(57)【要約】【課題】近接場光による記録に適した媒体を提供する。【解決手段】横軸に温度、縦軸に保磁力をとって保磁力の温度依存性をプロットしたとき、記録温度Tw近傍より低温領域において上に凸となる関係が成立し、Tw近傍より高温領域において下に凸となる関係が成立するような媒体を用いる。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
情報を記録するための磁性層を有する記録媒体と、前記記録媒体の一部に近接場光を照射する手段と、前記記録媒体の前記近接場光が照射された領域に外部磁界を印加する手段とを備えた情報記録システムにおいて、
前記記録媒体の磁性層は、保磁力Hcの温度Ｔに対する依存性Hc(Ｔ)と記録温度Twとの間に、Tw近傍より低温領域において
【数１】
2006260647.tif 000005
が成立し、Tw近傍より高温領域において
【数２】
2006260647.tif 000006
が成立することを特徴とする情報記録システム。
【請求項２】
請求項１記載の情報記録システムにおいて、前記近接場光を照射する手段は、光出射部が先端開口部である光プローブ、又は平面状の散乱体を備えることを特徴とする情報記録システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、近接場光を用いて磁性層を有する情報記録媒体に情報を記録する情報記録システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、近接場光を用いて媒体に情報を記録する技術が注目されている。近接場光は伝搬光に比較してきわめて微小な領域にエネルギーを集中させることができるため、通常の伝搬光照射では不可能な高密度記録が可能である。すなわち、近接場光を用いて情報を記録することにより、伝播光として照射されるレーザ光の波長と、光学系のＮＡ(Numerical Aperture)から決定される光学分解能より微小な領域への記録が可能である。特開２００２−２７７３７６号公報（特許文献１）には、波長未満のサイズの開口を有する光学プローブを用いて開口サイズ程度の記録マークを高感度かつ広いパワーマージンで形成する技術が開示されている。特開２００２−２５１７８７号公報（特許文献２）には、近接場光で記録、再生を行う光情報記録媒体の耐摩耗性、耐衝撃性等の強度を向上させる技術が開示されている。
【０００３】
ところで、近年、光と磁気の融合技術としてハイブリッド記録又は光アシスト磁気記録技術が注目されている。例えば、特開平４−１７６０３４号公報（特許文献３）には、補償温度が略室温であるフェリ磁性材料からなる記録層を用いる磁気記録媒体の記録再生方法が開示されている。特許文献３では、記録時には、記録層に光ビームを照射して記録部位を昇温し、保持力を小さくした状態で、外部磁界を印加して情報を記録する。再生時にも、光ビームを照射し、再生部位の磁化を大きくし、そこからの漏洩磁界を磁気ヘッドで検出することにより情報を読み出す。このようにすることで、クロストーク低減や再生信号のＳ／Ｎ向上が可能となる。
【０００４】
光アシスト磁気記録技術に関しては、例えば「応用物理」第72巻、第5号（2003）592-595頁（非特許文献１）に、熱分布を再生に利用して隣接トラックからのクロストークを抑制する技術が紹介されている。これは、磁気的補償温度を約７０℃に設定し、再生する際にアシスト光を照射し、隣接トラック上に磁気的補償温度が出現するようにして再生することで隣接トラックからのクロストークを抑制する技術である。光アシスト磁気記録技術における保磁力の温度依存性に関しては、T. W. McDaniel, W. A. Challener, and K. Sendur, IEEE Trans. Magn., vol 39, 1972-1979 (2003)（非特許文献２）に、保磁力の位置微分に着目した研究が報告されている。
【特許文献１】特開２００２−２７７３７６号公報
【特許文献２】特開２００２−２５１７８７号公報
【特許文献３】特開平４−１７６０３４号公報
