(57)【要約】【課題】  従来よりも発光する光の強度が高い絶縁層を２つの金属層で挟んだ積層体からなる自発光素子、及びそのような自発光素子を用いた従来よりも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、並びにハードディスク装置を提供する。【解決手段】  本発明に係る自発光素子は、強磁性金属層を含む第１金属層３３と、強磁性金属層を含む第２金属層３７と、第１金属層３３と第２金属層３７との間に介在し、第１金属層３３と第２金属層３７との間のトンネル障壁を形成する絶縁層３５とを備え、第１金属層３３の磁化方向３３Ｍと第２金属層３７の磁化方向３７Ｍは、互いに反平行であることを特徴とする。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
強磁性金属層を含む第１金属層と、
強磁性金属層を含む第２金属層と、
前記第１金属層と前記第２金属層との間に介在し、前記第１金属層と前記第２金属層との間のトンネル障壁を形成する絶縁層と、
を備え、
前記第１金属層の磁化方向と前記第２金属層の磁化方向は、互いに反平行であることを特徴とする自発光素子。
【請求項２】
前記第１金属層及び前記第２金属層のうち少なくとも一方は、複数の前記強磁性金属層を有し、かつ、当該強磁性金属層の各層と非磁性金属層とが交互に積層された多層膜からなり、当該強磁性金属層の各層の磁化方向は、前記非磁性金属層を介した交換結合磁界によって互いに平行に固定されてい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金属層の磁化方向を固定するための第１磁化固定手段と、前記第２金属層の前記磁化方向を固定するための第２磁化固定手段と、のうちの少なくとも一方をさらに備え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磁化固定手段は、前記第１金属層の前記絶縁層側とは反対側の端面に接し、前記第１金属層と交換結合をする第１反強磁性層であり、
前記第２磁化固定手段は、前記第２金属層の前記絶縁層側とは反対側の端面に接し、前記第２金属層と交換結合をする第２反強磁性層であることを特徴とする請求項３に記載の自発光素子。
【請求項５】
前記第１磁化固定手段は、第１非磁性金属中間層と、第１反強磁性層と、前記第１非磁性金属中間層と前記第１反強磁性層との間に介在する第１強磁性金属中間層と、を有し、前記第１非磁性金属中間層の前記第１強磁性金属層側とは反対側の端面と、前記第１金属層の前記絶縁層側とは反対側の端面とが接し、前記第１金属層は前記第１非磁性金属中間層を介して前記第１強磁性金属中間層と交換結合をしており、
前記第２磁化固定手段は、第２非磁性金属中間層と、第２反強磁性層と、前記第２非磁性金属中間層と前記第２反強磁性層との間に介在する第１強磁性金属中間層と、を有し、前記第２非磁性金属中間層の前記第２強磁性金属層側とは反対側の端面と、前記第２金属層の前記絶縁層側とは反対側の端面とが接し、前記第２金属層は前記第２非磁性金属中間層を介して前記第２強磁性金属中間層と交換結合をしていることを特徴とする請求項３に記載の自発光素子。
【請求項６】
前記第１磁化固定手段は、前記第１金属層の両側面に設けられた強磁性層からなる一対の第１バイアス磁界印加層であり、
前記第２磁化固定手段は、前記第２金属層の両側面に設けられた強磁性層からなる一対の第２バイアス磁界印加層であることを特徴とする請求項３に記載の自発光素子。
【請求項７】
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１〜６のいずれか一項に記載の自発光素子と、
を備え、
前記自発光素子は、その出射光が前記媒体対向面の前記主磁極に近接した位置から出射するように設けら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８】
請求項７に記載の熱アシスト磁気ヘッドと、
前記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９】
請求項８に記載のヘッドジンバルアセンブリと、
前記磁気ヘッドの前記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、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、並びに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, “PHYSICAL REVIEW 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のように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。そこで、構造の簡略化のため、上述の絶縁層を２つの金属層で挟んだ積層体からなる自発光素子を熱アシスト磁気ヘッドに用いることが考えられる。しかし、上述の絶縁層を２つの金属層で挟んだ積層体からなる自発光素子を工業的に利用したデバイスは実現されていない。工業的に利用可能なデバイスの実現には、自発光素子が発光する光の強度を十分に高くする必要があるが、上述のような絶縁層を２つの金属層で挟んだ積層体からなる自発光素子において光の強度を増強する具体的な方法は知られていない。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場合においても、自発光素子が発光する光の強度を高くすることは、熱アシスト磁気記録の際に磁気記録媒体を十分に加熱する観点から重要である。
