(57)【要約】近接場光の増強度を高めるという観点から半導体部材と金属部材との組み合わせを好適に選択する。デバイス（１）は、半導体基板（１０１）と金属端（１０２）とを備え、半導体基板にエネルギーが供給されことで金属端に近接場光が発生するデバイスであり、金属端は第１金属と第２金属とを含む合金から構成され、第１金属の共鳴波長がＲｍ１であり、第２金属の共鳴波長がＲｍ２であり、半導体基板の共鳴波長がＲｓであるとすると、Ｒｍ１＜Ｒｓ＜Ｒｍ２という条件を満たしている。
2015186240.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体部材と金属部材とを備え、前記半導体部材にエネルギーが供給されることで前記金属部材に近接場光が発生するデバイスであって、
前記金属部材は第１金属と第２金属とを含む合金から構成されており、
前記第１金属の共鳴波長がＲｍ１であり、前記第２金属の共鳴波長がＲｍ２であり、前記半導体部材の共鳴波長がＲｓであるとすると、Ｒｍ１＜Ｒｓ＜Ｒｍ２という条件を満たしている
ことを特徴とするデバイス。
【請求項２】
半導体部材と金属部材とを備え、前記半導体部材にエネルギーが供給されることで前記金属部材に近接場光が発生するデバイスであって、
前記半導体部材は、第１元素、第２元素及び第３元素を含む混晶から構成されており、
前記混結のうち前記第１元素と前記第２元素とを含む第１混晶の共鳴波長がＲｓ１であり、前記混結のうち前記第１元素と前記第３元素とを含む第２混晶の共鳴波長がＲｓ２であり、前記金属部材の共鳴波長がＲｍであるとすると、Ｒｓ１＜Ｒｍ＜Ｒｓ２という条件を満たしている
ことを特徴とするデバイス。
【請求項３】
前記共鳴波長は、前記近接場光の増強度が極大になる部材固有の波長であることを特徴とする請求項１又は２に記載のデバイス。
【請求項４】
半導体部材と金属部材とを備え、前記半導体部材にエネルギーが供給されることで前記金属部材に近接場光が発生するデバイスであって、
前記金属部材は、少なくとも第１金属と第２金属とが所定比率で混合された合金から構成されている
ことを特徴とするデバイス。
【請求項５】
前記第１金属は金（Ａｕ）であり、前記第２金属は銀（Ａｇ）であることを特徴とする請求項４に記載のデバイス。
【請求項６】
前記半導体部材はＧａＡｓから構成されていることを特徴とする請求項４又は５に記載のデバイス。
【請求項７】
半導体部材と金属部材とを備え、前記半導体部材にエネルギーが供給されることで前記金属部材に近接場光が発生するデバイスであって、
前記半導体部材は、少なくとも第１元素、第２元素及び第３元素を含む混晶から構成されていることを特徴とするデバイス。
【請求項８】
前記第１元素はＧａであり、前記第２元素はＡｓであり、前記第３元素はＩｎ、Ａｌ、Ｓｂ又はＰであることを特徴とする請求項７に記載のデバイス。
【請求項９】
前記金属部材は金（Ａｕ）又は銀（Ａｇ）であることを特徴とする請求項７に記載のデバイス。
【請求項１０】
請求項１に記載のデバイスを備えたことを特徴とする記録装置。
【請求項１１】
前記半導体部材に所定波長の光を照射する光源を更に備えたことを特徴とする請求項１０に記載の記録装置。
【請求項１２】
前記所定波長は、前記半導体部材の共鳴波長又は金属部材の共鳴波長であることを特徴とする請求項１１に記載の記録装置。
【請求項１３】
前記半導体部材に接続された一対の電極を更に備えたことを特徴とする請求項１０に記載の記録装置。
【請求項１４】
さらに書込み磁極を備えたことを特徴とする請求項１２に記載の記録装置。
【請求項１５】
ディスクに対して情報を記録するための記録ヘッドと、
前記ディスクを回転させる回転機構と、
前記記録ヘッドと前記回転機構を制御する制御手段と
を備え、
前記記録ヘッドは、請求項１に記載のデバイスを備えていることを特徴とする記録装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、熱アシスト磁気記録方式に必要な微小熱スポットを形成するためのデバイス及びこのようなデバイスを用いた記録装置の技術分野に関する。
【背景技術】
【０００２】
磁気記録における記録密度を高めるための方法として、磁気記録媒体を構成する磁性粒子の粒径を小さくする方法が例示される。しかしながら、磁気記録媒体を構成する磁性粒子の粒径が小さくなるほど、熱揺らぎが増大する。その結果、記録状態が不安定になるおそれがある。このような熱揺らぎの増大を防ぐための方法として、磁気記録媒体の保磁力を高める方法が例示される。一方で、磁気ヘッドが生成可能な磁界の大きさには限界があるため、磁気記録媒体の保磁力が高くなると、磁気記録媒体への記録が困難又は不可能になるおそれがある。【０００３】
そこで、記録時に磁気記録媒体に照射される光を用いて磁気記録媒体上に熱スポットを形成することで、記録時に磁気記録媒体の保磁力を一時的に低下させることが可能なＨＡＭＲ（Ｈｅａｔ  Ａｓｓｉｓｔｅｄ  Ｍａｇｎｅｔｉｃ  Ｒｅｃｏｒｄｉｎｇ：熱アシスト磁気記録）方式が注目されている。ＨＡＭＲ記録方式においては、熱スポットの直径は、記録マークの大きさと同程度の数十ナノメートルに小さくなっていることが好ましい。このような微小な直径を有する（典型的には、回折限界以下の直径を有する）熱スポットを形成するためには、近接場光を利用することが好ましい。【０００４】
このため、近接場光を利用するデバイスとして、様々な構造を有する近接場光デバイスが提案されている。例えば、特許文献１には、量子ドットを含む半導体基板と、当該半導体基板上に形成される金属端（出力端）とを備える近接場光デバイスが開示されている。特許文献２には、ＮＦＴ（Ｎｅａｒ  Ｆｉｅｌｄ  Ｔｒａｎｓｄｕｃｅｒ）を備える近接場光デバイスが開示されている。特許文献３には、半導体基板上に近接場光を発生する層構造の金属端（金属アンテナ）が形成されている近接場光デバイスが開示されている。特許文献４には、半導体基板上に誘電体層を介して近接場光を発生する金属端（金属アンテナ）が形成されている近接場光デバイスが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】国際公開第２０１２／１１１８１６号パンフレット
【特許文献２】米国特許出願公開第２０１４／００５００５８号明細書
【特許文献３】特開２０１０−１２９１６６号公報
【特許文献４】特開２０１０−１４６６３８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、特許文献１には、半導体基板の材料としてＧａＡｓが採用され且つ金属端の材料としてＡｕが採用される例が開示されている。特許文献２には、ＮＦＴの具体的な材料が開示されていない。特許文献３には、半導体基板の材料としてＳｉＣ、ＡｌＰ、ＺｎＯ、ＺｎＳ、ＺｎＳｅ、ＧａＮ及びＴｉＯ２のいずれかが採用され且つ金属端の材料として異なる波長に対応して共鳴状態を起こす２種の金属が採用される例が開示されている。特許文献４には、半導体基板の材料としてＳｉＣ、ＡｌＰ、ＺｎＯ、ＺｎＳ、ＺｎＳｅ、ＧａＮ及びＴｉＯ２のいずれかが採用され且つ金属端の材料としてＰｔ、Ｍｇ、Ａｕ、Ａｌ及びＡｇのいずれかが採用される例が開示されている。しかしながら、特許文献１から特許文献４には、近接場光の増強度（つまり、半導体基板に入射する入射光の光強度に対する、金属端から出射する近接場光の光強度の比率）を高めると言う観点からの半導体基板と金属端との組み合わせの選択方法については何ら記載されていない。このため、近接場光の増強度を高めると言う観点から見れば、半導体基板と金属端との組み合わせの選択に改善の余地があると想定される。【０００７】
本発明は、近接場光の増強度を高めるという観点から半導体部材と金属部材との組み合わせが好適に選択されたデバイス及びこのようなデバイスを備える記録装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
第１のデバイスは、半導体部材と金属部材とを備え、前記半導体部材にエネルギーが供給されることで前記金属部材に近接場光が発生するデバイスであって、前記金属部材は第１金属と第２金属との合金から構成されており、前記第１金属の共鳴波長がＲｍ１であり、前記第２金属の共鳴波長がＲｍ２であり、前記半導体部材の共鳴波長がＲｓであるとすると、Ｒｍ１＜Ｒｓ＜Ｒｍ２という条件を満たしている。【０００９】
第２のデバイスは、半導体部材と金属部材とを備え、前記半導体部材にエネルギーが供給されることで前記金属部材に近接場光が発生するデバイスであって、前記半導体部材は、第１元素、第２元素及び第３元素を含む混晶から構成されており、前記混結のうち前記第１元素と前記第２元素とを含む第１混晶の共鳴波長がＲｓ１であり、前記混結のうち前記第１元素と前記第３元素とを含む第２混晶の共鳴波長がＲｓ２であり、前記金属部材の共鳴波長がＲｍであるとすると、Ｒｓ１＜Ｒｍ＜Ｒｓ２という条件を満たしている。【００１０】
第３のデバイスは、半導体部材と金属部材とを備え、前記半導体部材にエネルギーが供給されることで前記金属部材に近接場光が発生するデバイスであって、前記金属部材は、少なくとも第１金属と第２金属とが所定比率で混合された合金から構成されている。【００１１】
第４のデバイスは、半導体部材と金属部材とを備え、前記半導体部材にエネルギーが供給されることで前記金属部材に近接場光が発生するデバイスであって、前記半導体部材は、少なくとも第１元素、第２元素及び第３元素を含む混晶から構成されている。【００１２】
第１の記録装置は、上述の第１のデバイスから第４のデバイスのうちのいずれか一つを備える。【００１３】
第２の記録装置は、ディスクに対して情報を記録するための記録ヘッドと、前記ディスクを回転させる回転機構と、前記記録ヘッドと前記回転機構を制御する制御手段と備え、前記記録ヘッドは、上述の第１のデバイスから第４のデバイスのうちのいずれか一つを備える。【００１４】
本発明の記録装置は、本発明のデバイスを備える。【００１５】
本発明の作用及び他の利得は次に説明する実施するための形態から明らかにされる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】第１実施例のデバイスの構造を示す側面図である。
【図２】デバイスの近接場光増強度をシミュレーションするためのシミュレーションモデルを説明するための図である。
