ｃ’へのクロスライトが低減される。さらに、近接場光発生素子９’と情報記録媒体３ｊとの間のワーキングディスタンスＷＤを一層広げることもできる。
【０１７０】
次に、本発明の実施の形態４における別の形態について説明する。図２０に示すように、本実施の形態における別の形態の情報記録媒体３ｋは、図１３に示す情報記録媒体３ｄと同様の構成を有し、さらに、保護膜２３の上に、共鳴制御膜２８が形成された構造を有している。
【０１７１】
図２０に示す構造は、記録領域４”を、基板１上に形成した誘電体膜２６上に直接形成する構造であるため、図１９に示す情報記録媒体３ｊよりも、作製が容易である。また、誘電体膜２６の代わりに、カルコゲナイド系半導体の薄膜を用いてもよく、この場合、接触している未記録状態の記録領域４ｂ”の結晶化を促進させて記録感度及び記録速度を向上させる効果がある。
【０１７２】
図２１は、さらに別の形態の情報記録媒体３ｌを示しており、情報記録媒体３ｌは、図１９に示す情報記録媒体３ｊの構造に、中間膜３５と、共鳴閉じ込め膜３６とを、基板１と共鳴増強膜３４の間に形成した構造を有している。この場合、中間膜３５を介して、共鳴増強膜３４と共鳴閉じ込め膜３６との間でプラズモン共鳴がさらに増強されるため、図１９に示す情報記録媒体３ｊよりも、記録感度及び再生の変調度が向上する効果がある。
【０１７３】
（実施の形態５）
次に、本発明の実施の形態５における情報装置及び情報記録媒体について、図２２乃至図２４を用いて、上記実施の形態１の光学情報記録再生装置と異なる点を中心に説明する。
【０１７４】
図２２は、本発明の実施の形態５における情報装置及び情報記録媒体の構成を示す概略図である。図２３は、本発明の実施の形態５における情報装置の近接場光発生素子と、情報記録媒体に対して情報を記録又は再生する様子とを示す説明図である。図２４は、本発明の実施の形態５における情報装置の近接場光発生素子と、情報記録媒体の記録領域との間で近接場光が発生する様子を示す図２３のＸＸＩＶ−ＸＸＩＶ線による断面図である。
【０１７５】
本実施の形態の情報装置が、実施の形態１の情報装置と異なる点は、近接場光発生素子９”の形状と対物レンズ１０’の形状とである。また、本実施の形態の情報装置は、さらに、光源１４から近接場光発生素子９”との間の光路中、本実施の形態では、ビームスプリッタ１５と対物レンズ１０’との光路間に、ラジアル偏光発生素子２０と、立ち上げミラー２１とを備える。
【０１７６】
近接場光発生素子９”は、底面以外の面に金属膜をコートされた円錐プリズムであり、円錐プリズムは、頂点近傍に共鳴部２２”を有している。また、対物レンズ１０’は、入射光の光軸と出射光の光軸とが一致する通常のインライン型のレンズである。
【０１７７】
ラジアル偏光発生素子２０は、光源１４と、近接場光発生素子９’との間の光路中に配置され、近接場光発生素子９’に集光する再生光にラジアル偏光（偏光方向は８’）を含ませる。ラジアル偏光発生素子２０を配置したことにより、対物レンズ１０’によって、近接場光発生素子９”に集光する光５’にラジアル偏光を含ませることができる。ラジアル偏光を含む照射光５’が近接場光発生素子９”である円錐プリズムの底面に入射すると、側面にコートされた金属膜と円錐プリズムとの界面に伝搬型の表面プラズモンが伝搬し、先端の共鳴部２２”に、偏光方向２７がＺ軸方向である近接場光７ａ’が発生する。この近接場光７ａ’の一部が記録層２の記録領域４に照射され、情報が記録される。
【０１７８】
また、図２４に示すように、記録領域４に照射された近接場光７ａ’の偏光方向２７が、記録領域４の配置面（ＸＹ面）に対して、垂直方向となるため、記録領域４ａの上下面から、それぞれ、近接場光７ｂ’１、７ｂ’２が発生する。近接場光７ｂ’１、７ｂ’２の発生する方向がＺ方向となるため、隣接する記録領域４ｂ、４ｃには届かず、クロスライトが生じにくい。この結果、高密度配列の情報記録媒体３でも情報を良好に記録することができる。
【０１７９】
また、記録領域４が記録状態の記録領域４ａか未記録状態の記録領域４ｂかにより、共鳴部２２”と記録領域４とのプラズモン共鳴の増強度が変わるため、近接場光発生素子９”からの反射光６’を検出することにより、実施の形態１の情報装置と同様に、記録領域４が記録状態及び未記録状態のいずれかを判断して、上記記録領域４に記録された情報を再生することができる。
【０１８０】
また、図２２に示すように、本実施の形態の情報装置は、通常のインライン型の対物レンズ１０’を用いて、情報記録媒体３の基板１又は記録層２の形成面（ＸＹ面）に対して光を垂直に集光しているため、光学系の設計の自由度が大きく、光学系の配置が容易になる。また、対物レンズ１０’の高ＮＡ化も達成し易く、その結果、共鳴部２２”から発生する近接場光７ａ’の強度を大きくできるという効果がある。
【０１８１】