【非特許文献１】応用物理、第72巻、第5号（2003）592-595頁
【非特許文献２】IEEE Trans. Magn., vol 39, 1972-1979 (2003)
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記の従来技術では、近接場光を利用することで、伝播光として照射されるレーザ光の波長と、光学系のＮＡから決定される光学分解能より微小な記録をする場合に、媒体材料として望ましい保磁力の温度依存性が不明確であった。すなわち、近接場光を利用することで、伝播光として照射されるレーザ光の波長と、光学系のＮＡから決定される光学分解能より微小な記録が可能となっても、媒体材料として望ましい保磁力の温度依存性が明確でなかったため、例えば１テラビット毎平方インチのような極めて高密度な記録に、近接場光照射による記録を適用することは困難であった。また、非特許文献２には、保磁力の位置微分に着目して幾つか保磁力の温度依存性を変えて検討した結果が報告されているが、記録温度が統一されていないため、媒体の磁化特性として何が求められるかについては明確でない。
【０００６】
こうした状況を鑑み、本発明は、近接場光で高密度記録を実現する上で好適な記録システム、特に近接場光による記録に適した媒体を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明では、保磁力Hcの温度Ｔに対する依存性Hc(T)と記録温度Twとの間に、Tw近傍より低温領域において下式(1)の関係が成立し、Tw近傍より高温領域において下式(2)の関係が成立する磁性層を備える記録媒体を用いる。
【０００８】
磁性層としては３ｄ強磁性遷移金属を含有することが好ましい。また、３ｄ強磁性遷移金属としてはＣｏ，Ｆｅのうち少なくとも一つを含有することが望ましい。さらに好ましくはＦｅＰｔあるいはＣｏＰｔなどのようにＬ１０構造、あるいはＣｏ／ＰｄやＣｏ／Ｐｔのような多層膜構造であることが望ましい。
【０００９】
近接場光を照射する手段としては、光出射部が先端開口部である光プローブ、あるいは平面状の散乱体を用いた近接場光発生器を用いることができる。平面状の散乱体を用いた近接場光発生器は、平面状基板及び幅が徐々に小さくなり、その先端の曲率半径が入射光の波長以下となった導電性のある平面状の散乱体から形成するのが好ましい。
【００１０】
なお、本明細書で記録温度とは、近接場光照射によって局所的に温度が上昇することで低下した保磁力を、印加された外部磁界が局所的に上回る点における温度と定義する。外部磁界が一定でなく、位置に応じて変化する場合も、局所的に保磁力を外部磁界が上回った点での温度とみなす。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によると、近接場光を用いて記録された磁区の形状安定性が向上し、極めて高密度な記録が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明の情報記録システムの実施例について図面を参照しながら具体的に説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。
【００１３】
図1は、本発明による情報記録システムの概略図である。この情報記録システムは、磁性層１ｃを有する情報記録媒体１と、スライダ５を備える。スライダ５には、情報記録媒体１の磁性層１ｃに情報を記録する際に、情報が記録される所定の位置に近接場光を照射するための近接場光照射手段としての光プローブ２と、近接場光により加熱された領域に磁界を印加して情報を記録するための外部磁界印加手段としての磁気コイル３と、情報記録媒体１の磁性層１ｃに記録された記録磁化からの漏洩磁界を検出して情報再生を行うための再生用磁気ヘッド４とが搭載されている。
【００１４】
