(57)【要約】【課題】熱伝達を効率的に制御することのできる記録膜の提供。【解決手段】パターン形成された薄膜は、比較的高熱伝導率材料の領域によって分離された比較的低熱伝導率材料の領域を含む。低熱伝導率領域は、高熱伝導率材料の連続的なマトリックス中に構成された円筒又は直方体の形態で設けることができる。熱支援磁気記録媒体などのデータ記録媒体中で温度制御層として、この薄膜を使用することができる。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも部分的に薄膜の膜厚を貫通して延在する低熱伝導率材料の領域と、前記低熱伝導率材料の領域を分離する高熱伝導率材料の領域とを含む薄膜において、これらの領域が、前記低熱伝導率の領域よりも前記高熱伝導率の領域で、前記薄膜の膜厚を貫通する熱伝導がより大きくなるように構成および配置されている薄膜。
【請求項２】
前記低熱伝導率の領域が、実質的に円筒形である請求項１に記載された薄膜。
【請求項３】
前記実質的に円筒形である低熱伝導率の領域が、約２〜約５０ｎｍの断面直径を有する請求項２に記載された薄膜。
【請求項４】
前記低熱伝導率の領域が、実質的に長方形の断面を有する請求項２に記載された薄膜。
【請求項５】
前記実質的に長方形の断面が、約５〜約５０ｎｍの辺の長さを有する請求項４に記載された薄膜。
【請求項６】
前記低熱伝導率の領域が、約２〜約５０ｎｍの間隔で互いに隔置されている請求項１に記載された薄膜。
【請求項７】
前記低熱伝導率の領域が、酸化物、ホウ化物、炭化物、及び／又は窒化物を含む請求項１に記載された薄膜。
【請求項８】
前記低熱伝導率の領域が、ＳｉＯ２、ＺｒＯ２、ＮｉＯ、Ａｌ２Ｏ３、ＭｇＯ、Ｔａ２Ｏ５、ＴｉＯ２、ＨｆＢ２、ＴａＢ２、ＺｒＮ、ＴｉＮ、ＡｌＮ、Ｓｉ３Ｎ４、ＺｒＣ、及び／又はＳｉＣを含む請求項１に記載された薄膜。
【請求項９】
前記低熱伝導率の領域が、０．１ｃａｌ／ｓｅｃ／Ｋ／ｃｍよりも小さい熱伝導率を有する請求項１に記載された薄膜。
【請求項１０】
前記高伝導率の領域が、連続するマトリックスを含む請求項１に記載された薄膜。
【請求項１１】
前記高伝導率の領域が、金属又は金属合金を含む請求項１に記載された薄膜。
【請求項１２】
前記高熱伝導率の領域が、Ｃｕ、ＣｕＺｒ、Ａｕ、Ａｇ、Ａｌ、Ｐｔ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｗ、又はその合金を含む請求項１に記載された薄膜。
【請求項１３】
前記高熱伝導率の領域が、０．１ｃａｌ／ｓｅｃ／Ｋ／ｃｍより大きな熱伝導率を有する請求項１に記載された薄膜。
【請求項１４】
前記薄膜が、約５００ｎｍより薄い厚さを有する請求項１に記載された薄膜。
【請求項１５】
前記低熱伝導率の領域が、磁気記録媒体のビット・パターンに対応するパターンで配置されている請求項１に記載された薄膜。
【請求項１６】
前記低熱伝導率の領域の各々が、前記磁気記録媒体の１ビットに対応している請求項１５に記載された薄膜。
【請求項１７】
記録層と、該記録層に隣接するパターン形成された薄膜とを含むデータ記録媒体において、
前記薄膜が、少なくとも部分的に薄膜の膜厚を貫通して延在する低熱伝導率材料の領域と、前記低熱伝導率材料の領域を分離する高熱伝導率材料の領域とを含み、これらの領域が、前記低熱伝導率の領域よりも前記高熱伝導率の領域で、前記薄膜の膜厚を貫通する熱伝導がより大きくなるように構成および配置されているデータ記録媒体。
【請求項１８】
前記低熱伝導率の領域が、実質的に円筒形である請求項１７に記載されたデータ記録媒体。
【請求項１９】
前記低熱伝導率の領域が、実質的に直方体である請求項１７に記載されたデータ記録媒体。
【請求項２０】
前記低熱伝導率の領域が、０．１ｃａｌ／ｓｅｃ／Ｋ／ｃｍより小さい熱伝導率を有し、前記高熱伝導率の領域が、０．１ｃａｌ／ｓｅｃ／Ｋ／ｃｍより大きい熱伝導率を有する請求項１７に記載されたデータ記録媒体。
【請求項２１】
前記記録層が、ビット・パターンを含む請求項１７に記載されたデータ記録媒体。
