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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】5714377
(24)【登録日】2015年3月20日
(45)【発行日】2015年5月7日
(54)【発明の名称】磁気記録ヘッド
(51)【国際特許分類】
G11B 5/31 20060101AFI20150416BHJP
G11B 5/02 20060101ALI20150416BHJP
【ＦＩ】
G11B5/31 Z
G11B5/02 T
【請求項の数】5
【外国語出願】
【全頁数】19
(21)【出願番号】特願2011-72159(P2011-72159)
(22)【出願日】2011年3月29日
(65)【公開番号】特開2011-210360(P2011-210360A)
(43)【公開日】2011年10月20日
【審査請求日】2011年8月18日
(31)【優先権主張番号】12/749,102
(32)【優先日】2010年3月29日
(33)【優先権主張国】US
【前置審査】
(73)【特許権者】
【識別番号】500373758
【氏名又は名称】シーゲイト テクノロジー エルエルシー
(74)【代理人】
【識別番号】110001195
【氏名又は名称】特許業務法人深見特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】アルカディ・ゴウラコフ
(72)【発明者】
【氏名】ガオ・カイチョン
(72)【発明者】
【氏名】ジン・シュフイ
【審査官】
斎藤 眞
(56)【参考文献】
【文献】
特開２００８−１５２８９７（ＪＰ，Ａ）
【文献】
国際公開第２００７／１３２７６６（ＷＯ，Ａ１）
【文献】
特開２００６−００４５７７（ＪＰ，Ａ）
【文献】
特開２００８−１１７５０９（ＪＰ，Ａ）
【文献】
特開２００５−１１６１５５（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）
Ｇ１１Ｂ ５／００−５／０２４
Ｇ１１Ｂ ５／３１
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
磁気記録ヘッドであって、
空気軸受面に隣接したポール先端を有する書込ポールと、
戻りポールと、
前記空気軸受面および前記ポール先端に隣接して位置決めされ、磁気記憶媒体の一部を近接場放射に露光する光近接場変換器と、
前記光近接場変換器に光エネルギを直接運ぶとともに、矩形状または台形状断面のコアを有するテーパ状導波管を含むリッジ導波管を備える導波管とを備え、
前記光近接場変換器は、入射電磁放射を照射されると共振し、それによって発生する表面プラズモンが、近接する表面の微小区域を照射するように結合されたナノロッドを含む、磁気記録ヘッド。
空気軸受面に隣接したポール先端を有する書込ポールと、
戻りポールと、
前記空気軸受面および前記ポール先端に隣接して位置決めされ、磁気記憶媒体の一部を近接場放射に露光する光近接場変換器と、
前記光近接場変換器に光エネルギを直接運ぶとともに、矩形状または台形状断面のコアを有するテーパ状導波管を含むリッジ導波管を備える導波管とを備え、
前記光近接場変換器は、入射電磁放射を照射されると共振し、それによって発生する表面プラズモンが、近接する表面の微小区域を照射するように結合されたナノロッドを含む、磁気記録ヘッド。
【請求項2】
磁気記録ヘッドであって、
空気軸受面に隣接したポール先端を有する書込ポールと、
戻りポールと、
前記空気軸受面および前記ポール先端に隣接して位置決めされ、磁気記憶媒体の一部を近接場放射に露光する光近接場変換器と、
前記光近接場変換器に光エネルギを直接運ぶとともに、テーパ状導波管を有するリッジ導波管を含む導波管とを備え、
前記テーパ状導波管のコアの寸法は、約１００マイクロメートルの長さにわたって、約５，０００ｎｍ×約１，０００ｎｍから約５００ｎｍ×約２００ｎｍまで小さくなり、
前記光近接場変換器は、入射電磁放射を照射されると共振し、それによって発生する表面プラズモンが、近接する表面の微小区域を照射するように結合されたナノロッドを含む、磁気記録ヘッド。
空気軸受面に隣接したポール先端を有する書込ポールと、
戻りポールと、