この例の情報記録システムにおける情報記録媒体１は、図１に示すように、基板１ａ上に、熱拡散層１ｂ、磁性層１ｃ及び保護層１ｄを順次形成した構造を有する。磁性層１ｃは情報が磁化情報として記録される層であり、熱拡散層１ｂは光プローブ２から近接場光が情報記録媒体１に照射された際、磁性層１ｃに加えられた熱を拡散するための層である。熱拡散層１ｂ、磁性層１ｃ及び保護層１ｄは、スパッタリング、蒸着などの方法により形成する。基板１ａは、ガラス、シリコン、石英、プラスチック、アルミニウムなどから形成する。熱拡散層１ｂは、Ａｇ，Ａｕ，Ｐｔ，Ｐｄなどの貴金属、並びに、Ａｌ，Ａｌ合金などのその他の金属で形成され、１０ｎｍ〜１００ｎｍの膜厚で形成される。磁性層１ｃとしては、後述する保磁力の温度依存性を有する記録材料により形成する。磁性層１ｃの膜厚は５ｎｍ〜２０ｎｍである。保護層１ｄとしては、ダイヤモンドライクカーボン、紫外線硬化樹脂、ＳｉＮ等が用いられ、３ｎｍ〜５ｎｍの膜厚で形成される。
【００１５】
光プローブ２は、内部で光が全反射して伝搬する光ファイバであり、その一端は、図１に示すように、先端部２ａに近づくに伴い開口径が小さくなるように加工されている。この例の情報記録システムでは、数百Ｇbits／inch2以上の超高記録密度を達成するために、光プローブ２の先端部２ａの開口幅Ｄｏは２０ｎｍ〜１００ｎｍ程度とする。また、近接場光の波長としては、可視光領域である約４０５ｎｍ〜７８０ｎｍの波長を使用する。なお、近接場光照射手段は、光プローブ２に代えて、平面状基板及び幅が徐々に小さくなり、その先端の曲率半径が入射光の波長以下となった導電性のある平面状の散乱体から形成される近接場光発生器や、ＳＩＬ（Solid Immersion Lens）、ボウタイ型アンテナ、光導波路等を用いることもできる。再生用磁気ヘッド４としては、ＧＭＲヘッド、ＴＭＲヘッド等を用いる。
【００１６】
次に、上記構成の情報記録システム１０において、磁性層１ｃに用いる磁性材料の保磁力の温度依存性について詳細に説明する。
【００１７】
図２に、磁性材料の保磁力の温度依存性を示す。以下、記録温度Twとしては規格化温度上昇が０．５とする。本明細書において、規格化温度上昇は、近接場光の照射パワーに比例して上昇する温度の割合と定義する。最高到達温度における規格化温度上昇は１、近接場光照射されない状態での規格化温度上昇は０とする。また、図２においては保磁力は規格化して任意スケール（Arbitrary Unit、図ではa.u.と略）で示した。図２において、保磁力１．０（a.u.）が、規格化温度上昇０．５に対応するように規格化した。
【００１８】
本発明では、図２においてＨｃ３で示したような保磁力の温度依存性を有する記録媒体を用いる。横軸に温度、縦軸に保磁力をとって保磁力の温度依存性をプロットしたとき、この記録媒体は、Tw近傍より低温領域において上に凸となる関係、すなわち次式(1)の関係が成立し、Tw近傍より高温領域において下に凸となる関係、すなわち次式(2)の関係が成立するような媒体である。なお、Ｈｃ１は温度上昇とともに保磁力が直線的に減少するような媒体、Ｈｃ２はTw近傍より低温領域において下に凸となる関係、すなわち次式(2)の関係が成立し、Tw近傍より高温領域において上に凸となる関係、すなわち次式(1)の関係が成立するような媒体である。本発明者は、Ｈｃ３に示したような保磁力の温度依存性を有する記録媒体は、磁区形状が安定であることを見出した。
【００１９】
【数１】
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【００２０】
上記特性を満たす媒体として、Ｃｏ／Ｐｄ多層膜媒体を作製した。この媒体は以下のように形成した。直径２．５インチのガラス基板上に、まず、密着層としてＤＣスパッタ法で５ｎｍ厚のＴｉ層を形成し、この上に下地層としてＤＣスパッタ法で１０ｎｍ厚のPｄ層を形成した。この上に、ＤＣスパッタ法で［Ｃｏ（０．３ｎｍ）／Ｐｄ（０．９ｎｍ）］を１０周期積層してＣｏ／Ｐｄ多層膜を形成した。その上に保護膜として５ｎｍ厚のカーボン層をＲＦスパッタ法で形成した。スパッタガスにはアルゴンを用い、スパッタ時のアルゴンガス圧はいずれも０．３ｍTorrとした。
【００２１】
