(57)【要約】【課題】  高強度の自発光素子、及びそのような自発光素子を用いて構造が単純化された熱アシスト磁気ヘッド、ヘッドジンバルアセンブリ、及びハードディスク装置を提供することを目的とする。【解決手段】  この自発光素子１Ｘは、第１絶縁層Ｉ１と、第２絶縁層Ｉ２と、第１絶縁層Ｉ１と第２絶縁層Ｉ２との間に介在する薄膜からなる共通金属層ＭＣと、共通金属層ＭＣと共に第１絶縁層をＩ１挟む第１金属層Ｍ１と、共通金属層ＭＣと共に第２絶縁層Ｉ２を挟む第２金属層Ｍ２とを備えている。共通金属層ＭＣと、第1及び第2金属層Ｍ１，Ｍ２との間に電圧を印加することで、第１絶縁層Ｉ１及び第２絶縁層Ｉ２を電子がトンネルし、共通金属層ＭＣの両面側から電子が注入されると、共通金属層ＭＣと各絶縁層Ｉ１，Ｉ２との界面において、プラズモンが発生する。共通金属層ＭＣの両面においてそれぞれ発生したプラズモンは共鳴し、比較的高い強度の近接場光が、当該界面から発生する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１絶縁層と、
第２絶縁層と、
前記第１絶縁層と前記第２絶縁層との間に介在する薄膜からなる共通金属層と、
前記共通金属層と共に前記第１絶縁層を挟む第１金属層と、
前記共通金属層と共に前記第２絶縁層を挟む第２金属層と、
を備え、
前記第１電極層と前記共通金属層との間、及び、前記第２電極層と前記共通金属層との間に、電圧が印加されることで、発光することを特徴とする自発光素子。
【請求項２】
前記共通金属層の厚みは２ｎｍ以上８ｎｍ以下であることを特徴とする請求項１に記載の自発光素子。
【請求項３】
前記第１金属層及び前記第２金属層は、共に、非磁性金属からなることを特徴とする請求項１又は２に記載の自発光素子。
【請求項４】
前記第１金属層、前記第２金属層、及び前記共通金属層は、強磁性体からなり、前記第1及び第2金属層の磁化方向は、それぞれ前記共通金属層の磁化方向に対して反平行となるように固定されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の自発光素子。
【請求項５】
媒体対向面と、
前記媒体対向面に設けられた主磁極と、
請求項１乃至４のいずれか１項に記載の自発光素子と、
を備え、
前記媒体対向面から出射された前記自発光素子からの近接場光によって磁気記録媒体の記録領域が加熱され、加熱された記録領域に前記主磁極から磁束が延びることができるよう、前記自発光素子が配置されている、
ことを特徴とする熱アシスト磁気ヘッド。
【請求項６】
請求項５に記載の熱アシスト磁気ヘッドと、
前記熱アシスト磁気ヘッドが取り付けられたサスペンションと、
を備えることを特徴とするヘッドジンバルアセンブリ。
【請求項７】
請求項６に記載のヘッドジンバルアセンブリと、
前記熱アシスト磁気ヘッドの前記媒体対向面に対向する前記磁気記録媒体と、
を備えることを特徴とするハードディスク装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、熱アシスト記録等に適用可能で簡易な構造の自発光素子、及び、これを用いた熱アシスト磁気ヘッド、ヘッドジンバルアセンブリ、及びハードディスク装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
トンネル電流が流れる程度に薄いアルミナからなる絶縁層を２つの金からなる金属層で挟んだ積層体に対して、その積層方向に電流を流すと、積層体が光を発光する現象が知られている（下記非特許文献１）。これは、絶縁層を流れるトンネル電流に伴って絶縁層と金属層間にプラズモンが発生し、積層体が光を発光する現象であると考えられている。また、このプラズモンの発生と光の発光は、電子が一方の金属層から絶縁層をトンネルして他方の金属層に移動する際に、金属層と絶縁層の界面で電子のスピンが反転する場合に起きると考えられている。
【０００３】
ところで、ハードディスク装置の高記録密度化に伴い、薄膜磁気ヘッドのさらなる性能の向上が要求されている。記録密度を高めるためには、磁性微粒子を小さくして、記録ビットの境界の凹凸を減少させなければならない。しかし、磁性微粒子を小さくすると、体積減少に伴う磁化の熱安定性の低下が問題となる。
【０００４】