前記空気軸受面および前記ポール先端に隣接して位置決めされ、磁気記憶媒体の一部を近接場放射に露光する光近接場変換器と、
前記光近接場変換器に光エネルギを直接運ぶとともに、テーパ状導波管を有するリッジ導波管を含む導波管とを備え、
前記テーパ状導波管のコアの寸法は、約１００マイクロメートルの長さにわたって、約５，０００ｎｍ×約１，０００ｎｍから約５００ｎｍ×約２００ｎｍまで小さくなり、
前記光近接場変換器は、入射電磁放射を照射されると共振し、それによって発生する表面プラズモンが、近接する表面の微小区域を照射するように結合されたナノロッドを含む、磁気記録ヘッド。
【請求項3】
磁気記録ヘッドであって、
空気軸受面に隣接したポール先端を有する書込ポールと、
戻りポールと、
前記空気軸受面および前記ポール先端に隣接して位置決めされ、磁気記憶媒体の一部を近接場放射に露光する光近接場変換器と、
前記光近接場変換器に光エネルギを直接運ぶ導波管とを備え、
前記導波管は面取りした端を有する直線導波管を含み、
前記面取りした端は誘電体膜および金属膜でコーティングされることによって、光放射に露光されると、前記誘電体膜および前記金属膜によって形成される金属／誘電体界面においてプラズモンが励起され、
前記導波管は前記光近接場変換器と平行で、かつ近接しており、
前記導波管の前記面取りした端の寸法は、前記光近接場変換器の寸法と近似し、
前記金属／誘電体界面において励起されるプラズモンは、前記光近接場変換器に結合し、
前記光近接場変換器は、入射電磁放射を照射されると共振し、それによって発生する表面プラズモンが、近接する表面の微小区域を照射するように結合されたナノロッドを含む、磁気記録ヘッド。
空気軸受面に隣接したポール先端を有する書込ポールと、
戻りポールと、
前記空気軸受面および前記ポール先端に隣接して位置決めされ、磁気記憶媒体の一部を近接場放射に露光する光近接場変換器と、
前記光近接場変換器に光エネルギを直接運ぶ導波管とを備え、
前記導波管は面取りした端を有する直線導波管を含み、
前記面取りした端は誘電体膜および金属膜でコーティングされることによって、光放射に露光されると、前記誘電体膜および前記金属膜によって形成される金属／誘電体界面においてプラズモンが励起され、
前記導波管は前記光近接場変換器と平行で、かつ近接しており、
前記導波管の前記面取りした端の寸法は、前記光近接場変換器の寸法と近似し、
前記金属／誘電体界面において励起されるプラズモンは、前記光近接場変換器に結合し、
前記光近接場変換器は、入射電磁放射を照射されると共振し、それによって発生する表面プラズモンが、近接する表面の微小区域を照射するように結合されたナノロッドを含む、磁気記録ヘッド。
【請求項4】
前記光近接場変換器は、前記書込ポールの先端と平行である、請求項３に記載の磁気記録ヘッド。
【請求項5】
前記導波管は湾曲導波管を含む、請求項１〜４のいずれか１項に記載の磁気記録ヘッド。
【発明の詳細な説明】
【背景技術】
【0001】
発明の詳細な説明背景
磁気記録業界は、１Ｔｂ／ｉｎｃｈ2の面記録密度に向かって進歩している。この大きさの記録密度では、記録媒体のビットサイズは約２５ｎｍから５０ｎｍである必要がある。このサイズの磁気記録領域は、磁化領域（ビット）が合理的な時間にわたってもはや熱的に安定しておらず、記録された情報が失われ得る超常磁性限界を受けやすい。熱不安定性の影響を受ける磁化領域のサイズは以下の式：ＫuＶ／ｋBＴ＞０によって決定され、式中、Ｋuは材料の磁気結晶異方性エネルギ密度であり、Ｖは磁化領域の体積であり、ｋBはボルツマン定数であり、Ｔは絶対温度である。Ｖが減少するにつれて、Ｋuは常温で磁気安定性を維持するためにそれに応じて増加する必要がある。常温で熱的に安定したビットを支持するＫuの値を有する材料は存在するが、それらの保磁力は高すぎるため、従来の読出／書込ヘッドの２．４Ｔ書込ポールによって発生する磁場下での切換ができない。
【0002】
熱アシスト磁気記録（ＨＡＭＲ）は、高いＫuの材料に書込む際の困難を克服するために考案された技術である。熱アシスト磁気記録では、ナノ寸法の小領域の温度を局所的に上昇させるために、典型的に可視光、赤外線または紫外線であるエネルギのビームが磁気記録媒体の表面に導かれ、保磁力を低下させ、当該領域の磁化の切替を可能にする。切換後、加熱された領域は室温まで急速に冷え、高保磁力によって書込ビットの安定性が保証される。
【0003】