図３は、上記で作製した記録媒体の保磁力の温度特性を測定した結果を示す図である。図３から室温付近である３００Kにおける保磁力が４．２ｋOe程度であり、３９０K近傍より低温領域において上式(1) の関係が成立し、３９０K近傍より高温領域において上式(2)の関係が成立することが分かる。また、図３から３９０Kにおける保磁力は約２ｋＯｅと分かる。この媒体の場合、例えば記録磁界が２ｋＯｅのとき、記録温度は１２０℃（＝３９３Ｋ）に設定すればよい。このように設定し、記録磁界である２ｋＯｅを図２の規格化保磁力が１．０（a.u.）の場合とみなし、記録温度である１２０℃を図２の規格化温度上昇が０．５の場合とみなすことにより、図３の温度特性を有する媒体が、図２におけるＨｃ３と極めて類似した温度特性であることが分かる。
【００２２】
ここで、記録温度Twは、例えば次のような手順で求めることができる。まず、テストピースによる磁化の測定で室温での保磁力Hcが既知である組成の磁性膜を記録磁界測定用ディスクとして作製する。例えば、室温でHc=２０００（Oe）の記録磁界測定用ディスクを作製したとする。この記録磁界測定用ディスクを記録再生評価装置に装着して、室温で記録ヘッドに流す電流を低い方から徐々に上げていき、Dutyが50%の連続マークを記録する。記録ヘッドからの記録磁界がHcを上回る時に記録ヘッドに流した電流を求める。記録磁界がHcに達する前は記録した磁区長に対応するキャリアレベルは、ノイズレベルに埋もれてしまい、Ｃ／Ｎがゼロに近いが、記録磁界がHcを上回るとキャリアレベルが急に増加する。増加した後のキャリアレベルを、対数を用いた単位であるdBmから線形の単位に変換し、これと記録ヘッドに流す電流との関係より、キャリアレベルがゼロとなった時をHcと記録磁界が等しくなった場合として、記録ヘッドに流す電流を求める。例えば２０００（Oe）の記録磁界を出すためには、１５ｍAの電流というように、Hcと記録磁界が等しくなった場合の記録ヘッドに流す電流を求める。この関係を得た後は、記録ヘッドに流した電流の値から、記録ヘッドの記録磁界の数値を比例計算で算出すればよい。例えば３０ｍＡの電流を流した場合には４０００（Oe）の記録磁界が生じたと考えることができる。さらに、このようにして得た記録ヘッドの記録磁界の数値を用いることにより、記録ヘッドから離れた場所における記録磁界も、通常のマイクロ・マグネティクス・シミュレーションで用いている手法を用いて用意に算出できる。すなわち、記録磁界分布を求めることができる。
【００２３】
次に、照射された近接場光による記録媒体上の温度の求め方を述べる。このために、テストピースによる磁化の測定でキュリー温度Tcが既知である組成の磁性膜を記録温度測定用ディスクとして作製する。例えば、Tc=４００Kの記録温度測定用ディスクを作製したとする。次に、この記録温度測定用ディスクを記録再生装置に装着し、低いパワーから徐々に近接場光照射のためのレーザーパワーを上げながら、記録ヘッドで外部磁界を印加して記録再生実験を行う。記録温度測定用ディスクの近接場光照射部の温度がＴcに達する前は、記録した磁区長に対応するキャリアレベルは、ノイズレベルに埋もれてしまい、Ｃ／Ｎがゼロに近いが、温度がＴcを上回るとキャリアレベルが急に増加する。増加した後のキャリアレベルを、対数を用いた単位であるdBmから線形の単位に変換し、これと近接場光照射のためのレーザーパワーとの関係より、キャリアレベルがゼロとなった時をＴcと近接場光照射部の温度が等しくなった場合として、近接場光照射のためのレーザーパワーを求める。一旦、これを求めた後は、比例計算により、近接場光照射のためのレーザーパワーから、近接場光照射部における温度を算出できる。近接場光照射部における温度が分かれば、通常の熱伝導計算により、近接場光照射部から離れた場所における温度も求めることができる。すなわち、温度分布を求めることができ、これと記録媒体の保磁力の温度特性から、保磁力分布を得ることができる。
【００２４】
既に述べたように、本明細書で記録温度とは、近接場光照射によって局所的に温度が上昇することで低下した保磁力を、印加された外部磁界が局所的に上回る点における温度と定義した。ここで、外部磁界が一定でなく、位置に応じて変化する場合も、局所的に保磁力を外部磁界が上回った点での温度とみなす。上述した手法により、記録磁界分布と保磁力分布を得られるので、これらの分布から、記録温度を求めることができる。