また、図２４に示すように、近接場光発生素子９”は、その頂角が２θ２であり、例えば、ガラスやプラスチック製の円錐プリズムに、例えば、ＡｕやＡｌ等の金属膜をコートした形状をしている。この形状は、いわゆるクレッチマン配置を用いることにより、ラジアル偏光の照射光５’を効率よく表面プラズモンに変えることが可能である。例えば、記録光及び再生光である照射光５’の波長がλ＝０．４０５μｍのとき、θ２＝４３．４°、厚さｔ＝１６．３ｎｍのＡｌをプリズムにコートした形状が好ましい。この場合、ほぼ１００％の照射光５’を伝搬型表面プラズモンに変えることができる。
【０１８２】
また、頂角を小さく、例えば、２θ２＝８°にすると、いわゆる超集束というモ−ドが存在できるようになる。このときは、伝搬型表面プラズモンが、先端の共鳴部２２”の方向に伝搬するに従い、その波長が短くなることが知られており、より微小な記録領域４とのプラズモン共鳴の増強が可能となる。この場合、より微小な記録領域４に対する再生の変調度が良好なため、高密度の情報記録媒体の記録と再生という点で好ましい。
【０１８３】
（実施の形態６）
次に、本発明の実施の形態６における情報装置及び情報記録媒体について、図２５及び図２６を用いて、上記実施の形態１の情報装置と異なる点を中心に説明する。
【０１８４】
図２５は、本発明の実施の形態６における情報装置の近接場光発生素子及び２波長光源と、情報記録媒体に対して情報を記録及び再生する様子とを示す説明図である。図２６は、本発明の実施の形態６における別の形態の情報装置の近接場光発生素子と、情報記録媒体に対して情報を記録及び再生する様子とを示す説明図である。なお、本実施の形態の情報装置の構成は、基本的に、図１等に示す情報装置の構成と同様であるので、全体構成の図示を省略し、必要に応じて図１等に示す符号を用いて説明し、以下の各実施の形態も同様である。
【０１８５】
本実施の形態の情報装置は、図１に示す実施の形態１の情報装置とほぼ同じ構成であるが、異なる点は、光源１４ａ、１４ｂが、波長の異なる記録光と再生光とを出射する２波長光源であり、上記波長に対応した記録用の近接場光発生素子９ａと再生用の近接場光発生素子９ｂとを具備する光学情報再生装置である。
【０１８６】
光源１４ｂは、再生用の光源であり、６００ｎｍ≦λ１≦７００ｎｍを満たす波長λ１の再生光１２ｂを出射し、例えば、λ１＝６６０ｎｍの赤色の半導体レーザを用いることができる。光源１４ａは、記録用の光源であり、７００ｎｍ≦λ２≦９００ｎｍを満たす波長λ２の記録光１２ａを出射し、例えば、λ２＝８６０ｎｍの赤外の半導体レーザを用いることができる。そのため、本実施の形態でも、図１に示す実施の形態１の情報装置と同じ光学系が使える。
【０１８７】
なお、２波長光源の構成は、上記の例に特に限定されず、種々の変更が可能であり、２波長光源として、再生用に６００ｎｍ≦λ１≦７００ｎｍを満たす、例えば、λ１＝６６０ｎｍの赤色の半導体レーザチップと、記録用に７００ｎｍ≦λ２≦９００ｎｍを満たす、例えば、λ２＝８６０ｎｍの赤外の半導体レーザチップとが近接されて集積された２波長光源を用いてもよい。
【０１８８】
再生用の近接場光発生素子９ｂと、記録用の近接場光発生素子９ａとは、入射面が実質的に同じ向きになるようにＸ方向に隣接配置されている。どちらも、三角柱状の形状を有し、同じ材料から構成され、例えば、主成分がＡｇであり、ヒートシンクを兼ねた同一基板（図示省略）上に形成されている。それぞれの近接場光発生素子９ｂ、９ａは、波長に対応したＺ方向（長手方向）の長さを有しており、再生用の近接場光発生素子９ｂは、例えば、長手方向が１１０ｎｍの長さであり、記録用の近接場光発生素子９ａは、例えば、１４５ｎｍの長さである。再生波長が記録波長より短いため、再生用の近接場光発生素子９ｂは、記録用の近接場光発生素子９ａよりも波長に応じてＺ方向の長さを短くし、それぞれの波長に対して、近接場光発生素子の特性を好適化している。
【０１８９】
それぞれの波長に合わせて、特性を好適化することにより、記録光５ａがはみ出て又は位置ずれして再生用の近接場光発生素子９ｂに照射された場合、もしくは、再生光５ｂが記録用の近接場光発生素子９ａに誤って照射された場合、違う波長の照射に対してはプラズモン共鳴が起こりにくくなるので、誤照射による悪影響を押さえることができる。そのため、記録光５ａと再生光５ｂとのそれぞれの集光スポットを近接場光発生素子９ｂ、９ａ上であえて分離する必要もなくなり、光学系やその位置あわせが容易になる。
【０１９０】
また、本実施の形態における情報装置では、記録再生のトラック方向がＹ方向のとき、記録用及び再生用の近接場光発生素子９ａ、９ｂはすぐに同一トラックをなぞることができないが、記録や消去に一定の時間がかかるとき、その時間分だけ、記録用及び再生用の近接場光発生素子９ａ、９ｂの距離を離しておくことにより、記録後に記録状態を確認することができるライトベリファイを行うことができる。
【０１９１】
また、２波長光源として、例えば、再生用は３５０ｎｍ≦λ１≦４５０ｎｍを満たす、例えば、λ１＝４０５ｎｍの青色の半導体レーザチップを用いた場合、再生用の近接場光発生素子９ｂは、近接場光が発生し易い材料としてＡｌが好ましい。したがって、再生用の近接場光発生素子９ｂの主成分の材料と、記録用の近接場光発生素子９ａの主成分の材料として、例えば、ＡｌとＡｇとをそれぞれ用いることにより、特性が良くなり好ましい。
