(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
近接場光を発生させるときに照射する照射光の波長以下の幅を隔てた２つの側面と底面とからなる溝が形成された導電層を含む近接場光発生素子であって、
前記各側面の少なくとも一部に誘電率の実部係数が正の材料からなる近接場光抑止部を備え、
前記導電層の前記近接場光が発生する側の端面と前記側面とがなすエッジ部に前記近接場光抑止部を備えることを特徴とする近接場光発生素子。
【請求項２】
近接場光を発生させるときに照射する照射光の波長以下の幅を隔てた２つの側面と底面とからなる溝が形成された導電層を含む近接場光発生素子であって、
前記各側面の少なくとも一部に誘電率の実部係数が正の材料からなる近接場光抑止部を備え、
前記導電層の前記照射光が照射される側の端面と前記側面とがなすエッジ部に前記近接場光抑止部を備えることを特徴とする近接場光発生素子。
【請求項３】
少なくとも前記導電層の前記近接場光が発生する側の端面と前記底面とがなすエッジ部に、誘電率の実部係数が負の材料からなる近接場光発生促進部を備えることを特徴とする請求項１または２に記載の近接場光発生素子。
【請求項４】
前記誘電率の実部係数が負の材料は、Ａｌ、Ａｕ、Ａｇ、Ｐｔ、Ｃｕ、Ｃｒ、Ｔｒ、Ｉｒ、Ｐｄまたはそれらを含む合金からなることを特徴とする請求項３に記載の近接場光発生素子。
【請求項５】
前記誘電率の実部係数が正の材料は、Ｓｉ、ＳｉＧｅ、ＧａＰ、ＩｎＰ、ＧａＡｓ、Ｇｅ、ＡｌＳｂ、ＡｌＡｓからなる群から選択される少なくとも１つを含むことを特徴とする請求項１〜４の何れか１項に記載の近接場光発生素子。
【請求項６】
前記溝の上方を通過する前記照射光を遮光する遮光部を備えることを特徴とする請求項１〜５の何れか１項に記載の近接場光発生素子。
【請求項７】
前記溝に充填された支持体を備えるとともに、
前記支持体および前記導電層と前記遮光部との間に、さらに絶縁層を備えることを特徴とする請求項６に記載の近接場光発生素子。
【請求項８】
前記支持体は、ＳｉＯＸ、ＳｉＮ、ＭｇＦ２、ＺｎＯ、Ａｌ２Ｏ３、ＴｉＯ２、ＣｒＯ２からなる群から選択される少なくとも１つを含むことを特徴とする請求項７に記載の近接場光発生素子。
【請求項９】
照射光が照射されることで近接場光を発生する近接場光発生素子の製造方法であって、
導電層の上に、誘電率の実部係数が正の材料によって前記照射光の波長以下の幅の溝の側面であって、前記導電層の前記照射光が照射される側の端面と前記側面とがなすエッジ部を、前記溝の底面として前記導電層の上面を露出させて成形することを特徴とする近接場光発生素子の製造方法。
【請求項１０】
照射光が照射されることで近接場光を発生する近接場光発生素子の製造方法であって、
導電層の上に、誘電率の実部係数が正の材料によって前記照射光の波長以下の幅の溝の側面であって、前記導電層の前記照射光が照射される側の端面と前記側面とがなすエッジ部を、前記溝の底面として前記導電層の上面を露出させて成形することを特徴とする近接場光発生素子の製造方法。
【請求項１１】
請求項１〜８の何れか１項に記載の近接場光発生素子を備え、
前記近接場光発生素子の溝から出射される近接場光により情報記録媒体の磁気ビットを昇温し、前記溝で発生する磁界により前記磁気ビットの磁化反転を行うことを特徴とする記録ヘッド。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、近接場光を発生する近接場光発生素子、近接場光発生素子の製造方法、および近接場光発生素子を用いた記録ヘッドに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、高度情報化社会が進展するにつれ、大容量のハードディスクドライブ（磁気記録再生システム）に対する期待が高まっている。
【０００３】
磁気記録再生システムでは、記録媒体上の記録の最小単位である磁気ビットの磁化方向によって情報が記録されている。ここで、磁性体の磁気的異方性エネルギーをＫｕ、磁性体の体積をＶとすると、磁気ビットの磁化反転に必要なエネルギーである磁気的エネルギーはＫｕ・Ｖで表される。つまり、Ｋｕ・Ｖが大きいほど磁気ビットの磁化反転に必要なエネルギーは大きくなる。
【０００４】
磁気記録再生システムの大容量化のために高記録密度化を進めると、必然的に磁気ビットの体積Ｖが小さくなる。従って、同じＫｕの材料を用いた場合、磁気ビットの磁気的エネルギー（Ｋｕ・Ｖ）は小さくなる。つまり、磁気記録再生システムの高記録密度化が進むことにより、磁気ビットの磁気的エネルギーは小さくなる。その結果、室温付近の熱エネルギーによって磁気ビットの磁化が反転してしまう超常磁性の問題が生じる。そして、磁気ビットの磁化が反転してしまうと、室温でも磁気ビットの磁化情報が変化するため、磁気記録再生システムに記録情報を保持できなくなる。
【０００５】
磁気ビットの体積が小さくなった時に発生する超常磁性の問題を回避するためには、高いＫｕを持つ材料を用いればよい。Ｋｕの高い材料を用いると、磁気ビットの体積が小さくなった場合にも磁気的エネルギー（Ｋｕ・Ｖ）を大きくすることができ、それにより超常磁性の問題を回避できる。しかしながら、Ｋｕの高い材料を用いることにより、記録（磁気ビットの磁化反転）に必要な磁界（保磁力）が大きくなるという別の問題が生じる。そして、記録コイルの材料、記録コイルへの印加電圧、あるいは通電電流の大きさには制限があるため、保磁力を大きくするにも限界が出る。つまり、高いＫｕの材料を用いることで、保磁力が大きくなりすぎて記録ができなくなるという別の問題が生じる。
【０００６】
この問題を解決するために考え出された方法として、光アシスト磁気記録技術がある。光アシスト磁気記録技術とは、磁気ビットに磁気記録を行うときに、集光された光によって磁気ビットを昇温して、それにより記録媒体の保磁力を低下させ、その状態で磁気ビットに磁界を印加して記録を行う技術である。磁化反転を行った後には温度が低下するため、記録媒体の保磁力が大きくなる。つまり、室温付近の熱エネルギーによって磁気ビットの磁化が反転するという超常磁性の問題は発生しない。
【０００７】
しかしながら、この光アシスト磁気記録技術にも次のような問題がある。つまり、磁気記録再生システムの高記録密度化が進むにつれ、小さな磁気ビットを磁化反転させなければならず、光によって昇温する磁気ビットも狭くしなければならない。しかし、光は波長程度にしか絞ることができないため、光によって昇温する磁気ビットは、その波長以上の大きさの磁気ビットしか昇温することができない。このように、磁気記録再生システムの高記録密度化には、光の波長という制限が加わる。
【０００８】
さらに、光アシスト磁気記録技術には誤記録という問題も生じる。つまり、波長の大きい光を磁気ビットに照射することにより、その磁気ビットに隣接する他の磁気ビットも昇温してしまい、その結果、昇温領域の拡大によって意図しない領域に誤って記録する可能性が生じる。誤記録が度々生じて記録情報が失われると、磁気記録再生システムの信頼性に多大な影響を及ぼすこととなる。
【０００９】
そこで、光アシスト磁気記録技術を用いることによる前記問題を解決する方法として、近接場光の利用が考えられる。近接場光とは光の波長よりも狭い領域の開口やボウタイ型アンテナなどに光が照射された時に発生する光のことであり、光の波長よりも狭い領域に局在化している。この近接場光を光アシスト磁気記録の熱源として利用することにより、光の波長よりも狭い磁気ビットを昇温することができ、それにより高記録密度化を実現することができる。近接場光によって光の波長よりも狭い領域の磁気ビットを昇温して、的確にその磁気ビットに磁界を印加して記録を行うには、近接場光の発生位置と磁界の発生位置とができるだけ近い位置にあることが望ましい。