【請求項２２】
前記低熱伝導率の領域が、前記記録層の前記ビット・パターンに対応するパターンに配置されている請求項２１に記載されたデータ記録媒体。
【請求項２３】
前期低熱伝導率の領域の各々が、前記記録層の１ビットに対応している請求項２２に記載されたデータ記録媒体。
【請求項２４】
前記記録層の各ビットが、ＦｅＰｔ、ＦｅＰｔＮｉ、ＣｏＣｒＰｔ、Ｃｏ／Ｐｔ多層体、及び／又は希土類／遷移金属合金を含む請求項２１に記載されたデータ記録媒体。
【請求項２５】
各ビットが、ＮｉＯ、ＳｉＯ２、及び／又はＣｒを含む材料によって分離されている請求項２１に記載されたデータ記録媒体。
【請求項２６】
前記記録媒体が熱支援記録媒体である請求項１７に記載されたデータ記録媒体。
【請求項２７】
パターン形成された温度制御層を製作する方法において、
空の領域及び充填された領域のパターンを含む、除去可能な材料の層を形成する段階と、
第１の熱伝導率を有する第１の材料で前記空の領域を充填する段階と、
前記除去可能な材料を除去する段階と、
それまで前記除去可能な材料によって占められていた領域を、前記第１の熱伝導率とは異なる第２の熱伝導率を有する第２の材料で充填する段階とを含む、温度制御層の製作方法。
【請求項２８】
前記第１の材料が、前記第２の材料よりも小さい熱伝導率を有する請求項２７に記載された温度制御層の製作方法。
【請求項２９】
前記除去可能な材料が、２ブロック共重合体膜又は配向されたゼオライト膜を含む請求項２７に記載された温度制御層の製作方法。
【請求項３０】
記録媒体と熱支援磁気記録ヘッドとを含む熱支援磁気記録システムにおいて、前記記録媒体が、磁気記録層と、前記磁気記録層に隣接するパターン形成された薄膜とを含み、
前記薄膜が、少なくとも部分的に薄膜の膜厚を貫通して延在する低熱伝導率材料の領域と、前記低熱伝導率材料の領域を分離する高熱伝導率材料の領域とを含み、これらの領域が、前記低熱伝導率の領域よりも前記高熱伝導率の領域で、前記薄膜の膜厚を貫通する熱伝導がより大きくなるように構成および配置されており、
前記熱支援磁気記録ヘッドが、前記記録媒体に隣接して配置可能であり、
前記熱支援磁気記録ヘッドが、磁気書き込み磁場を前記記録媒体に加えるための書き込み極と、前記書き込み極が前記磁気書き込み磁場を前記記録媒体に加える場所に近接する前記記録媒体を加熱するための熱源とを含む熱支援磁気記録システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
（連邦政府後援の研究又は開発に関する宣言）
本発明は、米国の国立標準技術研究所（ＮＩＳＴ）によって授与された契約第７０ＮＡＮＢ１Ｈ３０５６号に基づく米国政府の支援によってなされた。米国政府は、本発明に一定の権利を有する。
【０００２】
本発明は、パターン形成された薄膜、及び熱支援磁気記録媒体などのデータ記録媒体中での温度制御層としてのその薄膜の使用に関するものである。
【背景技術】
【０００３】
従来形態の磁気記録は、高ビット密度においては超常磁性による不安定性が問題であると予想されてきた。面密度を増加させるために磁気記録媒体の粒度が小さくされ、そのため、所与の材料及び温度では安定したデータ記憶がもはや実現できない超常磁性限界として知られた閾値まで到達している。
【０００４】
磁気記録システムの温度安定性は、極めて大きな磁気異方性を有する材料から形成された記録媒体を使用することによって改善できる。しかし、そのような硬質磁性材料は、ほとんど存在しない。さらに、現在利用できる磁性材料を用いると、記録ヘッドが、そのような材料に書き込むための十分な磁気書き込み磁場を発生させることは不可能である。
【０００５】
高面密度で記録するために媒体ノイズを制御するための現在の方法は、粒の横方向寸法を縮小することである。その結果として起こる粒の体積減少は、少なくとも１０年の期間にわたって記憶されるビットの温度安定性を保証するために、媒体の磁気結晶異方性のエネルギー密度の対応する増加によって補償されなければならない。Ｌ１０構造のＦｅＰｔ又はＣｏＰｔのような最近開発された粒状媒体の高磁気結晶異方性は、最大数Ｇビット／ｍｍ２（数Ｔビット／ｉｎｃｈ２）の面密度に対応するが、それによって、従来方式の書き込みはやはり妨げられる。