【図３】デバイスにおける共鳴波長の定義を説明するための図及びグラフである。
【図４】金属部材がＡｕ、半導体部材がＧａＡｓからなるデバイスと、金属部材がＡｇ、半導体部材がＧａＡｓからなるデバイスにおける入射光の波長と近接場光の増強度との関係を示すグラフである。
【図５】金属部材がＡｕとＡｇの合金、半導体部材がＧａＡｓからなるデバイスにおいて、ＡｕとＡｇの混合比率を変化させた場合の入射光の波長と近接場光の増強度との関係を示すグラフである。
【図６】金属部材がＡｕ、半導体部材がＧａＡｓからなるデバイスと、金属部材がＡｕ、半導体部材がＧａＳｂからなるデバイスにおける入射光の波長と近接場光の増強度との関係を示すグラフである。
【図７】金属部材がＡｕ、半導体部材がＧａ、Ａｓ、Ｓｂの混晶からなるデバイスにおいて、ＡｓとＳｂの混合比率を変化させた場合の入射光の波長と近接場光の増強度との関係を示すグラフである。
【図８】金属部材がＡｇ、半導体部材がＧａＡｓからなるデバイスと、金属部材がＡｇ、半導体部材がＡｌＡｓからなるデバイスにおける入射光の波長と近接場光の増強度との関係を示すグラフである。
【図９】金属部材がＡｇ、半導体部材がＧａ、Ａｌ、Ａｓの混晶からなるデバイスにおいて、ＡｌとＡｓの混合比率を変化させた場合の入射光の波長と近接場光の増強度との関係を示すグラフである。
【図１０】金属部材がＡｇ、半導体部材がＧａＡｓからなるデバイスと、金属部材がＡｇ、半導体部材がＧａＰからなるデバイスにおける入射光の波長と近接場光の増強度との関係を示すグラフである。
【図１１】金属部材がＡｇ、半導体部材がＧａ、Ａｓ、Ｐの混晶からなるデバイスにおいて、ＡｓとＰの混合比率を変化させた場合の入射光の波長と近接場光の増強度との関係を示すグラフである。
【図１２】金属部材がＡｕ、半導体部材がＧａＡｓからなるデバイスと、金属部材がＡｕ、半導体部材がＩｎＡｓからなるデバイスにおける入射光の波長と近接場光の増強度との関係を示すグラフである。
【図１３】金属部材がＡｕ、半導体部材がＧａ、Ｉｎ、Ａｓの混晶からなるデバイスにおいて、ＩｎとＡｓの混合比率を変化させた場合の入射光の波長と近接場光の増強度との関係を示すグラフである。
【図１４】デバイスの半導体部材の変形例を示す側面図である。
【図１５】光励起型のデバイスを備える磁気ヘッドを示す側面図である。
【図１６】電流注入型のデバイスを備える磁気ヘッドを示す側面図である。
【図１７】本発明のデバイスを備える磁気ヘッドを組み込んだハードディスクドライブの構成を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、デバイス及び記録装置の実施形態について説明する。
【００１８】
＜１＞
第１実施形態のデバイスは、半導体部材と金属部材とを備え、前記半導体部材にエネルギーが供給されることで前記金属部材に近接場光が発生するデバイスであって、前記金属部材は第１金属と第２金属とを含む合金から構成されており、前記第１金属の共鳴波長がＲｍ１であり、前記第２金属の共鳴波長がＲｍ２であり、前記半導体部材の共鳴波長がＲｓであるとすると、Ｒｍ１＜Ｒｓ＜Ｒｍ２という条件を満たしている。
【００１９】
第１実施形態のデバイスによれば、共鳴波長がＲｍ１である第１金属（典型的には、金属単体）と、共鳴波長がＲｍ２である第２金属（典型的には、金属単体）とを含む合金で金属部材が構成されている。更に、Ｒｍ１＜Ｒｓ＜Ｒｍ２を満たす共鳴波長Ｒｓを有する半導体材料で半導体部材が構成されている（つまり、半導体部材の共鳴波長Ｒｓは、Ｒｍ１とＲｍ２との間に位置している）。そのため、第１金属と第２金属との混合比率を変化させることにより、半導体部材の共鳴波長であるＲｓ付近での近接場光の増強度を変化させることが可能となる。その結果、近接場光の増強度を高めるという観点から半導体部材と金属部材との組み合わせが好適に選択される。
【００２０】
＜２＞
第２実施形態のデバイスの他の態様では、半導体部材と金属部材とを備え、前記半導体部材にエネルギーが供給されることで前記金属部材に近接場光が発生するデバイスであって、前記半導体部材は、第１元素、第２元素及び第３元素を含む混晶から構成されており、前記混結のうち前記第１元素と前記第２元素とを含む第１混晶の共鳴波長がＲｓ１であり、前記混結のうち前記第１元素と前記第３元素とを含む第２混晶の共鳴波長がＲｓ２であり、前記金属部材の共鳴波長がＲｍであるとすると、Ｒｓ１＜Ｒｍ＜Ｒｓ２という条件を満たしている。
【００２１】
第２実施形態のデバイスによれば、共鳴波長がＲｓ１である第１元素と第２元素とを含む第１混晶と、共鳴波長がＲｓ２である第１元素と第３元素とを含む第２混晶との混晶から構成される半導体材料で半導体部材が構成されている。更に、Ｒｓ１＜Ｒｍ＜Ｒｓ２を満たす共鳴波長Ｒｍを有する金属材料で金属部材が構成されている（つまり、金属部材の共鳴波長Ｒｍは、Ｒｓ１とＲｓ２との間に位置している）。そのため、第１混晶と第２混晶との混合比率を変化させる（いいかえれば、第１元素、第２元素及び第３元素の混合比率を変化させる）ことにより、金属部材の共鳴波長であるＲｍ付近での近接場光の増強度を変化させることが可能となる。その結果、近接場光の増強度を高めるという観点から半導体部材と金属部材との組み合わせが好適に選択される。
【００２２】
＜３＞
第１実施形態又は第２実施形態（更には、後述する第３実施形態又は第４実施形態）のデバイスの他の態様では、前記共鳴波長は、前記近接場光の増強度が極大になる前記金属部材及び前記半導体部材の夫々に固有の波長である。
【００２３】
この態様によれば、このような共鳴波長に関する上述した条件が満たされることで、近接場光の増強度を高めることができる。
【００２４】
＜４＞
第３実施形態のデバイスは、半導体部材と金属部材とを備え、前記半導体部材にエネルギーが供給されることで前記金属部材に近接場光が発生するデバイスであって、前記金属部材は、少なくとも第１金属と第２金属とが所定比率で混合された合金から構成されている。
【００２５】
第３実施形態のデバイスによれば、第１金属と第２金属との混合比率を変化させることにより、半導体部材の共鳴波長付近での近接場光の増強度を変化させることが可能となる。その結果、近接場光の増強度を高めるという観点から半導体部材と金属部材との組み合わせが好適に選択される。
【００２６】
＜５＞
第１実施形態又は第３実施形態のデバイスの他の態様では、前記第１金属は金（Ａｕ）であり、前記第２金属は銀（Ａｇ）である。
【００２７】
この態様によれば、第１金属である金と第２金属である銀との混合比率を変化させることにより、半導体部材の共鳴波長付近での近接場光の増強度を変化させることが可能となる。その結果、近接場光の増強度を高めることができる。
【００２８】
＜６＞
第１実施形態又は第３実施形態のデバイスの他の態様では、前記半導体部材はＧａＡｓから構成されている。
【００２９】
この態様によれば、半導体部材であるＧａＡｓの共鳴波長付近での近接場光の増強度を変化させることが可能となる。その結果、近接場光の増強度を高めることができる。
【００３０】
＜７＞
第４実施形態のデバイスは、半導体部材と金属部材とを備え、前記半導体部材にエネルギーが供給されることで前記金属部材に近接場光が発生するデバイスであって、前記半導体部材は、少なくとも第１元素、第２元素及び第３元素を含む混晶から構成されている。
【００３１】
第４実施形態のデバイスによれば、第１元素、第２元素及び第３元素の混合比率を変化させることにより、金属部材の共鳴波長付近での近接場光の増強度を変化させることが可能となる。その結果、近接場光の増強度を高めるという観点から半導体部材と金属部材との組み合わせが好適に選択される。
【００３２】
＜８＞
第２又は第４実施形態のデバイスの他の態様では、前記第１元素はＧａであり、前記第２元素はＡｓであり、前記第３元素はＩｎ、Ａｌ、Ｓｂ又はＰである。
【００３３】
この態様によれば、第１元素であるＧａ、第２元素であるＡｓ、並びに第３元素であるＩｎ、Ａｌ、Ｓｂ又はＰの混合比率を変化させることにより、金属部材の共鳴波長付近での近接場光の増強度を変化させることが可能となる。その結果、近接場光の増強度を高めることができる。
【００３４】
＜９＞
第２実施形態又は第４実施形態のデバイスの他の態様では、前記金属部材は金（Ａｕ）又は銀（Ａｇ）である。
【００３５】
この態様によれば、第１元素、第２元素及び第３元素の混合比率を変化させることにより、金属部材である金又は銀の共鳴波長付近での近接場光の増強度を変化させることが可能となる。その結果、近接場光の増強度を高めることができる。
【００３６】
＜１０＞
第１実施形態から第４実施形態のいずれかのデバイスの他の態様では、金属部材は、複数の金属を含む合金部材から構成されている。
【００３７】
この態様によれば、前記複数の金属の比率を変化させ、半導体部材の共鳴波長付近での近接場光の増強度を所望の値とすることが可能となる。
【００３８】
＜１１＞
本実施形態のデバイスの他の態様では、半導体部材は、少なくとも３種類の元素を含む混晶で構成されている。
【００３９】
この態様によれば、３種類の元素を選択すること、および、それらの混合比率を変化させることにより、金属部材の共鳴波長付近での近接場光の増強度を所望の値とすることが可能となる。
【００４０】
（記録装置の実施形態）
＜１２＞
第１実施形態の記録装置は、上述した第１実施形態から第４実施形態のいずれかのデバイス（但し、その各種態様を含む）を備える。
【００４１】
第１実施形態の記録装置によれば、上述した第１実施形態から第４実施形態のいずれかのデバイスが享受する各種効果を好適に享受しながら、記録媒体に対する記録動作（例えば、磁気記録媒体に対する、熱アシスト磁気記録動作）を行うことができる。
【００４２】
＜１３＞
第１実施形態の記録装置の他の態様では、さらに前記半導体部材に所定波長の光を照射する光源を有している。
【００４３】
この態様によれば、前記光源からの光の波長を、前記金属部材の共鳴波長あるいは前記半導体部材の共鳴波長に近づける（好ましくは、一致させる）ことにより、近接場光の増強度を極大とすることができる。
【００４４】
＜１４＞
第１実施形態の記録装置の他の態様では、さらに前記デバイスの半導体部材に接続された一対の電極を有している。
【００４５】