【００１０】
ここで、図９〜図１１を用いて近接場光の発生メカニズムを説明する。図９は、近接場光を出射する凹型の微小スリット３０の斜視図であり、図１０は、図９におけるＣ−Ｃ’断面図である。図１１は、図１０におけるＤ−Ｄ’断面図であって、微小スリット３０に表面プラズモンが発生する様子を示す図である。
【００１１】
まず、図９に基づいて近接場光を出射する凹型の微小スリット３０の構成を説明する。微小スリット３０は、半導体材料によって形成された基板３１と、基板３１の上面に積層された金属性の導電層３２と、を有する。導電層３２の上面には凹型の溝３３が、端面３４から端面３５まで形成されている。なお、溝３３は、導電層３２の厚みよりも浅く形成されている。従って、溝３３の底面３９は、基板３１の上面まで達していない。溝３３の両側面は、底面３９に対して一定の角度を有して形成されている。また、溝３３によって形成された狭窄部３６（図１０）の幅は、光の波長よりも狭くなるように作製されている。
【００１２】
前記構成において、端面３５に形成された狭窄部３６に照射光３７が照射される。照射光３７の偏光方向３８は、溝３３の底面３９に対して垂直な方向である。ここで、狭窄部３６の幅は光の波長よりも狭く作製されており、また、光の照射領域（光のスポットサイズ）は光の波長程度にしか絞ることができないため、照射光３７は、狭窄部３６を透過することができない。しかしながら、照射光３７が狭窄部３６に照射されることにより、底面３９の表面と溝３３の両側面に沿って表面プラズモン４０が発生する（図１１）。表面プラズモン４０は、金属の自由電子の集団的な振動であり、端面３５から端面３４の方向に底面３９と溝３３の両側面の表面を伝播する。その結果、表面プラズモン４０は、底面３９と端面３４とが交差するエッジ部４１ａ、および溝３３の両側面と端面３４とが交差するエッジ部４１ｂに集中する。そして、エッジ部４１ａ・４１ｂに集中したものが近接場光と呼ばれる。
【００１３】
一般に、表面プラズモンは、照射光の偏光方向に垂直な面で最も発生しやすく、平行な面では発生しないことが知られている。この点、底面３９および溝３３の両側面は偏光方向３８に対して平行ではないため、照射光３７を狭窄部３６に対して照射することにより、エッジ部４１ａ・４１ｂに近接場光を発生させることができる。そして、その近接場光は、光の波長以下のサイズで出射される。
【００１４】
次に、図１２により微小スリット３０において磁界が発生するメカニズムを説明する。微小スリット３０の導電層３２には、端面４２から端面４３の方向に電流４４が流れている。導電層３２に電流４４を流すことにより、微小スリット３０の周囲には右ねじの法則に従って磁界４５が発生する。より具体的には、微小スリット３０の溝３３には磁界４５ａが発生し、その他の領域には磁界４５ｂが発生する。そして、磁界４５ａは、微小スリット３０における断面積が最も小さい領域である溝３３において発生する磁界であるため、他の領域で発生した磁界４５ｂよりもその磁界が強くなる。これは、アンペールの法則に基づくものである。アンペールの法則とは、閉じた経路に沿って磁場の大きさを線積分すると、閉じた経路を貫く電流の和に比例するという法則である。つまり、微小スリット３０における溝３３とそれ以外の領域とに流れる電流は同じであるが、溝３３における経路の断面積が最も小さいため、微小スリット３０の溝３３に発生する磁界４５ａが他の領域で発生した磁界４５ｂよりもその磁界が強くなる、というものである。
【００１５】
先にも述べたとおり、磁気ビットに磁界を印加して記録を行うには、超常磁性の問題を考慮して、磁気的エネルギー（Ｋｕ・Ｖ）は大きい方が望ましい。従って、磁界４５ｂよりも磁界が強い磁界４５ａを光アシスト磁気記録に使用するのが望ましい。なお、電流の向きを端面４３から端面４２の方向に逆転すると、図１３が示すように、発生する磁界は図１２に示す磁界とは逆向きになる。
【００１６】
特許文献１には、近接場光の発生部と磁界の発生部とをほぼ同じ位置に配した近接場光発生素子が開示されている。特許文献１に記載された近接場光発生素子は、金属の狭窄部に光を照射し、かつ導電層に電流を流すことにより、ほぼ同じ位置に近接場光と磁界とを発生させている。つまり、特許文献１に記載の近接場光発生素子は、図９〜図１３を用いて説明したのと同様の構成を備えている。
【特許文献１】特開２００６−１２０２９４号公報（平成１８年５月１１日公開）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１７】
しかしながら、前記従来の構成では、近接場光が、昇温すべき磁気ビットとともに隣接する他の磁気ビットも昇温してしまうという問題があった。
【００１８】
以下、この問題を具体的に説明する。磁気記録再生システムの高記録密度化に対応するには、光の波長以下のサイズの磁気ビットを磁化反転させる必要がある。そこで、特許文献１では、近接場光によって磁気ビットを昇温して、そのうえで、近接場光の発生部とほぼ同じ位置で発生した最も強い磁界をその磁気ビットに対して印加している。しかしながら、特許文献１に記載の近接場光発生素子によって近接場光を発生させた場合、狭窄部の広い範囲で近接場光が発生するという問題があった。つまり、図９を参照して、底面３９と端面３４とが交差するエッジ部４１ａ、および溝３３の側面と端面３４とが交差するエッジ部４１ｂの両方に近接場光が発生してしまい、高記録密度化が進み磁気ビットサイズが小さくなった時に、近接場光が出射される範囲が磁気ビットのサイズに対して広くなるおそれがある。これにより、昇温すべき磁気ビットとともに、昇温を望まない他の磁気ビットも昇温してしまい、前記他の磁気ビットを誤記録するおそれが生じる。
【００１９】
つまり、特許文献１に記載の近接場光発生素子では、近接場光が出射される範囲（エッジ部４１ａ・４１ｂ）が磁気ビットのサイズよりも広くなり、その近接場光を磁気ビットに照射することにより、昇温領域が意図しない領域にまで拡大してしまうおそれがある。このような理由から、特許文献１に記載の近接場光発生素子によって光アシスト磁気記録を行うと、誤記録が発生する可能性があった。つまり、特許文献１に記載の近接場光発生素子では、磁気記録再生システムの高記録密度化に充分に対応しきれていなかった。
【００２０】
ここで、特許文献１に記載の近接場光発生素子が抱える問題を解決する手段として、以下のような方法を考えることができる。つまり、表面プラズモンは、照射光の偏光方向に垂直な面で最も発生しやすく、平行な面では発生しないという特性を有するため、図９を参照して、溝３３の両側面を底面３９に対して垂直に作製することにより、エッジ部４１ｂからの近接場光の発生を抑えるというものである。しかしながら、微小スリット３０を作製するうえで、溝３３の両側面と底面３９とを垂直に保つのは極めて困難である。つまり、溝３３の側面における凹凸が発生したり、テーパなど偏光方向に対して垂直な成分を持つ傾きなどが生じるなど、作製上の問題が起こりうる。結果として、エッジ部４１ａのみに近接場光を発生させるという当初の目的を達成することができず、エッジ部４１ｂにも近接場光が発生し、その結果、昇温すべき磁気ビットとともに、その他の磁気ビットも昇温してしまい、昇温領域が意図しない領域にまで拡大していた。つまり、誤記録の問題を依然として解決することが困難であった。
【００２１】