【０１９２】
また、記録領域４の一部又は全てが記録材料からなり、この記録材料の主成分が相変化記録材料であり、記録状態及び未記録状態は、それぞれアモルファス及び結晶のどちらか一方に対応させた場合、相変化材料は、アモルファス状態ではその誘電率が一般に正であるが、波長が短くなると、結晶状態ではその誘電率の符号が負になり易く、プラズモン共鳴を利用した前述の再生に適している。そのため、波長が長い場合では、結晶とアモルファス状態とも、誘電率の符号は正であり、相状態に応じたプラズモン共鳴の違いは低減されるため、記録感度が同様になるという効果がある。
【０１９３】
また、本実施の形態の情報記録媒体では、記録領域４の一部又は全てが記録材料からなり、再生光の波長で、上記記録材料の記録状態での誘電率の実数部の符号と上記記録材料の未記録状態での誘電率の実数部の符号が互いに異なり、記録光の波長で、上記記録材料の記録状態での誘電率の実数部の符号と上記記録材料の未記録状態での誘電率の実数部の符号が互いに同じであることが好ましい。
【０１９４】
例えば、本実施の形態の情報記録媒体では、記録材料にＧｅ１０Ｓｂ９０を用いており、再生波長λ１＝６６０ｎｍとしたとき、結晶状態では比誘電率の実数部は−１２．８であり、アモルファス状態では比誘電率の実数部は１１．４であり、プラズモン共鳴度が異なるため、再生の変調度が良い。
【０１９５】
なお、再生波長を、例えばλ１＝７８０ｎｍとしたとき、結晶状態では比誘電率の実数部は−５．６であり、アモルファス状態では比誘電率の実数部は１７．９であり、プラズモン共鳴度が異なるため、このときでも、再生の変調度が良い。また、Ｇｅ１０Ｓｂ９０の場合、波長０．４９２μｍ〜０．８３５μｍでは、結晶とアモルファスとで誘電率の実数部の符号が互いに異なるため、再生特性が良くなる。特に、波長０．４９２μｍ〜０．７８７μｍでは、比誘電率の実数部は、結晶では−５以下であり、アモルファスでは−５より大きいため、より好ましいと言える。
【０１９６】
一方、記録波長を、例えばλ２＝８６０ｎｍとしたとき、結晶状態では比誘電率の実数部は２．７であり、アモルファス状態では比誘電率の実数部は２１．３となり、誘電率の実数部はどちらも正であるため、結晶状態とアモルファス状態とでの記録の感度差が低減できる。なお、λ２≧８３５ｎｍであれば、誘電率の実数部はどちらも正であるため、λ２≧８３５ｎｍであることが好ましい。
【０１９７】
次に、図２６に示す別の形態の情報装置について説明する。図２６に示す情報装置は、図２５に示す情報装置とほぼ同じ構成であるが、異なる点は、再生用の近接場光発生素子９ｂと、記録用の近接場光発生素子９ａとは、記録光５ａ及び再生光５ｂの入射面が実質的に同じ向きになるようにＹ方向に隣接配置されている点である。
【０１９８】
記録再生のトラック方向がＹ方向のとき、図２５に示す情報装置では、記録用及び再生用の近接場光発生素子９ａ、９ｂは、同時に同一トラックをなぞることができないが、本例では、記録用及び再生用の近接場光発生素子９ａ、９ｂが同一トラック上にあるため、記録後すぐに情報を再生できるとともに、記録後に記録状態を確認することができるライトベリファイを行うことができる。
【０１９９】
（実施の形態７）
次に、本発明の実施の形態７における情報装置及び情報記録媒体について、図２７を用いて、上記実施の形態６の情報装置と異なる点を中心に説明する。
【０２００】
図２７は、本発明の実施の形態７における情報装置の近接場光発生素子と、情報記録媒体に対して情報を記録又は再生する様子とを示す説明図である。
【０２０１】
本実施の形態の情報装置が、図２５及び図２６に示す情報装置と異なる点は、再生用の近接場光発生素子９ｂと、記録用の近接場光発生素子９ａとが、裏面（出射光が照射されない面）がお互いに対向するように配置されている点である。
【０２０２】
再生用の近接場光発生素子９ｂと、記録用の近接場光発生素子９ａは、ヒートシンクを兼ねた同一基板（図示省略）の裏表にそれぞれ形成されている。記録光５ａは、−Ｙ方向に沿って近接場光発生素子９ａを照射し、再生光５ｂは、逆のＹ方向に沿って近接場光発生素子９ａを照射する。したがって、本実施の形態では、図面の右側に記録用の光学系を配置し、図面の左側に再生用の光学系を配置することにより、記録用の光学系と再生用の光学系とを分離できるため、光学系の配置が容易になる。
【０２０３】
また、本実施の形態でも、記録再生のトラック方向がＹ方向のとき、記録用及び再生用の近接場光発生素子９ｂ、９ａは同一トラック上にあるため、記録後すぐに情報を再生できるとともに、記録後に記録状態を確認することができるライトベリファイを行うことができる。
【０２０４】
（実施の形態８）
次に、本発明の実施の形態８の情報装置及び情報記録媒体について、図２８及び図２９を用いて、上記実施の形態６の情報装置と異なる点を中心に説明する。
【０２０５】