【０００６】
この板挟み状態を克服する一解決策は、外部の書き込み磁場により磁化を反転できる温度まで局部的に媒体を加熱することによって、一時的に媒体を軟質化させることである。熱支援磁気記録（ＨＡＭＲ）として知られたこの概念は、熱分布（プロフィール）の空間的及び時間的な変動の適切な管理に依存している。ＨＡＭＲでは、磁気記録媒体を局部的に加熱して、限定された領域中で記録媒体の保磁力を減少させ、それにより、熱源によって記録媒体の磁性が一時的に軟質化されている間に、印加された磁気記録書き込み磁場によって、加熱された領域の記録媒体の磁化がより容易に方向付けされる。ＨＡＭＲによって、粒の小さい媒体の使用が可能になる。それは、面密度の増大した記録にとって望ましく、また、室温における磁気異方性がより高いことによって、十分な温度安定性が保証される。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
加熱されるべき領域の望ましい寸法を確定する場合に、ＨＡＭＲ媒体の横方向の熱拡散は、考慮しなければならない要因である。Ｇビット／ｍｍ２（Ｔビット／ｉｎｃｈ２）の記録のための通常の寸法は、ビットのアスペクト比を１と仮定すると２５×２５ｎｍ２である。熱伝達システムによる伝達が、２５ｎｍのＦＷＨＭ（半値全幅）のガウス分布を有する場合、媒体中でさらに熱が拡散することは、許容できない。
【０００８】
ＨＡＭＲによって書き込まれる遷移部の幅及び湾曲は、横方向の熱分布の形状によって支配される。遷移部の湾曲は選択された書き込み温度の等温線に従うので、遷移部の幅は、トラック方向の温度勾配に比例する。リード・バック信号の最適な信号対雑音比は、トラックに直交する方向の直線の遷移部に対して得られる。最大面密度は、トラックを横切る一定の最小の遷移部の幅に対して得られる。したがって、長方形の温度分布が、円形の分布より優れている。
【０００９】
温度勾配は、熱拡散の駆動力であり、それによって、次に温度勾配が減少する。所与の媒体中での熱拡散速度は、媒体の熱拡散係数によって支配される。等方性熱拡散係数を有する媒体では、最初は長方形である任意の温度分布が、円形の分布に急速に変形される。これとは違って、一様に加熱された薄膜から、高熱拡散係数の材料の基質（マトリックス）中に埋設された低熱拡散係数の領域を含むパターン形成された放熱体（ヒート・シンク）への垂直の熱拡散によれば、放熱体のパターンに似るように、膜温度が局部的に変化する。
【００１０】
ＨＡＭＲの他の重要な観点は、熱伝達システムの効率及び媒体の冷却速度である。加熱については、媒体のキュリー点に近い温度まで媒体を十分加熱しなければならないが、冷却速度は、媒体が冷却されるまでの時間の間に、書き込まれた情報が温度により不安定になることを避けるために、十分速くなければならない。熱伝達システムの効率と冷却速度が大きいことは、互いに競合する要因である。冷却速度を大きくするには、一定の温度上昇をさせるために、より大きい加熱能力が必要である。
【００１１】
熱支援磁気記録及び他のタイプのシステムのために、熱伝達を効率的に制御することのできる記録膜が必要である。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明は、熱伝導率の比較的小さい材料の領域又は相と、熱伝導率の比較的大きい材料の領域又は相とを有する、パターン形成された薄膜を提供する。薄膜は、熱支援磁気記録媒体等で温度制御層として役立つ。一具体例では、薄膜の熱伝導率の大小の領域のパターンが、隣接する磁気記録層の記録ビット・パターンと整合し、したがって、熱が主に薄膜の高熱伝導率領域を通って記録層から伝導される。例えば、記録ビット領域からの熱伝導を減少させ、ビットを囲繞する領域での熱伝導を増加させるために、記録層の個々の記録ビットの下に低熱伝導率の領域を配置することができる。