この態様によれば、一対の電極を介して半導体基板に電流を注入することができる。その結果、金属部材の共鳴波長あるいは前記半導体部材の共鳴波長に対応する（好ましくは、一致する）波長の光を半導体基板自体が発することができ、外部光源が不要となる。
【００４６】
＜１５＞
第１実施形態の記録装置の他の態様では、さらに書込み磁極を備えている。
【００４７】
この態様によれば、記録装置は、記録媒体に対する記録動作（例えば、磁気記録媒体に対する、熱アシスト磁気記録動作）を行うことができる。
【００４８】
＜１６＞
第２実施形態の記録装置は、上述した第１実施形態から第４実施形態のいずれかのデバイス（但し、その各種態様を含む）を有する記録ヘッドと、ディスクを回転させる回転機構と、前記記録ヘッドと前記回転機構を制御する制御手段を有している。
【００４９】
第２実施形態の記録装置によれば、金属部材の大きさに相当する熱スポットをディスク上に形成することができる。金属部材を数十ナノメートルの大きさにすれば、高密度な磁気記録をディスク上に行うことができる。
【００５０】
本実施形態のこのような作用及び他の利得は次に説明する実施例から更に明らかにされる。
【００５１】
以上説明したように、第１実施形態のデバイスは、第１金属の共鳴波長がＲｍ１であり、第２金属の共鳴波長がＲｍ２であり、半導体部材の共鳴波長がＲｓであるとすると、Ｒｍ１＜Ｒｓ＜Ｒｍ２という条件を満たしている。第２実施形態のデバイスは、第１混晶の共鳴波長がＲｓ１であり、第２混晶の共鳴波長がＲｓ２であり、金属部材の共鳴波長がＲｍであるとすると、Ｒｓ１＜Ｒｍ＜Ｒｓ２という条件を満たしている。第３実施形態のデバイスは、金属部材は、少なくとも第１金属と第２金属とが所定比率で混合された合金から構成されている。第４実施形態のデバイスは、半導体部材は、少なくとも第１元素、第２元素及び第３元素から構成されている混晶から構成されている。第１又は第２実施形態の記録装置は、第１実施形態から第４実施形態のいずれかのデバイスを備えている。近接場光の増強度を高めるという観点から半導体部材と金属部材との組み合わせが好適に選択される。
【実施例】
【００５２】
以下、図面を参照しながら、デバイス及び記録装置の実施例について説明する。尚、以下の図では、各層や各部材を図面上で認識可能な程度の大きさとするため、各層や各部材ごとに縮尺を異ならしめてある。【００５３】
（１）第１実施例のデバイス
はじめに、図１を参照しながら、第１実施例のデバイス１について説明する。図１（ａ）は、第１実施例のデバイス１の構造を示す側面図である。【００５４】
図１に示すように、デバイス１は、「半導体部材」の一具体例である半導体基板１０１と、「金属部材」の一具体例である金属端１０２とを備える。半導体基板１０１は、ＧａＡｓ（ガリウムヒ素）から構成される基板である。金属端１０２は、ＡｕとＡｇとが所定の比率で混合された合金から構成される出力端である。【００５５】
図１（ｂ）及び図１（ｃ）は、金属端１０２の周囲に形成される誘電体１０３を備えるデバイス１の変形例を示す。図１（ｂ）は、金属端１０２の表面が露出するように形成されている誘電体１０３を備える第１変形例のデバイス１ａを示す。図２（ｃ）は、金属端１０２が誘電体１０３によって覆われるように形成されている誘電体１０３を備える第２変形例のデバイス１ｂを示す。誘電体１０３は、ＳｉＯｘなどの材料が用いられる。【００５６】
このようなデバイス１は、以下に示す態様で金属端１０２に近接場光を発生させる。まず、半導体基板１０１の表面のうち誘電体１０３及び金属端１０２が形成されている表面とは反対側の表面に対して、不図示の半導体レーザ等から入射光が照射される。入射光は、半導体基板１０１を透過することで、金属端１０２に照射される。その結果、近接場光が金属端１０２の周囲に発生する。【００５７】
次に、本出願の発明者によりなされた、このデバイス１の金属端１０２に生じる近接場光の強度に関するシミュレーションについて説明する。【００５８】
図２は、シミュレーションモデル５００を示す。シミュレーションモデル５００は、半導体基板２０１と金属端２０２とから構成されるデバイスモデルである。金属端２０２は半径Ｒの半球である。金属端２０２は、半導体基板２０１上に形成されている。半導体基板２０１の表面と平行となるＸＹ平面と、このＸＹ平面に垂直な軸としてｚ軸が定義される。【００５９】
半導体基板２０１内の外部電界は一様である（すなわち、半導体基板２０１への入射光は平面波である）ものとし、当該外部電界の振幅をＥ０とする。また、金属端２０２の先端における近接場光の振幅と透過光の振幅の和をＥとする。ここで、｜Ｅ／Ｅ０｜の２乗を近接場光の増強度と定義する。半導体２０１内の外部電界の方向はｚ方向である（すなわち、半導体基板２０１への入射光の偏光方向はｚ方向である）ものとする。入射光の波長は３００ｎｍ〜７００ｎｍの範囲で変化させる。計算には準静電近似を用いる。【００６０】
このシミュレーションについては、ＪＯＵＲＮＡＬ  ＯＦ  ＡＰＰＬＩＥＤ  ＰＨＹＳＩＣＳ  Ｖｏｌ．１１５、１７Ｂ７２８（２０１４）、‘Ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ  ｏｎ  ｎｅａｒ−ｆｉｅｌｄ  ｌｉｇｈｔ  ｇｅｎｅｒａｔｅｄ  ｂｙ  Ａｕ  ｎａｎｏ−ｄｏｔ  ｏｎ  ＧａＡｓ  ｓｕｂｓｔｒａｔｅ  ｆｏｒ  ｈｅａｔ  ａｓｓｉｓｔｅｄ  ｍａｇｎｅｔｉｃ  ｒｅｃｏｒｄｉｎｇ  ｈｅａｔ  ｓｏｕｒｃｅ’に詳細に記載されている。【００６１】
図２のシミュレーションモデルを用い計算を行い、横軸を入射光の波長、縦軸を近接場光増強度でプロットすると、半導体基板２０１及び金属端２０２の夫々を構成する材料に固有の波長の入射光が半導体基板２０１に入射すると近接場光増強度が極大となることがわかる。この、近接場光増強度が極大となる波長を本発明では共鳴波長と定義する。【００６２】
続いて、図３を参照しながら、共鳴波長と近接場光について説明する。図３（ａ）は、金（Ａｕ）から構成される金属端１０２がＧａＡｓから構成される半導体基板１０１上に形成されているシミュレーションモデル５０１の側面図である。図３（ｂ）は、金属端２０２に代えてＧａＡｓから構成される半導体端１００２が、ＧａＡｓから構成される半導体基板１０１上に形成されているシミュレーションモデル５０２の側面図である。図３（ｃ）は両方のモデルに対して前述のシミュレーション（つまり、金属端１０２及び半導体端１００２に生じる近接場光の強度に関するシミュレーション）を行うことで得られる結果を示すグラフである。具体的には、図３（ｃ）は、Ａｕである金属端１０２に生じる近接場光の増強度及びＧａＡｓである半導体端１００２に生じる近接場光の増強度が縦軸にプロットされ、半導体基板１０１に入射する入射光の波長λが横軸にプロットされたグラフである。【００６３】
図３（ｂ）に示すように、シミュレーションモデル５０２は、金属端１０２に代えて、半導体基板１０１を構成する材料と同一の材料（シミュレーションモデル５０２では、ＧａＡｓ）から構成される半導体端１００２を備えている。このようなシミュレーションモデル５０２に対して波長λを適宜変更しながら入射光を照射するシミュレーションを行うと、図３（ｃ）の点線のグラフに示すように、波長λが約４３０ｎｍとなる場合に近接場光の増強度が極大値Ｅ３をとることがわかる。【００６４】
図３（ａ）に示すように、シミュレーションモデル５０１は、金属端１０２を構成しているＡｕ及び半導体基板１０１を構成しているＧａＡｓという２種類の材料を含んでいる。このようなシミュレーションモデル５０１に対して波長λを適宜変更しながら入射光を照射するシミュレーションを行うと、図３（ｃ）の実線のグラフに示すように、波長λが約４３０ｎｍとなる場合に近接場光の増強度が極大値Ｅ１をとり、波長λが約５２０ｎｍとなる場合に近接場光の増強度が極大値Ｅ２をとることがわかる。極大値Ｅ１及びＥ３の双方は波長λが約４３０ｎｍとなる場合の近接場光の増強度の極大値であることを考慮すれば、４３０ｎｍという波長は、半導体基板１０１及び半導体端１００２を構成するＧａＡｓに起因する波長である。本実施例では、近接場光の増強度が極大値をとる入射光の波長λのうち半導体基板１０１を構成する半導体部材に起因する波長を、半導体材料の共鳴波長Ｒｓと定義する。また、近接場光の増強度が極大値Ｅ２をとることになる５２０ｎｍという波長は、金属端１０２を構成するＡｕに起因する波長である。本実施例では、近接場光の増強度が極大値をとる入射光の波長λのうち金属端１０２を構成する金属部材に起因する波長を、金属材料の共鳴波長Ｒｍと定義する。【００６５】
金属端１０２と半導体基板１０１から構成されるデバイス１に対して、入射光の波長λを金属端１０２を構成する金属部材の共鳴波長Ｒｍ又は半導体基板１０１を構成する半導体部材の共鳴波長Ｒｓに近づける（好ましくは、一致させる）ことにより、入射光の波長λが共鳴波長Ｒｍ又は共鳴波長Ｒｓを考慮することなく設定される場合と比較して、金属端１０２に発生する近接場光の増強度を高めることができる。【００６６】
続いて、図４及び図５を参照しながら、第１実施例のデバイス１（つまり、半導体基板１０１がＧａＡｓから構成され、金属端１０２がＡｕとＡｇとの合金から構成されるデバイス１）について説明する。【００６７】
まず、図４は、金属端１０２がＡｕから構成され且つ半導体基板１０１がＧａＡｓから構成されるデバイスに対するシミュレーション結果（点線）、及び、金属端１０２がＡｇから構成され且つ半導体基板１０１がＧａＡｓから構成されるデバイスに対するシミュレーション結果（実線）を示すグラフである。図４に示すグラフから、Ａｕに起因する共鳴波長Ｒｍ２は５２０ｎｍであり、Ａｇに起因する共鳴波長Ｒｍ１は３６０ｎｍであり、ＧａＡｓに起因する共鳴波長Ｒｓは４３０ｎｍであることがわかる。【００６８】
次に、図５は、ＧａＡｓから構成される半導体基板１０１とＡｕ及びＡｇの合金から構成される金属端１０２とを備える第１実施例のデバイス１における入射光の波長λと近接場光の増強度との関係を、ＡｕとＡｇとの比率と共に示すグラフである。具体的には、ＡｕとＡｇとの比率が「８：２」となる場合、ＡｕとＡｇとの比率が「６：４」となる場合、ＡｕとＡｇとの比率が「４：６」となる場合及びＡｕとＡｇとの比率が「２：８」となる場合の夫々における、入射光の波長λと近接場光の増強度との関係を示している。また、金属端１０２がＡｕ単体である場合及び金属端１０２がＡｇ単体である場合の波長λと増強度との関係も参考のため記述している。【００６９】