光エネルギを５０ｎｍ未満のサイズの地点に集束する先行技術の方法は、焦点における近接場変換器に結合されたソリッドイマージョンレンズ（ＳＩＬ）、ソリッドイマージョンミラー（ＳＩＭ）および他の集束手段を適用して、エネルギを記録媒体上の小地点に集中させて導くことを含む。ソリッドイマージョンレンズおよびソリッドイマージョンミラーは、主に放物線形状を有する２次元の平面導波管であり得、導波管の中を軸方向に移動する電磁波が導波管とそのすぐ周囲との屈折率の不整合によって導波管の端縁から反射される導波管である。反射波は、放物線の焦点で（またはその近傍で）集中する。現在公知の透明材料を用いてＳＩＭおよびＳＩＬによって実現される回折限界地点のサイズは８０ｎｍよりも大きく、これは熱アシスト磁気記録には大きすぎる。この問題を克服するため、光近接場変換器（ＮＦＴ）を用いて記録媒体にエネルギを集中させる。光ＮＦＴは典型的に金属ピンである。焦点における電界がピンの軸と平行である場合、電界はピンに結合して表面プラズモンを発生させ得、表面プラズモンは、ピンの表面に沿って移動し、焦点のみの場合よりもはるかに小さい集中エネルギの小地点として現われる。光ＮＦＴが記録ヘッドの空気軸受面に近接している場合、ナノ寸法の小地点が記録媒体上で加熱される。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
２次元のＳＩＭおよびＳＩＬは製造が困難である。熱アシスト磁気記録（ＨＡＭＲ）用の近接場変換器にエネルギを供給するより簡単な方法が必要である。
【課題を解決するための手段】
【0005】
要約記録ヘッドは、空気軸受面に隣接したポール先端を有する書込ポールと、戻りポールと、空気軸受面に隣接して位置決めされ、磁気記憶媒体の一部を近接場放射に露光して磁気書込を補助する光近接場変換器とを含む。近接場変換器に光エネルギを直接運ぶための導波管が設けられる。
【0006】
データ記憶装置は、記憶媒体と、記憶媒体にデータを書込む記録ヘッドとを含む。記録ヘッドは、近接場変換器にエネルギを直接運ぶリッジ導波管と、空気軸受面に隣接したポール先端を有する書込ポールと、戻りポールと、空気軸受面に隣接して位置決めされ、磁気記憶媒体の一部を高エネルギ放射に露光する光近接場変換器とを含む。
【0007】
記録ヘッドを用いた磁気記憶媒体への磁気記録方法であって、記録ヘッドは、空気軸受面に隣接したポール先端を有する書込ポールと、戻りポールと、導波管と、書込ポールおよび導波管に隣接して位置決めされた光近接場変換器とを含み、導波管は次にエネルギを近接場変換器上に直接集束することによって、近接場変換器がエバネッセント放射を発する方法が提供される。エバネッセント放射は次に磁気記憶媒体の一部を加熱する一方で、書込ポールによって発生した書込磁界が磁気記憶媒体の当該一部の磁化に影響を及ぼす。
【図面の簡単な説明】
【0008】
【図1】ＨＡＭＲ装置を含み得る磁気ディスクドライブの斜視図である。
【図2】垂直ＨＡＭＲ磁気記録ヘッドおよび関連記録媒体の断面図である。
【図3】導波管および関連記録媒体に近接した近接場変換器の概略図である。
【図4B】変換器の概略図である。
【図4C】変換器の概略図である。
【図5】面取りした導波管の断面の概略図である。
【図6AA】本発明の１つの局面の空気軸受面の図である。
【図6AAA】本発明の別の局面の空気軸受面の図である。
【図7】末端が面取りされた導波管の形成における工程を示すフローチャートである。
【図8】ＨＡＭＲ変換器の概略断面の図である。
【図8A】本発明の１つの局面の空気軸受面の図である。
【図8AA】本発明の別の局面の空気軸受面の図である。
【図9A】別のＨＡＭＲ変換器の概略断面の図である。
【図10A】別のＨＡＭＲ変換器の概略断面の図である。
【図11】関連記録媒体に近接した近接場変換器にエネルギを運ぶ湾曲導波管の概略図である。
【発明を実施するための形態】
【0009】