【００１３】
本発明の一観点は、少なくとも部分的に膜厚を貫通して延在する低熱伝導率材料の領域と、低熱伝導率材料の領域を分離する高熱伝導率材料の領域とを含む薄膜であって、それらの領域は、低熱伝導率の領域より高熱伝導率の領域で、膜厚を貫通して熱をより多く伝導するように構成および配置された薄膜の提供である。
【００１４】
本発明の他の観点は、記録層と、記録層に隣接するパターン形成された薄膜とを含むデータ記録媒体の提供である。薄膜は、少なくとも部分的に膜厚を貫通して延在する低熱伝導率材料の領域と、低熱伝導率材料の領域を分離する高熱伝導率材料の領域とを含み、それらの領域は、低熱伝導率の領域より高熱伝導率の領域で、膜厚を貫通して熱をより多く伝導するように構成および配置される。
【００１５】
本発明の他の観点は、パターン形成された温度制御層を製作する方法の提供である。この方法は、空の領域及び充填された領域のパターンを含む除去可能な材料の層を形成する段階と、第１の熱伝導率を有する第１の材料で空の領域を充填する段階と、除去可能な材料を除去する段階と、除去可能な材料によってそれまで占められていた領域を、第１の熱伝導率とは異なる第２の熱伝導率を有する第２の材料で充填する段階とを含む。
【００１６】
本発明の他の観点は、記録媒体と熱支援磁気記録ヘッドとを含む熱支援磁気記録システムを提供することである。記録媒体は、磁気記録層と、磁気記録層に隣接するパターン形成された薄膜とを含む。薄膜は、少なくとも部分的に膜厚を貫通して延びる低熱伝導率材料の領域と、低熱伝導率材料の領域を分離する高熱伝導率材料の領域とを含み、それらの領域は、低熱伝導率の領域よりも高熱伝導率の領域で、膜厚を貫通して熱をより多く伝導するように構成および配置されている。熱支援磁気記録ヘッドは、記録媒体に隣接して配置可能であり、磁気書き込み磁場を記録媒体に加えるための書き込み極と、書き込み極が磁気書き込み磁場を記録媒体に加える場所に近接する記録媒体を加熱するための熱源とを含む。
【００１７】
本発明のこれら及び他の観点は、以下の記述から、より明らかになるはずである。
【実施例】
【００１８】
本発明は、比較的低熱伝導率の領域と比較的高熱伝導率の領域とを含む、パターン形成された薄膜を提供する。本明細書で使用される用語「低熱伝導率」及び「高熱伝導率」は、一方の材料の熱伝導率が他方の材料の熱伝導率より小さいことを示す相対的な用語である。例えば、低熱伝導率領域は、高熱伝導率材料熱伝導率より少なくとも１０％小さい熱伝導率を有することができるが、通常は少なくとも１００％小さい。
【００１９】
薄膜は、磁気又は他のタイプのデータ記録媒体などの様々な用途において温度制御のために使用できる。一実施例では、薄膜温度制御層が、熱支援磁気記録媒体に設けられる。熱支援磁気記録媒体での使用を本明細書で主に述べるが、本発明の薄膜温度制御層は、レーザ材料処理及び光記録など、温度分布を横方向で限定する必要のある他の用途において使用できることを理解すべきである。
【００２０】
図１は、熱支援磁気記録ヘッドを含むディスク・ドライブ１０の絵画表現の図である。ディスク・ドライブ１０は、ディスク・ドライブの様々な構成部材を収容するように寸法付けられ構成されたハウジング１２を含む（この図では、上側部分が取り外され、下側部分が見えている）。ディスク・ドライブ１０は、少なくとも１つの磁気記憶媒体１６を回転させるためのスピンドル・モータ１４をハウジング内に含み、その記録媒体は、垂直磁気記録媒体とすることができる。少なくとも１つのアーム１８がハウジング１２内に収容され、各アーム１８は、記録ヘッド又はスライダ２２を有する第１の末端部２０と、軸受２６によってシャフトに枢動的に取り付けられた第２の末端部２４とを有する。駆動モータ２８が、アーム１８を枢動してディスク１６の所望の領域又はトラック２７の上に記録ヘッド２２を位置付けるために、アームの第２の末端部２４に配置される。駆動モータ２８は、この図に示していないがこの技術分野ではよく知られている制御器によって制御される。
【００２１】