本発明は、前記の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、近接場光の発生位置を強磁場発生部に限定し、より高密度な光アシスト磁気記録が可能な近接場光発生素子およびその製造方法、ならびに、近接場光発生素子を用いた記録ヘッドを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００２２】
前記課題を解決するために、本発明に係る近接場光発生素子は、近接場光を発生させるときに照射する照射光の波長以下の幅を隔てた２つの側面と底面とからなる溝が形成された導電層を含む近接場光発生素子であって、前記各側面の少なくとも一部に誘電率の実部係数が正の材料からなる近接場光抑止部を備えることを特徴とする。
【００２３】
前記の構成によれば、本発明に係る電磁界発生素子は、導電層に形成された溝の２つの側面部の間隔が照射光の照射領域よりも狭いため、その溝に照射される照射光は、伝播光として前記溝を通過することができない。しかしながら、前記照射光が前記溝に照射されることにより、前記導電層の前記照射光が照射される側の端面と前記底面および前記各側面とがなすエッジ部付近に表面プラズモンが発生する。その表面プラズモンは、近接場光が出射される前記導電層の端面側に向かって前記底面および前記各側面を伝播する。
【００２４】
このとき、前記各側面の少なくとも一部には誘電率の実部係数が正の材料からなる近接場光抑止部が設けられている。誘電率の実部係数が正の材料は絶縁体的に振舞うという性質を有するため、表面プラズモンは、近接場光抑止部においてその伝播が抑えられる。従って、前記導電層の前記近接場光が発生する側の端面と前記側面とがなすエッジ部への表面プラズモンの伝播は抑えられ、該エッジ部における近接場光の発生が抑制される。
【００２５】
一方、前記底面には誘電率の実部係数が正の材料からなる近接場光抑止部が設けられていないため、表面プラズモンの伝播は抑制されず、従って、前記導電層の前記近接場光が発生する側の端面と前記底面とがなすエッジ部からの近接場光の出射は抑制されない。
【００２６】
このように、前記各側面の少なくとも一部に誘電率の実部係数が正の材料からなる近接場光抑止部を設けることにより、前記導電層の前記近接場光が発生する側の端面と前記側面とがなすエッジ部からの近接場光の出射を抑えつつ、前記導電層の前記近接場光が発生する側の端面と前記底面とがなすエッジ部からの近接場光が、その出射を抑制されることなく、出射される。その結果、近接場光は、照射光の波長よりも狭い情報記録媒体の磁気ビットに出射され、該磁気ビットを昇温する。そして、前記導電層の前記近接場光が発生する側の端面と前記側面とがなすエッジ部からの近接場光の出射は抑制されているため、昇温領域が意図しない領域にまで拡大するのを防ぐことができる。
【００２７】
ここで、“誘電率の実部係数が正の材料”、“負の材料”について、以下説明する。
【００２８】
ある対象の性質や分布が方向に依存しない等方的な物質中においては、電場があまり大きくない限り誘電率εは定数であり、その物質固有の値をとる。しかし、電場がある程度以上の速さで変化する場合、誘電率は定数にはならず、電場の振動数ωの関数である誘電関数ε（ω）として記述される。誘電関数には電気伝導やバンド間遷移による損失が発生するため、一般に以下のような複素関数となる。
【００２９】
ε（ω）＝ε1（ω）＋iε2（ω）
このうち実数部ε1（ω）は電場の振動との位相差および分極の大きさを与える。なお、ω＝０のときの実数部ε1は上述した誘電率εを示す。また、虚数部ε2（ω）は電気伝導やバンド間遷移による誘電損失を与える。なお、虚数部の数値は、光吸収スペクトルの測定から得ることができる。
【００３０】
より具体的に説明すると、導電層をＡｌ、近接場光抑止部をＳｉとした場合、入射光の波長が４００ｎｍに対する誘電率は、ＡｌについてεＡｌ＝−２３．４＋４．８ｊ、ＳｉについてはεＳｉ＝３１．２＋３．２ｊとなる。上述したように、誘電率の実数部は、定性的には、照射される光の電場によって発生する分極の大きさを表している。そして、近接場光はこの分極を介して発生する。そこで、導電層および近接場光抑止部の誘電率に差を設けることにより、各部において発生する近接場光の強度に差をつけることができる。
【００３１】
ここで、誘電率の実部係数が負の領域は、金属的に振舞うという性質を有するため、表面プラズモンの発生、伝播が起こりやすく、また近接場光も発生しやすい。一方、誘電率の実部係数が正の領域は、絶縁体的に振舞う性質を有するため、表面プラズモンの発生、伝播が起こりにくく、また近接場光は発生しにくい。従って、前記側面に誘電率の実部係数が正の材料の近接場光抑止部を設けることにより、その近接場光抑止部における表面プラズモンの伝播を抑えることができ、前記導電層の前記近接場光が発生する側の端面と前記側面とがなすエッジ部へ伝播される表面プラズモンを抑えることができる。つまり、該エッジ部からの近接場光の出射を抑制することができる。
【００３２】
さらに、前記導電層に電流を流すことにより、右ねじの法則に従い、近接場光発生素子の周辺に磁界が発生する。そして、前記溝にて発生する磁界を最も強い磁界とすることができる。つまり、近接場光の発生領域を前記導電層の前記近接場光が発生する端部側の前記底面に限定すると共に、前記溝の周辺に最も強い磁界を発生させることができる。このようにして、本発明に係る近接場光発生素子は、照射光の波長よりも狭い磁気ビットを前記近接場光によって昇温し、前記溝で発生した最も強い磁界をその磁気ビットに印加することができ、より高密度な光アシスト磁気記録が可能な近接場光発生素子を提供することができる。
【００３３】
さらに、本発明に係る近接場光発生素子は、前記導電層の前記近接場光が発生する側の端面と前記側面とがなすエッジ部に前記近接場光抑止部を備えることが好ましい。
【００３４】
上述したように、誘電率の実部係数が正の材料は、絶縁体的に振舞う性質を有するため、近接場光が発生しにくい。したがって、近接場光が出射される上記エッジ部に誘電率の実部係数が正の材料からなる近接場光抑止部を備えることにより、より効果的に近接場光の出射を抑えることができる。
【００３５】
さらに、本発明に係る近接場光発生素子は、前記導電層の前記照射光が照射される側の端面と前記側面とがなすエッジ部に前記近接場光抑止部を備えることが好ましい。
【００３６】
上述したように、誘電率の実部係数が正の材料は、絶縁体的に振舞う性質を有するため、表面プラズモンが発生しにくい。したがって、前記導電層の前記照射光が照射される側の端面と前記側面とがなすエッジ部に誘電率の実部係数が正の材料の近接場光抑止部を設けることにより、該エッジ部における表面プラズモンの発生そのものを抑えることができる。
【００３７】
さらに、本発明に係る近接場光発生素子は、前記側面の全面に前記近接場光抑止部を備えることが好ましい。
【００３８】
溝の側面の全面に前記近接場光抑止部を備える構成と、前記導電層の前記近接場光が発生する側の端面と前記側面とがなすエッジ部にのみ近接場光抑止部を備える構成とを比較すると、後者は、前者よりも導電性材料によって形成される割合がより大きい。従って、近接場光発生素子の全体の抵抗値が小さくなり、同じ電圧を印加したときに流せる電流値が大きくなり、発生する磁界も大きくなる。また、伝導率の高い金属によって前記側面を形成することにより、前記照射光が近接場光発生素子に照射されることにより発生する熱を外部に放出し、近接場光発生素子が昇温することを防止することができる。
【００３９】