磁化の熱安定性の目安は、ＫＵＶ／ｋＢＴで与えられる。ここで、ＫＵは磁性微粒子の磁気異方性エネルギー、Ｖは１つの磁性微粒子の体積、ｋＢはボルツマン定数、Ｔは絶対温度である。磁性微粒子を小さくするということは、まさにＶを小さくすることであり、そのままではＫＵＶ／ｋＢＴが小さくなって熱安定性が損なわれる。この問題への対策として、同時にＫＵを大きくすることが考えられるが、このＫＵの増加は、記録媒体の保磁力の増加をもたらす。これに対して、磁気ヘッドによる書き込み磁界強度は、ヘッド内の磁極を構成する軟磁性材料の飽和磁束密度でほぼ決定されてしまう。従って、保磁力が、この書き込み磁界強度の限界から決まる許容値を超えると書き込みが不可能となってしまう。
【０００５】
このような磁化の熱安定性の問題を解決する方法として、ＫＵの大きな磁性材料を用いる一方で、書き込み磁界印加の直前に記録媒体に熱を加えることによって、保磁力を小さくして書き込みを行う、いわゆる熱アシスト磁気記録方式が提案されている。
【０００６】
このような熱アシスト磁気ヘッドとして、例えば下記特許文献１に記載されたものが知られている。下記特許文献１に記載された熱アシスト磁気ヘッドでは、光源としてレーザ光源を用いている。
【非特許文献１】John Lambe and S.L.McCarthy, PHYSICALREVIEW LETTERS, 1976,  Volume 37, Number 14, p.923-925
【特許文献１】特開２００６−１８５５４８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上記特許文献１のようなレーザ光源を用いると、熱アシスト磁気ヘッドの構造が複雑化するという問題がある。また、上述のような自発光素子を熱アシスト磁気ヘッドに利用することも考えられるが、熱アシスト磁気記録においては磁気記録媒体を十分に加熱する観点から、その強度を高くすることが期待される。
【０００８】
本発明はこのような問題に鑑みてなされたものであり、高強度の自発光素子、及びそのような自発光素子を用いて構造が単純化された熱アシスト磁気ヘッド、ヘッドジンバルアセンブリ、及びハードディスク装置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】
【０００９】
上述の課題を解決するため、本発明に係る自発光素子は、第１絶縁層と、第２絶縁層と、第１絶縁層と第２絶縁層との間に介在する薄膜からなる共通金属層と、共通金属層と共に第１絶縁層を挟む第１金属層と、共通金属層と共に第２絶縁層を挟む第２金属層とを備え、第１電極層と共通金属層との間、及び、第２電極層と共通金属層との間に、電圧が印加されることで、発光することを特徴とする。
【００１０】
共通金属層と、第1及び第2金属層との間に電圧を印加することで、第１絶縁層及び第２絶縁層を電子がトンネルし、共通金属層と各絶縁層との界面において、プラズモンが発生する。共通金属層の両面においてそれぞれ発生したプラズモンは共鳴し、比較的高い強度の近接場光が、当該界面から発生する。
【００１１】
特に、共通金属層の厚みは２ｎｍ以上８ｎｍ以下であることが好ましい。この場合には、近接場光の強度を十分に高くすることができる。
【００１２】
また、第１金属層及び第２金属層は、共に、非磁性金属からなることが好ましい。第１及び第２金属層が非磁性金属からなる場合、スピン状態が大きく変更することなく絶縁層を電子が通り、共通金属層に流れ込む。この場合においても、共通金属層においては、プラズモンが共鳴し、近接場光の発生が観察される。
【００１３】
また、第１金属層、第２金属層、及び共通金属層は、強磁性体からなり、第1及び第2金属層の磁化方向は、それぞれ共通金属層の磁化方向に対して反平行となるように固定されていることとしてもよい。
【００１４】
第1金属層を介して注入されたスピンは、第1絶縁層をトンネルして共通金属層内に入るが、このとき、磁化方向が反対であるため、エネルギーが放出され、共通金属層内においてプラズモンが発生する。第２金属層を介して注入されたスピンは、第２絶縁層をトンネルして共通金属層内に入るが、このとき、磁化方向が反対であるため、エネルギーが放出され、共通金属層内においてプラズモンが発生する。これらのプラズモンは互いに共鳴して、比較的高い強度の近接場光を発生する。
【００１５】