詳細な説明図１は、磁気媒体１６のトラック１４の上方にスライダ１２を位置決めするための作動システムを含むディスクドライブ１０の斜視図である。ディスクドライブ１０の特定の構成は、本発明の説明を容易にするために示されており、本発明の範囲を多少なりとも限定するように意図されていない。ディスクドライブ１０は、スピンドル上のアクチュエータアーム２０を軸２２を中心として回転させるように構成されたボイスコイルモータ１８を含む。ロードビーム２４が、ヘッド装着ブロック２６においてアクチュエータアーム２０に接続されている。ロードビーム２４の一端にサスペンション２８が接続されており、スライダ１２はサスペンション２８に取付けられている。磁気媒体１６は軸３０を中心として回転し、そのためスライダ１２はウィンデージに遭遇して、磁気媒体１６の表面から短い距離だけ離れて空中に保たれる。磁気媒体１６の各トラック１４は、データを記憶するためのデータ記憶セルの配列でフォーマット化される。スライダ１２は、磁気媒体１６のトラック１４上のデータを読出すおよび／または書込むための磁気変換器（図１には図示せず）を担持する。磁気変換器は、付加的な電磁エネルギを利用して媒体１６の表面を加熱し、熱アシスト磁気記録（ＨＡＭＲ）と称されるプロセスによる記録を促進する。
【0010】
ＨＡＭＲ変換器は、磁界を発生させて磁気媒体（たとえば磁気媒体１６）に書込む磁気書込装置と、書込磁界に近接した磁気媒体の一部を加熱する光学装置とを含む。以下の説明では、図２はＨＡＭＲ磁気書込装置の構成要素および機能に関する。図３および図４Ａ−図４Ｃは光学装置の構成要素および機能に関する。図５Ａ−図１１は他の光学装置の構成要素および機能に関する。
【0011】
図２は、ＨＡＭＲ磁気記録ヘッド４０の一部および関連磁気記憶媒体４２の一部の断面図である。ＨＡＭＲ磁気記録ヘッド４０は、ペデスタル４８によって結合された書込ポール４４および戻りポール４６を含む。導体５２および５４を含むコイル５０がペデスタルを囲み、絶縁体５６によって支持されている。示されるように、磁気記憶媒体４２は、硬磁性記憶層６２および軟磁性下地層６４を含む垂直磁気媒体であるが、パターン化媒体などの他の形態の媒体であってもよい。コイル内の電流が、ペデスタルおよびポールにおいて磁界を誘導する。磁束５８が、空気軸受面（ＡＢＳ）６０において記録ヘッドから出て、領域５８内で囲まれる記憶媒体４２の硬磁性層６２の一部の磁化を変更するのに用いられる。近接場変換器６６が、空気軸受面６０に近接した書込ポール４４内に位置決めされる。近接場変換器６６は、レーザなどの外部源から電磁波を受ける導波管６８に結合されている。近接場変換器６６の端における電界を用いて硬磁性層６２の一部６９を加熱して保磁力を低下させることによって、書込ポールからの磁界が記憶媒体の磁化に影響を及ぼし得る。
【0012】
ＨＡＭＲ変換器は、集束ビームを発生させるために、モード屈折率レンズまたは平面ソリッドイマージョンミラーもしくはレンズなどのさまざまな導波管を組込み得る。図３に示される例では、導波管６８の端縁８０は実質的に放物線形状である。導波管の内部と外部の材料の屈折率の差によって、電磁波を導波管の境界で屈折させることができる。レンズ（導波管６８）の縦軸に沿って移動する電磁波８２および８４は、示されるように、境界８０において焦点８６に向けて偏向されることになる。回折格子８３および８５または外部エネルギを導波管６８内に結合させる当該技術分野において公知の他の手段が、導波管６８の中心を下降して移動する放射を最小化するよう、かつ放物線状端縁８０から反射したエネルギを最大化するように構成され、その結果、焦点に当たる電磁波８２および８４の縦方向の成分のエネルギ含量を増加することができる。
【0013】
導波管６８の焦点８６に集中する地点の寸法は回折限界的であり、単独では、高面密度のＨＡＭＲ記録媒体に要求される１００ｎｍ未満の寸法には不十分である。容認できる１００ｎｍ未満の地点サイズにエネルギを集束するためには、金属ピン、球とピンとの組合せ、ディスクとピンとの組合せ、および当該技術において公知の他の手段などの近接場変換器（ＮＦＴ）が必要である。導波管６８の焦点８６に位置決めされたＮＦＴ６６は、入射波８２および８４に結合して表面プラズモンを発生させ得、表面プラズモンは、ＮＦＴ６６を軸方向に下降して伝搬した後、記憶媒体４２の小領域６９を加熱する矢印８７として図３に概略的に示されるエネルギとして出る。
【0014】
導波管６８は、所望の波長および屈折率に依存して、ＴｉＯ2、Ｔａ2Ｏ5、Ｓｉ、ＳｉＮ、またはＺｎＳなどの高屈折率誘電体コア材料からなり得る。たとえば、Ｓｉは近赤外の波長１５５０ｎｍで３．５という非常に高い屈折率を有するが、可視光には透明でない。Ｔａ2Ｏ5は約２．１という低い屈折率を有しており，近赤外線および可視光全体に渡って透明である。導波管６８はまた、コアの両側に誘電体クラッディング層を含む。好ましくは、コアとクラッディングとの屈折率の差はできる限り大きい。ソリッドイマージョンミラー用のクラッディングの一方側には、空気が好適な誘電体である。ソリッドイマージョンミラー用のクラッディング層に用いられ得る他の誘電体は、屈折率１．５のＳｉＯ2、および屈折率が約１．８のＡｌ２Ｏ３を含む。