図２８は、本発明の実施の形態８における情報装置の近接場光発生素子と、情報記録媒体に対して情報を記録又は再生する様子とを示す説明図である。図２９は、本発明の実施の形態８における別の形態の情報装置の近接場光発生素子と、情報記録媒体に対して情報を記録又は再生する様子とを示す説明図である。
【０２０６】
本実施の形態の情報装置は、記録用の近接場光発生素子９ａと、再生用の近接場光発生素子９ｂとをそれぞれ具備する点では、図２５に示す情報装置の構成と似ているが、異なる点は、光源１４として、記録光と再生光とを出射する１波長光源を用いている点と、記録用の近接場光発生素子９ａの長手方向の長さが、再生用の近接場光発生素子９ｂの長手方向の長さより短い点である。
【０２０７】
光源１４として、７００ｎｍ≦λ１≦９００ｎｍを満たす、例えば、λ１＝７８０ｎｍの赤外の半導体レーザチップの１波長光源を用いている。そのため、光源の構成が簡素化できる。
【０２０８】
再生用の近接場光発生素子９ｂと、記録用の近接場光発生素子９ａとは、入射面が実質的に同じ向きになるようにＸ方向に隣接配置されている。どちらも、三角柱状の形状を有し、同じ材料から構成され、例えば、主成分がＡｇであり、ヒートシンクを兼ねた同一基板（図示省略）上に形成されている。例えば、記録用の近接場光発生素子９ａの長手方向は、１１０ｎｍであり、再生用の近接場光発生素子９ｂの長手方向は、１４５ｎｍの長さであり、記録用の近接場光発生素子９ａは、再生用の近接場光発生素子９ｂよりも、長手方向の長さが短い。
【０２０９】
再生用の近接場光発生素子９ｂは、記録状態の記録領域４ａと共鳴増強が生じ易い長さにすることが好ましく、また、記録用の近接場光発生素子９ａは、記録状態の記録領域４ａと共鳴増強が多少生じにくい長さにすることが好ましい。この場合、再生の変調度が得られると同時に、記録においては、共鳴増強が多少生じにくいため、記録状態の記録領域４ａと未記録状態の記録領域４ｂとへの記録感度の差を抑えることができる。
【０２１０】
なお、記録においては、共鳴増強が多少生じにくくするという観点では、記録用の近接場光発生素子９ａは、再生用の近接場光発生素子９ｂよりも、長手方向の長さを長くしてもよい。
【０２１１】
次に、図２９に示す別の形態の情報装置について説明する。図２９に示す情報装置は、図２８に示す情報装置とほぼ同じ構成であるが、異なる点は、再生用の近接場光発生素子９ｂと、記録用の近接場光発生素子９ａとは、記録光５ａ及び再生光５ｂの入射面が実質的に同じ向きになるようにＹ方向に隣接配置されている点である。
【０２１２】
記録再生のトラック方向がＹ方向のとき、図２８に示す情報装置では、記録用及び再生用の近接場光発生素子９ｂ、９ａは、同時に同一トラックをなぞることができないが、本例では、記録用及び再生用の近接場光発生素子９ｂ、９ａが同一トラック上にあるため、記録後すぐに情報を再生できるとともに、記録後に記録状態を確認することができるライトベリファイを行うことができる。
【０２１３】
（実施の形態９）
次に、本発明の実施の形態９における情報装置及び情報記録媒体について、図３０及び図３１を用いて、上記実施の形態１の情報装置と異なる点を中心に説明する。
【０２１４】
図３０は、本発明の実施の形態９における情報装置の近接場光発生素子と、情報記録媒体に対して情報を記録又は再生する様子とを示す説明図である。図３１は、本発明の実施の形態９における別の形態の情報装置の近接場光発生素子及び光源と、情報記録媒体に対して情報を記録又は再生する様子とを示す説明図である。
【０２１５】
本実施の形態の情報装置は、近接場光発生素子９が記録用の近接場光発生素子と再生用の近接場光発生素子とを兼ねる点では、図１乃至図３に示す情報装置の構成と似ているが、異なる点は、図２５に示す情報装置と同様に、光源として、記録光と再生光とを出射する２波長光源を用いている点である。
【０２１６】
具体的には、記録光５ａの波長は、再生光５ｂの波長よりも長く、光源として、再生用は６００ｎｍ≦λ１≦７００ｎｍを満たす、例えば、λ１＝６６０ｎｍの赤色の半導体レーザチップと、記録用は７００ｎｍ≦λ２≦９００ｎｍを満たす、例えば、λ２＝８６０ｎｍの赤外の半導体レーザチップとが近接されて集積された、いわゆる２波長光源を用いている。
【０２１７】
記録光５ａの近接場光発生素子９への入射面と、再生光５ｂの近接場光発生素子９の入射面とが同一にしてあり、この構成により、記録及び再生の光学系を簡素化できる。
【０２１８】
再生波長に対して、近接場光発生素子９の長手方向の長さを、記録状態の記録領域４ａと共鳴増強が生じ易い長さにすることが好ましく、また、記録波長に対して、近接場光発生素子９の長手方向の長さを、記録状態の記録領域４ａと共鳴増強が多少生じにくい長さにすることが好ましい。その結果、再生の変調度が得られると同時に、記録においては共鳴増強が多少生じにくいため、記録状態の記録領域４ａと未記録状態の記録領域４ｂとへの記録感度の差を抑えることができる。
【０２１９】
なお、記録においては、共鳴増強が多少生じにくくするという観点では、記録波長を再生波長よりも短くしてもよい。