また、本発明に係る熱アシスト磁気ヘッドは、媒体対向面と、媒体対向面に設けられた主磁極と、上述の自発光素子と、を備え、媒体対向面から出射された自発光素子からの近接場光によって磁気記録媒体の記録領域が加熱され、加熱された記録領域に主磁極から磁束が延びることができるよう、自発光素子が配置されていることを特徴とする。
【００１６】
この熱アシスト磁気ヘッドでは、簡易な構造で比較的強度の高い近接場光を自発光素子が発生し、これによって加熱された記録領域内に、主磁極からの磁束を導くことで、微小領域内に容易に情報の書き込みを行うことができ、高記録密度の記録を行うことができる。
【００１７】
本発明に係るヘッドジンバルアセンブリは、上述の熱アシスト磁気ヘッドと、熱アシスト磁気ヘッドが取り付けられたサスペンションとを備えることを特徴とする。本発明に係るヘッドジンバルアセンブリによれば、上述の高記録密度に対応可能な熱アシスト磁気ヘッドを備えているため、これをハードディスク装置に組み込んだ場合には、高密度の記録を行うことができる。また、構造が単純であるため、装置の小型化や設計が容易になるという利点がある。
【００１８】
本発明に係るハードディスク装置は、上述のヘッドジンバルアセンブリと、熱アシスト磁気ヘッドの媒体対向面に対向する磁気記録媒体とを備えることを特徴とする。本発明に係るハードディスク装置によれば、上述のように高記録密度に対応可能な熱アシスト磁気ヘッドを備えたヘッドジンバルアセンブリを備えているため、高記録密度に対応可能となる。また、上述のように発光する光の強度が高い自発光素子を用いているため、熱アシスト磁気ヘッドによる加熱効率が上がる。その結果、本発明に係るハードディスク装置は、保持力の高い磁性微粒子を磁気記録媒体に用いることができ、高記録密度に対応可能となる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明の自発光素子によれば強度が高く、熱アシスト磁気ヘッドは構造が単純化されており、ヘッドジンバルアセンブリ及びハードディスク装置を用いれば、単純な構造で高密度の記録が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下に、本発明を実施するための形態について、添付図面を参照しながら詳細に説明する。なお、各図面において、同一の要素は、同一の参照番号を用いて示されている。また、図面中の構成要素内及び構成要素間の寸法比は、図面の見易さのため、それぞれ任意となっている。
（第１実施形態）
【００２１】
図１は、本発明の第１実施形態に係る自発光素子の断面構造を示す模式図である。
【００２２】
この自発光素子１Ｘは、第１絶縁層Ｉ１と、第２絶縁層Ｉ２と、第１絶縁層Ｉ１と第２絶縁層Ｉ２との間に介在する薄膜からなる共通金属層ＭＣと、共通金属層ＭＣと共に第１絶縁層をＩ１挟む第１金属層Ｍ１と、共通金属層ＭＣと共に第２絶縁層Ｉ２を挟む第２金属層Ｍ２とを備えている。
【００２３】
第１電極層Ｍ１と共通金属層ＭＣとの間には、電源Ｖ１から電圧が印加される。また、これと同時に、第２電極層Ｍ２と共通金属層ＭＣとの間に、電源Ｖ２から電圧が印加される。すなわち、電源Ｖ１の負端子から自発光素子１Ｘの電極端子１Ｇを介して第1金属層Ｍ１に電子ｅが供給され、電源Ｖ２の負端子から自発光素子１Ｘの電極端子１Ｅを介して第２金属層Ｍ２に電子ｅが供給される。これらの電子は、それぞれ第1絶縁層Ｉ１及び第２絶縁層Ｉ２をトンネルして、共通金属層ＭＣ内に注入され、共通金属層ＭＣに電気的に接続された電極端子１Ｆを介して、それぞれの電源Ｖ１，Ｖ２の正端子に帰還する。
【００２４】
共通金属層ＭＣと、第1及び第2金属層Ｍ１，Ｍ２との間に電圧を印加することで、第１絶縁層Ｉ１及び第２絶縁層Ｉ２を電子がトンネルし、共通金属層ＭＣの両面側から電子が注入されると、共通金属層ＭＣと各絶縁層Ｉ１，Ｉ２との界面において、プラズモンが発生する。共通金属層ＭＣの両面においてそれぞれ発生したプラズモンは共鳴し、比較的高い強度の近接場光が、当該界面から発生する。
【００２５】
自発光素子１Ｘの厚み方向をＺ軸方向とし、Ｚ軸に垂直な方向をＸ軸方向とし、Ｘ軸及びＺ軸の双方に垂直な方向をＹ軸方向とする。電圧は、自発光素子１Ｘの厚み方向に沿って印加されるが、このとき、共通金属層ＭＣの表面にＸ軸方向に沿って、正電位、負電位、正電位、負電位、生電位、負電位というように、周期的に変化する電位が現れる。共通金属層ＭＣの上面における電位のＸ軸方向の周期と、裏面における電位のＸ軸方向の周期は同一である。共通金属層ＭＣの上面における正電位の裏側の電位が正電位であり、上面における負電位の裏側の電位が負電位である場合を、対称モードとする。一方、共通金属層ＭＣの上面における正電位の裏側の電位が負電位であり、上面における負電位の裏側の電位が正電位である場合を、非対称モードとする。