図２は、ＨＡＭＲのヘッド２２と、本発明の実施例によるパターン形成された薄膜温度制御層４０を含む磁気記録媒体１６との部分概略側面図である。本発明の実施例について、垂直磁気記録媒体として媒体１６を参照して本明細書で述べているが、熱支援記録の使用が望ましい他のタイプの記録ヘッド及び／又は記録媒体とともに、本発明の観点を使用できることは理解されるはずである。
【００２２】
ＨＡＭＲヘッド２２は、ヨーク又はペデスタル３５によって磁気的に結合された主書き込み極３０と、帰還極又は対抗極３２とを含む書き込み器領域を含む。書き込み極３０だけを有して帰還極３２又はヨーク３５なしでＨＡＭＲヘッド２２を構成できることは、理解されるはずである。磁化コイル３３が、ＨＡＭＲヘッド２２を励磁するために、ヨーク又はペデスタル３５を取り巻くことができる。ＨＡＭＲヘッド２２は、図示していないが読み出しヘッドを含むこともでき、それは、この技術分野で一般に知られているような、任意の従来タイプの読み出しヘッドとすることができる。記録媒体１６は、例えば矢印Ａの方向に移動するように、記録ヘッド２２に隣接して、又はその下に配置される。
【００２３】
図２に示すように、記録ヘッド２２は、書き込み極３０が磁気記録書き込み磁場Ｈを記録媒体１６に加える場所に近接した磁気記録媒体１６を加熱するためのＨＡＭＲのための構造体も含む。具体的には、ＨＡＭＲのための構造体は、例えば、参照番号５０で概略的に示した平板状の光導波路を含むことができる。導波路５０は、光源５２と光学的に連通している。光源５２は、例えばレーザ・ダイオード、又は光ビーム５４を導波路５０に結合するために適切な他のレーザ光源とすることができる。光ビーム５４を導波路５０に結合するための、周知の様々な技術を本発明とともに使用することができ、例えば、光源５２は、光ファイバ、及び光ファイバから回折格子（図示せず）に向けて光ビーム５４を平行にするための総合球面レンズなどの外部光学部材と共同して作動できる。或いは、例えば、導波路５０上にレーザを取り付けることができ、外部の光学的構成部材を必要としないで光ビーム５４を導波路５０に直接結合できる。光ビーム５４が導波路５０に結合されると、光は、光導波路５０を経由して、記録ヘッド２２の空気軸受表面（ＡＢＳ）に隣接して形成された、導波路５０の先端切断形状の端部５６に向けて伝播することができる。
【００２４】
図２に示すように、熱支援磁気記録媒体１６は、本発明のパターン形成された薄膜温度制御層４０を含む。記録媒体１６は、また、基板３８と、任意選択で軟質下層３９と、磁気記録層４２と、保護膜４３とを含む。基板３８は、セラミック・ガラス、アモルファス・ガラス、アルミニウム、又はＮｉＰ被覆ＡｌＭｇなどの任意の適切な材料で製作することができる。軟質下層３９は、通常の厚さが約５０〜約１０００ｎｍであり、ＣｏＦｅ、ＦｅＣｏＢ、ＦｅＡｌＮ、ＦｅＡｌＳｉ、ＮｉＦｅ、ＣｏＺｒＮｂ、又はＦｅＴａＮなどの任意の適切な材料で製作できる。軟質下層３９は、（ＦｅＣｏＢ／Ｔａ）・ｎ（ここで、ｎは２〜１０である）、又は（ＦｅＡｌＳｉ／Ｃ）・ｎ（ここで、ｎは２〜１０である）のような積層構造体も含むことができる。軟質下層３９は、Ｃｕ／（ＩｒＭｎ／ＦｅＣｏ）・ｎ  （ここで、ｎは１から５である）などの置換バイアス構造体をさらに含むことができる。磁気記録層４２は、通常の厚さが約５〜約３０ｎｍであり、ＦｅＰｔ、ＦｅＰｔＮｉ、ＣｏＣｒＰｔ、Ｃｏ／Ｐｔ多層体、及び希土類／遷移金属合金などの、周囲温度で比較的大きい異方性を有する材料を含むことができる。
【００２５】