金属端１０２を構成する金属部材がＡｕ単体である場合、Ａｕに起因する共鳴波長Ｒｍ２（５２０ｎｍ）の近傍波長における近接場光の増強度が相対的に高くなる。ここで、金属端１０２を構成する金属部材にＡｇを混合させると、Ａｇに起因する共鳴波長Ｒｍ１（３６０ｎｍ）の近傍波長における近接場光の増強度もまた相対的に高くなる。その結果、共鳴波長Ｒｍ２と共鳴波長Ｒｍ１との間に位置する中間波長における近接場光の増強度が特に高くなる。ＧａＡｓに起因する共鳴波長Ｒｓ（４３０ｎｍ）は共鳴波長Ｒｍ２と共鳴波長Ｒｍ１との間に位置する中間波長であるため、第１実施例では、金属端１０２を構成する金属部材をＡｕ及びＡｇの合金にすることにより、ＧａＡｓに起因する共鳴波長Ｒｓにおける近接場光の増強度を効果的に高めることができる。【００７０】
実際に、ＧａＡｓに起因する共鳴波長Ｒｓ（４３０ｎｍ）における近接場光の増強度の極大値は、金属端１０２がＡｕ単体から構成される場合に約６８００となる。一方で、ＧａＡｓに起因する共鳴波長Ｒｓにおける近接場光の増強度の極大値は、金属端１０２が「８：２」の比率でＡｕ及びＡｇが混合された合金から構成される場合に約７５００となる。ＧａＡｓに起因する共鳴波長Ｒｓにおける近接場光の増強度の極大値は、金属端１０２が「６：４」の比率でＡｕ及びＡｇが混合された合金から構成される場合に約９２００となる。ＧａＡｓに起因する共鳴波長Ｒｓにおける近接場光の増強度の極大値は、金属端１０２が「４：６」の比率でＡｕ及びＡｇが混合された合金から構成される場合に約１２３００となる。ＧａＡｓに起因する共鳴波長Ｒｓにおける近接場光の増強度の極大値は、金属端１０２が「２：８」の比率でＡｕ及びＡｇが混合された合金から構成される場合に約１５９００となる。つまり、金属端１０２を構成する合金中に含まれるＡｇの比率が増加すると、金属端１０２がＡｕ単体から構成される場合と比較して、ＧａＡｓに起因する共鳴波長Ｒｓにおける近接場光の増強度が高くなっていることがわかる。【００７１】
このことから、半導体基板１０１を構成する半導体部材であるＧａＡｓに起因する共鳴波長Ｒｓより短波長側に共鳴波長Ｒｍ１を持つ第１金属（第１実施例ではＡｇ）と、ＧａＡｓに起因する共鳴波長Ｒｓより長波長側に共鳴波長Ｒｍ２を持つ第２金属（第１実施例ではＡｕ）との合金を用いてデバイス１の金属端１０２を構成することで、デバイス１の半導体基板１０１を構成する半導体部材に起因する共鳴波長Ｒｓにおける近接場光の増強度を制御することができる。【００７２】
すなわち、金属端１０２を第１金属単体と第２金属単体の合金で構成し、第１金属単体の共鳴波長をＲｍ１とし、第２金属単体の共鳴波長をＲｍ２とし、半導体基板１０１を構成する半導体部材に起因する共鳴波長をＲｓとしたとき、Ｒｍ１＜Ｒｓ＜Ｒｍ２という条件を満たすような第１金属、第２金属及び半導体部材を選択することにより、デバイス１の半導体基板１０１を構成する半導体部材に起因する共鳴波長Ｒｓでの近接場光の増強度を制御できる。第１実施例のデバイス１であれば、ＧａＡｓに起因する共鳴波長Ｒｓ（４３０ｎｍ）と同一の波長を有する入射光を半導体基板１０１側から照射すれば、ＡｕとＡｇの合金から構成されている金属端１０２に発生する近接場光の増強度を、金属端１０２がＡｕ単体から構成されているときに比べて高く設定することができる。【００７３】
（２）第２実施例のデバイス
続いて、第２実施例のデバイス２について図６及び図７を用いて説明する。【００７４】
第２実施例のデバイス２の構造は図１に示した第１実施例のデバイス１の構造と同様である。しかしながら、第２実施例では、第１実施例と比較して、半導体基板１０１を構成する半導体部材及び金属端１０２を構成する金属部材が異なっている。デバイス２では、半導体部材は、３種類の元素を含む混晶（例えば、第１元素であるＧａ（ガリウム）、第２元素であるＡｓ（砒素）及び第３元素であるＳｂ（アンチモン）を含む混晶）である。また、金属部材はＡｕである。【００７５】
図６は、Ａｕから構成される金属端１０２がＧａＡｓ（つまり、第１元素であるＧａと第２元素であるＡｓとを含む第１混晶）から構成される半導体基板１０１上に形成されているシミュレーションモデルに対するシミュレーション結果（点線）、並びに、Ａｕから構成される金属端１０２がＧａＳｂ（つまり、第１元素であるＧａと第３元素であるＳｂとを含む第２混晶）から構成される半導体基板１０１上に形成されているシミュレーションモデルに対するシミュレーション結果（実線）を示すグラフである。図６に示すグラフから、Ａｕに起因する共鳴波長Ｒｍは５２０ｎｍであり、第１混晶であるＧａＡｓに起因する共鳴波長Ｒｓ１は４３０ｎｍであり、第２混晶であるＧａＳｂに起因する共鳴波長Ｒｓ２は６２０ｎｍであることがわかる。【００７６】
次に、図７は、Ｇａ、Ａｓ及びＳｂを含む混晶から構成される半導体基板１０１とＡｕから構成される金属端１０２とを備える第２実施例のデバイス２における入射光の波長λと近接場光の増強度との関係を、Ｇａ、Ａｓ及びＳｂとの比率と共に示すグラフである。具体的には、Ｇａ、Ａｓ及びＳｂの比率が「１：０．８：０．２」、「１：０．６：０．４」、「１：０．４：０．６」及び「１：０．２：０．８」となる場合の夫々における、入射光の波長λと近接場光の増強度との関係を示している。また、半導体基板１０１が第１混晶であるＧａＡｓから構成されている場合及び半導体基板１０１が第２混晶であるＧａＳｂから構成されている場合の波長λと増強度と関係も参考のため記述している。【００７７】
半導体基板１０１を構成する半導体部材がＧａＡｓ（つまり、第１混晶）である場合、ＧａＡｓに起因する共鳴波長Ｒｓ１（４３０ｎｍ）の近傍波長における近接場光の増強度が相対的に高くなる。ここで、半導体基板１０１を構成する半導体部材にＧａＳｂ（つまり、第２混晶）を混合させると、ＧａＳｂに起因する共鳴波長Ｒｓ２（６２０ｎｍ）の近傍波長における近接場光の増強度もまた相対的に高くなる。その結果、共鳴波長Ｒｓ１と共鳴波長Ｒｓ２との間に位置する中間波長における近接場光の増強度が特に高くなる。Ａｕに起因する共鳴波長Ｒｍ（５２０ｎｍ）は共鳴波長Ｒｓ１と共鳴波長Ｒｓ２との間に位置する中間波長であるため、第２実施例では、半導体基板１０１を構成する半導体部材を第１混晶であるＧａＡｓと第２混晶であるＧａＳｂとを含む混晶であるＧａＡｓＳｂ混晶にすることにより、Ａｕに起因する共鳴波長Ｒｍにおける近接場光の増強度を効果的に高めることができる。【００７８】
実際に、Ａｕに起因する共鳴波長Ｒｍ（５２０ｎｍ）における近接場光の増強度の極大値は、第３元素であるＳｂの割合を増やしていくと増加する。例えば、Ａｕに起因する共鳴波長Ｒｍにおける近接場光の増強度の極大値は、半導体基板１０１がＧａ、Ａｓ及びＳｂの比率が「１：１：０」となる半導体部材（つまり、第１混晶）から構成される場合に約４９００となる。Ａｕに起因する共鳴波長Ｒｍにおける近接場光の増強度の極大値は、半導体基板１０１がＧａ、Ａｓ及びＳｂの比率が「１：０．８：０．２」となる半導体部材（つまり、第１混晶及び第２混晶を含む混晶）から構成される場合に約５２００となる。Ａｕに起因する共鳴波長Ｒｍにおける近接場光の増強度の極大値は、半導体基板１０１がＧａ、Ａｓ及びＳｂの比率が「１：０．６：０．４」となる半導体部材（つまり、第１混晶及び第２混晶を含む混晶）から構成される場合に約５８００となる。Ａｕに起因する共鳴波長Ｒｍにおける近接場光の増強度の極大値は、半導体基板１０１がＧａ、Ａｓ及びＳｂの比率が「１：０．４：０．６」となる半導体部材（つまり、第１混晶及び第２混晶を含む混晶）から構成される場合に約６８００となる。Ａｕに起因する共鳴波長Ｒｍにおける近接場光の増強度の極大値は、半導体基板１０１がＧａ、Ａｓ及びＳｂの比率が「１：０．２：０．８」となる半導体部材（つまり、第１混晶及び第２混晶を含む混晶）から構成される場合に約８０００となる。【００７９】
このことから、金属端１０２を構成する金属部材であるＡｕに起因する共鳴波長Ｒｍより短波長側に共鳴波長Ｒｓ１を持つ第１混晶（第２実施例ではＧａＡｓ）と、共鳴波長Ｒｍより長波長側に共鳴波長Ｒｓ２を持つ第２混晶（第２実施例ではＧａＳｂ）との混晶を用いてデバイス１の半導体基板１０１を構成することで、デバイス１の金属端１０２を構成する金属部材に起因する共鳴波長Ｒｍにおける近接場光の増強度を制御することができる。【００８０】
すなわち、半導体基板１０１を第１元素、第２元素及び第３元素を含む混晶で構成し、第１元素及び第２元素を含む第１混晶の共鳴波長をＲｓ１とし、第１元素及び第３元素を含む第２混晶の共鳴波長をＲｓ２とし、金属端１０２を構成する金属部材に起因する共鳴波長をＲｍとしたとき、Ｒｓ１＜Ｒｍ＜Ｒｓ２という条件を満たすように金属部材並びに半導体部材を構成する第１元素、第２元素及び第３元素を選択することにより、デバイス２の金属端１０２を構成する金属部材に起因する共鳴波長Ｒｍでの近接場光の増強度を制御できる。第２実施例のデバイス２であれば、Ａｕに起因する共鳴波長Ｒｍ（５２０ｎｍ）と同一の波長を有する入射光を半導体基板１０１側から照射すれば、Ａｕから構成される金属端１０２に発生する近接場光の強度を、半導体基板１０１が第１混晶から構成されている（言い換えれば、第２混晶を含まない）ときに比べて高く設定することができる。【００８１】
（３）第３実施例のデバイス
続いて、第３実施例のデバイス３について図８及び図９を用いて説明する。【００８２】
第３実施例のデバイス３の構造は図１に示した第１実施例で説明したデバイス１の構造と同様である。しかしながら、第３実施例では、第１実施例と比較して、半導体基板１０１を構成する半導体部材及び金属端１０２を構成する金属部材が異なっている。デバイス３では、半導体部材は、第１元素であるＡｓ（砒素）、第２元素であるＡｌ（アルミニウム）及び第３元素であるＧａ（ガリウム）を含む混晶である。また、金属部材はＡｇである。【００８３】