【００２６】
上述の共鳴を生じさせるためには、第1金属層Ｍ１、第2金属層Ｍ２、及び共通金属層ＭＣの材料は同一であることが好ましく、第1金属層Ｍ１、第2金属層Ｍ２、及び共通金属層ＭＣ、第1絶縁層Ｉ１、及び第2絶縁層Ｉ２の材料は、以下の材料の中から選択されるいずれか一種又は複数種からなる材料を用いることができる。
・第1金属層Ｍ１：Aｇ、Ａｕ、Ａｌ、Ｃｕ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｐｂ、Ｉｎ、Ｉｒ、Ｒｈ，Ｉｒ
・第2金属層Ｍ２：Aｇ、Ａｕ、Ａｌ、Ｃｕ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｐｂ、Ｉｎ、Ｉｒ、Ｒｈ，Ｉｒ
・共通金属層ＭＣ：Aｇ、Ａｕ、Ａｌ、Ｃｕ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｐｂ、Ｉｎ、Ｉｒ、Ｒｈ，Ｉｒ
・第1絶縁層Ｉ１：Ａｌ２Ｏ３、ＭｇＯ、ＺｎＯ
・第2絶縁層Ｉ２：Ａｌ２Ｏ３、ＭｇＯ、ＺｎＯ
【００２７】
なお、絶縁層Ｉ１，Ｉ２の厚さは、それぞれ０．５ｎｍ以上１０ｎｍ以下（例えば３ｎｍ）とすることができる。第１金属層Ｍ１，Ｍ２の厚さは、それぞれ１０ｎｍ以上３０ｎｍ以下（例えば２０ｎｍ）とすることができる。また、共通金属層ＭＣの厚みｔは、後述のように、２ｎｍ以上８ｎｍ以下（例えば３．５ｎｍ）であることが好ましい。この場合には、プラズモンの共鳴を維持し、近接場光の強度を十分に高くすることができる。また、この厚みの場合、共通金属層ＭＣの粗さが大きくなるため、電界強度が局所的に高くなる箇所が共通金属層ＭＣの表面に現れる確率が高くなると考えられる。共通金属層ＭＣの表面の凹凸構造の段差の平均値（凹凸構造の山の頂と谷の底の間の離隔距離（高さ）の平均値）は、２ｎｍ以上１０ｎｍ以下であることが好ましい。
【００２８】
上述のように、本例では、第１金属層Ｍ１及び第２金属層Ｍ２は、共に、非磁性金属からなる。第１金属層Ｍ１及び第２金属層Ｍ２が非磁性金属からなる場合、スピン状態が大きく変更することなく絶縁層Ｉ１，Ｉ２を電子が通り、共通金属層ＭＣに流れ込む。この場合においても、共通金属層ＭＣにおいては、プラズモンが共鳴し、近接場光の発光が観察される。
【００２９】
図２は、図１に示した自発光素子１Ｘの具体的構造を示す自発光素子１Ｘの縦断面図である。
【００３０】
第２金属層Ｍ２上には、トンネル障壁層を構成する薄膜の第２絶縁層Ｉ２、及び共通金属層ＭＣが順次形成されており、共通金属層ＭＣの一部領域上には、第１絶縁層Ｉ１が形成されている。共通金属層ＭＣの残余の領域は露出しており、この領域内には第１絶縁層Ｉ１が形成されておらず、代わりに電極端子ＩＦが形成されている。なお、露出領域は、図示しない適当な保護層で被覆される。
【００３１】
第１絶縁層Ｉ１上には第１金属層Ｍ１が形成され、第１金属層Ｍ１には電極端子１Ｇがこれに電気的に接続されるように設けられている。なお、第２金属層Ｍ２の表面にも、電極端子１Ｅがこれに電気的に接続されるように設けられている。各電極端子１Ｅ，１Ｆ，１Ｇに負電位、正電位、負電位をそれぞれ与えると、共通金属層ＭＣと絶縁層Ｉ１，Ｉ２との界面から近接場光が出射される。出射の方向は、ＸＹ平面内であり、本例は、Ｙ軸の負方向に出射する光に着目する。この光は、ＸＺ平面に平行な磁気記録媒体表面に到達し、この領域を加熱することができる。
【００３２】
上述の実施形態では、第１金属層Ｍ１，第２金属層Ｍ２、共通金属層ＭＣは、それぞれＡｕなどの非磁性金属層からなることとしたが、これらは、強磁性体からなることとしてもよい。
【００３３】
図３は、本発明の第２実施形態に係る自発光素子の断面構造を示す模式図である。
【００３４】
本形態では、上述の第１金属層Ｍ１、第２金属層Ｍ２、及び共通金属層ＭＣは、強磁性体からなる。物理学現象として、電子のスピンが反転すると一定の確率でプラズモンが発生し、光が発生すると考えられる。本実施形態では、かかる現象を利用する。