一方、前記側面の全面に前記近接場光抑止部を備える近接場光発生素子は、パターンが単純であるため、より簡易に製造することができるという効果を奏する。さらに、前記側面の全面に近接場光抑止部を備えることにより、前記側面における表面プラズモンの発生および伝播をより効果的に抑えることができ、前記導電層の前記近接場光が発生する側の端面と前記側面とがなすエッジ部からの近接場光の出射をより効果的に抑えることができる。
【００４０】
さらに、本発明に係る近接場光発生素子は、少なくとも前記導電層の前記近接場光が発生する側の端面と前記底面とがなすエッジ部に、誘電率の実部係数が負の材料よりなる近接場光発生促進部を備えることが好ましい。
【００４１】
さらに、本発明に係る近接場光発生素子では、前記誘電率の実部係数が負の材料が、Ａｌ、Ａｕ、Ａｇ、Ｐｔ、Ｃｕ、Ｃｒ、Ｔｒ、Ｉｒ、Ｐｄまたはそれらを含む合金からなることが好ましい。
【００４２】
誘電率の実部係数が負の材料によって前記導電層の前記近接場光が発生する側の端面と前記底面とがなすエッジ部を形成することにより、該エッジ部からの近接場光の発生を促進できる。誘電率の実部係数が負の材料であるＡｌ、Ａｕ、Ａｇ、Ｐｔ、Ｃｕ、Ｃｒ、Ｔｒ、Ｉｒ、Ｐｄまたはそれらを含む合金は、近接場光をより発生させることができる。
【００４３】
さらに、本発明に係る近接場光発生素子では、前記誘電率の実部係数が正の材料は、Ｓｉ、ＳｉＧｅ、ＧａＰ、ＩｎＰ、ＧａＡｓ、Ｇｅ、ＡｌＳｂ、ＡｌＡｓからなる群から選択される少なくとも１つを含むことが好ましい。
【００４４】
誘電率の実部係数が正の材料であるＳｉ、ＳｉＧｅ、ＧａＰ、ＩｎＰ、ＧａＡｓ、Ｇｅ、ＡｌＳｂ、ＡｌＡｓは、表面プラズモンの伝播をより抑えることができる。
【００４５】
さらに、本発明に係る近接場光発生素子は、前記溝の上方を通過する前記照射光を遮光する遮光部を備えることが好ましい。
【００４６】
前記溝の上方を通過する照射光が、前記遮光部において遮光されるため、情報記録媒体（あるいは磁気ビット）に誤って前記照射光が照射されることを回避できる。これにより、上述した誤記録の問題をさらに抑えることができる。
【００４７】
なお、前記導電層を流れる電流が前記遮光部にほとんど流れない程度に前記遮光部の抵抗値が十分に大きいのであれば、後述する絶縁層を設ける必要がない。そして、遮光部の抵抗値が十分大きければ、通電による前記遮光部での磁界発生を防止できる。
【００４８】
さらに、本発明に係る近接場光発生素子は、前記溝に充填された支持体を備えるとともに、前記支持体および前記導電層と前記遮光部との間に、さらに絶縁層を備えることが好ましい。
【００４９】
近接場光発生素子が絶縁層を備えることにより、前記導電層を流れる電流が前記遮光部に流れるのを防ぐことができる。なお、前記絶縁層の厚さが前記照射光の波長と比較して十分に薄ければ、前記照射光が前記絶縁層を透過することもない。つまり、前記照射光が前記絶縁層を透過することによる誤記録を防止することができる。
【００５０】
さらに、本発明に係る近接場光発生素子では、前記支持体は、ＳｉＯＸ、ＳｉＮ、ＭｇＦ２、ＺｎＯ、Ａｌ２Ｏ３、ＴｉＯ２、ＣｒＯ２からなる群から選択される少なくとも１つを含むことが好ましい。
【００５１】
前記絶縁層は、前記溝に充填された支持体によって支持されており、その支持体はＳｉＯＸ、ＳｉＮ、ＭｇＦ２、ＺｎＯ、Ａｌ２Ｏ３、ＴｉＯ２、ＣｒＯ２からなる。これらの材料によれば、支持体を設けることによる表面プラズモンの減衰をより効果的に抑えることができるため、該支持体が前記溝に充填された状態においても、表面プラズモンは、減衰による影響を受けることなく前記導電層の前記近接場光が発生する側の端面に向かって伝播する。
【００５２】
本発明に係る近接場光発生素子の製造方法は、照射光が照射されることで近接場光を発生する近接場光発生素子の製造方法であって、導電層の上に、誘電率の実部係数が正の材料によって前記照射光の波長以下の幅の溝の側面を、前記溝の底面として前記導電層の上面を露出させて成形することを特徴としている。
【００５３】
この製造方法を用いることにより、本発明に係る近接場光発生素子を製造することができる。
【００５４】
本発明に係る記録ヘッドは、本発明に係る近接場光発生素子を備え、前記近接場光発生素子の溝から出射される近接場光により情報記録媒体の磁気ビットを昇温し、前記溝で発生する磁界により前記磁気ビットの磁化反転を行うことを特徴としている。
【００５５】
本発明に係る記録ヘッドによって、照射光の波長よりも狭い情報記録媒体の磁気ビットに近接場光を出射し、その磁気ビットを昇温することができる。さらにその磁気ビットに最も強い磁界を印加して記録を行うことができるため、より高密度な光アシスト磁気記録をすることができる。
【発明の効果】
【００５６】
本発明に係る近接場光発生素子は、各側面の少なくとも一部に誘電率の実部係数が正の材料からなる近接場光抑止部を備える構成である。
【００５７】
これにより、記導電層の近接場光が発生する側の端面と前記側面とがなすエッジ部からの近接場光の出射を抑制することができる。また、前記導電層の前記近接場光が出射される側の端面と前記底面とがなすエッジ部からの近接場光を、その出射を抑えることなく、照射光の波長よりも狭い情報記録媒体の磁気ビットに出射し、その磁気ビットを昇温することができる。このとき、前記導電層の前記近接場光が出射される側の端面と前記側面とがなすエッジ部からの近接場光の出射が抑制されているため、昇温領域が意図しない領域にまで拡大するのを防ぐことができる。そして、前記溝で発生した最も強い磁界をその磁気ビットに印加することにより、より高密度な光アシスト磁気記録が可能となるという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００５８】
（実施の形態１）
本実施の形態１に係る近接場光発生素子１について、図１〜図３に基づいて説明すると以下の通りである。
【００５９】
図１は、近接場光発生素子１の斜視図である。近接場光発生素子１は、基板２と、導電部（導電層）３と、側面部４と、を有する。基板２の上面には導電部３が積層されており、導電部３の上面には２つの側面部４が積層されている。側面部４は、側面部（近接場光抑止部）４ａおよび側面部（導電層）４ｂによって構成されており、図１が示すように、２つの側面部４ａは、対向する２つの側面部４ｂの間に配置され、側面６ａと側面６ｂとを対向させて配置している。また、側面部４ａと側面部４ｂとは隣接している。図１が示すように、２つの側面部４ａは後述する照射光１０の波長よりも狭い間隔を保って対向しており、導電部３と側面６ａ・６ｂとによって溝５が形成されている。溝５は、端面９から端面８に至るまで、導電部３の上面に形成されており、溝５の幅は、照射光１０の波長よりも狭くなるように作製されている。
【００６０】
基板２は、Ｓｉ、Ｇｅ等のＩＶ属半導体、ＧａＡｓ、ＡｌＧａＡｓ、ＧａＮ、ＩｎＧａＮ、ＩｎＳｂ、ＧａＳｂ、ＡｌＮに代表されるＩＩＩ−Ｖ属化合物半導体、ＺｎＴｅ、ＺｅＳｅ、ＺｎＳ、ＺｎＯ等のＩＩ−ＶＩ属化合物半導体、ＺｎＯ、Ａｌ２Ｏ３、ＳｉＯ２、ＴｉＯ２、ＣｒＯ２、ＣｅＯ２等の酸化物絶縁体、ＳｉＮなどの窒化物絶縁体、ガラス、プラスチックなどにより形成されている。側面部４ａは、誘電率の実部係数が正の材料であるＳｉ、ＳｉＧｅ、ＡｌＳｂ、ＧａＰ、ＩｎＰ、ＧａＡｓ、ＡｌＡｓ、Ｇｅなどにより形成されている。
【００６１】
導電部３および側面部４ｂは、導電性材料によって形成されている。とくに、溝５の底面５ａと端面８とが交差するエッジ部（近接場光発生促進部）７ａは、Ａｌ、Ａｕ、Ａｇ、Ｐｔ、Ｃｕ、Ｃｒ等の誘電率の実部係数が負の導電性材料によって形成されている。