種層（図示せず）を、例えば軟質下層３９と温度制御層４０との間に、又はパターン形成された薄膜４０と記録層４２との間に任意選択で設けることができる。種層は、通常の厚さが約１〜約５０ｎｍであり、その後に被着される層の配向及び結晶粒度などの特性を制御するために使用することができる。例えば、種層は、その後に被着される膜４２の配向を制御するＰｔなどの面心立方構造材料とすることができ、または、その後に被着される層の結晶粒度を制御し、エピタキシャル成長を促進するＲｕ又はＲｈなどの材料とすることができ、または、それらの組み合わせとすることができる。種層は、ＣｏＣｒ、ＣｏＣｒＲｕ、Ｒｕ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｒｈ、Ｔａ、ＴｉＣ、インジウム・スズ酸化物（ＩＴＯ）、ＡｌＮ、ＴｉＮ、又はＺｎＯなどの材料の１つ又は複数の層から製作できる。その構造的な特性に加えて、種層の温度特性は、磁気記録層及び温度制御層の温度特性と対応すべきである。保護層４３は、ダイアモンド状炭素などの任意の適切な材料から製作することができる。
【００２６】
図３は、パターン形成された薄膜温度制御層４０の細部を示した、磁気記録媒体１６の拡大図である。図４は、薄膜温度制御層４０の等角断面図である。薄膜４０は、比較的熱伝導率の小さい材料の領域又は相４０ａと、比較的熱伝導率の大きい材料の領域又は相４０ｂとを含む。図４に、より明確に示すように、低熱伝導率領域４０ａは、高熱伝導率材料のマトリックス４０ｂによって分離された円筒形の形態で設けることができる。各円筒形領域４０ａは、直径Ｄが通常約２〜約５０ｎｍの範囲、例えば約１０〜約２５ｎｍの範囲である。隣接する断熱円筒４０ａ同士の間隔Ｓは、通常約２〜約５０ｎｍの範囲、例えば約５〜約２５ｎｍの範囲である。温度制御層４０の厚さＴは、通常約２０〜約５００ｎｍの範囲、例えば約１００〜約２００ｎｍの範囲である。
【００２７】
一般的な円筒形の断熱領域４０ａの配列を図３及び図４に示すが、本発明によれば他の形状及び配置を使用することができる。例えば、円筒形領域４０ａは、円形断面の代わりに、正方形、長方形、環状及びその他の任意の適切な断面を有することができ、側壁の長さが約５〜約５０ｎｍの直方体などとすることができる。高熱伝導率領域４０ｂは、通常、低熱伝導率材料の分離された領域４０ａを囲繞する連続したマトリックスを含む。しかし、或いは、高熱伝導率領域４０ｂは、不連続のマトリックスとして設けることができる。例えば、高熱伝導率領域は、低熱伝導率材料の同心環状領域によって分離される同心環状領域として設けることができる。
【００２８】
本発明によれば、図３及び図４に示す低熱伝導率の領域４０ａは、セラミック、ガラス、又は低熱拡散係数の金属などの任意の適切な材料を含むことができる。例えば、領域４０ａは、酸化物、ホウ化物、窒化物、炭化物を含むことができる。領域４０ａの具体的な材料は、ＳｉＯ２、ＺｒＯ２、ＮｉＯ、Ａｌ２Ｏ３、ＭｇＯ、Ｔａ２Ｏ５、及びＴｉＯ２から選択される酸化物、ＨｆＢ２及びＴａＢ２から選択されるホウ化物、ＺｒＮ、ＴｉＮ、ＡｌＮ、及びＳｉ３Ｎ４から選択される窒化物、並びにＺｒＣ及びＳｉＣから選択される炭化物、Ｔｉ及びＳｃから選択される金属を含む。例えば、低熱伝導率領域４０ａは、通常、ＳｉＯ２、ＮｉＯ、又はＡｌ２Ｏ３を含むことができる。
【００２９】
高熱伝導率領域４０ｂは、金属、金属合金、又は半導体などの任意の適切な材料を含むことができる。例えば、領域４０ｂは、Ｃｕ、ＣｕＺｒ、Ａｕ、Ａｌ、Ｐｔ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｗ、及び／又はＳｉを含むことができる。具体的な例として、高熱伝導率の領域４０ｂは、Ｃｕ、ＣｕＺｒ、又はＡｕから製作できる。
【００３０】
表１に、本発明に関連した選択可能材料のいくつかを、低熱伝導率材料から高熱伝導率材料の順に列挙する。ＳｉＯ２、ＺｒＯ２、及びＴｉＯ２などの酸化物は、有効な熱遮蔽体として作用して役立つが、Ｃｕ、Ａｇ、Ａｕ、及びＡｌなどの金属、或いはＣｕＺｒなどの合金は、高熱伝導率材料又は熱放電材料として良好な選択肢である。
【００３１】
【表１】
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【００３２】
図５に、本発明の実施例による、記録層４２がその上に被着された、図４に示すパターン形成された薄膜温度制御層に類似のパターン形成された薄膜温度制御層４０を示す。記録層４２は、スペーサ（間隔保持）領域４２ｂによって分離された、記録領域４２ａのビットのパターンを含む。記録領域４２ａ用の通常の材料は、ＦｅＰｔ、ＦｅＰｔＮｉ、ＣｏＣｒＰｔ、Ｃｏ／Ｐｔ多層体、及び／又は希土類／遷移金属合金を含む。スペーサ領域４２ｂに適切な材料は、ＮｉＯ、ＳｉＯ２、及び／又はＣｒを含む。