【００３５】
第1金属層Ｍ１の磁化方向ＤＭ１及び第2金属層Ｍ２の磁化方向ＤＭ２は、それぞれ共通金属層ＭＣの磁化方向ＤＭＣに対して反平行となるように固定されている。両側の第１及び第２金属層Ｍ１，Ｍ２の磁化方向ＤＭ１，ＤＭ２が、Ｘ軸の負方向を向いている場合、共通金属層ＭＣの磁化方向ＤＭＣは、Ｘ軸の正方向を向いている。
【００３６】
第１金属層Ｍ１の磁化方向ＤＭ１を固定するため、第１金属層Ｍ１には反強磁性層ＡＦ１が接触しており、これらは交換結合している。第２金属層Ｍ２の磁化方向ＤＭ２を固定するため、第２金属層Ｍ２には反強磁性層ＡＦ２が接触しており、これらは交換結合している。これらの金属層Ｍ１，Ｍ２の厚みと反強磁性層ＡＦ１，ＡＦ２の厚みは同程度である。共通金属層ＭＣの磁化方向ＤＭＣを固定するため、共通金属層ＭＣの厚み方向に垂直な方向（Ｘ軸）の両側には、Ｘ軸方向に磁化された硬磁性層ＨＭ１，ＨＭ２が配置されている。
【００３７】
電極端子１Ｇ、反強磁性層ＡＦ１、及び第1金属層Ｍ１を介して電源Ｖ１から注入された電子のスピンは、トンネル障壁層としての第1絶縁層Ｉ１をトンネルして共通金属層ＭＣ内に入るが、共通金属層ＭＣの磁化方向ＤＭＣは、第１金属層Ｍ１の磁化方向ＤＭ１とは反対であるため、エネルギーが放出され、共通金属層ＭＣ内においてプラズモンが発生する。なお、反強磁性層ＡＦ１には、電源Ｖ１に接続するための電極端子１Ｇが設けられている。
【００３８】
電極端子１Ｅ、反強磁性層ＡＦ２、及び第２金属層Ｍ２を介して電源Ｖ２から注入された電子のスピンは、第２絶縁層Ｉ２をトンネルして共通金属層ＭＣ内に入るが、共通金属層ＭＣの磁化方向ＤＭＣは、第２金属層Ｍ２の磁化方向ＤＭ２とは反対であるため、エネルギーが放出され、共通金属層ＭＣ内においてプラズモンが発生する。
【００３９】
双方の第１及び第２金属層Ｍ１，Ｍ２から注入されたスピンに応答して共通金属層Ｍ内で発生したプラズモンは互いに共鳴して、比較的高い強度の近接場光を発生する。
【００４０】
なお、反強磁性層ＡＦ２には、電源Ｖ２に接続するための電極端子１Ｅが設けられている。その他の構造は、第１実施形態と同じである。
【００４１】
上述の共鳴を生じさせるためには、第1金属層Ｍ１、第2金属層Ｍ２、及び共通金属層ＭＣの材料は同一であることが好ましく、第1金属層Ｍ１、第2金属層Ｍ２、及び共通金属層ＭＣ、第1絶縁層Ｉ１、第2絶縁層Ｉ２、第１反強磁性層ＡＦ１、及び第２反強磁性層ＡＦ２の材料は、以下の材料の中から選択されるいずれか一種又は複数種からなる材料を用いることができる。
・第1金属層Ｍ１：ＦｅＣｏ、ＮｉＦｅ、ＦｅＮｉＣｏ、ＣｏＦｅＢ
・第2金属層Ｍ２：ＦｅＣｏ、ＮｉＦｅ、ＦｅＮｉＣｏ、ＣｏＦｅＢ
・共通金属層ＭＣ：ＦｅＣｏ、ＮｉＦｅ、ＦｅＮｉＣｏ、ＣｏＦｅＢ
・第1絶縁層Ｉ１：Ａｌ２Ｏ３、ＭｇＯ、ＺｎＯ
・第2絶縁層Ｉ２：Ａｌ２Ｏ３、ＭｇＯ、ＺｎＯ
・第１反強磁性層ＡＦ１：ＰｔＭｎ、ＩｒＭｎ、ＦｅＭｎ、ＲｕＭｎ、ＲｈＭｎ
・第２反強磁性層ＡＦ２：ＰｔＭｎ、ＩｒＭｎ、ＦｅＭｎ、ＲｕＭｎ、ＲｈＭｎ
【００４２】
図４は、図３に示した自発光素子１Ｘの斜視図である。
【００４３】
絶縁性の支持基板ＳＢ上には、第２反強磁性層ＡＦ２、第２金属層Ｍ２、第２絶縁層Ｉ２、共通金属層ＭＣ、第１絶縁層Ｉ１、第１金属層Ｍ１、及び第１反強磁性層ＡＦ１が順次堆積されており、第１反強磁性層ＡＦ１上には電極端子１Ｇが形成されている。共通金属層ＭＣは、Ｙ軸の正方向にも延びており、この延びた領域上には、絶縁層Ｉ１は形成されておらず、代わりに、電極端子１Ｆが設けられている。
【００４４】
第２金属層Ｍ２の表面上には、中間層Ｉ１０，Ｉ２０を介して硬磁性層ＨＭ１、ＨＭ２が形成されており、共通金属層ＭＣに対して、白抜き矢印で示すようにＸ軸方向にバイアス磁界を与えている。第２金属層Ｍ２の残りの表面の一部には、上述のように第２絶縁層Ｉ２が形成されているが、その他の領域は露出しており、第２金属層Ｍ２に接触するように電極端子１Ｇが設けられている。
【００４５】
図５は、磁化方向の固定に要する磁気結合の例を示す図である。
【００４６】
強磁性体からなる第１金属層Ｍ１と反強磁性層ＡＦ１とは交換結合し、強磁性体からなる第２金属層Ｍ２と反強磁性層ＡＦ２とは交換結合しているが、これらの結合はＲＫＫＹ（Ruderman-Kittel-Kasuya-Yoshida）結合とすることも可能である。すなわち、いずれかの金属層を代表してＭとし、反強磁性層を代表してＡＦとする。