【００２５】
図４は、記録媒体に近接場光を照射した場合の規格化温度上昇を示すシミュレーション図である。図４は、規格化温度上昇を等温線として示したもので、図４において半径方向位置が中心となるほど、また周方向位置が左側であるほど、規格化温度上昇が高い様子が読み取れる。
【００２６】
これに対応して、図２の各温度依存性を用いて、近接場光照射時の保磁力の分布を算出した結果を図５に示す。図２にあるように、Ｈｃ１，Ｈｃ２，Ｈｃ３のいずれの媒体も、規格化温度上昇が０．５である時の規格化保磁力は１．０であるので、図５では規格化保磁力１．０近傍に着目した結果を示している。Ｈｃ３は、規格化保磁力１．０近傍において保磁力の位置微分が最も急峻であるので、記録にあたっては最も望ましい。これに対して、Ｈｃ１の媒体は、Hｃ３の媒体よりも、規格化保磁力１．０近傍における保磁力の位置微分は緩やかであることが読み取れ、Ｈｃ２の媒体は、Ｈｃ１の媒体よりもさらに規格化保磁力１．０近傍における保磁力の位置微分は緩やかであることが読み取れる。
【００２７】
図５では揺らぎ場Ｈｆを考慮していないが、次に、揺らぎ場Ｈｆをも考慮した結果を示す。温度Ｔ、位置ｘ、時間ｔにおける揺らぎ場Hf(T,x,t)は、揺動散逸定理を満足する形態として次式が成立する。
【００２８】
【数２】
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（ここで、ｋＢ，α，γ，Ｖ，Ｍｓ，ｔ，Δｔは、それぞれボルツマン定数、磁気モーメントの歳差運動の減衰に関わるダンピング定数、磁気回転比、体積、飽和磁化、時間、シミュレーションを行うための最小単位時間を示す。）
【００２９】
すなわち、揺らぎ場は温度に依存している。そこで、温度に依存した揺らぎ場を発生させて算出した結果を、図６と図７に示す。図６の方が図７に比較して揺らぎ場が小さい場合を示している。いずれの場合も、Ｈｃ３では保磁力の局所的な変動が小さく、Ｈｃ２のような形状不安定性も生じにくいことが分かる。
【００３０】
図６と、図７の条件は、詳細に言えば、揺らぎ場の標準偏差が図６の方が図７の方よりも小さい場合に相当する。揺らぎ場の標準偏差は、上式(3)に示したように、他の条件が同じであれば、体積が小さいほど、大きくなる。よって図６と図７では、他の条件が同じであれば、図６の方が図７よりも粒子の体積が大きい場合に相当する。また、上式(3)に示したように、他の条件が同じであれば、飽和磁化が小さいほど、揺らぎ場の標準偏差は大きくなる。よって、図６と図７では、他の条件が同じであれば、図６の方が図７よりも飽和磁化が大きい場合に相当する。
【００３１】
以上の検討により、保磁力が、Tw近傍より低温領域において上式(1)のような温度依存性を有し、Tw近傍より高温領域において上式(2)のような温度依存性を有するような記録媒体が望ましいことが分かった。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明による情報記録システムの概略図。
【図２】磁性材料の保磁力の温度依存性を示す図。
【図３】作製した記録媒体の保磁力の温度特性を測定した結果を示す図。
【図４】記録媒体に近接場光を照射した場合の規格化温度上昇を示すシミュレーション図。
【図５】近接場光照射時の保磁力の分布を示す図。
【図６】揺らぎ場を考慮した近接場光照射時の保磁力の分布を示す図。
【図７】揺らぎ場を考慮した近接場光照射時の保磁力の分布を示す図。
【符号の説明】
【００３３】
１：情報記録媒体、１ａ：基板、１ｂ：熱拡散層、１ｃ：磁性層、１ｄ：保護層、２：光プローブ、３：磁気コイル、４：再生用磁気ヘッド、５：スライダ、１０：情報記録システム
【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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