【００３３】
図５に示す実施例では、記録領域４２ａは、その下にある低熱伝導率の領域４０ａと実質的に位置合わせされた円筒形の形態で設けられる。円筒形の記録領域４２ａは、記録媒体の個々の記録トラックに沿って配列できる。しかし、他の任意の適切な配列又は形状を使用できる。例えば、円形断面の代わりに、記録領域４２ａは、正方形、長方形、又は環状の断面を有することができる。低熱伝導率の領域４０ａと記録領域又はビット４２ａとを位置合わせすることによって、記録層４２を加熱すると、記録層４２から選択的に熱が伝導され、それにより、各記録領域４２ａの熱伝導速度が、それを囲繞する領域の速度より小さくなる。本温度制御層は、例えば参照により本明細書に援用される米国特許出願第１０／４４７６０２号に記載されているように、パターン形成された磁気記録層と組み合わせることができる。
【００３４】
図２〜図５に示す実施例では、薄膜温度制御層は、良好な熱伝導体４０ｂのマトリックス中に埋設された、断熱材料から製作された柱状体４０ａのパターンを含む。図５に示すように、磁気記録層４２が温度制御層４０上に被着されると、ＨＡＭＲの動作中にその結果生じる垂直方向への熱伝達の変化によって、磁気記録層が粒状又は連続体であるかにかかわらず、最大温度及び垂直方向温度勾配がそれに関連して変化する。大きな温度上昇が柱状体４０ａの上方で起こり、その中間充填体４０ｂの上方では、温度上昇は小さい。記録層４２のビット・パターンは、放熱領域のパターンによって予め規定することができ、加熱力は、良好な伝導性の中間充填体間／不十分な伝導性の柱状体の上部において、磁性層の最大の温度上昇が、書き込み温度よりかなり低く／それよりかなり高くなるように調節することができる。横方向の温度変化が放熱パターンによって支配されるので、横方向への熱源の限定という高度な要求が軽減される。
【００３５】
本発明の温度制御層は、従来のリソグラフィ、２ブロック共重合体リソグラフィ、多孔性ゼオライト膜中への金属電着、ブロック共重合体鋳型を使用した反応性イオン・エッチング、複製（ｒｅｐｌｉｃａｔｉｏｎ）などの任意の適切な処理技術によって製作できる。
【００３６】
一方法は、従来のリソグラフィを使用して放熱層を物理的にパターン形成することである。レジストのパターン形成及びその後の反応性イオン・エッチングによって、溝を形成し、次いで、Ｃｕ、Ａｇ、Ａｕ、又はＡｌなどの高伝導性金属でその溝を充填し、その後平坦化する。しかし、リソグラフィ分解能の限界によって、この手法が限定されることがある。例えば、約２０ｎｍの分解能を、電子ビーム・リソグラフィ及びＰＭＭＡレジスト材料を使用して達成することができる。
【００３７】
他の実施例では、２ブロック共重合体を使用して所望のリソグラフィ分解能を達成できる。例えば、ＰＭＭＡ／ポリスチレン・２ブロック共重合体を使用することができる。処理には、自己集合した２ブロック共重合体膜のリソグラフィによる形成、ＵＶによる露光、及びブロック材料の１つの除去が含まれる。一実施例では、円筒相が除去されて、より堅い非伝導性の材料で充填できる。他の実施例では、囲繞するマトリックス相が除去されて、除去された領域中に良好な熱伝導性の材料を電着し、その後に円筒領域を除去し、低熱伝導率材料で充填することができる。次いで、最終構造体が、例えばＣＭＰによって平坦化される。２ブロック共重合体を用いたこの手法を使用すると、柱状体の直径は、１０ｎｍ又は５ｎｍ程度に小さくすることができる。
【００３８】
能動的にパターン形成し、エッチングする代替の方法は、ゼオライトなどのナノ細孔性又はメソ細孔性の材料を使用することであり、孔／溝が高伝導性金属で充填される。金属ナノワイヤを配向されたゼオライト膜中に形成することができる。表２に、適切なゼオライト材料の例を列挙する。金属ナノワイヤを形成するために、反応性イオン・エッチング用の鋳型として、ブロック共重合体を使用できる。本発明とともに多孔性ｂ配向ＭＦＩ膜を使用することもできる。