【００４７】
図５（Ａ）に示すように、上述の図３及び図４に示す例では、強磁性体からなる金属層Ｍは、反強磁性層ＡＦに接触しており、これらが交換結合することで、磁化方向は固定されている。
【００４８】
一方、図５（Ｂ）に示すように、強磁性体からなる金属層Ｍの一方面を、非磁性金属層ＮＭに接触させ、非磁性金属層ＮＭの他方面には、強磁性体からなる金属層Ｍ’を接触させると、厚さ数ｎｍの非磁性金属層ＮＭを介して、２つの金属層Ｍ，Ｍ’がＲＫＫＹ結合する。また、磁化方向を固定するために、各金属層Ｍの隣に硬磁性層を配置することも理論的には可能である。なお、磁化方向の固定とは、磁化方向を固定する層がない場合と比較して、磁化方向が固定される層の磁化方向が一方向に揃い、外部磁場によって変化し難くなっていることを意味し、上述のように、反強磁性体による交換結合を用いるもの、ＲＫＫＹ結合を用いるもの、磁化された硬磁性層を用いるものを利用することができる。
【００４９】
また、下部の反強磁性層ＡＦ２は、以下の構造を用いることで省略することも可能である。
【００５０】
図６は、硬磁性層ＨＭ１（ＨＭ２）の近傍の層構造を示す図である。
【００５１】
図４に示した例では、図６（Ａ）に示すように、硬磁性層ＨＭ１（ＨＭ１）の下部に配置される中間層Ｉ１０（Ｉ２０）は、絶縁層であり、第２金属層Ｍ２の磁化方向は反強磁性層ＡＦ２によって固定されていた。
【００５２】
一方、図６（Ｂ）に示すように、硬磁性層ＨＭ１（ＨＭ２）の下部に配置される中間層Ｉ１０（Ｉ２０）をＣｕやＲｕ等の非磁性金属層に変更すると、硬磁性層ＨＭ１（ＨＭ２）と第２金属層Ｍ２とがＲＫＫＹ結合し、磁化方向が固定されるので、反強磁性層ＡＦが不要となる。
【００５３】
なお、上述のいずれの実施形態においても、自発光素子の厚み方向の両端面にＴａ等の非磁性金属からなる下地層や保護層を設けても良い。
【００５４】
次に、上述の自発光素子１Ｘを用いた磁気ヘッド、ヘッドジンバルアセンブリ、及びハードディスク装置について説明する。
【００５５】
図７は、実施の形態に係るハードディスク装置の斜視図である。
【００５６】
ハードディスク装置１００は、スピンドルモータ１１の回転軸の回りを回転する複数の磁気記録媒体である磁気ディスク１０、熱アシスト磁気ヘッド２１をトラック上に位置決めするためのアセンブリキャリッジ装置１２、この熱アシスト磁気ヘッド２１の書き込み及び読み出し動作を制御し、さらに熱アシスト磁気記録用の自発光素子に印加する電圧等を制御するための記録再生及び発光制御回路１３を備えている。
【００５７】
アセンブリキャリッジ装置１２には、複数の駆動アーム１４が設けられている。これらの駆動アーム１４は、ボイスコイルモータ（ＶＣＭ）１５によってピボットベアリング軸１６を中心にして揺動可能であり、この軸１６に沿った方向に積層されている。各駆動アーム１４の先端部には、ヘッドジンバルアセンブリ（ＨＧＡ）１７が取り付けられている。各ＨＧＡ１７には、熱アシスト磁気ヘッド２１が、各磁気ディスク１０の表面に対向するように設けられている。磁気ディスク１０の表面に対向する面が熱アシスト磁気ヘッド２１の媒体対向面Ｓ（エアベアリング面とも呼ばれる：図８参照）である。なお、磁気ディスク１０、駆動アーム１４、ＨＧＡ１７及び熱アシスト磁気ヘッド２１は、単数であってもよい。
【００５８】
図８は、ＨＧＡ１７の斜視図である。同図は、ＨＧＡ１７の媒体対向面Ｓを上にして示してある。
【００５９】
ＨＧＡ１７は、サスペンション２０の先端部に、熱アシスト磁気ヘッド２１を固着し、さらにその熱アシスト磁気ヘッド２１の端子電極に配線部材２０３の一端を電気的に接続して構成される。サスペンション２０は、ロードビーム２００と、このロードビーム２００上に固着され支持された弾性を有するフレクシャ２０１と、フレックシャの先端に板ばね状に形成されたタング部２０４と、ロードビーム２００の基部に設けられたベースプレート２０２と、フレクシャ２０１上に設けられておりリード導体及びその両端に電気的に接続された接続パッドからなる配線部材２０３とから主として構成されている。
【００６０】
なお、ＨＧＡ１７におけるサスペンションの構造は、以上述べた構造に限定されるものではないことは明らかである。なお、図示されていないが、サスペンション２０の途中にヘッド駆動用ＩＣチップを装着してもよい。