図８は、Ａｇから構成される金属端１０２がＧａＡｓ（つまり、第１元素であるＡｓと第３元素であるＧａとを含む第２混晶）から構成される半導体基板１０１上に形成されているシミュレーションモデルに対するシミュレーション結果（点線）、並びに、Ａｇから構成される金属端１０２がＡｌＡｓ（つまり、第１元素であるＡｓと第２元素であるＡｌとを含む第１混晶）から構成される半導体基板１０１上に形成されているシミュレーションモデルに対するシミュレーション結果（実線）を示すグラフである。図８に示すグラフから、Ａｇに起因する共鳴波長Ｒｍは３６０ｎｍであり、第１混晶であるＡｌＡｓに起因する共鳴波長Ｒｓ１は３５０ｎｍであり、第２混晶であるＧａＡｓに起因する共鳴波長Ｒｓ２は４３０ｎｍであることがわかる。しかしながら、共鳴波長Ｒｍと共鳴波長Ｒｓ１とは相対的に近接しているため、共鳴波長Ｒｍにおける近接場光の増強度の極大点と共鳴波長Ｒｓ１における近接場光の増強度の極大点とは、明確には分離できていない。【００８４】
次に、図９は、Ａｌ、Ｇａ及びＡｓを含む混晶から構成される半導体基板１０１とＡｇから構成される金属端１０２とを備える第３実施例のデバイス３における入射光の波長λと近接場光の増強度との関係を、Ａｌ、Ｇａ及びＡｓの比率と共に示すグラフである。具体的には、Ａｌ、Ｇａ及びＡｓの比率が「０．２：０．８：１」、「０．４：０．６：１」、「０．６：０．４：１」及び「０．８：０．２：１」となる場合の夫々における、入射光の波長λと近接場光の増強度との関係を示している。また、半導体基板１０１が第１混晶であるＡｌＡｓから構成されている場合及び半導体基板１０１が第２混晶であるＧａＡｓから構成されている場合の波長λと増強度と関係も参考のため記述している。【００８５】
半導体基板１０１を構成する半導体部材がＧａＡｓ（つまり、第２混晶）である場合、ＧａＡｓに起因する共鳴波長Ｒｓ２（４３０ｎｍ）の近傍波長における近接場光の増強度が相対的に高くなる。ここで、半導体基板１０１を構成する半導体部材にＡｌＡｓ（つまり、第１混晶）を混合させると、ＡｌＡｓに起因する共鳴波長Ｒｓ１（３５０ｎｍ）の近傍波長における近接場光の増強度もまた相対的に高くなる。その結果、共鳴波長Ｒｓ２と共鳴波長Ｒｓ１との間に位置する中間波長における近接場光の増強度が特に高くなる。Ａｇに起因する共鳴波長Ｒｍ（３６０ｎｍ）は共鳴波長Ｒｓ２と共鳴波長Ｒｓ１との間に位置する中間波長であるため、第３実施例では、半導体基板１０１を構成する半導体部材を第２混晶であるＧａＡｓと第１混晶であるＡｌＡｓとを含む混晶であるＡｌＧａＡｓ混晶にすることにより、Ａｇに起因する共鳴波長Ｒｍにおける近接場光の増強度を効果的に高めることができる。【００８６】
実際に、Ａｇに起因する共鳴波長Ｒｍ（３６０ｎｍ）における近接場光の増強度の極大値は、第２元素であるＡｌの割合を増やしていくと増加する。例えば、Ａｇに起因する共鳴波長Ｒｍにおける近接場光の増強度の極大値は、半導体基板１０１がＡｌ、Ｇａ及びＡｓの比率が「０：１：１」となる半導体部材（つまり、第２混晶）から構成される場合に約１８８００となる。Ａｇに起因する共鳴波長Ｒｍにおける近接場光の増強度の極大値は、半導体基板１０１がＡｌ、Ｇａ及びＡｓの比率が「０．２：０．８：１」となる半導体部材（つまり、第１混晶及び第２混晶を含む混晶）から構成される場合に約１７３００となる。Ａｇに起因する共鳴波長Ｒｍにおける近接場光の増強度の極大値は、半導体基板１０１がＡｌ、Ｇａ及びＡｓの比率が「０．４：０．６：１」となる半導体部材（つまり、第１混晶及び第２混晶を含む混晶）から構成される場合に約１８１００となる。Ａｇに起因する共鳴波長Ｒｍにおける近接場光の増強度の極大値は、半導体基板１０１がＡｌ、Ｇａ及びＡｓの比率が「０．６：０．４：１」となる半導体部材（つまり、第１混晶及び第２混晶を含む混晶）から構成される場合に約２１３００となる。Ａｇに起因する共鳴波長Ｒｍにおける近接場光の増強度の極大値は、半導体基板１０１がＡｌ、Ｇａ及びＡｓの比率が「０．８：０．２：１」となる半導体部材（つまり、第１混晶及び第２混晶を含む混晶）から構成される場合に約２６８００となる。【００８７】
すなわち、第３実施例のデバイス３においても、半導体基板１０１を第１元素、第２元素及び第３元素を含む混晶で構成し、第１元素及び第２元素を含む第１混晶の共鳴波長をＲｓ１とし、第１元素及び第３元素を含む第２混晶の共鳴波長をＲｓ２とし、金属端１０２を構成する金属部材に起因する共鳴波長をＲｍとしたとき、Ｒｓ１＜Ｒｍ＜Ｒｓ２という条件を満たすように金属部材並びに半導体部材を構成する第１元素、第２元素及び第３元素を選択することにより、デバイス３の金属端１０２を構成する金属部材に起因する共鳴波長Ｒｍでの近接場光の増強度を制御できる。第３実施例のデバイス３であれば、ＡｌとＧａの比率を０．６：０．４以上に設定し（つまり、Ａｌ／Ｇａ≧１．５という条件を満たし）且つＡｇに起因する共鳴波長Ｒｍ（３６０ｎｍ）と同一の波長を有する入射光を半導体基板１０１側から照射すれば、Ａｇから構成される金属端１０２に発生する近接場光の強度を、半導体基板１０１が第２混晶から構成されている（言い換えれば、第１混晶を含まない）ときに比べて高く設定することができる。【００８８】
（４）第４実施例のデバイス
続いて、第４実施例のデバイス４について図１０及び図１１を用いて説明する。【００８９】
第４実施例のデバイス４の構造は図１に示した第１実施例で説明したデバイス１の構造と同様である。しかしながら、第４実施例では、第１実施例と比較して、半導体基板１０１を構成する半導体部材及び金属端１０２を構成する金属部材が異なっている。デバイス４では、半導体部材は、第１元素であるＧａ（ガリウム）、第２元素であるＰ（リン）及び第３元素であるＡｓ（砒素）を含む混晶である。また、金属部材はＡｇである。【００９０】
図１０は、Ａｇから構成される金属端１０２がＧａＰ（つまり、第１元素であるＧａと第２元素であるＰとを含む第１混晶）から構成される半導体基板１０１上に形成されているシミュレーションモデルに対するシミュレーション結果（実線）、並びに、Ａｇから構成される金属端１０２がＧａＡｓ（つまり、第１元素であるＧａと第３元素であるＡｓとを含む第２混晶）から構成される半導体基板１０１上に形成されているシミュレーションモデルに対するシミュレーション結果（点線）を示すグラフである。図１０に示すグラフから、Ａｇに起因する共鳴波長Ｒｍは３６０ｎｍであり、第１混晶であるＧａＰに起因する共鳴波長Ｒｓ１は３５０ｎｍであり、第２混晶であるＧａＡｓに起因する共鳴波長Ｒｓ２は４３０ｎｍであることがわかる。しかしながら、共鳴波長Ｒｍと共鳴波長Ｒｓ１とは相対的に近接しているため、共鳴波長Ｒｍにおける近接場光の増強度の極大点と共鳴波長Ｒｓ１における近接場光の増強度の極大点とは、明確には分離できていない。【００９１】
次に、図１１は、Ｇａ、Ａｓ及びＰを含む混晶から構成される半導体基板１０１とＡｇから構成される金属端１０２とを備える第４実施例のデバイス４における入射光の波長λと近接場光の増強度との関係を、Ｇａ、Ａｓ及びＰの比率と共に示すグラフである。具体的には、Ｇａ、Ａｓ及びＰの比率が「１：０．８：０．２」、「１：０．６：０．４」、「１：０．４：０・６」及び「１：０．２：０．８」となる場合の夫々における、入射光の波長λと近接場光の増強度との関係を示している。また、半導体基板１０１が第１混晶であるＧａＰから構成されている場合及び半導体基板１０１が第２混晶であるＧａＡｓから構成されている場合の波長λと増強度と関係も参考のため記述している。【００９２】
半導体基板１０１を構成する半導体部材がＧａＡｓ（つまり、第２混晶）である場合、ＧａＡｓに起因する共鳴波長Ｒｓ２（４３０ｎｍ）の近傍波長における近接場光の増強度が相対的に高くなる。ここで、半導体基板１０１を構成する半導体部材にＧａＰ（つまり、第１混晶）を混合させると、ＧａＰに起因する共鳴波長Ｒｓ１（３５０ｎｍ）の近傍波長における近接場光の増強度もまた相対的に高くなる。その結果、共鳴波長Ｒｓ２と共鳴波長Ｒｓ１との間に位置する中間波長における近接場光の増強度が特に高くなる。Ａｇに起因する共鳴波長Ｒｍ（３６０ｎｍ）は共鳴波長Ｒｓ２と共鳴波長Ｒｓ１との間に位置する中間波長であるため、第４実施例では、半導体基板１０１を構成する半導体部材を第２混晶であるＧａＡｓと第１混晶であるＧａＰとを含む混晶であるＧａＡｓＰ混晶にすることにより、Ａｇに起因する共鳴波長Ｒｍにおける近接場光の増強度を効果的に高めることができる。【００９３】
実際に、Ａｇに起因する共鳴波長Ｒｍ（３６０ｎｍ）における近接場光の増強度の極大値は、第２元素であるＰの割合を増やしていくと増加する。例えば、Ａｇに起因する共鳴波長Ｒｍにおける近接場光の増強度の極大値は、半導体基板１０１がＧａ、Ａｓ及びＰの比率が「１：１：０」となる半導体部材（つまり、第２混晶）から構成される場合に約１８８００となる。Ａｇに起因する共鳴波長Ｒｍにおける近接場光の増強度の極大値は、半導体基板１０１がＧａ、Ａｓ及びＰの比率が「１：０．８：０．２」となる半導体部材（つまり、第１混晶及び第２混晶を含む混晶）から構成される場合に約２１０００となる。Ａｇに起因する共鳴波長Ｒｍにおける近接場光の増強度の極大値は、半導体基板１０１がＧａ、Ａｓ及びＰの比率が「１：０．６：０．４」となる半導体部材（つまり、第１混晶及び第２混晶を含む混晶）から構成される場合に約２６４００となる。Ａｇに起因する共鳴波長Ｒｍにおける近接場光の増強度の極大値は、半導体基板１０１がＧａ、Ａｓ及びＰの比率が「１：０．４：０．６」となる半導体部材（つまり、第１混晶及び第２混晶を含む混晶）から構成される場合に約３４９００となる。Ａｇに起因する共鳴波長Ｒｍにおける近接場光の増強度の極大値は、半導体基板１０１がＡｌ、Ｇａ及びＡｓの比率が「１：０．２：０．８」となる半導体部材（つまり、第１混晶及び第２混晶を含む混晶）から構成される場合に約４５９００となる。【００９４】
すなわち、第４実施例のデバイス４においても、半導体基板１０１を第１元素、第２元素及び第３元素を含む混晶で構成し、第１元素及び第２元素を含む第１混晶の共鳴波長をＲｓ１とし、第１元素及び第３元素を含む第２混晶の共鳴波長をＲｓ２とし、金属端１０２を構成する金属部材に起因する共鳴波長をＲｍとしたとき、Ｒｓ１＜Ｒｍ＜Ｒｓ２という条件を満たすように金属部材並びに半導体部材を構成する第１元素、第２元素及び第３元素を選択することにより、デバイス４の金属端１０２を構成する金属部材に起因する共鳴波長Ｒｍでの近接場光の増強度を制御できる。第４実施例のデバイス４であれば、Ａｇに起因する共鳴波長Ｒｍ（３６０ｎｍ）と同一の波長を有する入射光を半導体基板１０１側から照射すれば、Ａｇから構成される金属端１０２に発生する近接場光の強度を、半導体基板１０１が第２混晶から構成されている（言い換えれば、第１混晶を含まない）ときに比べて高く設定することができる。【００９５】