【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、従来よりも発光する光の強度が高い絶縁層を２つの金属層で挟んだ積層体からなる自発光素子、及びそのような自発光素子を用いた従来よりも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、並びに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、強磁性金属層を含む第１金属層と、強磁性金属層を含む第２金属層と、第１金属層と第２金属層との間に介在し、第１金属層と第２金属層との間のトンネル障壁を形成する絶縁層とを備え、第１金属層の磁化方向と第２金属層の磁化方向は、互いに反平行であることを特徴とする。
【００１０】
本発明に係る自発光素子によれば、この自発光素子の積層方向に電流を流すと、第１金属層と第２金属層の間の絶縁層にはトンネル電流が流れる。そして、絶縁層を挟む２つの金属層である第１金属層と第２金属層は、それぞれ強磁性層を含んでおり、第１金属層の磁化方位と第２金属層の磁化方向は互いに反平行となっているため、第１金属層から第２金属層に電子が移動する際に、電子のスピンが反転する確率が高くなっている。（第２金属層から第１金属層に電子が移動する際も同様である。）そのため、従来の絶縁層を２つの金属層で挟んだ積層体からなる自発光素子よりも、発光する光の強度が高くなる。
【００１１】
さらに、第１金属層及び第２金属層のうち少なくとも一方は、複数の強磁性金属層を有し、かつ、強磁性金属層の各層と非磁性金属層とが交互に積層された多層膜からなり、強磁性金属層の各層の磁化方向は、非磁性金属層を介した交換結合磁界によって互いに平行に固定されていることが好ましい。
【００１２】
これにより、第１金属層及び第２金属層のそれぞれの磁化方向は安定化する。その結果、自発光素子から光を発光する際の動作を安定化させることが可能となる。
【００１３】
さらに、本発明に係る自発光素子は、第１金属層の磁化方向を固定するための第１磁化固定手段と、第２金属層の磁化方向を固定するための第２磁化固定手段とのうちの少なくとも一方をさらに備えることが好ましい。
【００１４】
これにより、第１金属層及び第２金属層のそれぞれの磁化方向はさらに安定化する。その結果、自発光素子から光を発光する際の動作をさらに安定化させることが可能となる。
【００１５】
さらに、第１磁化固定手段は、第１金属層の絶縁層側とは反対側の端面に接し、第１金属層と交換結合をする第１反強磁性層であり、第２磁化固定手段は、第２金属層の絶縁層側とは反対側の端面に接し、第２金属層と交換結合をする第２反強磁性層であることが好ましい。
【００１６】
これにより、第１及び／又は第二磁化固定手段は、第１金属層及び／又は第２金属層に対して積層された反強磁性層のみとなる。その結果、自発光素子の構成を複雑化させることなく、第１金属層の磁化方向及び／又は第２金属層の磁化方向の安定化を図ることが可能となる。
【００１７】
また、第１磁化固定手段は、第１非磁性金属中間層と、第１反強磁性層と、第１非磁性金属中間層と第１反強磁性層との間に介在する第１強磁性金属中間層とを有し、第１非磁性金属中間層の第１強磁性金属層側とは反対側の端面と、第１金属層の絶縁層側とは反対側の端面とが接し、第１金属層は第１非磁性金属中間層を介して第１強磁性金属中間層と交換結合をしており、第２磁化固定手段は、第２非磁性金属中間層と、第２反強磁性層と、第２非磁性金属中間層と第２反強磁性層との間に介在する第１強磁性金属中間層とを有し、第２非磁性金属中間層の第２強磁性金属層側とは反対側の端面と、第２金属層の絶縁層側とは反対側の端面とが接し、第２金属層は第２非磁性金属中間層を介して第２強磁性金属中間層と交換結合をしていることが好ましい。
【００１８】
これにより、第１及び／又は第２磁化固定手段は、第１金属層及び／又は第２金属層に対して積層された、非磁性金属中間層と、反強磁性層と、非磁性金属中間層と反強磁性層との間に介在する強磁性金属中間層とからなる積層体のみとなる。その結果、自発光素子の構成を複雑化させることなく、第１金属層の磁化方向及び／又は第２金属層の磁化方向の安定化を図ることが可能となる。また、第１及び／又は第２金属層の磁化方向は、強磁性層である第１及び／又は第２強磁性金属中間層と交換結合するため、第１金属層及び第２金属層のそれぞれの磁化方向はさらに安定化する。その結果、自発光素子から光を発光する際の動作をさらに安定化させることが可能となる。
【００１９】
また、第１磁化固定手段は、第１金属層の両側面に設けられた強磁性層からなる一対の第１バイアス磁界印加層であり、第２磁化固定手段は、第２金属層の両側面に設けられた強磁性層からなる一対の第２バイアス磁界印加層であることが好ましい。
【００２０】
これにより、自発光素子全体の厚さを厚くすることなく、第１金属層及び第２金属層のそれぞれの磁化方向を安定化させ、自発光素子から光を発光する際の動作を安定化させることが可能となる。
【００２１】
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、上述のいずれかの自発光素子とを備え、自発光素子は、その出射光が媒体対向面の主磁極に近接した位置から出射するように設けられていることを特徴とする。
【００２２】
本発明に係る熱アシスト磁気ヘッドによれば、媒体対向面の主磁極から記録用磁界を発生させる直前に、自発光素子からの光を媒体対向面の主磁極の近傍から出射させることができるため、熱アシスト磁気記録が可能となる。また、熱アシスト磁気記録を行う際の光源である自発光素子は、第１金属層、第２金属層及びこれらの層間に介在する絶縁層の３層を含む単純な構成であるため、熱アシスト磁気ヘッドにこの自発光素子を組み込んでも、従来の熱アシスト磁気ヘッドと比較して、構造が単純化されている。さらに、この自発光素子は上述のように発光する光の強度が高いため、熱アシスト磁気記録の際、磁気記録媒体を十分に加熱することが可能である。その結果、高記録密度に対応可能な熱アシスト磁気ヘッドとなる。