【0015】
ある種類のＮＦＴは、ピン、ディスク／ピン、球／ピンの形態の２次元および３次元の金属形状、ならびに結合されたナノロッド構成を含む。他の構成は、金属膜における「Ｃ」字形状、「Ｌ」字形状、および「蝶ネクタイ」形状の開口部を含む。これらの構造は、適切に設計された入射電磁放射を照射されると共振し、それによって、結果として発生する表面プラズモンが、近接する表面の微小区域を強力な放射で照射し得る。一般的に、これらの構造は絶縁環境下では金属形状である。平面ＮＦＴは、入射放射に対する変換器の向きに依存して開口部を有する、または有しない、成形金属膜である。
【0016】
図４Ａ−図４Ｃは、レーザまたは別の導波管などのエネルギ源から、磁気記録媒体に近接した書込ポールに近接した光近接場変換器にエネルギを運んで、記録媒体上の小領域を加熱してＨＡＭＲ用の磁気書込を補助する、本発明の１つの局面を示す。この方法は、エネルギ源から近接場変換器にテーパ状導波管を介してエネルギを伝達することを含む。好ましくは、導波管は、好ましくは多段台形断面を有するコアを有するリッジ導波管である。レーザダイオードなどのエネルギ源からの光ビームをテーパ状導波管内に結合させることは、テーパ状結合素子によって行なわれ得る。結合素子は、レーザ出力の光モードを、エネルギを受ける装置内の光モードと一致させるように変更する。結合素子は慣例的に、ＮＦＴなどの標的に向けてエネルギを伝達するテーパ状導波管の各端に位置決めされる。エネルギが導波管の端の光ＮＦＴに結合するようなテーパ状リッジ導波管のコアの好ましい寸法は、約１００マイクロメートルの距離にわたって、約５，０００ｎｍ×約１，０００から約５００×約２００ｎｍまで小さくなる。
【0017】
図４Ａは、光ＮＦＴ１３２、記録媒体１３４、エネルギ源１３６、およびテーパ状リッジ導波管１３８を示す。導波管１３８は、エネルギ移動を促進するために各端にテーパ状結合素子１３０および１３１を有する。エネルギ源１３６は、矢印１３７によって示されるようにテーパ状リッジ導波管１３８に電磁エネルギを運び、導波管１３８は次に、磁気書込ヘッド４０の磁気書込ポール４４に隣接した光ＮＦＴ１３２にエネルギを運ぶ。ＮＦＴ１３２は、矢印１３９によって示されるように、記録媒体１３４上の小地点に電磁エネルギを集中させて、磁気記録を可能にする。エネルギ源１３６は、レーザダイオードまたは別の導波管であり得る。５ミクロンを超えない光モードの寸法を有する単一モードレーザダイオードまたは単一モード導波管が好ましい。
【0018】
テーパ状導波管１３８の断面Ａ′Ａ′が図４Ａ′に示されており、導波管１３８はリッジ導波管である。コア１５０はクラッディング１５２に囲まれている。リッジ導波管コア１５０の断面は、示されるように２つの台形の積み重ねに似ており、コア１５０の側面に単一の段差１５４がある。他の局面では、テーパ状リッジ導波管１３８のコアは矩形状を有し得る。さらに多くの台形状または矩形状を積み重ねて、リッジ導波管コア１５０の側面の段差１５４の数を増やしてもよい。別の局面では、テーパ状導波管１３８は図４Ａ″に示されるような断面を有する薄膜平面導波管であり得、コア１５６は矩形状断面を有する。
【0019】
ＨＡＭＲ用の光ＮＦＴにエネルギを運ぶための別の方法が図４Ｂに示される。図４Ｂでは、エネルギ源１３６は、矢印１３７によって示されるように、結合素子１３０および１３１を有するテーパ状導波管１３８にエネルギを運ぶ。導波管１３８は次に、矢印１３５によって示されるように、光ＮＦＴ１３２の表面にエネルギを運ぶ。光ＮＦＴ１３２は次に、矢印１３９に示されるように、記録媒体１３４上の小地点に電磁エネルギを集中させて、磁気記録ヘッド４０による磁気記録を補助する。角度θは、効率的なプラズモン励起のための光ＮＦＴ１３２との位相整合条件を最大化するために、ゼロから９０度まで変動し得る。導波管１３８は、リッジ導波管または薄膜平面導波管であり得る。
【0020】