（５）第５実施例のデバイス
続いて、第５実施例のデバイス５について図１２及び図１３を用いて説明する。【００９６】
第５実施例のデバイス５の構造は図１に示した第１実施例で説明したデバイス１の構造と同様である。しかしながら、第５実施例では、第１実施例と比較して、半導体基板１０１を構成する半導体部材及び金属端１０２を構成する金属部材が異なっている。デバイス５では、半導体部材は、第１元素であるＡｓ（砒素）、第２元素であるＧａ（ガリウム）及び第３元素であるＩｎ（インジウム）を含む混晶である。また、金属部材はＡｕである。【００９７】
図１２は、Ａｕから構成される金属端１０２がＧａＡｓ（つまり、第１元素であるＡｓと第２元素であるＧａとを含む第１混晶）から構成される半導体基板１０１上に形成されているシミュレーションモデルに対するシミュレーション結果（実線）、並びに、Ａｇから構成される金属端１０２がＩｎＡｓ（つまり、第１元素であるＡｓと第３元素であるＩｎとを含む第２混晶）から構成される半導体基板１０１上に形成されているシミュレーションモデルに対するシミュレーション結果（点線）を示すグラフである。図１２に示すグラフから、Ａｕに起因する共鳴波長Ｒｍは５２０ｎｍであり、第１混晶であるＧａＡｓに起因する共鳴波長Ｒｓ１は４３０ｎｍであり、第２混晶であるＩｎＡｓに起因する共鳴波長Ｒｓ２は５２０ｎｍであることがわかる。しかしながら、共鳴波長Ｒｍと共鳴波長Ｒｓ２とは相対的に近接しているため、共鳴波長Ｒｍにおける近接場光の増強度の極大点と共鳴波長Ｒｓ２における近接場光の増強度の極大点とは、明確には分離できていない。【００９８】
次に、図１３は、Ｉｎ、Ｇａ及びＡｓを含む混晶から構成される半導体基板１０１とＡｕから構成される金属端１０２とを備える第５実施例のデバイス５における入射光の波長λと近接場光の増強度との関係を、Ｉｎ、Ｇａ及びＡｓの比率と共に示すグラフである。具体的には、Ｉｎ、Ｇａ及びＡｓの比率が「０．２：０．８：１」、「０．４：０．６：１」、「０．６：０．４：１」及び「０．８：０．２：１」となる場合の夫々における、入射光の波長λと近接場光の増強度との関係を示している。また、半導体基板１０１が第１混晶であるＧａＡｓから構成されている場合及び半導体基板１０１が第２混晶であるＩｎＡｓから構成されている場合の波長λと増強度と関係も参考のため記述している。【００９９】
半導体基板１０１を構成する半導体部材がＧａＡｓ（つまり、第１混晶）である場合、ＧａＡｓに起因する共鳴波長Ｒｓ１（４３０ｎｍ）の近傍波長における近接場光の増強度が相対的に高くなる。ここで、半導体基板１０１を構成する半導体部材にＩｎＡｓ（つまり、第２混晶）を混合させると、ＩｎＡｓに起因する共鳴波長Ｒｓ２（５２０ｎｍ）の近傍波長における近接場光の増強度もまた相対的に高くなる。その結果、共鳴波長Ｒｓ２と共鳴波長Ｒｓ１との間に位置する中間波長における近接場光の増強度が特に高くなる。Ａｕに起因する共鳴波長Ｒｍ（５２０ｎｍ）は共鳴波長Ｒｓ２と共鳴波長Ｒｓ１との間に位置する中間波長であるため、第５実施例では、半導体基板１０１を構成する半導体部材を第１混晶であるＧａＡｓと第２混晶であるＩｎＡｓとを含む混晶であるＩｎＧａＡｓ混晶にすることにより、Ａｕに起因する共鳴波長Ｒｍにおける近接場光の増強度を効果的に高めることができる。【０１００】
実際に、Ａｕに起因する共鳴波長Ｒｍ（５２０ｎｍ）における近接場光の増強度の極大値は、第３元素であるＩｎの割合を増やしていくと増加する。例えば、Ａｕに起因する共鳴波長Ｒｍにおける近接場光の増強度の極大値は、半導体基板１０１がＩｎ、Ｇａ及びＡｓの比率が「０：１：１」となる半導体部材（つまり、第１混晶）から構成される場合に約４９００となる。Ａｕに起因する共鳴波長Ｒｍにおける近接場光の増強度の極大値は、半導体基板１０１がＩｎ、Ｇａ及びＡｓの比率が「０．２：０．８：１」となる半導体部材（つまり、第１混晶及び第２混晶を含む混晶）から構成される場合に約５２００となる。Ａｕに起因する共鳴波長Ｒｍにおける近接場光の増強度の極大値は、半導体基板１０１がＩｎ、Ｇａ及びＡｓの比率が「０．４：０．６：１」となる半導体部材（つまり、第１混晶及び第２混晶を含む混晶）から構成される場合に約５６００となる。Ａｕに起因する共鳴波長Ｒｍにおける近接場光の増強度の極大値は、半導体基板１０１がＩｎ、Ｇａ及びＡｓの比率が「０．６：０．４：１」となる半導体部材（つまり、第１混晶及び第２混晶を含む混晶）から構成される場合に約６１００となる。Ａｕに起因する共鳴波長Ｒｍにおける近接場光の増強度の極大値は、半導体基板１０１がＩｎ、Ｇａ及びＡｓの比率が「０．８：０．２：１」となる半導体部材（つまり、第１混晶及び第２混晶を含む混晶）から構成される場合に約６７００となる。【０１０１】
すなわち、第５実施例のデバイス５においても、半導体基板１０１を第１元素、第２元素及び第３元素を含む混晶で構成し、第１元素及び第２元素を含む第１混晶の共鳴波長をＲｓ１とし、第１元素及び第３元素を含む第２混晶の共鳴波長をＲｓ２とし、金属端１０２を構成する金属部材に起因する共鳴波長をＲｍとしたとき、Ｒｓ１＜Ｒｍ＜Ｒｓ２という条件を満たすように金属部材並びに半導体部材を構成する第１元素、第２元素及び第３元素を選択することにより、デバイス５の金属端１０２を構成する金属部材に起因する共鳴波長Ｒｍでの近接場光の増強度を制御できる。第５実施例のデバイス５であれば、Ａｕに起因する共鳴波長Ｒｍ（５２０ｎｍ）と同一の波長を有する入射光を半導体基板１０１側から照射すれば、Ａｇから構成される金属端１０２に発生する近接場光の強度を、半導体基板１０１が第１混晶から構成されている（言い換えれば、第２混晶を含まない）ときに比べて高く設定することができる。【０１０２】
（６）デバイスにおける半導体基板の変形例
続いて、第１実施例のデバイス１から第５実施例のデバイス５の夫々が備える半導体基板１０１の変形例について図１４を用いて説明する。【０１０３】
図１４（ａ）は、ＧａＡｓから構成される半導体基板１０１のうち相対的に金属端１０２側に位置する領域に、例えばＩｎＡｓから構成されるマルチ量子ウォール１０１ａが組み込まれた半導体基板１０１を示している。マルチ量子ウォール１０１ａのバンドギャップが適切に設計されれば、入射光のエネルギーがマルチ量子フォール１０１ａに蓄積される。その結果、金属端１０２に生じる近接場光の増強度が向上する。【０１０４】
図１４（ｂ）は、ＧａＡｓから構成される半導体基板１０１のうち相対的に金属端１０２側に位置する領域に、例えばＩｎＡｓから構成される量子ドット層１０１ｂが組み込まれた半導体基板１０１を示している。例えば、３層から２０層（或いは、更に多層）の量子ドット層１０１ｂが組み込まれてもよい。量子ドット層１０１ｂが組み込まれることで、入射光のエネルギーが量子ドット層１０１ｂに蓄積される。その結果、金属端１０２に生じる近接場光の増強度が向上する。【０１０５】
図１４（ｃ）は、ＧａＡｓから構成される半導体基板１０１の全体にＩｎＡｓから構成される量子ドット１０１ｃが分散している半導体基板１０１を示している。量子ドット１０１ｃが分散することで、入射光のエネルギーが量子ドット１０１ｃに蓄積される。その結果、金属端１０２に生じる近接場光の増強度が向上する。【０１０６】
なお、マルチ量子ウォール１０１ａ、量子ドット層１０１ｂ及び量子ドット１０１ｃは、ＩｎＡｓに加えて又は代えて、半導体基板１０１を構成する半導体部材と相性のよい部材から構成されていてもよい。更には、マルチ量子ウォール１０１ａ、量子ドット層１０１ｂ及び量子ドット１０１ｃは、ＩｎＡｓに加えて又は代えて、入射光を効率良く吸収できる部材から構成されていてもよい。更には、マルチ量子ウォール１０１ａ、量子ドット層１０１ｂ及び量子ドット１０１ｃを構成する部材の特性（例えば、厚さやドットの大きさ等）は、マルチ量子ウォール１０１ａ、量子ドット層１０１ｂ及び量子ドット１０１ｃが入射光を効率良く吸収できるように適宜設定されてもよい。【０１０７】
図１４（ｄ）は半導体基板１０１がリング共振器となる（つまり、半導体基板１０１の形状が円盤状になる）例を示す。半導体基板１０１は、例えば、ＧａＡｓから構成されていてもよいし、図１４（ａ）から図１４（ｃ）に示す半導体基板１０１であってもよい。半導体基板１０１がリング共振器となることで、金属端１０２に発生する近接場光の増強度をさらに大きくすることが可能である。【０１０８】
（７）記録装置としての磁気ヘッドの第１実施例
続いて、図１５を参照しながら、上述した第１実施例のデバイス１が、熱アシスト磁気記録を行うための磁気ヘッドに適用される例について説明する。図１５は、上述した第１実施例のデバイス１を備える第１実施例の磁気ヘッド１００を示す側面図である。【０１０９】
図１５に示すように、磁気ヘッド１００は、半導体基板１０１と、ＮＦＴ（Ｎｅａｒ  Ｆｉｅｌｄ  Ｔｒａｎｓｄｕｃｅｒ）として機能する金属端１０２と、誘電体１０３と、半導体レーザ１０４と、磁極１０５と、読み取り磁極１０６と、書き込み磁極１０７と、ヘッドベース部１０８と、アーム１０９とを備えている。尚、金属端１０２と磁気記録媒体２００との間の距離は、近接場光相互作用が生じる距離（例えば２０ｎｍ以下）となる。【０１１０】
半導体レーザ１０４は、例えばＶＣＳＥＬ（Ｖｅｒｔｉｃａｌ  Ｃａｖｉｔｙ  Ｓｕｒｆａｃｅ  Ｅｍｉｔｔｉｎｇ  ＬＡＳＥＲ：垂直共振器面発光レーザ）である。これにより、光導波路が不要となるがゆえに、光の利用効率が向上する。【０１１１】
半導体レーザ１０４は、半導体基板１０１を構成する半導体部材に起因する共鳴波長Ｒｓと同一の波長を有するレーザ光を、半導体基板１０１に向けて出射する。その結果、第１実施例で説明したように、金属端１０２に生じる近接場光の増強度が相対的に高くなる。出射された入射光は、半導体基板１０１を透過した後に、金属端１０２に照射される。入射光のエネルギーが金属端１０２に伝達されることで、金属端１０２がプラズモン共鳴する。その結果、金属端１０２の端部周辺に近接場光が発生する。この近接場光により磁気記録媒体２００の一部領域が加熱される。このように熱アシスト磁気記録がなされる。【０１１２】
なお、半導体レーザ１０４が出射するレーザ光の波長が調整されることで、第１実施例のデバイス１に代えて第２実施例のデバイスから第５実施例のデバイス５のうちのいずれかを磁気ヘッド１００に搭載することができるのは言うまでもない。第２実施例のデバイスから第５実施例のデバイス５のうちのいずれかが磁気ヘッド１００に搭載される場合には、半導体レーザ１０４は、金属端１０２を構成する金属部材の共鳴波長Ｒｍと同一の波長を有するレーザ光を出射することが好ましい。【０１１３】