【００２３】
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、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。
【００２４】
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、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】
【００２５】
本発明によれば、従来よりも発光する光の強度が高い絶縁層を２つの金属層で挟んだ積層体からなる自発光素子、及びそのような自発光素子を用いた従来よりも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、並びにハードディスク装置が提供される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
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）
【００２７】
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。本実施形態に係る自発光素子１００は、同図のＺ軸に沿った方向を積層方向として複数の層が積層された積層体である。具体的には、自発光素子１００は、第１金属層３３と、第２金属層３７と、第１金属層３３と第２金属層３７との間に介在する絶縁層３５と、第１金属層３３の絶縁層３５側とは反対側の端面に接する第１反強磁性層３１と、第２金属層３７の絶縁層３５側とは反対側の端面に接する第２反強磁性層３９を備えている。
【００２８】
第１金属層３３及び第２金属層３７は、強磁性金属層（図１においては図示せず。図２参照）を含んでいる。そして、第１金属層３３の磁化方向３３Ｍと第２金属層３７の磁化方向３７Ｍは、互いに反平行となっている。第１金属層３３及び第２金属層３７の構成の詳細は後述する。
【００２９】
絶縁層３５は、Ａｌ２Ｏ３、ＳｉＯ２，ＡｌＮ，ＴｉＯ２，Ｔａ２Ｏ５，ＭｇＯ，ＺｎＯの絶縁材料で形成された層であり、第１金属層３３と第２金属層３７との間のトンネル障壁を形成している。即ち、第１金属層３３と第２金属層３７との間に電圧を印加すると、絶縁層３５内にはトンネル電流が流れる。絶縁層３５の厚さは、０．５〜１０ｎｍとすることができる。
【００３０】
第１反強磁性層３１は、ＰｔＭｎ、ＩｒＭｎ、ＦｅＭｎ、ＲｕＭｎ、ＲｈＭｎ等の金属の反強磁性材料で形成された層であり、第１金属層３３と交換結合している。即ち、第１反強磁性層３１は、第１磁化固定手段であり、第１金属層３３の磁化方向３３Ｍを−Ｘ方向に固定する役割を果たしている。第１反強磁性層３１の厚さは、例えば３〜５０ｎｍである。なお、本発明において「磁化方向を固定する」とは、磁化方向を固定する層（磁化固定手段）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する。例えば、本実施形態の場合、第１金属層３３と第１反強磁性層３１間には交換結合が働くため、第１金属層３３の磁化方向３３Ｍは固定されて外部磁場によって変化し難くなっている。また、後述の第２実施形態（図４参照）においては、第１金属層３３と第１強磁性金属中間層４１間には交換結合４１Ｊが働くため、第１金属層３３の磁化方向３３Ｍは固定されて外部磁場によって変化し難くなっている。また、後述の第３実施形態(図５参照)においては、第１金属層３３には一対の第１バイアス磁界印加層３３Ｈから発生する第１バイアス磁界３３ＨＳが印加されているため、第１金属層３３の磁化方向３３Ｍは固定されて外部磁場によって変化し難くなっている。
【００３１】
第２反強磁性層３９は、第１反強磁性層３１と同様の層である。即ち、第２反強磁性層３９は、第１反強磁性層３１と同様の材料で形成され、同程度の厚さを有している。また、第２反強磁性層３９は第２金属層３７と交換結合している。即ち、第２反強磁性層３９は、第２磁化固定手段であり、第２金属層３７の磁化方向３７ＭをＸ方向に固定する役割を果たしている。
【００３２】
また、自発光素子１００には、その積層方向（Ｚ軸に沿った方向）に電流を流すことができるように電圧源Ｖと接続されている。自発光素子１００と電圧源Ｖとの間にはスイッチＳＷが介在しており、このスイッチＳＷによって自発光素子１００への電圧印加の制御を行うことができる。
【００３３】
次に、自発光素子１００の第１金属層３３及び第２金属層３７の構成の詳細について説明する。図２は、第１金属層及び第２金属層の断面構造の詳細を示す模式図である。
【００３４】
図２の（Ａ）に示すように、第１金属層３３は、複数の強磁性金属層３３Ａを有している。そして、第１金属層３３は、強磁性金属層３３Ａと非磁性金属層３３Ｂとが交互に積層された多層膜からなっている。また、強磁性金属層３３Ａの各層の磁化方向３３ＡＭは、非磁性金属層３３Ｂを介した交換結合磁界によって互いに平行となるように−Ｘ方向に固定されている。即ち、１つの非磁性金属層３３Ｂを挟む２つの強磁性金属層３３Ａ間に、それらの磁化方向３３ＡＭを互いに平行にするような交換結合磁界が発生するように、その非磁性金属層３３Ｂの厚さは調節され、これら２つの強磁性金属層３３ＡはＲＫＫＹ（Ruderman-Kittel-Kasuya-Yosida）結合している。
【００３５】
強磁性金属層３３Ａは、ＦｅＣｏ、ＮｉＦｅ、ＦｅＮｉＣｏ、ＣｏＦｅＢ等の強磁性金属で形成されており、その厚さは例えば０．２〜５ｎｍである。また、各強磁性金属層３３Ａの磁化の合計が、第１金属層３３の磁化となる。即ち、各強磁性金属層３３Ａの磁化方向３３ＡＭのベクトル和が、第１金属層３３の磁化方向３３Ｍ（図１参照）となる。
【００３６】