ＨＡＭＲ用の光ＮＦＴにエネルギを運ぶための別の方法が図４Ｃに示される。図４Ｃでは、たとえば、高さ制限を満たすようにエネルギ源１３６を読出／書込ヘッドの側面に装着することによって、エネルギ源１３６は記録媒体１３４と平行である。エネルギ源１３６は、矢印１３７によって概略的に示されるように、結合素子１３０および１３１を有するテーパ状導波管１３８にエネルギを運ぶ。導波管１３８は次に、ミラー１４０にエネルギを運び、ミラー１４０は、矢印１３５によって概略的に示されるように、光ＮＦＴ１３２にエネルギを導き直す。光ＮＦＴ１３２は次に、矢印１３９によって示されるように、記録媒体１３４上の小地点に電磁エネルギを集中させて、磁気記録を補助する。導波管１３８は、リッジ導波管または薄膜平面導波管であり得る。
【0021】
本発明の別の局面では、ＮＦＴに光エネルギを直接運んでＨＡＭＲにおける磁気記録を補助するための別の方法は、テーパ加工されておらず、より厚いコアを有する２次元の平面導波管を用いることである。図４Ａ−図４Ｃに概略的に示されるようなテーパ状導波管では、テーパは、好ましくは全体で２００ｎｍよりも小さい、導波管から光ＮＦＴの結合区域に発出する電磁波のモードプロファイルと一致するように設計される。コアとクラッディングの屈折率がそれぞれ２．１および１．６であり、かつ５００ｎｍのコアを有する導波管については、モードプロファイルは、第１のＴＥモードでは半値全幅（ＦＷＨＭ）で約７５０ｎｍである。これでは、光ＮＦＴの２００ｎｍの特徴と効率的に結合することができない。この場合、導波管内のエネルギを導波管に近接した光ＮＦＴに結合させることは、導波管の端を面取りし、面取り部を誘電体および金属コーティングでコーティングして、エネルギを導波管からＮＦＴに向けて偏向させることによって達成される。この導波管の端におけるコーティングされた面取り部によってこの制限が克服され、２００ｎｍの光ＮＦＴ寸法との効率的な結合が可能となる。面取りした導波管の明確な利点は、導波管を書込ポールの磁気回路および関連光ＮＦＴに接近して統合させて、コンパクトで製造が容易なＨＡＭＲ装置構造を形成できることである。
【0022】
面取りした導波管の断面の概略図が図５に示される。面取りした導波管２４２は、底部クラッディング層２４４、頂部クラッディング層２４５、およびコア層２４６を含む。電磁エネルギは、矢印２５２によってコア層２４６内を伝搬することが概略的に示される。導波管２４２の面取りした端２４９は、電磁エネルギを偏向させるためにコーティングされる必要がある。面取りした端２４９で電磁エネルギを偏向させるには、２層コーティングで十分である。面取りした端２４９は好ましくは、低屈折率誘電体層２４８および金属層２５０でコーティングされる。低屈折率誘電体層２４８は好ましくはＳｉＯ2である。Ａｌ2Ｏ3、ＭｇＯおよび当業者に公知の他の材料などの他の低屈折率誘電材料を用いてもよい。金属層２５０は好ましくは金であるが、プラチナ、銀、および当業者に公知の他の材料などの他の金属を用いてもよい。動作時、導波管２４２内の電磁エネルギは、コーティングして面取りした表面２４９に当たる。金属／誘電体界面２５１において表面プラズモンが発生する。プラズモンは、矢印２５４によって示されるように金属／誘電体界面２５１を下降して伝搬した後、矢印２５６によって示されるように領域２６０において集中エネルギとして現れる。ＮＦＴ近接領域２６０は電磁放射に結合し、空気軸受面２４７においてエネルギをエバネッセント放射として導くことになる。角度φは、金属／誘電体界面２５１において発生した表面プラズモンが領域２６０においてＮＦＴに最も効率的に結合するように調整される。
【0023】
変換器２４２はＮＦＴに統合されて、ＡＢＳにおいてエネルギを集中させ、記録媒体の小領域を加熱し得る。変換器およびＮＦＴは次に磁気書込ヘッドに統合されて、当該技術において公知の従来のプロセスを用いて容易に製造可能なコンパクトなＨＡＭＲ構造が形成され得る。統合されたＨＡＭＲ変換器３６０の概略断面が図６Ａに示される。ＨＡＭＲ変換器３６０は、光ＮＦＴ３３２および磁気書込回路３５４に近接した、面取りした導波管３４２を含む。動作時、面取りした表面３４９において集束される導波管３４２内の電磁エネルギは、ＡＢＳ３４７に近接した記録媒体（図示せず）を加熱する光ＮＦＴ３３２に結合して、磁気書込回路３５４の書込ポール３５２による磁気書込を補助する。
【0024】