【０２２０】
次に、図３１に示す別の形態の情報装置について説明する。図３１に示す情報装置では、記録光５ａの近接場光発生素子９の入射面と、再生光５ｂの近接場光発生素子９の入射面とが異なり、光源１４ａは、上記波長を有する記録光５ａを近接場光発生素子９の一方の平坦面へ出射し、光源１４ｂは、記録光５ａと波長の異なる、上記の波長を有する再生光５ｂを近接場光発生素子９の他方の平坦面へ出射する。
【０２２１】
本実施の形態では、図面の右側に記録用の光学系を配置し、図面の左側に再生用の光学系を配置することにより、記録用の光学系と再生用の光学系とを分離できるため、光学系の配置が容易になるとともに、各光源１４ａ、１４ｂの波長は、それぞれ単一波長でよいため、光学部品の無反射コートなどを容易に形成することができる。
【０２２２】
（実施の形態１０）
次に、本発明の実施の形態１０における情報装置及び情報記録媒体について、図３２を用いて、上記実施の形態１の光学情報記録再生装置と異なる点を中心に説明する。上記の各実施の形態では、情報記録媒体に対して、磁場を用いることなく、近接場光を用いて情報を記録又は再生を行う情報装置について説明したが、本発明が適用される情報装置は、この例に特に限定されず、磁気記録部を備え、近接場光が照射されて加熱された記録領域に対して、磁気記録部が発生する磁界により、情報を記録する情報装置にも同様に適用することができ、同様の効果を得ることができる。
【０２２３】
図３２は、本発明の実施の形態１０における情報装置及び情報記録媒体の構成を示す概略図である。情報装置２００は、光源２０１、近接場光発生素子２０２、及び磁気記録部２０３を備える。ここで、情報装置２００は、駆動部２０４や、制御部２０５などを、さらに備えていてもよい。
【０２２４】
駆動部２０４は、例えば、モータなどで構成され、円板状の情報記録媒体２０６を回転させる。制御部２０５は、近接場光発生素子２０２が所望の光を発光するための信号を生成して光源２０１に送る。例えば、制御部２０５は、内部の記録データ生成部が生成した記録データに基づいて、出射光のパワーなどを設定してもよい。
【０２２５】
光源２０１は、制御部２０５からの信号に応じて出射光２０８を発生させ、近接場光発生素子２０２を照射する。近接場光発生素子２０２は、照射された出射光２０８に応じて、プラズモン共鳴により近接場光２０７を発生させる。近接場光２０７は、情報記録媒体２０６の記録領域（例えば、記録膜や微粒子）に照射される。
【０２２６】
ここで、情報記録媒体２０６の記録領域は、磁気記録材料を含んでいてもよい。この場合、情報装置２００は、近接場光２０７が照射されることにより加熱された記録領域に対して、磁気記録部２０３が発生する磁界を印加して情報を記録する。すなわち、近接場光発生素子２０２からの近接場光２０７が照射され、記録領域が加熱されると、記録領域の保磁力が一時的に低下する。これを利用して、保磁力が低下した記録領域に対して、磁気記録部２０３が発生する磁界により、記録領域の磁極などを変化させ、情報の記録を行う。
【０２２７】
上記のように構成された情報装置２００では、磁気記録方式の場合であっても、次のような効果を奏することができる。
【０２２８】
まず、情報記録媒体２０６が共鳴増強膜を備えている場合、近接場光発生素子２０２と共鳴増強膜との距離が出射光２０８の波長よりも十分小さい場合、例えば１００ｎｍ以下の場合、近接場光発生素子２０２と共鳴増強膜との相互作用により、プラズモン共鳴の増強度を向上させることができる。これにより、近接場光発生素子２０２による記録領域の加熱を効率良く行うことができる。
【０２２９】
また、情報記録媒体２０６が共鳴制御膜を備えている場合、近接場光の広がりがさらに抑制される。したがって、加熱の対象となる記録領域への集光度合いを高めることができる。これにより、加熱する領域をより精度良く絞ることができる。この結果、磁気記録部２０３による隣接する記録領域へのクロスライトが低減されるとともに、近接場光発生素子２０２と情報記録媒体２０６との間のワーキングディスタンスを一層広げることもできる。
【０２３０】
また、情報記録媒体２０６が、共鳴増強膜に加えて、中間膜と共鳴閉じ込め膜とを備えている場合、近接場光発生素子２０２と共鳴増強膜及び共鳴閉じ込め膜との距離が出射光２０８の波長よりも十分小さい場合、例えば１００ｎｍ以下の場合、近接場光発生素子２０２と共鳴増強膜との相互作用だけでなく、共鳴増強膜と共鳴閉じ込め膜とが中間膜を介して相互作用し、プラズモン共鳴の増強度をさらに向上させることができる。これにより、近接場光発生素子２０２による記録領域の加熱を、より効率良く行うことができる。
【０２３１】
以上、実施の形態１〜１０の情報装置及び情報記録媒体について説明してきたが、本発明は、これらの実施の形態に限定されるものではなく、それぞれの実施の形態の情報装置及び情報記録媒体の構成を任意に組み合わせた情報装置及び情報記録媒体も、本発明に含まれ、同様の効果を奏することができる。
【０２３２】