非磁性金属層３３Ｂは、Ａｕ、Ａｇ、Ａｌ、Ｃｕ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｐｂ、Ｉｒ、Ｒｈ、Ｒｕ等の非磁性金属で形成されている。その厚さは、上述のようにそれを挟む２つの強磁性金属層３３Ａ間に所定の交換結合磁界が発生するように調節されているが、例えば、０．２〜３ｎｍである。
【００３７】
また、強磁性金属層３３Ａと非磁性金属層３３Ｂとからなる組を積層する回数は特に制限されないが、例えば２〜１０回である。また、第１金属層３３全体の厚さは、例えば０．８〜８０ｎｍである。
【００３８】
なお、図２の（Ａ）では、第１金属層３３を構成する多層膜はＺ方向に順に積層されたものと見ると、この多層膜は強磁性金属層３３Ａから始まり、非磁性金属層３３Ｂで終わっている。しかし、この多層膜は非磁性金属層３３Ｂから始まってもよく、また、強磁性金属層３３Ａで終わってもよい。また、第１金属層３３の態様は上述のような多層膜に限られず、例えば１層の強磁性金属層のみで形成してもよい。
【００３９】
第２金属層３７は、図２の（Ｂ）に示すように、第１金属層３３と同様の構成をしている。即ち、第２金属層３７の強磁性金属層３７Ａは第１金属層３３の強磁性金属層３３Ａに対応する。また、第２金属層３７の非磁性金属層３７Ｂは第１金属層３３の非磁性金属層３３Ｂに対応する。第１金属層３３と第２金属層３７の構成で異なるのは、強磁性金属層３７Ａの磁化方向３７ＡＭのみであり、強磁性金属層３７Ａの各層の磁化方向３７ＡＭは、非磁性金属層３７Ｂを介した交換結合磁界によって互いに平行となるようにＸ方向に固定されている。各強磁性金属層３７Ａの磁化の合計が、第２金属層３７の磁化となる。即ち、各強磁性金属層３７Ａの磁化方向３７ＡＭのベクトル和が、第２金属層３７の磁化方向３７Ｍ（図１参照）となる。
【００４０】
次に、本実施形態に係る自発光素子１００の動作について、図１及び図３を用いて説明する。自発光素子１００から光を発光させるには、図１のスイッチＳＷをオンにし、電圧源Ｖによって自発光素子１００の積層方向に電圧を印加する。すると、自発光素子１００には−Ｚ方向に電流が流れ、絶縁層３５にはトンネル電流が流れる。即ち、電子は、第１反強磁性層３１から第１金属層３３に移動した後に、絶縁層３５をトンネルして第２金属層３７内に入り、第２金属層３７から第２反強磁性層３９に移動する。この電子の移動工程のうち、電子が第１金属層３３から絶縁層３５をトンネルして第２金属層３７内に入る際に、一定の確率で絶縁層３５と第２金属層３７間にプラズモンが発生し、光が発光する。また、このプラズモンの発生と光の発光は、電子が第１金属層３３から絶縁層３５をトンネルして第２金属層３７に移動する際に、絶縁層３５と第２金属層３７と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。また、自発光素子１００から発生する光の波長は、自発光素子１００に印加する電圧の大きさに依存し、自発光素子１００に印加する電圧の大きさが大きい程、発生する光の波長は短くなる。
【００４１】
次に、上述の絶縁層３５と第２金属層３７との界面でのスピン反転について、図３を用いて詳細に説明する。
【００４２】
図３の（Ａ）は、第１金属層及び第２金属層が強磁性金属層を有していないと仮定した場合（即ち、従来の自発光素子の場合）の第１金属層及び第２金属層のバンド構造、並びに、絶縁層が第１金属層と第２金属層との間に形成するトンネル障壁の模式図である。また、図３の（Ｂ）は、本実施形態に係る自発光素子の場合（即ち、第１金属層と第２金属層が強磁性金属層を含む場合）の第１金属層及び第２金属層のバンド構造、並びに、絶縁層が第１金属層と第２金属層との間に形成するトンネル障壁の模式図である。なお、バンド構造の模式図においては、縦軸は電子のエネルギーを示し、横軸は電子の状態密度を示している。
【００４３】
図３の（Ａ）に示すように、従来の自発光素子の場合、第１金属層３３及び第２金属層３７は金属強磁性層を有していないため、第１金属層３３のアップスピン３３Ｕとダウンスピン３３Ｄの状態密度は同一であり、第２金属層３７のアップスピン３７Ｕとダウンスピン３７Ｄの状態密度は同一である。そのため、第１金属層３３のアップスピン３３Ｕのうちの伝導電子３３ＵＥとダウンスピン３３Ｄのうちの伝導電子３３ＤＥの数は同一となり、第２金属層３７のアップスピン３７Ｕのうちの伝導電子３７ＵＥとダウンスピン３７Ｄのうちの伝導電子３７ＤＥの数は同一となる。
【００４４】
そして、電子が第１金属層３３から絶縁層３５が形成するトンネル障壁３５Ｂをトンネルして第２金属層３７に移動する際、スピンが反転すると一定の確率でプラズモンが発生し、光が発光する。このようにスピンが反転するためには、第１金属層３３のアップスピン３３Ｕのうちの伝導電子３３ＵＥが、トンネル障壁３５Ｂをトンネルして第２金属層３７のダウンスピン３７Ｄのうちの伝導電子３７ＤＥの状態になるか、第１金属層３３のダウンスピン３３Ｄのうちの伝導電子３３ＤＥが、トンネル障壁３５Ｂをトンネルして第２金属層３７のアップスピン３７Ｕのうちの伝導電子３７ＵＥの状態になる必要がある。しかし、第２金属層３７の第２金属層３７のアップスピン３７Ｕのうちの伝導電子３７ＵＥとダウンスピン３７Ｄのうちの伝導電子３７ＤＥの数は同一であるため、電子が第１金属層３３から第２金属層３７に移動する際にスピンが反転する確率はそれ程高くはならない。
【００４５】