面取りした導波管３４２は、底部クラッディング層３４４、頂部クラッディング層３４５、およびコア層３４６を含む。面取りした表面３４９は、低屈折率誘電体層および金属層を含む２層コーティングでコーティングされている。面取りした表面３４９は低屈折率誘電体層３４８でコーティングされ、誘電体層３４８は次に金属層３５０でコーティングされているため、面取りした表面３４９は導波管３４２内の電磁エネルギーを光ＮＦＴ３３２に向けて偏向させることができる。低屈折率誘電体層３４８は好ましくはＳｉＯ2である。Ａｌ2Ｏ3、ＭｇＯおよび当業者に公知の他の材料などの他の低屈折率誘電材料を用いてもよい。第２の金属層３５０は好ましくは金であるが、プラチナ、銀、および当業者に公知の他の材料などの他の金属を用いてもよい。
【0025】
動作時、導波管３４２内の電磁エネルギは、コーティングして面取りした表面３４９に当たる。金属／誘電体界面３５１において表面プラズモンが発生する。プラズモンは、光ＮＦＴ３３２に向かって金属／誘電体界面３５１を下降して伝搬した後、光ＮＦＴ３３２に結合し、その後、ＡＢＳ３４７においてエバネッセント放射として現れる。角度φは、金属／誘電体界面３５１において発生した表面プラズモンが光ＮＦＴ３３２に効率的に結合するように調整される。図６Ａに示される実施例では、光ＮＦＴ３３２はクラッディング３４４によって誘電体層３４６から分離されている。光ＮＦＴ３３２は、金属層３５０とも接触し得る。
【0026】
図６Ａは、書込ポール３５２、戻りポール３５３、および後部間隙領域３５５を含む磁気回路３５４を示す。わかりやすくするため、通電コイル、絶縁層、磁気シールドなどの磁気回路３５４の残りの素子は図６Ａに示されていない。磁気書込ポール３５２はさまざまな磁性材料で構成され、好ましくは、ＣｏＦｅなどの低保磁力および高モーメントの材料で構成される。戻りポール３５３および磁気回路３５４の残りの素子は、ＮｉＦｅまたは何らかの他の好適な磁性材料などのさまざまな磁性材料で構成され得る。
【0027】
本発明の１つの局面の空気軸受面の図が図６ＡＡに示される。図６ＡＡでは、ＮＦＴ３３２は底部クラッディング層３４４によって磁気書込ポール３５２から分離されている。本発明の別の局面の空気軸受面の図が図６ＡＡＡに示される。図６ＡＡＡでは、ＮＦＴ３３２は磁気書込ポール３５２にずっと近づいて位置決めされている。ＮＦＴ３３２および磁気書込ポール３５２が互いに近接しているが依然として底部クラッディング層３４４によって分離されるように、磁気書込ポール３５２にチャネルが形成される。本発明のこの局面では、光エネルギおよび磁気エネルギは好ましくは重畳され、光地点と磁気ビットは書込時にほぼ合致する。
【0028】
図６Ａに示されるＨＡＭＲ変換器３６０を形成する工程が図７に列挙されており、図６Ｂから図６Ｉの上面図に示される。ＨＡＭＲ変換器３６０の形成時に用いられるパターンおよび形状はすべて、たとえばフォトリソグラフィマスキング、ストリッピング、エッチング、物理蒸着法、イオンビーム加工、および当該技術において公知の他の技術を用いて形成される。図６Ｂの上面図に示されるように、まず基板上に磁気書込回路３５４を形成する（ステップ４１０）。この回路は、高モーメント書込ポール３５２、戻りポール３５３（図示せず）、後部間隙領域３５５（図示せず）、および通電コイル、絶縁層、磁気シールドなど（図示せず）の磁気書込回路３５４の残りの素子を含む。次に図６Ｃに示されるように、底部クラッディング層３４４を堆積する（ステップ４２０）。次に底部クラッディング層３４４をエッチングして、光近接場変換器を堆積するためのキャビティを形成する（ステップ４３０）。次に図６Ｄに示されるように、エッチングされたキャビティ内に光ＮＦＴ３３２を堆積する（ステップ４４０）。次に図６Ｅに示されるように、底部クラッディング層３４４および光ＮＦＴ３３２上に導波管コア３４６を堆積する（ステップ４５０）。次に図６Ｆに示されるように、コア層３４６上に頂部クラッディング層３４５を堆積する（ステップ４６０）。
【0029】
次に図６Ｇに示されるように、導波管３４２の端をイオンビームエッチングまたは他の材料除去手段によって面取りし、面取りした表面３４９を形成する（ステップ４７０）。次に図６Ｈに示されるように、面取りした表面３４９上に誘電体層３４８を堆積する（ステップ４８０）。最後に、図６Ｉに示されるように、誘電体層３４８上に金属層３５０を堆積して（ステップ４９０）、ＨＡＭＲ変換器構造３６０を形成し、この内部では、導波管３４２からの電磁エネルギが面取りした表面３４９にぶつかって誘電体／金属界面３５１においてプラズモンを導入し、プラズモンは、光ＮＦＴ３３２の表面に結合し、ＡＢＳ３４７に近接した記録媒体を加熱する小さな地点のエバネッセント放射として現われて、書込ポール３５２による切換を補助する。