なお、上記実施の形態で用いた対物レンズ、コリメータレンズ、及び検出レンズは、便宜上名付けたものであり、一般にいうレンズと同じである。
【０２３３】
また、上記実施の形態においては、情報記録媒体として光ディスクを例に挙げて説明したが、上記実施の形態の情報装置と同様に構成された情報装置によって厚みや記録密度など複数の仕様の異なる媒体を記録又は再生することができるように設計されたカード状、ドラム状、又はテープ状の情報記録媒体に応用することも、本発明の範囲に含まれる。
【０２３４】
上記の各実施の形態から本発明の各態様について説明すると、以下のようになる。すなわち、本発明の一態様に係る情報記録媒体は、基板と、記録材料を含む記録領域が島状に配列された記録層と、前記基板と前記記録層との間に形成され、プラズモン共鳴を増強するための第１の共鳴増強膜とを備え、前記第１の共鳴増強膜は、誘電率の実数部の符号が負である材料を含む。
【０２３５】
この情報記録媒体においては、第１の共鳴増強膜が、誘電率の実数部の符号が負である材料から構成され、記録層の記録領域が島状に配列されているので、近接場光発生素子の共鳴部と、第１の共鳴増強膜と、記録領域とが、緊密に相互作用することができる。この結果、プラズモン共鳴の増強をより強く発生させることができるので、近接場光を用いて、高密度に配列された記録領域に対して、良好に情報を記録することができる。
【０２３６】
前記第１の共鳴増強膜の厚さは、２ｎｍ以上２５ｎｍ以下であることが好ましい。
【０２３７】
この場合、記録状態と未記録状態とでプラズモン共鳴の差を大きくすることができるので、再生の変調度を向上させることができる。
【０２３８】
前記情報記録媒体は、前記記録領域に対して、前記基板とは逆側に配置される共鳴制御膜をさらに備え、前記共鳴制御膜は、誘電率の実数部の符号が負である材料を含むことが好ましい。
【０２３９】
この場合、近接場光発生素子と共鳴増強膜との間に、誘電率の実数部の符号が負である材料からなる共鳴制御膜が形成されているので、近接場光の記録領域の配置面方向への広がりを抑制することができ、ターゲットになる記録領域への集光度合いを高めることができる。この結果、隣接する記録領域へのクロスライトを低減することができるとともに、近接場光発生素子と情報記録媒体との間のワーキングディスタンスを拡大することもできる。
【０２４０】
前記共鳴制御膜の厚さは、前記第１の共鳴増強膜の厚さよりも薄いことが好ましい。
【０２４１】
この場合、近接場光発生素子と共鳴制御膜との間のプラズモン共鳴が増強されず、共鳴増強膜と近接場光発生素子との間のプラズモン共鳴の相互作用に悪影響を及ぼさないので、記録感度の低下を防止することができる。
【０２４２】
前記情報記録媒体は、前記基板と前記第１の共鳴増強膜との間に形成され、プラズモン共鳴を増強するための第２の共鳴増強膜と、前記第１の共鳴増強膜と前記第２の共鳴増強膜との間に形成された中間膜とをさらに備え、前記第２の共鳴増強膜は、誘電率の実数部の符号が負である材料を含み、前記中間膜は、誘電率の実数部の符号が正である材料を含むことが好ましい。
【０２４３】
この場合、近接場光発生素子と第１の共鳴増強膜との相互作用だけでなく、第１の共鳴増強膜と第２の共鳴増強膜とが中間膜を介して相互作用し、中間膜内で近接場光が発生するので、プラズモン共鳴の増強度をさらに向上させ、記録領域への記録感度を一層高めることができる。
【０２４４】
前記第１の共鳴増強膜の厚さは、前記第２の共鳴増強膜の厚さよりも薄いことが好ましい。
【０２４５】
この場合、第１の共鳴増強膜の厚さが第２の共鳴増強膜の厚さよりも薄いので、プラズモン共鳴が増強され易くなる。
【０２４６】
前記記録領域の形状は、前記記録領域の配置面に対して縦長な楕円体形状であることが好ましい。
【０２４７】
この場合、プラズモン共鳴がより生じ易くなるので、記録感度と再生変調度とを向上させることができる。
【０２４８】
本発明の他の態様に係る情報装置は、上記の情報記録媒体に対して、情報の記録又は再生を行う情報装置であって、光源と、前記記録領域との間でプラズモン共鳴が生じる共鳴部を有する近接場光発生素子とを備え、前記共鳴部は、前記光源からの出射光が前記近接場光発生素子に照射されることにより、プラズモン共鳴を発生させ、前記第１の共鳴増強膜は、前記共鳴部と前記記録領域との間のプラズモン共鳴を増強させ、前記共鳴部は、近接場光を発生し、前記近接場光を前記記録層側から前記記録領域に照射する。
【０２４９】
この情報装置においては、情報記録媒体の第１の共鳴増強膜が、誘電率の実数部の符号が負である材料から構成され、記録層の記録領域が島状に配列されているので、近接場光発生素子の共鳴部と、第１の共鳴増強膜と、記録領域とが、緊密に相互作用することができる。この結果、プラズモン共鳴の増強をより強く発生させることができるので、近接場光を用いて、高密度に配列された記録領域に対して、良好に情報を記録することができる。
【０２５０】
前記近接場光発生素子の主成分の材料は、前記第１の共鳴増強膜の主成分の材料と同じであることが好ましい。