それに対して、本実施形態に係る自発光素子の場合、以下の理由により、従来の自発光素子よりも電子が第１金属層３３から第２金属層３７に移動する際にスピンが反転する確率が高くなっている。即ち、本実施形態においては、第１金属層３３と第２金属層３７は強磁性金属層３３Ａ及び３７Ａ（図２参照）を有しており、第１金属層３３の磁化方向３３Ｍと第２金属層３７の磁化方向３７Ｍは互いに反平行となっている（図１参照）。そのため、第１金属層３３のアップスピン３３Ｕの状態密度は、ダウンスピン３３Ｄの状態密度よりも大きく、第２金属層３７のアップスピン３７Ｕの状態密度は、ダウンスピン３７Ｄの状態密度よりも小さい。そのため、第１金属層３３のアップスピン３３Ｕのうちの伝導電子３３ＵＥの数は、ダウンスピン３３Ｄのうちの伝導電子３３ＤＥの数よりも大きくなり、第２金属層３７のダウンスピン３７Ｄのうちの伝導電子３７ＤＥの数は、アップスピン３７Ｕのうちの伝導電子３７ＵＥの数よりも大きくなる。
【００４６】
その結果、第１金属層３３のアップスピン３３Ｕのうちの伝導電子３３ＵＥが、トンネル障壁３５Ｂをトンネルして第２金属層３７のダウンスピン３７Ｄのうちの伝導電子３７ＤＥの状態になる確率は、従来よりも大きくなり、光の発光強度が従来よりも大きくなる。特に第１金属層３３と第２金属層３７がそれぞれ有する強磁性金属層３３Ａ及び３７Ａ（図２参照）をスピン分極率が略１００％であるハーフメタル材料で形成した場合には、第１金属層３３のダウンスピン３３Ｄのうちの伝導電子３３ＤＥと、第２金属層３７のアップスピン３７Ｕのうちの伝導電子３７ＵＥの数は略０となる。その結果、電子が第１金属層３３からトンネル障壁３５Ｂをトンネルして第２金属層３７内に入る際、その電子のスピンは略１００％反転することとなるため、従来よりも光の発光強度が特に大きくなる。
【００４７】
なお、上述の自発光素子の動作については、電流が第２金属層３７から第１金属層３３に向かう方向に流れる場合について説明したが、電流の向きが逆（即ち、電圧源Ｖの極性が逆）の場合であっても、同様に考えることができる。
【００４８】
さらに、本実施形態に係る自発光素子１００では、第１金属層３３及び第２金属層の３７は、複数の強磁性金属層３３Ａ、３７Ａを有し、かつ、強磁性金属層３３Ａ、３７Ａの各層と非磁性金属層３３Ｂ、３７Ｂとが交互に積層された多層膜からなり、強磁性金属層３３Ａ、３７Ａの各層の磁化方向３３ＡＭ、３７ＡＭは、非磁性金属層３３Ｂ、３７Ｂを介した交換結合磁界によって互いに平行に固定されている（図２参照）。そのため、第１金属層３３及び第２金属層３７のそれぞれの磁化方向３３Ｍ、３７Ｍは安定化する。その結果、自発光素子１００から光を発光する際の動作を安定化させることが可能となる。
【００４９】
さらに、本実施形態に係る自発光素子１００では、第１磁化固定手段として、第１金属層３３の絶縁層３５側とは反対側の端面に接し、第１金属層３３と交換結合をする第１反強磁性層３１を有し、また、第２磁化固定手段として、第２金属層３７の絶縁層３５側とは反対側の端面に接し、第２金属層３７と交換結合をする第２反強磁性層３９を有している（図１参照）。そのため、第１及び第二磁化固定手段は、第１金属層３３及び第２金属層３７に対して積層された反強磁性層３１、３９のみとなる。その結果、自発光素子１００の構成を複雑化させることなく、第１金属層３３の磁化方向３３Ｍ及び第２金属層３７の磁化方向３７Ｍの安定化を図ることが可能となる。
【００５０】
なお、本実施形態に係る自発光素子１００は、第１磁化固定手段と第２磁化固定手段の双方を有しているが、いずれか一方のみを有していてもよく、いずれも有していなくてもよい。
（第２実施形態）
【００５１】
図４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。本実施形態に係る自発光素子１００ａは、第１実施形態に係る自発光素子１００（図１参照）と比較して、第１磁化固定手段及び第２磁化固定手段の構成のみことなる。
【００５２】
図４に示すように、本実施形態に係る自発光素子１００ａは、第１非磁性金属中間層４５と、第１反強磁性層３１と、第１非磁性金属中間層４５と第１反強磁性層３１との間に介在する第１強磁性金属中間層４１とを有しており、第１非磁性金属中間層４５の第１強磁性金属中間層４１側とは反対側の端面と、第１金属層３３の絶縁層３５側とは反対側の端面とが接し、第１金属層３３は第１非磁性金属中間層４５を介して第１強磁性金属中間層４１と交換結合している。また、本実施形態に係る自発光素子１００ａは、第２非磁性金属中間層４７と、第２反強磁性層３９と、第２非磁性金属中間層４７と第２反強磁性層３９との間に介在する第２強磁性金属中間層４３とを有しており、第２非磁性金属中間層４７の第２強磁性金属中間層４３側とは反対側の端面と、第２金属層３７の絶縁層３５側とは反対側の端面とが接し、第２金属層３７は第２非磁性金属中間層４７を介して第２強磁性金属中間層４３と交換結合している。ここで、第１非磁性金属中間層４５と第１強磁性金属中間層４１と第１反強磁性層３１とで第１磁化固定手段となり、第２非磁性金属中間層４７と第２強磁性金属中間層４３と第２反強磁性層３９とで第２磁化固定手段となる。
【００５３】
第１強磁性金属中間層４１及び第２強磁性金属中間層４３は、ＦｅＣｏ、ＮｉＦｅ、ＮｉＦｅＣｏ、ＣｏＦｅＢ等の強磁性金属で形成されており、その膜厚は例えば０．５〜１０ｎｍである。そして、第１強磁性金属中間層４１及び第２強磁性金属中間層４３は、それぞれ第１反強磁性層３１及び第２反強磁性層３９と交換結合している。即ち、第１強磁性金属中間層４１の磁化方向４１Ｍは、−Ｘ方向に固定され、第２強磁性金属中間層４３の磁化方向４３Ｍも−Ｘ方向に固定されている。
【００５４】
第１非磁性金属中間層４５及び第２非磁性金属中間層４７は、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｉｒ、Ａｕ、Ａｇ、Ｃｕ等の非磁性金属で形成されている。そして、第１金属層３３の磁化方向３３Ｍが第１強磁性金属中間層４１の磁化方向４１Ｍと平行となるような交換結合４１Ｊが第１金属層３３と第１強磁性金属中間層４１間に働くように、第１非磁性金属中間層４５の厚さは調節されている。同様に、第２金属層３７の磁化方向３７Ｍが第２強磁性金属中間層４３の磁化方向４３Ｍと反平行となるような交換結合４３Ｊが第２金属層３７と第２強磁性金属中間層４３間に働くように、第２非磁性金属中間層４７の厚さは調節されている。第１非磁性金属中間層４５及び第２非磁性金属中間層４７の厚さは、例えば０．２〜３ｎｍである。