【００６２】
ここで、“誘電率の実部係数が正の材料”、“負の材料”について、以下説明する。
【００６３】
ある対象の性質や分布が方向に依存しない等方的な物質中においては、電場があまり大きくない限り誘電率εは定数であり、その物質固有の値をとる。しかし、電場がある程度以上の速さで変化する場合、誘電率は定数にはならず、電場の振動数ωの関数である誘電関数ε（ω）として記述される。誘電関数には電気伝導やバンド間遷移による損失が発生するため、一般に以下のような複素関数となる。
【００６４】
ε（ω）＝ε1（ω）＋iε2（ω）
このうち実数部ε1（ω）は電場の振動との位相差および分極の大きさを与える。なお、ω＝０のときの実数部ε1は上述した誘電率εを示す。また、虚数部ε2（ω）は電気伝導やバンド間遷移による誘電損失を与える。なお、虚数部の数値は、光吸収スペクトルの測定から得ることができる。
【００６５】
例えば、導電層をＡｌ、近接場光抑止部をＳｉとした場合、入射光の波長が４００ｎｍに対する誘電率は、ＡｌについてεＡｌ＝−２３．４＋４．８ｊ、ＳｉについてはεＳｉ＝３１．２＋３．２ｊとなる。上述したように、誘電率の実数部は、定性的には、照射される光の電場によって発生する分極の大きさを表している。そして、近接場光はこの分極を介して発生する。そこで、導電層および近接場光抑止部の誘電率に差を設けることで、各部において発生する近接場光の強度に差が生じうる。ここで、誘電率の実部係数が負の領域は金属的に振舞う性質を有するため、表面プラズモンの発生、伝播が起こりやすく、また近接場光も発生しやすい。誘電率の実部係数が正の領域は、絶縁体的に振舞う性質を有するため、表面プラズモンの発生、伝播が起こりにくく、また近接場光は発生しにくい。
【００６６】
図２は、図１におけるＡ−Ａ’断面図である。図１を用いて説明したように、導電部３の上面において、側面部４ａと側面部４ｂとが隣接して配置されている。２つの側面部４ａは、側面６ａと側面６ｂとを対向させて、照射光１０の波長よりも狭い間隔を保って配置されており、側面６ａ・６ｂと導電部３とによって溝５が形成されている。そして、側面６ａ・６ｂは、導電部３の上面に対して一定の角度をなしている。
【００６７】
前記構成において、近接場光発生素子１から近接場光が発生するメカニズムを、図１〜図３に基づき説明する。なお、図３は、図２におけるＢ−Ｂ’断面図であり、偏光方向１１の照射光１０が端面９から端面８の向きに溝５に対して照射されることにより、溝５の底面５ａに表面プラズモン１２が発生する様子を示す。
【００６８】
まず、説明の便宜のため、図１において、２つの側面部４が対向する方向をＸ方向とし、溝５の底面５ａに対して垂直な方向をＹ方向とし、Ｘ方向およびＹ方向の双方に垂直な方向をＺ方向として設定する。
【００６９】
ここで、偏光方向がＹ方向である照射光１０が、端面９から端面８の向き（Ｚ方向）に溝５に対して照射される。溝５は、照射光１０のスポットサイズよりも小さく作製されており、導電部３は導電性材料によって構成されている。光の照射領域（光のスポットサイズ）は光の波長程度にしか絞ることができないため、照射光１０は、溝５を透過することができない。しかしながら、照射光１０が溝５に照射されることにより、溝５の底面５ａに沿って表面プラズモン１２が発生する（図３）。表面プラズモン１２は、金属の自由電子の集団的な振動であり、端面９から端面８の方向に溝５の底面５ａを伝播する。その結果、表面プラズモン１２は、溝の底面と端面８とが交差するエッジ部７ａに集中する。エッジ部７ａは、溝５の底面５ａと端面８とが交差する領域であり、Ａｌ、Ａｕ、Ａｇ、Ｐｔ、Ｃｕ、Ｃｒ等の近接場光を発生しやすい材料によって形成されている。そして、エッジ部７ａに集中したものが近接場光と呼ばれる。
【００７０】
近接場光発生素子１から磁界が発生するメカニズムを、図４を用いて説明する。
【００７１】
近接場光発生素子１の導電部３には、図面右から左の方向に電流４４が流れている。導電部３に電流４４を流すことにより、近接場光発生素子１の周囲には右ねじの法則に従って磁界２８が発生する。より具体的には、近接場光発生素子１の溝５には磁界２８ａが発生し、その他の領域には磁界２８ｂが発生する。そして、磁界２８ａは、近接場光発生素子１における断面積が最も小さい領域である溝５において発生する磁界であるため、他の領域で発生した磁界２８ｂよりもその磁界が強くなる。これは、アンペールの法則に基づくものである。アンペールの法則とは、閉じた経路に沿って磁場の大きさを線積分すると、閉じた経路を貫く電流の和に比例するという法則である。つまり、近接場光発生素子１における溝５とそれ以外の領域とに流れる電流は同じであるが、溝５における経路の断面積が最も小さいため、近接場光発生素子１の溝５に発生する磁界２８ａが他の領域で発生した磁界２８ｂよりもその磁界が強くなる、というものである。なお、電流の向きを逆転させると、磁界の向きも右ねじの法則に従って逆転する。
【００７２】
次に、近接場光発生素子１によって近接場光を発生する効果を、図１〜図３に基づいて説明すると、以下の通りである。
【００７３】
溝５は、照射光１０のスポットサイズよりも小さく作製されており、照射光１０は、伝播光として溝５を通過することができない。しかしながら、導電部３は導電性材料によって構成されており、表面プラズモン１２が、端面９から端面８に向かって溝５の底面５ａを伝播し、エッジ部７ａにおいて近接場光が発生する。このとき、側面部４ａは誘電率の実部係数が正の材料によって形成されているため、溝５の側面を構成する側面部４ａの側面６ａ・６ｂでは表面プラズモンが発生しにくく、かつ伝播しにくい。つまり、側面６ａ・６ｂと端面８とが交差するエッジ部７ｂからは近接場光が発生しにくい。
【００７４】
微小スリット３０であれば、溝３３の側面は導電層３２の一部である。また、近接場光発生素子の作製上の問題から、溝３３の側面と底面３９とを均一に垂直に保つことは極めて困難である。従って、溝３３の側面は、照射光３７の偏光方向３８に対して平行にはならず、表面プラズモンが溝３３の側面にも発生する。その結果、溝３３の側面と端面３４とが交差するエッジ部４１ｂにも近接場光が発生し、これによって、昇温すべき磁気ビットに加え、昇温を望まない他の磁気ビットをも昇温してしまい、結果として他の領域を誤記録する原因となるおそれがある。
【００７５】
この点、近接場光発生素子１は、側面部４ａが誘電率の実部係数が正の材料によって形成されているため、側面６ａ・６ｂにおける表面プラズモンの発生、および伝播を抑えることができる。つまり、側面６ａ・６ｂと端面８とが交差するエッジ部からの近接場光の出射を抑えることができる。つまり、上述したように、誘電率の実部係数が負の領域は、金属的に振舞う性質を有するため、表面プラズモンの発生、伝播が起こりやすく、また近接場光も発生しやすい。一方、誘電率の実部係数が正の領域は、絶縁体的に振舞う性質を有するため、表面プラズモンの発生、伝播が起こりにくく、また近接場光は発生しにくい。従って、端面６ａ・６ｂの全面に誘電率の実部係数が正の材料である近接場光抑止部を設けることにより、端面６ａ・６ｂにおける表面プラズモンの発生、及びエッジ部７ｂへの表面プラズモンの伝播を抑えることができる。その結果、エッジ部７ｂにおける近接場光の発生を抑制できる。
【００７６】