【００６１】
図９は、熱アシスト磁気ヘッド２１の斜視図である。
【００６２】
スライダー基板２の一端には、磁気ヘッド部１が固定されている。スライダー基板の媒体対向面Ｓには、磁気ディスク回転時に磁気ヘッドを安定して浮上させるための図示しないパターンが形成されている。スライダー基板２は、例えばアルティック（Ａｌ２Ｏ３−ＴｉＣ）から構成されている。スライダー基板２に熱伝導性が高い基板を使用した場合には、基板が放熱機能を有することになる。
【００６３】
磁気ヘッド部１は、磁気情報の主磁極（書き込み素子）１Ａと、磁気情報の読み出し素子である磁気抵抗効果素子（ＭＲ素子）１Ｂとを備えている。主磁極１Ａの先端とＭＲ素子１Ｂの感磁面は、媒体対向面Ｓと同じ側に位置している。主磁極１ＡとＭＲ素子１Ｂの配列方向は、磁気ディスク１０のトラックに沿っており、媒体対向面Ｓ内において、上記配列方向に垂直な幅方向がトラック幅方向である。ＸＹＺ直交座標系を図示の如く設定すると、上記配列方向がＸ軸方向に一致し、トラック幅方向がＹ軸方向に一致する。
【００６４】
図１０は、磁気ヘッド部１の主要部の拡大斜視図である。
【００６５】
この熱アシスト磁気ヘッドは、媒体対向面Ｓと、媒体対向面Ｓに設けられた主磁極１Ａと、上述の自発光素子１Ｘとを備えている。
【００６６】
媒体対向面Ｓから出射された自発光素子１Ｘからの近接場光によって、図６に示した磁気ディスク（磁気記録媒体）１０の記録領域が加熱され、加熱された記録領域に主磁極１Ａから磁束が延びることができるよう、自発光素子１Ｘが配置されている。
【００６７】
スライダー基板２上には、下部絶縁層１Ｃ、磁気シールド層ＳＬ、及び上部絶縁層１Ｄが順次堆積されている。下部絶縁層１Ｃ内には、ＭＲ素子１Ｂが埋設されており、その感磁面が媒体対向面Ｓ上に露出している。
【００６８】
ＭＲ素子１Ｂは、上部シールド電極１Ｂ１と、下部シールド電極１Ｂ３と、上部シールド電極１Ｂ１と下部シールド電極１Ｂ３との間に介在するＭＲ素子膜１Ｂ２とからなる。本例のＭＲ素子膜１Ｂ２は、フリー層と、固定層との間にトンネル障壁層を介在してなるＴＭＲ素子膜である。なお、ＭＲ素子１ＢとしてＧＭＲ素子を採用することも可能である。
【００６９】
上部絶縁層１Ｄ内には、主磁極１Ａが埋設されている。主磁極１ＡはＹ軸方向に沿って延びており、主磁極１Ａには、情報書き込み用コイルＬからの磁束が導かれる。したがって、コイルＬに電流を流すことにより、媒体対向面Ｓに露出した主磁極１Ａの先端からは、磁束が媒体側に延びることになり、この磁束は補助磁極１Ａ’を介してコイルＬの中心部に帰還することとなる。
【００７０】
自発光素子１Ｘの各電極端子１Ｅ，１Ｆ，１Ｇは、外部の配線部材に電気的に接続されている。なお、主磁極の１Ａの付近には自発光素子１Ｘが設けられているが、この「付近」とは、自発光素子１Ｘから出射される近接場光の媒体対向面Ｓ上の位置が、近接場光によって加熱された磁気記録領域が冷却しないうちに、磁束を与えることができる位置であり、好ましくは、媒体対向面Ｓ内において例えば３０ｎｍ以下の離隔距離を維持した状態である。
【００７１】
図１１は、熱アシスト磁気ヘッドの機能を説明するための磁気ヘッド部１の回路構成を示す図である。
【００７２】
主磁極１Ａは、必要に応じて補助磁極１Ａ’に磁気的に接続されており、これらは磁気回路を構成している。情報書き込み用のコイルＬの両端間に電流を流すと、磁気回路内を磁束が通り、主磁極１Ａから磁束（磁力線）ＭＦが延びて補助磁極１Ａ’に帰還する。磁力線ＭＦは磁気ディスク１０の磁気記録領域Ｒ内を通る。また、情報の書き込み時において、第１金属層Ｍ１（電極端子１Ｇ）と共通金属層ＭＣ（電極端子ＩＦ）との間、第２金属層Ｍ２（電極端子１Ｅ）と共通金属層ＭＣ（電極端子１Ｆ）との間に電源Ｖ１，Ｖ２からの電圧を印加すると、上述のようにプラズモンが発生して、近接場光が磁気記録領域Ｒに照射される。
【００７３】
同図では、磁気ディスク１０は、矢印ＡＲの方向に移動するものとする。近接場光によって加熱された磁気記録領域Ｒには、加熱と同時に、又は、若干遅延して、主磁極１Ａから延びる磁力線ＭＦが通るので、磁気記録領域Ｒの保持力が低下した状態で、情報の書き込みが行われる。
【００７４】