図２で説明したシミュレーションにおいては、半導体基板２０１を構成する半導体部材及び金属端２０２を構成する金属部材の誘電率の値として、バルク半導体およびバルク金属の誘電率の値を用いた。しかし実際には、半導体部材および金属部材の誘電率の値は半導体基板２０１および金属端２０２の大きさに依存し、バルク半導体およびバルク金属の誘電率の値とは異なる。このため、例えば第１実施例のデバイス１における入射光の波長λと近接場光の増強度との関係は、図５に示すシミュレーション結果とは異なる。そこで、磁気ヘッド１００におけるレーザ光の波長は、図５に示すシミュレーション結果を適宜補正し、近接場光の増強度が極大となる波長に設定される。【０１１４】
（８）記録装置としての磁気ヘッドの実施例２
続いて、図１６を参照しながら、上述した第１実施例のデバイス１が、熱アシスト磁気記録を行うための磁気ヘッドに適用される他の例について説明する。図１６は、上述した第１実施例のデバイス１を備える第２実施例の磁気ヘッド２００を示す側面図である。尚、第１実施例の磁気ヘッド１００が備える構成要件と同一の構成要件ついては、同一の参照符号が付されている。【０１１５】
図１６に示すように、磁気ヘッド２００は、磁気ヘッド１００と比較して、半導体レーザ１０４に代えて、誘電体等から構成されるスペーサ１１０を備えていると言う点で異なっている。更に、磁気ヘッド２００は、磁気ヘッド１００と比較して、半導体基板１０１のスペーサ１１０側の面に形成される第１電極１１１と、半導体基板１０１の金属端１０２側の面に形成される第２電極１１２とを備えていると言う点で異なっている。第１電極１１１及び第２電極１１２は導電性のある材料で構成されており、図示せぬ電源から電流が供給される。尚、熱アシスト磁気記録については、図１５の磁気ヘッド１００と同様に行われる。【０１１６】
第１電極１１１及び第２電極１１２を介して半導体基板１０１に電流が注入されると、半導体基板１０１は、半導体基板１０１を構成する半導体部材に起因する共鳴波長Ｒｓと同一の波長を有するレーザ光を出射する。その結果、レーザ光は、金属端１０２に照射される。【０１１７】
尚、半導体基板１０１は、例えば図１４（ａ）から図１４（ｃ）で説明した半導体基板１０１であってもよい。但し、この場合、共鳴波長Ｒｓが、半導体基板１０１を構成するＧａＡｓに起因する共鳴波長（４３０ｎｍ）から、マルチ量子ウォール１０１ａ、量子ドット層１０１ｂ及び量子ドット１０１ｃを構成するＩｎＡｓによってシフトする可能性がある。しかしながら、半導体基板１０１全体に対するマルチ量子ウォール１０１ａ、量子ドット層１０１ｂ及び量子ドット１０１ｃが占める割合はわずかなものであり、半導体基板１０１を構成する半導体部材に起因する共鳴波長Ｒｓに殆ど影響がないものとして推定してもよい。【０１１８】
尚、マルチ量子ウォール１０１ａのバンドギャップや、量子ドット層１０１ｂ及び量子ドット１０１ｃの材料若しくは大きさが調整されると、半導体基板１０１が出射するレーザ光の波長λが調整される。半導体基板１０１が出射するレーザ光の波長λが調整されると、第１実施例のデバイス１に代えて、第２実施例のデバイス２から第５実施例のデバイス５を磁気ヘッド１００に搭載することができる。【０１１９】
（９）記録装置としてのハードディスクドライブの実施例
続いて、図１７を参照しながら、上述した第１実施例のデバイス１が、熱アシスト磁気記録を行うためのハードディスクドライブに適用される場合の例について説明する。図１７は、ハードディスクドライブ１５０を示すブロック図である。【０１２０】
図１７に示すように、ハードディスクドライブ１５０は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）１１、ヘッド１２、位置調整器１３、出力調整器１４及び１５、データ読取器１６、並びに回転調整器１７を備えている。尚、ヘッド１２は、読取り及び書込み用の磁極１２１０、第１実施例のデバイス１に相当するデバイス１２２０、半導体レーザ等から構成されるエネルギー源１２３０、及びデバイス１２２０で近接場光が発生しているかをモニターするための受光器１２４０を備えている。【０１２１】
ＣＰＵ１１は、記録媒体５０に記録すべき記録情報に基づいて、出力調整器１５を介してエネルギー源１２３０を制御すると共に、出力調整器１４を介して磁極１２１０を制御する。その結果、ＣＰＵ１１は、回転調整機１７の調整により一定速度で回転している記録媒体５０に対して、記録情報を連続して記録することができる。エネルギー源１２３０からはデバイス１２２０の半導体基板１０１を構成する半導体部材の共鳴波長Ｒｓと同一の波長を有するレーザ光のエネルギーが照射される。このエネルギーは、Ａｕ及びＡｇを含む合金から構成される金属端１０２に伝達される。その結果、金属端１０２がプラズモン共鳴する。その結果、金属端１０２の端部周辺に近接場光が発生する。この近接場光により記録媒体５０の一部領域が加熱される。このようにして、図１５及び図１６の磁気ヘッドの説明と同様にして、ハードディスクドライブ１５０にて、熱アシスト磁気記録がなされる。【０１２２】
また、記録媒体５０から情報を再生する場合は、記録された磁気マークによる磁界の変化を磁極１２１０で検出し、検出結果をデータ読取器１６にて復調する。【０１２３】
本発明は、上述した実施例に限られるものではなく、特許請求の範囲及び明細書全体から読み取れる発明の要旨或いは思想に反しない範囲で適宜変更可能であり、そのような変更を伴うデバイス及び記録装置もまた本発明の技術的範囲に含まれるものである。
【符号の説明】
【０１２４】
１  デバイス
１０１  半導体基板
１０２  金属端
１０３  誘電体
１０４  半導体レーザ
１０５  磁極
１０６  読み取り磁極
１０７  書き込み磁極
１０８  ヘッドベース部
１０９  アーム
２００  磁気記録媒体
【図１】
2015186240.tif 000003
【図２】
2015186240.tif 000004
【図３】
2015186240.tif 000005
【図４】
2015186240.tif 000006
【図５】
2015186240.tif 000007
【図６】
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【図７】
2015186240.tif 000009
【図８】
2015186240.tif 000010
【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】
2015186240.tif 000015
【図１４】
2015186240.tif 000016
【図１５】
2015186240.tif 000017
【図１６】
2015186240.tif 000018
【図１７】
2015186240.tif 000019
【手続補正書】
【提出日】平成28年11月30日(2016.11.30)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体部材と金属部材とを備え、前記半導体部材にエネルギーが供給されることで前記金属部材に近接場光が発生するデバイスであって、
前記金属部材は第１金属と第２金属とを含む合金から構成されており、
前記第１金属の共鳴波長がＲｍ１であり、前記第２金属の共鳴波長がＲｍ２であり、前記半導体部材の共鳴波長がＲｓであるとすると、Ｒｍ１＜Ｒｓ＜Ｒｍ２という条件を満たしている
ことを特徴とするデバイス。
【請求項２】
半導体部材と金属部材とを備え、前記半導体部材にエネルギーが供給されることで前記金属部材に近接場光が発生するデバイスであって、
前記半導体部材は、第１元素、第２元素及び第３元素を含む混晶から構成されており、
前記混晶のうち前記第１元素と前記第２元素とを含む第１混晶の共鳴波長がＲｓ１であり、前記混晶のうち前記第１元素と前記第３元素とを含む第２混晶の共鳴波長がＲｓ２であり、前記金属部材の共鳴波長がＲｍであるとすると、Ｒｓ１＜Ｒｍ＜Ｒｓ２という条件を満たしている
ことを特徴とするデバイス。
【請求項３】
前記共鳴波長は、前記近接場光の増強度が極大になる部材固有の波長であることを特徴とする請求項１又は２に記載のデバイス。
【請求項４】
半導体部材と金属部材とを備え、前記半導体部材にエネルギーが供給されることで前記金属部材に近接場光が発生するデバイスであって、
前記金属部材は、少なくとも第１金属と第２金属とが所定比率で混合された合金から構成されている
ことを特徴とするデバイス。
【請求項５】
前記第１金属は金（Ａｕ）であり、前記第２金属は銀（Ａｇ）であることを特徴とする請求項４に記載のデバイス。
【請求項６】
前記半導体部材はＧａＡｓから構成されていることを特徴とする請求項４又は５に記載のデバイス。
【請求項７】
半導体部材と金属部材とを備え、前記半導体部材にエネルギーが供給されることで前記金属部材に近接場光が発生するデバイスであって、
前記半導体部材は、少なくとも第１元素、第２元素及び第３元素を含む混晶から構成されていることを特徴とするデバイス。
【請求項８】
前記第１元素はＧａであり、前記第２元素はＡｓであり、前記第３元素はＩｎ、Ａｌ、Ｓｂ又はＰであることを特徴とする請求項７に記載のデバイス。
【請求項９】
前記金属部材は金（Ａｕ）又は銀（Ａｇ）であることを特徴とする請求項７に記載のデバイス。
【請求項１０】
請求項１から９のいずれか一項に記載のデバイスを備えたことを特徴とする記録装置。
【請求項１１】
前記半導体部材に所定波長の光を照射する光源を更に備えたことを特徴とする請求項１０に記載の記録装置。
【請求項１２】
前記所定波長は、前記半導体部材の共鳴波長又は金属部材の共鳴波長であることを特徴とする請求項１１に記載の記録装置。
【請求項１３】
前記半導体部材に接続された一対の電極を更に備えたことを特徴とする請求項１０に記載の記録装置。
【請求項１４】
さらに書込み磁極を備えたことを特徴とする請求項１２に記載の記録装置。
【請求項１５】
ディスクに対して情報を記録するための記録ヘッドと、
前記ディスクを回転させる回転機構と、
前記記録ヘッドと前記回転機構を制御する制御手段と