【００５５】
なお、第１強磁性金属中間層４１の磁化方向４１Ｍの方向を逆向き（Ｘ方向）に固定し、第１金属層３３の磁化方向３３Ｍが第１強磁性金属中間層４１の磁化方向４１Ｍと反平行となるような交換結合が第１金属層３３と第１強磁性金属中間層４１間に働くように、第１非磁性金属中間層４５の厚さを調整してもよい。同様に、第２強磁性金属中間層４３の磁化方向４３Ｍの方向を逆向き（Ｘ方向）に固定し、第２金属層３７の磁化方向３７Ｍが第２強磁性金属中間層４３の磁化方向４３Ｍと平行となるような交換結合が第２金属層３７と第２強磁性金属中間層４３間に働くように、第２非磁性金属中間層４７の厚さを調整してもよい。
【００５６】
本実施形態においては、第１磁化固定手段は、第１金属層３３に対して積層された、第１非磁性金属中間層４５と、第１反強磁性層３１と、第１非磁性金属中間層４５と第１反強磁性層３１との間に介在する第１強磁性金属中間層４１とからなる積層体のみとなる。また、第２磁化固定手段は、第２金属層３７に対して積層された、第２非磁性金属中間層４７と、第２反強磁性層３９と、第２非磁性金属中間層４７と第２反強磁性層３９との間に介在する第２強磁性金属中間層４３とからなる積層体のみとなる。
【００５７】
その結果、自発光素子１００ａの構成を複雑化させることなく、第１金属層３３の磁化方向３３Ｍ及び第２金属層３７の磁化方向３７Ｍの安定化を図ることが可能となる。また、第１及び第２金属層３３、３７の磁化方向３３Ｍ、３７Ｍは、強磁性層である第１及び第２強磁性金属中間層４１、４３と交換結合するため、第１金属層３３及び第２金属層３７のそれぞれの磁化方向３３Ｍ、３７Ｍはさらに安定化する。その結果、自発光素子１００ａから光を発光する際の動作をさらに安定化させることが可能となっている。
【００５８】
なお、本実施形態に係る自発光素子１００ａは、第１磁化固定手段と第２磁化固定手段の双方を有しているが、いずれか一方のみを有していてもよく、いずれも有していなくてもよい。
（第３実施形態）
【００５９】
図５は、本発明の第３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。本実施形態に係る自発光素子１００ｂは、第１実施形態に係る自発光素子１００（図１参照）と比較して、第１磁化固定手段及び第２磁化固定手段の構成のみことなる。
【００６０】
図５に示すように、本実施形態に係る自発光素子１００ｂは、第１実施形態に係る自発光素子１００のように第１反強磁性層３１及び第２反強磁性層３９は備えていない（図１参照）。一方、本実施形態に係る自発光素子１００ｂは、第１金属層３３の両側面（自発光素子１００ｂに対して、自発光素子１００ｂの積層方向と垂直な方向に離間した位置）に設けられた強磁性層からなる一対の第１バイアス磁界印加層３３Ｈを備え、また、第２金属層３７の両側面（自発光素子１００ｂに対して、自発光素子１００ｂの積層方向と垂直な方向に離間した位置）に設けられた強磁性層からなる一対の第２バイアス磁界印加層３７Ｈを備えている。また、第１金属層３３と一対の第１バイアス磁界印加層３３Ｈとの間、第２金属層３７と一対の第２バイアス磁界印加層３７Ｈとの間、及び一対の第１バイアス磁界印加層３３Ｈと一対の第２バイアス磁界印加層３７Ｈとの間には、素子内絶縁層４９が介在している。
【００６１】
第１バイアス磁界印加層３３Ｈ及び第２バイアス磁界印加層３７Ｈは、ＣｏＰｔ、ＣｏＣｒＰｔ、ＦｅＰｔ、ＳｍＣｏ５等の硬磁性材料で形成されており、厚さは例えば５〜１５０ｎｍである。
【００６２】
第１バイアス磁界印加層３３Ｈの磁化方向３３ＨＭは、第１金属層３３の磁化方向３３Ｍと略平行となっている。そのため、第１バイアス磁界印加層３３Ｈからは第１バイアス磁界３３ＨＳが発生し、この第１バイアス磁界３３ＨＳが第１金属層３３の磁化方向３３Ｍを固定することになる。即ち、本実施形態においては、第１磁化固定手段は一対の第１バイアス磁界印加層３３Ｈとなる。
【００６３】
同様に、第２バイアス磁界印加層３７Ｈの磁化方向３７ＨＭは、第２金属層３７の磁化方向３７Ｍと略平行となっている。そのため、第２バイアス磁界印加層３７Ｈからは第２バイアス磁界３７ＨＳが発生し、この第２バイアス磁界３７ＨＳが第２金属層３７の磁化方向３７Ｍを固定することになる。即ち、本実施形態においては、第２磁化固定手段は一対の第２バイアス磁界印加層３７Ｈとなる。
【００６４】
本実施形態においては、自発光素子１００ｂの厚さを厚くすることなく、第１金属層３３及び第２金属層３７のそれぞれの磁化方向３３Ｍ、３７Ｍを安定化させ、自発光素子１００ｂから光を発光する際の動作を安定化させることが可能となる。
【００６５】
なお、本実施形態に係る自発光素子１００ａは、第１磁化固定手段と第２磁化固定手段の双方を有しているが、いずれか一方のみを有していてもよく、いずれも有していなくてもよい。
【００６６】
次に、上述の自発光素子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、並びにハードディスク装置について説明する。
【００６７】
図６は、本実施形態に係るハードディスク装置の斜視図である。
【００６８】
ハードディスク装置１００ｃ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、熱アシスト磁気記録用の近接場光発生用の電圧などを制御するための記録再生及び発光制御回路（制御回路）１３を備えている。
【００６９】