【０２５１】
この場合、近接場光発生素子と共鳴増強膜とが同じ主成分の材料で構成されているので、同じように相互作用して、プラズモン共鳴の増強度を向上させ易い。
【０２５２】
前記記録領域の配置面に対して、前記近接場光の垂直方向の偏光成分の振幅は、水平方向の偏光成分の振幅よりも大きく、前記共鳴部から発生した近接場光の少なくとも一部を用いて、前記記録領域に情報が記録されることが好ましい。
【０２５３】
ここで、前記光源は、前記記録領域の配置面に対して、前記近接場光の垂直方向の偏光成分の振幅が、水平方向の偏光成分の振幅よりも大きくなるように配置されるようにしてもよく、又は、前記情報装置は、前記出射光の偏光状態を変換する偏光制御光学素子をさらに備え、前記偏光制御光学素子は、前記記録領域の配置面に対して、前記近接場光の垂直方向の偏光成分の振幅が、水平方向の偏光成分の振幅よりも大きくなるように、前記光源からの出射光の偏光方向を変換するようにしてもよい。
【０２５４】
この場合、近接場光発生素子から生じる近接場光の偏光方向が、記録領域の配置面に対して垂直方向に近づいて垂直方向の偏光成分を大きくなるように、光源又は偏光制御光学素子を配置することにより、近接場光発生素子からの近接場光が照射されたターゲットとなる記録領域から付随的に発生する近接場光の方向が、配置面に対して略垂直方向になるため、隣接する記録領域へ悪影響を及ぼすことなく、クロスライトを低減して良好且つ高密度に情報を記録及び再生することができる。この結果、良好な回折限界以下の高密度記録が可能になり、大容量の情報装置及び情報記録媒体を実現することができる。
【０２５５】
前記情報装置は、前記近接場光発生素子からの反射光又は前記近接場光発生素子を透過した透過光を検出する光検出器と、前記光検出器からの検出信号に基づいて前記記録領域が記録状態及び未記録状態のいずれかであるかを判断して、前記記録領域に記録された情報を再生する再生部とをさらに備えることが好ましい。
【０２５６】
この場合、近接場光発生素子に近接場光ではなく、再生光を直接照射して近接場光発生素子からの反射光又は透過光が検出されるので、反射光量、透過光量、反射光量の光量変化又は透過光量の光量変化も十分大きくすることができ、再生信号の変調度を向上させることができる。
【０２５７】
前記記録領域間の間隔は、前記記録領域の幅以下であることが好ましい。
【０２５８】
この場合、記録領域間の間隔が記録領域の幅以下であるので、記録領域を高密度化することができ、情報記録媒体の記録情報量を大容量化することができる。
【０２５９】
前記光源は、第１の波長を有する記録光と、前記第１の波長と異なる第２の波長を有する再生光とを出射する２波長光源を含み、前記近接場光発生素子は、前記第１の波長に対応した記録用の近接場光発生素子と、前記第２の波長に対応した再生用の近接場光発生素子とを含むことが好ましい。
【０２６０】
この場合、記録用の近接場光発生素子及び再生用の近接場光発生素子の特性を、記録光及び再生光の波長に応じて適正化することができるので、記録光が再生用の近接場光発生素子に誤って照射された場合、又は、再生光が記録用の近接場光発生素子に誤って照射された場合でも、違う波長の照射に対してはプラズモン共鳴が起こりにくくなるので、誤照射による悪影響を押さえることができる。この結果、記録光と再生光とのそれぞれの集光スポットを記録用の近接場光発生素子及び再生用の近接場光発生素子上であえて分離する必要もなくなり、光学系やその位置あわせが容易になる。
【０２６１】
前記記録領域の一部又は全てが記録材料からなり、前記記録材料の主成分は、相変化記録材料であり、前記記録領域の記録状態及び未記録状態は、それぞれアモルファス及び結晶のどちらか一方に対応し、前記第２の波長は、前記第１の波長よりも短いことが好ましい。
【０２６２】
この場合、再生光の波長が記録光の波長より短いので、波長が短い再生光に対して、結晶状態では相変化記録材料の誘電率の符号が負になり易く、プラズモン共鳴を利用して良好な再生動作を行うことができるとともに、波長が長い記録光に対して、結晶とアモルファス状態とも誘電率の符号は正であり、相状態に応じたプラズモン共鳴の違いが低減されるため、結晶とアモルファス状態とも記録感度を等しくすることができる。
【０２６３】
前記記録領域の一部又は全てが記録材料からなり、前記第１の波長に対して、前記記録材料の記録状態の誘電率の実数部の符号は、前記記録材料の未記録状態の誘電率の実数部の符号と同じであることが好ましい。
【０２６４】
この場合、記録光の波長に対して、記録材料の記録状態の誘電率の実数部の符号が記録材料の未記録状態の誘電率の実数部の符号と同じであるので、記録光に対して、相状態に応じたプラズモン共鳴の違いが低減され、結晶とアモルファス状態とも記録感度を等しくすることができる。
【０２６５】
前記光源は、記録光と再生光とを出射する１波長光源を含み、前記近接場光発生素子は、記録用の近接場光発生素子と、再生用の近接場光発生素子とを含むことが好ましい。
【０２６６】