この状態において、導電部３および側面部４ｂに電流を流すことにより、右ねじの法則に従い、近接場光発生素子１の周辺に磁界が発生する。そして、図４を参照して説明したように、溝５にて発生する磁界が最も強い磁界となる。このようにして、エッジ部７ａから近接場光を発生させ、また、導電部３と側面部４ｂとに電流を流すことにより、溝５の周辺に最も強い磁界を発生させることができる。つまり、近接場光の発生位置を強磁場発生部に限定することができ、他の領域から近接場光が発生するのを抑えるができる。このように、近接場光発生素子１を用いることにより、昇温すべき磁気ビットのみを昇温して、その磁気ビットに磁界を印加して記録を行うことができ、より高密度な光アシスト磁気記録に対応することが可能となる。
【００７７】
ここで、表面プラズモン１２は照射光１０の偏光方向１１に垂直な面で最も発生しやすく、平行な面では発生しないため、導電部３を照射光１０の偏光方向１１に対して垂直な面とし、側面部４ａの側面６ａ・６ｂを照射光１０の偏光方向１１に対して平行な面とすることが望ましい。それにより、エッジ部７ａから近接場光を発生させ、エッジ部７ｂからは近接場光が発生しないようにできる。しかし、側面６ａ・６ｂにおいて凹凸が発生したり、テーパなど偏光方向に対して垂直な成分を持つ傾きなどが生じるなど、作製上の問題が起こりうる。そのため、側面部４ａの側面６ａ・６ｂを照射光１０の偏光方向１１に対して平行な面に保つことは極めて難しい。この点、近接場光発生素子１は、端面６ａ・６ｂの全面に誘電率の実部係数が正の材料である近接場光抑止部を設けているため、より効果的にエッジ部７ｂにおける近接場光の発生を抑制できる。
【００７８】
次に、図５（ａ）〜（ｆ）を用いて近接場光発生素子１の作製方法を説明する。
【００７９】
基板２の上面に、導電部３としてＡｌを４００ｎｍの厚さで成膜する。その後、レジスト塗布、露光、および現像によるパターニングを行う（図５（ａ））。図５（ａ）に示すように、レジスト１３は、導電部３の上面において、側面部４を形成する領域が無レジストに、その他の領域が所定の厚膜になるようにパターニングされている。次に、導電部３とレジスト１３の上面に、Ａｌ１４を４００ｎｍの厚さで成膜する（図５（ｂ））。その後、リフトオフを行い、側面部４ｂとなる部分が導電部３の上面に残る（図５（ｃ））。そして、レジスト塗布、露光、および現像によるパターニングを行う（図５（ｄ））。図５（ｄ）が示すように、レジスト１３は、側面部４ｂの上面、および導電部３の上面であって溝５（図１）が形成される領域に堆積するようにパターニングされている。次に、Ｓｉ１５を４００ｎｍの厚さで成膜して（図５（ｅ））、その後リフトオフを行う（図５（ｆ））。図５（ｆ）が示すように、近接場光発生素子１は、照射光の波長以下の幅を隔てた溝５の側面６ａ・６ｂが、溝５の底面５ａとして導電部３の上面を露出させて成形されている。
【００８０】
このとき、側面部４ａの間の最短距離は１５０ｎｍとなる。そして、リフトオフされた後の側面部４ａの側面６ａ・６ｂは、導電部３に対して垂直ではなく、ある一定の角度をなす。このようにして近接場光発生素子１が作製される。ここで、Ｚ方向における基板２の奥行き方向は４００ｎｍであり、その上面に積層される導電部３のＺ方向の奥行きも４００ｎｍである。なお、側面部４ａの間の最短距離は１５０ｎｍと述べたが、照射光の波長より短ければよく、１５０ｎｍでなくともよい。また、Ｚ方向における基板２の奥行き方向は４００ｎｍと記載したが、この長さに限定されるものではない。
【００８１】
次に、前記工程によって作製された近接場光発生素子１を用いて、近接場光が発生する様子を説明する。なお、以下の説明は、図１を用いて説明する。
【００８２】
偏光方向１１（Ｙ方向）の照射光１０（波長４００ｎｍ）を、端面９から端面８の方向（Ｚ方向）で、近接場光発生素子１の溝５に対して照射する。溝５は、照射光１０のスポットサイズよりも小さく作製されており（側面部４ａの間の最短距離は１５０ｎｍ）、また、照射光１０は波長と同じ４００ｎｍ程度にしか絞ることができない。従って、照射光１０は、伝播光として溝５を透過することができない。しかし、照射光１０の偏光方向１１はＹ方向であり、溝５の底面５ａに対して垂直であるため、溝５の底面５ａに表面プラズモンが発生する。そして、エッジ部７ａに近接場光が発生する。
【００８３】
なお、側面部４ａの側面６ａ・６ｂがＹ方向に平行であれば、照射光１０の偏光方向１１と側面６ａ・６ｂとが平行になるため、側面６ａ・６ｂには表面プラズモンが発生しない。つまり、エッジ部７ｂには近接場光は発生しない。しかしながら、図５（ｆ）で示すリフトオフの際に、側面部４ａの側面６ａ・６ｂをＹ方向と平行に作製するのは困難であり、側面６ａ・６ｂに凹凸ができる場合や、側面６ａ・６ｂがＹ方向から傾いて作製される場合が極めて多い。
【００８４】
ここで、近接場光が発生しやすい材料であるＡｌ等によって側面部４ａが形成されている従来の微小スリット３０であれば、溝３３の両側面に表面プラズモンが発生し、エッジ部４１ｂから近接場光が出射してしまう（図９）。この点、近接場光発生素子１は、側面部４ａがＳｉ等の近接場光が発生しにくい材料で形成されており、エッジ部７ｂにおける近接場光の発生を防止できる。これにより、昇温する磁気ビットに隣接する他の磁気ビットを昇温してしまい、昇温領域の拡大によって意図しない領域に誤って記録する、いわゆる誤記録の問題を回避することができる。すなわち、磁気記録再生システムの高記録密度化が進み磁気ビットがさらに小さくなった場合においても、近接場光発生素子１によって対応可能である。
【００８５】
なお、本実施の形態ではリフトオフにより近接場光発生素子１を作製したが、リフトオフ以外の方法（エッチング等）で側面部４ａを作製した場合にも、側面部４ａの側面６ａ・６ｂに凹凸が発生したり、側面６ａ・６ｂが導電部３に対して垂直とならないことが多い。
【００８６】
また、近接場光発生素子１は、側面部４ａ・４ｂともにＳｉ等の近接場光が発生しにくい材料で形成されてもよい。また、導電部３と側面部４ｂが、同一のあるいは異なる導電性材料で形成されてもよい。
【００８７】
近接場光発生素子１は、基板２の上面に導電部３、および側面部４ａ・４ｂが積層される構成となっているが、照射光１０が照射される側の近接場光発生素子１の端面に接するように、光が減衰しにくい石英等の透明基板を設けてもよい。この場合、照射光１０を図１に示す方向から照射すると照射光１０は透明基板に照射されるが、基板が透明なため、照射光１０は遮光されず溝５に照射される。
【００８８】
また、側面部４ａのＸ方向における幅（図１のΔｔ１によって示される距離）、およびＺ方向における長さ（図１のΔｔ２によって示される距離）は、端面６ａ・６ｂが誘電率の実部係数が正の材料によって形成されている限り、任意の長さとすることができる。但し、Δｔ１およびΔｔ２が短い方が、近接場光発生素子１における導電性材料の占める割合が大きくなり近接場光発生素子１の抵抗値を小さくすることができるため、同じ電圧を印加したときに流せる電流値が大きくなり、発生する磁界も大きくすることができる。また、照射光１０が近接場光発生素子１に照射されることにより発生する熱の放出も効率的に行うことができる。
【００８９】
（実施の形態２）
本実施の形態２に係る近接場光発生素子１７ａについて、図６の（ａ）に基づいて説明すると以下の通りである。なお、図１を参照して前述した構成要素と同一の構成要素には同一の参照符号を付している。従って、これらの構成要素の詳細な説明は省略する。
【００９０】
図６の（ａ）は、近接場光発生素子１７ａの斜視図である。近接場光発生素子１７ａは、基板２と、導電部３と、側面部１６と、を有する。導電部３の上面には２つの側面部１６が積層されている。側面部１６は、側面部１６ａと側面部１６ｂとによって構成されており、先に述べた側面部４（図１）と側面部１６とはその構造が異なっている。つまり、側面部４は、側面部４ａが端面８から端面９まで形成されているが、側面部１６ａは、端面１８から端面１９までの全体に亘っては形成されておらず、途中で側面部１６ｂに隣接する形状となっている。