ＭＲ素子１Ｂに流れるセンス電流は、これに対向する磁気ディスク１０に書き込まれた磁気情報が有する磁化の向き依存する。すなわち、ＭＲ素子１Ｂの両端間に現れる電圧、又は、両端間を流れる電流は、書き込まれた磁気情報の値に応じて変化するため、磁気ディスク１０の情報を読み出すことができる。
【００７５】
次に、共通金属層ＭＣの厚みｔについて説明する。
【００７６】
図１２は、共通金属層ＭＣの厚みｔ（ｎｍ）と、発生する近接場光の強度Ｉ（ａ．ｕ．）との関係を示すグラフであり、図１３は、図１２に示すデータの表である。本例では、時発光素子を、Ａｕ層（２０ｎｍ）、Ａｌ２Ｏ３層（３ｎｍ）、Ａｕ層（ｔｎｍ）、Ａｌ２Ｏ３層（３ｎｍ）、Ａｕ層（２０ｎｍ）を順次積層して形成し、共通金属層ＭＣとなるＡｕ層の厚みｔ（ｎｍ）を変化させる。
【００７７】
共通金属層ＭＣの厚みｔ（ｎｍ）が増加するにしたがって強度Ｉ（ａ．ｕ．）は増加するが、厚みｔ（ｎｍ）が４ｎｍを超えたあたりから強度Ｉは減少をはじめ、厚みｔ（ｎｍ）が１０ｎｍを超えると最大値の２５％以下となる。このように、共通金属層ＭＣの厚みｔ（ｎｍ）は、２ｎｍ以上８ｎｍ以下であることが好ましい。この場合には、プラズモンの共鳴を維持し、近接場光の強度を最大値の４０％以上にすることができ、厚みｔ（ｎｍ）が２．５ｎｍ以上５．５ｎｍ以下であれば、近接場光の強度を最大値の９０％以上にすることができる
【００７８】
以上、説明したように、上述の熱アシスト磁気ヘッドでは、簡易な構造で比較的強度の高い近接場光を自発光素子１Ｘが発生し、これによって加熱された記録領域内に、主磁極２Ａからの磁束を導くことで、微小領域内に容易に情報の書き込みを行うことができ、高記録密度の記録を行うことができる。
【００７９】
また、上述のヘッドジンバルアセンブリは、上記熱アシスト磁気ヘッド２１と、熱アシスト磁気ヘッド２１が取り付けられたサスペンション２０とを備えている。これは上述の高記録密度に対応可能な熱アシスト磁気ヘッド２１を備えているため、これをハードディスク装置に組み込んだ場合には、高密度の記録を行うことができる。また、構造が単純であるため、装置の小型化や設計が容易になるという利点がある。
【００８０】
また、上述のハードディスク装置１００は、ヘッドジンバルアセンブリ１７と、磁気ヘッド２１の媒体対向面Ｓに対向する磁気ディスク１０とを備えている。このハードディスク装置１００によれば、上述のように高記録密度に対応可能な熱アシスト磁気ヘッド２１を備えたヘッドジンバルアセンブリ１７を備えているため、高記録密度に対応可能となる。また、上述のように発光する光の強度が高い自発光素子１Ｘを用いているため、熱アシスト磁気ヘッド２１による加熱効率が上がる。その結果、本発明に係るハードディスク装置は、保持力の高い磁性微粒子を磁気ディスク１０に用いることができ、高記録密度に対応可能となる。
【００８１】
なお、上記実施形態では、レーザ光を用いなかったが、金属層Ｍ１，Ｍ２に電圧と同時に更にレーザ光を照射し、プラズモン強度を高めても良い。
【図面の簡単な説明】
【００８２】
【図１】本発明の第１実施形態に係る自発光素子の断面構造を示す模式図である。
【図２】図１に示した自発光素子１Ｘの具体的構造を示す自発光素子１Ｘの縦断面図である。
【図３】本発明の第２実施形態に係る自発光素子の断面構造を示す模式図である。
【図４】図３に示した自発光素子１Ｘの斜視図である。
【図５】磁化方向の固定に要する磁気結合の例を示す図である。
【図６】硬磁性層ＨＭ１（ＨＭ２）の近傍の層構造を示す図である。
【図７】実施の形態に係るハードディスク装置の斜視図である。
【図８】ＨＧＡ１７の斜視図である。
【図９】熱アシスト磁気ヘッド２１の斜視図である。
【図１０】磁気ヘッド部１の主要部の拡大斜視図である。
【図１１】熱アシスト磁気ヘッドの機能を説明するための磁気ヘッド部１の回路構成を示す図である。
【図１２】共通金属層ＭＣの厚みｔ（ｎｍ）と、発生する近接場光の強度Ｉ（ａ．ｕ．）との関係を示すグラフである。
【図１３】図１２に示すデータの表である。
【符号の説明】
【００８３】
１Ｘ・・・自発光素子、Ｉ１・・・第１絶縁層、Ｉ２・・・第２絶縁層、ＭＣ・・・共通金属層、Ｍ１・・・第１金属層、Ｍ２・・・第２金属層。
【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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