を備え、
前記記録ヘッドは、請求項１から９のいずれか一項に記載のデバイスを備えていることを特徴とする記録装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００９】
第２のデバイスは、半導体部材と金属部材とを備え、前記半導体部材にエネルギーが供給されることで前記金属部材に近接場光が発生するデバイスであって、前記半導体部材は、第１元素、第２元素及び第３元素を含む混晶から構成されており、前記混晶のうち前記第１元素と前記第２元素とを含む第１混晶の共鳴波長がＲｓ１であり、前記混晶のうち前記第１元素と前記第３元素とを含む第２混晶の共鳴波長がＲｓ２であり、前記金属部材の共鳴波長がＲｍであるとすると、Ｒｓ１＜Ｒｍ＜Ｒｓ２という条件を満たしている。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１６】
【図１】第１実施例のデバイスの構造を示す側面図である。
【図２】デバイスの近接場光増強度をシミュレーションするためのシミュレーションモデルを説明するための図である。
【図３】デバイスにおける共鳴波長の定義を説明するための図及びグラフである。
【図４】金属部材がＡｕ、半導体部材がＧａＡｓからなるデバイスと、金属部材がＡｇ、半導体部材がＧａＡｓからなるデバイスにおける入射光の波長と近接場光の増強度との関係を示すグラフである。
【図５】金属部材がＡｕとＡｇの合金、半導体部材がＧａＡｓからなるデバイスにおいて、ＡｕとＡｇの混合比率を変化させた場合の入射光の波長と近接場光の増強度との関係を示すグラフである。
【図６】金属部材がＡｕ、半導体部材がＧａＡｓからなるデバイスと、金属部材がＡｕ、半導体部材がＧａＳｂからなるデバイスにおける入射光の波長と近接場光の増強度との関係を示すグラフである。
【図７】金属部材がＡｕ、半導体部材がＧａ、Ａｓ、Ｓｂの混晶からなるデバイスにおいて、ＡｓとＳｂの混合比率を変化させた場合の入射光の波長と近接場光の増強度との関係を示すグラフである。
【図８】金属部材がＡｇ、半導体部材がＧａＡｓからなるデバイスと、金属部材がＡｇ、半導体部材がＡｌＡｓからなるデバイスにおける入射光の波長と近接場光の増強度との関係を示すグラフである。
【図９】金属部材がＡｇ、半導体部材がＧａ、Ａｌ、Ａｓの混晶からなるデバイスにおいて、ＧａとＡｌの混合比率を変化させた場合の入射光の波長と近接場光の増強度との関係を示すグラフである。
【図１０】金属部材がＡｇ、半導体部材がＧａＡｓからなるデバイスと、金属部材がＡｇ、半導体部材がＧａＰからなるデバイスにおける入射光の波長と近接場光の増強度との関係を示すグラフである。
【図１１】金属部材がＡｇ、半導体部材がＧａ、Ａｓ、Ｐの混晶からなるデバイスにおいて、ＡｓとＰの混合比率を変化させた場合の入射光の波長と近接場光の増強度との関係を示すグラフである。
【図１２】金属部材がＡｕ、半導体部材がＧａＡｓからなるデバイスと、金属部材がＡｕ、半導体部材がＩｎＡｓからなるデバイスにおける入射光の波長と近接場光の増強度との関係を示すグラフである。
【図１３】金属部材がＡｕ、半導体部材がＧａ、Ｉｎ、Ａｓの混晶からなるデバイスにおいて、ＧａとＩｎの混合比率を変化させた場合の入射光の波長と近接場光の増強度との関係を示すグラフである。
【図１４】デバイスの半導体部材の変形例を示す側面図である。
【図１５】光励起型のデバイスを備える磁気ヘッドを示す側面図である。
【図１６】電流注入型のデバイスを備える磁気ヘッドを示す側面図である。
【図１７】本発明のデバイスを備える磁気ヘッドを組み込んだハードディスクドライブの構成を示すブロック図である。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２０】
＜２＞
第２実施形態のデバイスの他の態様では、半導体部材と金属部材とを備え、前記半導体部材にエネルギーが供給されることで前記金属部材に近接場光が発生するデバイスであって、前記半導体部材は、第１元素、第２元素及び第３元素を含む混晶から構成されており、前記混晶のうち前記第１元素と前記第２元素とを含む第１混晶の共鳴波長がＲｓ１であり、前記混晶のうち前記第１元素と前記第３元素とを含む第２混晶の共鳴波長がＲｓ２であり、前記金属部材の共鳴波長がＲｍであるとすると、Ｒｓ１＜Ｒｍ＜Ｒｓ２という条件を満たしている。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６２】
続いて、図３を参照しながら、共鳴波長と近接場光について説明する。図３（ａ）は、金（Ａｕ）から構成される金属端１０２がＧａＡｓから構成される半導体基板１０１上に形成されているシミュレーションモデル５０１の側面図である。図３（ｂ）は、金属端１０２に代えてＧａＡｓから構成される半導体端１００２が、ＧａＡｓから構成される半導体基板１０１上に形成されているシミュレーションモデル５０２の側面図である。図３（ｃ）は両方のモデルに対して前述のシミュレーション（つまり、金属端１０２及び半導体端１００２に生じる近接場光の強度に関するシミュレーション）を行うことで得られる結果を示すグラフである。具体的には、図３（ｃ）は、Ａｕである金属端１０２に生じる近接場光の増強度及びＧａＡｓである半導体端１００２に生じる近接場光の増強度が縦軸にプロットされ、半導体基板１０１に入射する入射光の波長λが横軸にプロットされたグラフである。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１０１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１０１】
すなわち、第５実施例のデバイス５においても、半導体基板１０１を第１元素、第２元素及び第３元素を含む混晶で構成し、第１元素及び第２元素を含む第１混晶の共鳴波長をＲｓ１とし、第１元素及び第３元素を含む第２混晶の共鳴波長をＲｓ２とし、金属端１０２を構成する金属部材に起因する共鳴波長をＲｍとしたとき、Ｒｓ１＜Ｒｍ＜Ｒｓ２という条件を満たすように金属部材並びに半導体部材を構成する第１元素、第２元素及び第３元素を選択することにより、デバイス５の金属端１０２を構成する金属部材に起因する共鳴波長Ｒｍでの近接場光の増強度を制御できる。第５実施例のデバイス５であれば、Ａｕに起因する共鳴波長Ｒｍ（５２０ｎｍ）と同一の波長を有する入射光を半導体基板１０１側から照射すれば、Ａｕから構成される金属端１０２に発生する近接場光の強度を、半導体基板１０１が第１混晶から構成されている（言い換えれば、第２混晶を含まない）ときに比べて高く設定することができる。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１１４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１１４】
（８）記録装置としての磁気ヘッドの実施例２
続いて、図１６を参照しながら、上述した第１実施例のデバイス１が、熱アシスト磁気記録を行うための磁気ヘッドに適用される他の例について説明する。図１６は、上述した第１実施例のデバイス１を備える第２実施例の磁気ヘッド１００ａを示す側面図である。尚、第１実施例の磁気ヘッド１００が備える構成要件と同一の構成要件ついては、同一の参照符号が付されている。
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１１５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１１５】
図１６に示すように、磁気ヘッド１００ａは、磁気ヘッド１００と比較して、半導体レーザ１０４に代えて、誘電体等から構成されるスペーサ１１０を備えていると言う点で異なっている。更に、磁気ヘッド１００ａは、磁気ヘッド１００と比較して、半導体基板１０１のスペーサ１１０側の面に形成される第１電極１１１と、半導体基板１０１の金属端１０２側の面に形成される第２電極１１２とを備えていると言う点で異なっている。第１電極１１１及び第２電極１１２は導電性のある材料で構成されており、図示せぬ電源から電流が供給される。尚、熱アシスト磁気記録については、図１５の磁気ヘッド１００と同様に行われる。
【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１１８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１１８】
なお、半導体レーザ１０４が出射するレーザ光の波長が調整されることで、第１実施例のデバイス１に代えて第２実施例のデバイスから第５実施例のデバイス５のうちのいずれかを磁気ヘッド１００に搭載することができるのは言うまでもない。第２実施例のデバイスから第５実施例のデバイス５のうちのいずれかが磁気ヘッド１００ａに搭載される場合には、半導体レーザ１０４は、金属端１０２を構成する金属部材の共鳴波長Ｒｍと同一の波長を有するレーザ光を出射することが好ましい。
【手続補正１０】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１】
2015186240.tif 000020
【手続補正１１】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図７】
2015186240.tif 000021
【手続補正１２】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図９】
2015186240.tif 000022
【手続補正１３】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１１】
2015186240.tif 000023
【手続補正１４】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１３】
2015186240.tif 000024
【手続補正１５】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１６】
2015186240.tif 000025
【国際調査報告】
2015186240.tif 000026
2015186240.tif 000027
2015186240.tif 000028