【００３９】
【表２】
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【００４０】
図６及び図７に、それぞれ予想される空間的及び時間的な温度変動についての数値シミュレーション結果を示す。結果は、２ｎｍ及び１ｆｓの空間的及び時間的な刻みと、以下の入力パラメータとを使用した時間−領域有限差分コードによって得られる。１０ｎｍのＦＷＨＭガウス分布による３３０ｍＷ／μｍ２の熱源を、ｔ＝０で即時にスイッチを入れる。この時点で、その熱源は、４０ｎｍのところに配置され、その後に負の値の方向に５０ｍ／ｓの一定速度で移動する。磁気記録層は、厚さが１０ｎｍであり、熱容量が３．７３×１０６Ｊ／ｍ３Ｋであり、垂直熱伝導率が９９．２Ｗ／ｍＫである。この層の横方向の熱伝導率は、この層の粒特性を考慮するために、１／１００の小ささである０．９９２Ｗ／ｍＫに設定される。温度制御層の厚さは、１００ｎｍである。温度制御層の高伝導率のマトリックスは、金と仮定され、その熱容量及び熱伝導率は、それぞれ２．４９ｅ６Ｊ／ｍ３Ｋ及び３１７Ｗ／ｍＫに設定される。放熱体の低伝導性部分は、トラック方向に沿って及びそれを横切る寸法が、それぞれ１６×３２ｎｍの直方体と仮定される。これらの部分の熱容量が金の値と同一に設定されているが、それらの熱伝導率は、０．９９２Ｗ／ｍＫ、すなわち磁気記録層中の横方向の熱伝導率程度に低く設定される。他の層は、まったく計算に考慮されず、磁気記録層から空中へ、又は温度制御層から基板への熱伝達は全くないと仮定される。
【００４１】
図６は、増分が５０ｐｓである様々な時間について、トラック方向でのトラックの表面温度の空間的分布である。これらの分布は、最大の温度が、比較的高熱伝導率の領域４０ｂ及び比較的低熱伝導率の領域４０ａを含む放熱パターンに依存していることを示している。
【００４２】
図７は、表面のトラックを横切る様々な位置、及び熱源の中心点の下の様々な深さにおいて、時間に対する温度変化を示し、放熱パターンが、表面における最大の温度だけでなく垂直方向の温度勾配も支配することを表している。
【００４３】
例示の目的で本発明の特定の実施例を上記に述べてきたが、特許請求の範囲に定義された本発明から逸脱することなく、本発明の細部について多数の変更を実施することができることは、当業者に明らかなはずである。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】熱支援磁気記録ヘッドと、本発明の実施例による薄膜温度制御層を有する記録媒体とを含むディスク・ドライブ記憶システムの絵画表現の図。
【図２】熱支援磁気記録ヘッド及び本発明の実施例による薄膜温度制御層を含む記録媒体の部分概略図。
【図３】本発明の実施例による比較的高熱伝導率の領域と比較的低熱伝導率の領域とを含む薄膜温度制御層を示した、図２に示す磁気記録媒体１６の拡大図。
【図４】図３に示す薄膜温度制御層の等角断面図。
【図５】本発明の実施例による薄膜温度制御層上に被着された磁気記録層を示す等角断面図。
【図６】本発明の実施例による薄膜温度制御層を含む熱支援磁気記録媒体のトラックに沿った位置に対して温度をプロットした、空間的な熱分布の図。
【図７】本発明の実施例による薄膜温度制御層を含む熱支援磁気記録媒体について、時間に対して温度をプロットした、時間的な熱分布の図。
【符号の説明】
【００４５】
１６  磁気記憶媒体
３９  下層
４０  薄膜温度制御層
４０ａ  低熱伝導率領域
４０ｂ  高熱伝導率領域
４２  磁気記録層
４２ａ  記録領域
４２ｂ  スペーサ領域
４３  保護膜
【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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【外国語明細書】
2006196151000001.pdf