この場合、１波長光源を用いているため、光源の構成を簡素化することができ、また、記録用の近接場光発生素子及び再生用の近接場光発生素子を同一トラック上に配置することにより、記録後すぐに情報を再生したり、記録後に記録状態を確認することができる。
【０２６７】
前記記録用の近接場光発生素子の長手方向の長さは、前記再生用の近接場光発生素子の長手方向の長さよりも長いことが好ましい。
【０２６８】
この場合、記録波長が再生波長より長いとき、それぞれの波長に対して近接場光発生素子の特性を適正に設定することができる。
【０２６９】
前記記録用の近接場光発生素子と、前記再生用の近接場光発生素子とは、互いの裏面を対向させて配置されることが好ましい。
【０２７０】
この場合、記録用の光学系と再生用の光学系とを分離できるため、光学系の配置が容易になるとともに、記録用の近接場光発生素子と再生用の近接場光発生素子とを同一トラック上に配置することができるので、記録後すぐに情報を再生できるとともに、記録後に記録状態を確認することができる。
【０２７１】
前記光源は、第１の波長を有する記録光と、前記第１の波長と異なる第２の波長を有する再生光とを出射する２波長光源を含み、前記近接場光発生素子は、記録用の近接場光発生素子と再生用の近接場光発生素子とを兼ねることが好ましい。
【０２７２】
この場合、記録光の近接場光発生素子への入射面と、再生光の近接場光発生素子の入射面とが同一になり、記録及び再生の光学系を簡素化することができる。
【０２７３】
本発明の他の態様に係る情報記録媒体の製造方法は、基板を備える情報記録媒体の製造方法であって、記録材料を含む記録領域が島状に配列された記録層を形成するステップと、誘電率の実数部の符号が負である材料を含み、プラズモン共鳴を増強するための第１の共鳴増強膜を、前記基板と前記記録層との間に形成するステップとを含む。
【０２７４】
この情報記録媒体の製造方法により、誘電率の実数部の符号が負である材料からなる第１の共鳴増強膜を具備する情報記録媒体を製造することができるので、近接場光発生素子と、第１の共鳴増強膜と、記録領域とが相互作用して、プラズモン共鳴の増強度を向上させることができる。この結果、近接場光を用いて、高密度に配列された記録領域に対して、良好に情報を記録することができる。
【０２７５】
本発明の他の態様に係る情報装置は、基板と、前記基板上に、島状に配列された記録領域を有する記録層とを備える情報記録媒体に対して、情報の記録又は再生を行う情報装置であって、光源と、前記記録領域との間でプラズモン共鳴が生じる共鳴部を有する近接場光発生素子とを備え、前記共鳴部は、前記光源からの出射光が前記近接場光発生素子に照射されることにより、プラズモン共鳴を発生させ、前記記録領域の配置面に対して、前記近接場光の垂直方向の偏光成分の振幅は、水平方向の偏光成分の振幅よりも大きく、前記共鳴部から発生した近接場光の少なくとも一部を用いて、前記記録領域に情報が記録される。
【０２７６】
ここで、前記光源は、前記記録領域の配置面に対して、前記近接場光の垂直方向の偏光成分の振幅が、水平方向の偏光成分の振幅よりも大きくなるように配置されるようにしてもよく、又は、前記情報装置は、前記出射光の偏光状態を変換する偏光制御光学素子をさらに備え、前記偏光制御光学素子は、前記記録領域の配置面に対して、前記近接場光の垂直方向の偏光成分の振幅が、水平方向の偏光成分の振幅よりも大きくなるように、前記光源からの出射光の偏光方向を変換するようにしてもよい。
【０２７７】
この情報装置においては、近接場光発生素子から生じる近接場光の偏光方向が、記録領域の配置面に対して垂直方向に近づいて垂直方向の偏光成分を大きくなるように、光源又は偏光制御光学素子を配置することにより、近接場光発生素子からの近接場光が照射されたターゲットとなる記録領域から付随的に発生する近接場光の方向が、配置面に略垂直方向になるため、隣接する記録領域へ悪影響を及ぼすことなく、クロスライトを低減して良好且つ高密度に情報を記録及び再生することができる。この結果、良好な回折限界以下の高密度記録が可能になり、大容量の情報装置及び情報記録媒体を実現することができるので、近接場光を用いて、高密度に配列された記録領域に対して、良好に情報を記録することができる。
【産業上の利用可能性】
【０２７８】
本発明の情報記録媒体、情報装置及び情報記録媒体の製造方法は、高密度に配列された記録領域に対して、良好に情報を記録することができるので、近接場光を用いて良好且つ高密度に情報を記録する情報記録媒体、情報装置及び情報記録媒体の製造方法等として有用である。
【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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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【国際調査報告】
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