【００９１】
ここで、側面部１６ａは、側面部４ａと同様に、誘電率の実部係数が正の材料によって形成される。より具体的には、側面部１６ａは、Ｓｉ、ＳｉＧｅ、ＡｌＳｂ、ＧａＰ、ＩｎＰ、ＧａＡｓ、ＡｌＡｓなどで形成されている。側面部１６ｂは、導電性材料で形成されている。なお、近接場光発生素子１と同様に、溝５の底面５ａと端面１８とが交差するエッジ部７ａは、Ａｌ、Ａｕ、Ａｇ、Ｐｔ、Ｃｕ、Ｃｒ、Ｔｒ、Ｉｒ、Ｐｄ等の誘電率の実部係数が負の導電性材料によって形成される。
【００９２】
次に、近接場光発生素子１７ａによって近接場光を発生する効果を説明する。なお、図１〜図３を用いて説明した近接場光発生素子１による効果と同一の効果は、その説明を省略する。
【００９３】
偏光方向がＹ方向である照射光１０が、近接場光発生素子１７ａの端面１９から端面１８の向き（Ｚ方向）に溝５に対して照射される。溝５は、照射光１０のスポットサイズよりも小さく作製されており、側面部１６ｂは導電性材料によって構成されている。光の照射領域（光のスポットサイズ）は光の波長程度にしか絞ることができないため、照射光１０は、溝５を透過することができない。しかしながら、照射光１０が溝５に照射されることにより、導電性材料によって形成された溝５の底面および側面部１６ｂの溝５側の表面に沿って表面プラズモンが発生する。側面部１６ｂの溝５側の表面に発生した表面プラズモンは、そのまま照射光１０が照射された方向（端面１８の方向）に伝播する。その表面プラズモンは、側面部１６ａと側面部１６ｂとが接するところまで伝播される。しかしながら、側面部１６ａが誘電率の実部係数が正の材料によって形成されているため、それより先への表面プラズモンの伝播は抑制される。その結果、エッジ部７ｂにおける近接場光の発生が抑えられる。
【００９４】
さらに別の効果を説明する。近接場光発生素子１と近接場光発生素子１７ａとをその導電率によって比較した場合、近接場光発生素子１７ａは、近接場光発生素子１よりも導電性材料によって形成される割合が大きいため、近接場光発生素子１７ａは近接場光発生素子１よりもその導電率が高くなる。従って、近接場光発生素子１７ａを用いることにより、近接場光発生素子全体の抵抗値が小さくなり、同じ電圧を印加したときに流せる電流値が大きくなり、発生する磁界も大きくすることができる。また、伝導率の高い金属を側面部１６ｂの材料とすることにより、照射光１０が近接場光発生素子１７ａに照射されることにより発生する熱を外部に放出し、近接場光発生素子１７ａの昇温を効果的に防止できる。
【００９５】
ここで、側面部１６ａのＸ方向における幅（図６の（ａ）のΔｔ３によって示される距離）、よびＺ方向における長さ（図６の（ａ）Δｔ４によって示される距離）は、側面部１６ａが誘電率の実部係数が正の材料によって形成されている限り、任意の長さとすることができる。但し、Δｔ３およびΔｔ４が短い方が、近接場光発生素子１７ａの抵抗値を小さくすることができるため、同じ電圧を印加したときに流せる電流値が大きくなり、発生する磁界も大きくすることができ、照射光１０が近接場光発生素子１７ａに照射されることにより発生する熱の放出も効率的に行うことができる。
【００９６】
（実施の形態３）
本実施の形態３に係る近接場光発生素子１７ｂについて、図６の（ｂ）に基づいて説明すると以下の通りである。なお、図１、及び図６の（ａ）を参照して前述した構成要素と同一の構成要素には同一の参照符号を付している。従って、これらの構成要素の詳細な説明は省略する。
【００９７】
図６の（ｂ）は、近接場光発生素子１７ｂの斜視図である。図６の（ａ）に示す近接場光発生素子１７ａとの相違点は、側面部１６ａが、照射光１０が照射される端面１９の側に配設され、近接場光が出射される端面１８の側の側面部は、導電性材料である側面部１６ｂによって形成されている点であり、その他の構成は同一である。
【００９８】
次に、近接場光発生素子１７ｂによって近接場光を発生する効果を説明する。なお、図１〜図３、及び図６の（ａ）を用いて説明した近接場光発生素子１、及び近接場光発生素子１７ａによる効果と同一の効果は、その説明を省略する。
【００９９】
図６の（ｂ）が示すように、近接場光発生素子１７ｂでは、誘電率の実部係数が正の材料からなる側面部１６ａが照射光１０の照射される端面１９の側に配設されている。表面プラズモンは、端面１９と溝５の各側面とがなすエッジ部付近において発生するため、その位置に誘電率の実部係数が正の材料からなる側面部１６ａを設けることにより、表面プラズモンの発生そのものを抑制することができる。また、側面部１６ａが誘電率の実部係数が正の材料で形成されているため、表面プラズモンが僅かに発生した場合であっても、エッジ部７ｂへの表面プラズモンの伝播は抑制され、エッジ部７ｂにおける近接場光の発生が抑えられる。このように、近接場光発生素子１７ｂによって、エッジ部７ｂからの近接場光の出射を抑制し、意図しない領域に記録ビットの昇温領域が拡大することを防止することができる。
【０１００】
（実施の形態４）
本実施の形態４に係る近接場光発生素子２７について、図７に基づいて説明すると以下の通りである。なお、図１を参照して前述した構成要素と同一の構成要素には同一の参照符号を付している。従って、これらの構成要素の詳細な説明は省略する。
【０１０１】
図７は、近接場光発生素子２７の斜視図である。近接場光発生素子２７は、基板２と、導電部３と、側面部２５と、支持体２０と、絶縁層２１と、遮光部２２と、を有する。なお、支持体２０は、導電部３と側面部４とによって形成された溝に充填されている。支持体２０は、ＳｉＯＸ、ＳｉＮ、ＭｇＦ２、ＺｎＯ、Ａｌ２Ｏ３、ＴｉＯ２、あるいはＣｒＯ２などの表面プラズモンの減衰を抑える材料で形成されている。また、これらの材料は、光を吸収しにくい材料でもある。側面部４および支持体２０の上面には絶縁層２１が積層され、絶縁層２１の上面には、さらに遮光部２２が積層されている。絶縁層２１は、電気抵抗が充分に高ければよく、側面部４から遮光部２２に電流がリークして導電部３に電流が流れなくなるのを防ぐことを目的として設けられる。遮光部２２は、照射光１０を遮光するために積層される。つまり、遮光部２２は、照射光１０が側面部４の上方の空間を通って図示しない情報記録媒体（磁気ビット）に照射するのを防止する役割を果たす。従って、遮光部２２は、光を透過しにくい材料によって形成されている。また、遮光部２２は、近接場光を発生しにくいＡｕ、Ａｇ、Ｃｕ、Ｔａなどの光が透過しない金属、Ｓｉなどの光が透過しない半導体であることが好ましい。
【０１０２】
なお、実施の形態１の図１を参照して説明した近接場光発生素子１、あるいは実施の形態２の図６の（ａ）を参照して説明した近接場光発生素子１７ａを下部構造とし、その上部に支持体２０と、絶縁層２１と、遮光部２２と、を有する構成の組み合わせも可能である。
【０１０３】
前記構成において、近接場光発生素子２７から近接場光が出射される動作を、図７に基づいて説明する。
【０１０４】
偏光方向１１（Ｙ方向）の照射光１０が、溝５に設けられた支持体２０に対して、端面２４から端面２３の方向（Ｚ方向）に照射される。支持体２０は、ＳｉＯＸ、ＳｉＮ、ＭｇＦ２、ＺｎＯ、Ａｌ２Ｏ３、ＴｉＯ２、あるいはＣｒＯ２などで形成されている。これらの材料は、表面プラズモンの減衰を抑えると共に、光を吸収しにくい材料である。従って、先に説明したのと同様の原理によって表面プラズモンが導電部３の表面に発生し、その結果、エッジ部７ａから近接場光が出射される。