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７参照）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。
【００７０】
図７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。
【００７１】
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。
【００７２】
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。
【００７３】
図８は、熱アシスト磁気ヘッド２１の斜視図である。
【００７４】
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。
【００７５】
磁気ヘッド部１は、磁気情報の書き込み素子（主磁極）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に一致する。ＸＹＺ直交座標系を図示の如く設定すると、上記配列方向がＺ軸方向に一致し、トラック幅方向がＸ軸方向に一致する。
【００７６】
次に、本実施形態に係る磁気ヘッド部１について説明する。
【００７７】
図９は、図８に示した磁気ヘッド部１の拡大斜視図（Ａ）、及び製造途中の磁気ヘッド部１の斜視図（Ｂ）である。また、図１０は、図９（Ａ）に示した磁気ヘッド部１のＸ−Ｘ矢印断面図である。
【００７８】
スライダー基板２のＹＺ表面上には、下部絶縁層１Ｃ、上部絶縁層１Ｄ、非磁性の下地層１Ｅ、中間絶縁層１Ｆ、上部層１Ｇ、保護層１Ｈが順次積層されている。なお、同図では内部構造を明確に説明するため、保護層１Ｈを仮想線で示している。
【００７９】
ここで、下地層１Ｅ、中間絶縁層１Ｆ、及び、上部層１Ｇは、それぞれ、以下のように、上述の第１実施形態〜第３実施形態における各層に相当する。また、下地層１Ｅを構成する複数の層の厚さの合計は、５ｎｍ以上５００ｎｍ以下であることが好ましい。また、上部層１Ｇを構成する複数の層の厚さの合計は、５ｎｍ以上５００ｎｍ以下であることが好ましい。
（図１の第１実施形態）
上部層１Ｇ：第２金属層３７及び第２反強磁性層３９
中間絶縁層１Ｆ：絶縁層３５
下地層１Ｅ：第１金属層３３及び第１反強磁性層３１
即ち、上部層１Ｇと、中間絶縁層１Ｆと、下地層１Ｅとからなる積層体が、第１実施形態に係る自発光素子１００に相当する。
（図４の第２実施形態）
上部層１Ｇ：第２金属層３７、第２非磁性金属中間層４７、第２強磁性金属中間層４３、及び第２反強磁性層３９
中間絶縁層１Ｆ：絶縁層３５
下地層１Ｅ：第１金属層３３、第１非磁性金属中間層４５、第１強磁性金属中間層４１、及び第１反強磁性層３１
即ち、上部層１Ｇと、中間絶縁層１Ｆと、下地層１Ｅとからなる積層体が、第２実施形態に係る自発光素子１００ａに相当する。
（図５の第３実施形態）
上部層１Ｇ：第２金属層３７
中間絶縁層１Ｆ：絶縁層３５
下地層１Ｅ：第１金属層３３
即ち、上部層１Ｇと、中間絶縁層１Ｆと、下地層１Ｅとからなる積層体と、下地層１Ｅの両側面に設けられた強磁性層からなる一対の第１バイアス磁界印加層３３Ｈ（図９においては図示せず）と、上部層１Ｇの両側面に設けられた強磁性層からなる一対の第２バイアス磁界印加層３７Ｈ（図９においては図示せず）とが、第３実施形態に係る自発光素子１００ｂに相当する。
【００８０】
下部絶縁層１Ｃ内には、ＭＲ素子１Ｂが埋設されており、ＭＲ素子１Ｂは、断面図に示すように上部シールド電極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。
【００８１】
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には図示しない情報書き込み用コイルからの磁束が導かれる。したがって、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となる。媒体対向面Ｓにおいて主磁極１ＡのＺ軸方向に近接した位置には、出射部ＥＸが位置する。出射部ＥＸには、プラズモンが集中して局在することで近接場光を発生する。なお、上部絶縁層１Ｄよりも上側に位置する構造体は、プラズモン発生素子を構成している。なお、近接とは出射部ＥＸから出射した近接場光によって加熱された磁気記録媒体の記録領域が、元の温度に戻る前に主磁極１Ａからの磁界を当該記録領域に与えることが可能な距離である。
【００８２】
このように、この磁気ヘッドは、プラズモン発生素子と、凹溝ＧＲ２の一端の出射部ＥＸの隣に設けられた主磁極１Ａとを備えている。
【００８３】
出射部ＥＸは、下地層１Ｅに設けられた凹溝ＧＲ２の一端に位置している。下地層１Ｅは、上部絶縁層１Ｄ上に堆積されているため、上部絶縁層１Ｄに設けられた凹溝ＧＲ１の形状をトレースし、凹溝ＧＲ２を形成している。凹溝ＧＲ２は、ＹＺ平面に平行な底面ＢＦと、底面ＢＦ両端から立設した側面ＳＦとを有している。凹溝ＧＲ２の底面ＢＦを伝播してきたプラズモンＰＭは、出射部ＥＸに集中する。
【００８４】
凹溝ＧＲ２の一端に位置する出射部ＥＸにおいて発生した近接場光は、これに対向する磁気記録領域を加熱し、その保持力を低下させる。保持力が弱まった状態で、主磁極１Ａから磁気記録領域内に磁束を導入すると、磁気記録領域内に高密度の記録を行うことができる。
【００８５】
なお、図９（Ｂ）に示すように、凹溝ＧＲ２は、出射部ＥＸに向けて幅が狭くなる第１凹領域Ｐ１と、第１凹領域Ｐ１に連続し直線的に延びてプラズモン発生部の隣に位置する第２凹領域Ｐ２とを備えている。なお、プラズモンＰＭは、下地金属層１Ｅと中間絶縁層１Ｆとの間の界面で発生する。このプラズモン発生部で発生したプラズモンＰＭは、第２凹領域Ｐ２と第１凹領域Ｐ１の底面を伝播して出射部ＥＸに至る。プラズモンＰＭの集束のためには、第２凹領域Ｐ２は必須ではないが、プラズモンＰＭの群速度を直線的に延びた第２凹領域Ｐ２を伝播させることで揃えておくことで、第１凹領域Ｐ１におけるプラズモンＰＭの集束が高精度に行われるものと考えられる。