【０１０５】
ここで、遮光部２２および絶縁層２１の役割をより明確に把握するために、近接場光発生素子１において、照射光１０が溝５に照射される場合の動作を説明する。照射光１０が溝５に対して照射されたときに、その一部が溝５および側面部４の上方にも照射される可能性がある。そのとき、照射光１０が、近接場光発生素子１の上部空間をＺ方向（端面９から端面８の方向）に照射され、図示しない記録媒体（あるいは磁気ビット）に誤って照照射される可能性がある。つまり、意図しない照射光１０の照射により、昇温すべき磁気ビットとともに、昇温を望まない他の磁気ビットも昇温してしまい、結果として他の領域を誤記録してしまうことがある。そのような問題を回避するべく、遮光部２２および絶縁層２１が積層される。
【０１０６】
前記構成において、近接場光発生素子２７による効果を、図７に基づいて説明する。
【０１０７】
近接場光発生素子２７が遮光部２２を有することにより、溝５および側面部４の上方に照射された意図しない照射光１０が、遮光部２２において遮光され、図示しない記録媒体（あるいは磁気ビット）に誤って照射されることを回避できる。つまり、遮光部２２は、照射光１０を遮光する厚みで形成されており、遮光部２２が照射光１０を遮光することにより、誤記録の問題をさらに抑えることができる。このとき、絶縁層２１の厚さは照射光の波長と比較して十分に薄く積層されており、照射光１０が、絶縁層２１を透過することはなく、絶縁層２１を透過することによる誤記録は発生しない。なお、導電部３および側面部４ｂを流れる電流が遮光部２２にほとんど流れない程度に遮光部２２の抵抗値が十分に大きいのであれば、絶縁層２１は必要ではない。遮光部２２の抵抗値が十分大きければ、通電による遮光部２２での磁界発生を防止できる。
【０１０８】
図８（ａ）〜（ｆ）を用いて近接場光発生素子２７の作製方法を説明する。
【０１０９】
基板２の上面に、導電部３としてＡｕを４００ｎｍの厚さで成膜する。その後、レジスト塗布、露光、および現像によるパターニングを行い、側面部２５としてＳｉを４００ｎｍの厚さで成膜して、リフトオフする（図８（ａ））。次にレジストを塗布、露光、現像する（図８（ｂ））。図８（ｂ）に示すように、レジスト１３は、側面部２５の上面にのみに堆積するようにパターニングされている。その後、支持体としてＳｉＯｘを４００ｎｍの厚さで成膜し（図８（ｃ））、次に、リフトオフして余分な支持体を除去する（図８（ｄ））。この段階では、２つの側面部２５と導電部３とによって形成された溝に、表面プラズモンの減衰を抑える材料が充填された状態となっている。その後、側面部２５および溝に充填されたＳｉＯｘである支持体２０の上面に絶縁層２１としてＳｉＯｘを１０ｎｍの厚さで成膜する（図８（ｅ））。続いて、絶縁層２１の上面に遮光部２２としてＳｉを４００ｎｍの厚さで成膜する（図８（ｆ））。以上の作製方法を経て、近接場光発生素子２７が作製される。
【０１１０】
なお、上述したとおり、導電部３および側面部４を流れる電流が遮光部２２にほとんど流れない程度に遮光部２２の抵抗値が十分に大きいのであれば、絶縁層２１を積層する工程を省略することもできる。
【０１１１】
以上、本実施の形態に係る電磁界発生素子１、１７、２７を説明したが、これらの電磁界発生素子を用いた記録ヘッドを実現できる。これらの近接場光発生素子を用いることにより、近接場光の発生領域を、前記導電層の前記近接場光が発生する側の端面と溝の底面とがなすエッジ部に限定することができる。それと共に、溝の周辺に最も強い磁界を発生させることができる。従って、記録ヘッドがこれらの近接場光発生素子を備えることにより、照射光１０の波長よりも狭い磁気ビットを昇温することができ、さらにその磁気ビットに最も強い磁界を印加して記録を行うことができるため、より高密度な光アシスト磁気記録を実現することができる。
【０１１２】
本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。例えば、図６の（ａ）を参照して、側面部１６ａを溝５の側面の中央付近に配置し、端面１８および端面１９と溝５の側面とがなすエッジ部を導電性材料によって形成してもよい。この構成においても、誘電率の実部係数が正の材料によって形成された側面部１６ａが溝５の側面に存在することにより、溝５の側面で発生した表面プラズモンの伝播を、その側面部１６ａによって抑えることができる。その結果、導電層の近接場光が発生する側の端面と溝の側面とがなすエッジ部における近接場光の発生を抑えることができ、意図しない領域に記録ビットの昇温領域が拡大することを防止できる。
【産業上の利用可能性】
【０１１３】
本発明は、誤記録が少ない高密度な光アシスト磁気記録を可能とする近接場光発生素子を提供するものであるため、近接場光を用いた記録ヘッドに広く適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【０１１４】
【図１】本発明の一実施の形態の近接場光発生素子の斜視図である。
【図２】図１におけるＡ−Ａ’断面図である。
【図３】図２におけるＢ−Ｂ’断面図である。
【図４】本発明の一実施の形態の近接場光発生素子から磁界が発生するメカニズムを説明する図である。
【図５】（ａ）〜（ｆ）は、本発明の一実施の形態の近接場光発生素子の作製方法を説明する図である。
【図６】本発明の他の実施の形態に係る近接場光発生素子の斜視図であり、（ａ）は、照射光が照射される側の側面部を導電性材料によって形成し、近接場光が出射される側の側面部を誘電率の実部係数が負の材料によって形成した図であり、（ｂ）は、（ａ）の配置を逆にした図である。
【図７】本発明のさらに他の実施の形態の近接場光発生素子の斜視図である。
【図８】（ａ）〜（ｆ）は、図７の近接場光発生素子の作製方法を説明する図である。
【図９】従来の、近接場光を出射する凹型の微小スリットの斜視図である。
【図１０】図９におけるＣ−Ｃ’断面図である。
【図１１】図１０におけるＤ−Ｄ’断面図である。
【図１２】従来の、近接場光を出射する凹型の微小スリットから磁界が発生するメカニズムを説明する図である。
【図１３】従来の、近接場光を出射する凹型の微小スリットから磁界が発生するメカニズムを説明する図である。
【符号の説明】
【０１１５】
１、１７ａ、１７ｂ、２７  近接場光発生素子
３  導電部（導電層）
４ａ、１６ａ  側面部（近接場光抑止部）
４ｂ、１６ｂ  側面部（導電層）
４、１６、２５  側面部
５  溝
５ａ  底面
６ａ、６ｂ  側面
７ａ  エッジ部（近接場光発生促進部）
７ｂ  エッジ部
８、９、１８、１９、２３、２４  端面
１０  照射光
２０  支持体
２１  絶縁層
２２  遮光部
２８、２８ａ、２８ｂ  磁界
【図１】
0005005602.tif 000002
【図２】
0005005602.tif 000003
【図３】
0005005602.tif 000004
【図４】
0005005602.tif 000005
【図５】
0005005602.tif 000006
【図６】
0005005602.tif 000007
【図７】
0005005602.tif 000008
【図８】
0005005602.tif 000009
【図９】
0005005602.tif 000010
【図１０】
0005005602.tif 000011
【図１１】
0005005602.tif 000012
【図１２】
0005005602.tif 000013
【図１３】
0005005602.tif 000014