【００８６】
プラズモンＰＭを集束するためには、凹溝ＧＲ２は、プラズモン発生部から伝播してきたプラズモンＰＭが転送され出射部ＥＸに向けて幅が狭くなる凹領域Ｐ１があればよい。すなわち、伝播してきたプラズモンＰＭは第１凹領域Ｐ１に至ると、一端に向けて濃度が高くなるように集束する。
【００８７】
プラズモン発生部は、下地層１Ｅと、上部層１Ｇと、金属層１Ｅ，１Ｇ間に介在する中間絶縁層１Ｆとを備えている。下地層１Ｅと上部層１Ｇとの間に電圧を印加して電流を流すと、これらと中間絶縁層１Ｆの界面においてプラズモンＰＭが発生する。この構造は単純であるため、装置を単純化することができる。凹溝ＧＲ２の底面ＢＦに、下地層１Ｅと中間絶縁層１Ｆとの間の界面が段差なく連続しているため、プラズモンＰＭが凹溝ＧＲ２の出射部ＥＸに向けて進行することができる。
【００８８】
なお、この磁気ヘッドの製造おいては、図９（Ｂ）に示されるように、上部絶縁層１Ｄの表面にフォトリソグラフィ技術によって凹領域Ｐ１、Ｐ２を形成した後、スパッタ法などを用いて、下地層１Ｅ、中間絶縁層１Ｆ、上部層１Ｇを順次堆積する。しかる後、被覆ラインＣＬよりも出射部ＥＸ側の領域に存在する中間絶縁層１Ｆ及び上部層１ＧをミリングやＲＩＥ（反応性イオンエッチング）法を用いてエッチングする。最後に、下地層１Ｅと上部層１Ｇに保護層１Ｈを堆積することで、図９（Ａ）に示した構造を得ることができる。
【００８９】
以上、説明したように、上述のプラズモン発生素子は、入力エネルギー（電圧）に呼応してプラズモンＰＭを発生するプラズモン発生部と、プラズモン発生部に物理的に連続した底面ＢＦを有する凹溝ＧＲ２を備え、底面ＢＦに沿って凹溝ＧＲ２内を転送されたプラズモンが一端の出射部ＥＸに局在するよう、凹溝ＧＲ２の一端が開放してなるプラズモン転送部とを備えている。すなわち、プラズモン転送部は凹溝ＧＲ２の凹領域Ｐ１，Ｐ２からなる。プラズモンＰＭは、側面ＳＦに衝突した場合には、この側面ＳＦを這い上がることなく反射する。なお、入力エネルギーとして、強い光や放射線をプラズモン発生部に照射しても、上記界面からプラズモンが発生するものと考えられる。
【００９０】
電圧などの入力エネルギーをプラズモン発生部に与えると、プラズモンが発生するが、このプラズモンは、プラズモン転送部の凹溝ＧＲ２の底面ＢＦ上を伝播し、その一端の出射部ＥＸに到達し、ここで局在し、ここで近接場光が発生する。この構造は、単純であるため、装置の小型化や設計が容易となるという利点を有する。さらに、プラズモン発生部から発生するプラズモンの強度は従来のものよりも増大されているため、熱アシスト磁気記録の際、磁気記録媒体を十分に加熱することが可能である。その結果、高記録密度に対応可能な熱アシスト磁気ヘッド２１、ＨＧＡ１７、及びハードディスク装置１００ｃが得られる。
【００９１】
なお、各層に適用できる材料と、厚みは以下の通りであり、各層では以下に記載のいずれか１種又は複数の材料を選択して用いることができる。
【００９２】
絶縁層１Ｃ：
・材料：Ａｌ２Ｏ３，ＳｉＯ２，ＡｌＮ，ＴｉＯ２，Ｔａ２Ｏ５，ＭｇＯ，ＺｎＯ
・厚み：１μｍ以上５０μｍ以下
【００９３】
絶縁層１Ｄ：
・材料：Ａｌ２Ｏ３，ＳｉＯ２，ＡｌＮ，ＴｉＯ２，Ｔａ２Ｏ５，ＭｇＯ，ＺｎＯ
・厚み：５ｎｍ以上５００ｎｍ以下
【００９４】
絶縁層１Ｆ：
・材料：Ａｌ２Ｏ３，ＳｉＯ２，ＡｌＮ，ＴｉＯ２，Ｔａ２Ｏ５，ＭｇＯ，ＺｎＯ
・厚み：０．５ｎｍ以上１０ｎｍ以下 
【００９５】
保護層１Ｈ：
・材料：Ａｌ２Ｏ３，ＳｉＯ２，ＡｌＮ，ＴｉＯ２，Ｔａ２Ｏ５，ＭｇＯ，ＺｎＯ
・厚み：１μｍ以上５０μｍ以下
【００９６】
主磁極１Ａ：
・材料：ＮｉＦｅ，ＦｅＣｏ，ＦｅＮｉＣｏ，ＦｅＣｏ／Ｒｕ多層膜
・厚み：０．２μｍ以上１μｍ以下
【００９７】
また、プラズモンの走行に要する被覆ラインＣＬから媒体対向面までの距離は５ｎｍ以上１μｍ以下であることが好ましい。この範囲の場合、プラズモンが減衰することなく良好に集束するものと考えられる。
【図面の簡単な説明】
【００９８】
【図１】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】第１金属層及び第２金属層の断面構造の詳細を示す模式図である。
【図３】第１金属層及び第２金属層のバンド構造、並びに、絶縁層が第１金属層と第２金属層との間に形成するトンネル障壁の模式図である。
【図４】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５】第３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６】本実施形態に係るハードディスク装置の斜視図である。
【図７】ＨＧＡ１７の斜視図である。
【図８】熱アシスト磁気ヘッド２１の斜視図である。
【図９】図８に示した磁気ヘッド部１の拡大斜視図（Ａ）、及び製造途中の磁気ヘッド部１の斜視図（Ｂ）である。
【図１０】図９（Ａ）に示した磁気ヘッド部１のＸ−Ｘ矢印断面図である。
【符号の説明】
【００９９】
２１・・・熱アシスト磁気ヘッド、３１・・・第１反強磁性層（第１磁化固定手段）、３３・・・第１金属層、３３Ｍ・・・第１金属層の磁化方向、３５・・・絶縁層、３７・・・第２金属層、３７Ｍ・・・第２金属層の磁化方向、３９・・・第２反強磁性層（第２磁化固定手段）、１００、１００ａ、１００ｂ・・・自発光素子、１００ｃ・・・ハードディスク装置。
【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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