【0030】
本発明の別の局面が図８に示される。図８では、ＨＡＭＲ変換器５６０の磁気回路に、付加的な戻りポール５５６が追加されている。戻りポール５５６には２つの目的がある。第１に、戻りポール５５６は、磁気書込回路内のより大きな戻りポールを提供する別の戻りポールとして作用する。第２に、戻りポール５５６は、ＮＦＴ５３２および書込ポール５５２を記録媒体との不慮の接触から保護する接触パッドとして作用する。
【0031】
ＨＡＭＲ変換器５６０は、光ＮＦＴ５３２および磁気書込回路５５４に近接した、面取りした導波管５４２を含む。動作時、面取りした表面５４９において集束される導波管５４２内の電磁エネルギは、ＡＢＳ５４７に近接した記録媒体（図示せず）を加熱する光ＮＦＴ５３２に結合して、磁気書込回路５５４の書込ポール５５２による磁気書込を補助する。
【0032】
面取りした導波管５４２は、底部クラッディング層５４４、頂部クラッディング層５４５、およびコア層５４６を含む。面取りした表面５４９は、低屈折率誘電体層および金属層を含む２層コーティングでコーティングされている。面取りした表面５４９は低屈折率誘電体層５４８でコーティングされ、誘電体層５４８は次に金属層５５０でコーティングされているため、面取りした表面５４９は導波管５４２内の電磁エネルギーを光ＮＦＴ５３２に向けて偏向させることができる。低屈折率誘電体層５４８は好ましくはＳｉＯ2である。Ａｌ2Ｏ3、ＭｇＯおよび当業者に公知の他の材料などの他の低屈折率誘電材料を用いてもよい。第２の金属層５５０は好ましくは金であるが、プラチナ、銀、および当業者に公知の他の材料などの他の金属を用いてもよい。
【0033】
動作時、導波管５４２内の電磁エネルギは、コーティングして面取りした表面５４９に当たる。金属／誘電体界面５５１において表面プラズモンが発生する。プラズモンは、光ＮＦＴ５３２に向かって金属／誘電体界面５５１を下降して伝搬した後、光ＮＦＴ５３２に結合し、その後、ＡＢＳ５４７においてエバネッセント放射として現れる。角度φは、金属／誘電体界面５５１において発生した表面プラズモンが光ＮＦＴ５３２に効率的に結合するように調整される。図８に示される実施例では、光ＮＦＴ５３２はクラッディング５４４によって誘電体層５４６から分離されている。光ＮＦＴ５３２は、金属層５５０とも接触し得る。
【0034】
図８は、書込ポール５５２、戻りポール５５３および５５６、ならびに後部間隙領域５５５を含む磁気回路５５４を示す。上述のように、戻りポール５５６には２つの目的がある。第１に、戻りポール５５６は、別の戻りポールとして作用する。第２に、戻りポール５５６は、近接場変換器５３２および書込ポール５５２を記録媒体との不慮の接触から保護する接触パッドとして作用する。戻りポール５５６は、誘電材料５６２によって面取りした導波管５４２から分離されている。わかりやすくするため、通電コイル、絶縁層、磁気シールドなどの磁気回路５５４の残りの素子は図８に示されていない。磁気書込ポール５５２はさまざまな磁性材料で構成され、好ましくは、ＣｏＦｅなどの低保磁力および高モーメントの材料で構成される。戻りポール５５３および磁気回路５５４の残りの素子は、ＮｉＦｅまたは何らかの他の好適な磁性材料などのさまざまな磁性材料で構成され得る。
【0035】
本発明の１つの局面の空気軸受面の図が図８Ａに示される。図８Ａでは、ＮＦＴ５３２は、クラッディング層５４４および他の誘電材料５６２によって磁気書込ポール５５２および磁気戻りポール５５６から分離されている。誘電材料５６２は、Ａｌ2Ｏ3、ＳｉＯ2または当該技術において公知の他の誘電材料を含み得る。本発明の別の局面が図８ＡＡに示される。図８ＡＡでは、ＮＦＴ５３２は磁気書込ポール５５２にずっと近づいて位置決めされている。ＮＦＴ５３２および磁気書込ポール５５２が互いに近接しているが依然として底部クラッディング層５４４によって分離されるように、磁気書込ポール５５２にチャネルが形成される。この構成では、光エネルギおよび磁気エネルギは好ましくは、光地点と磁気ビットが書込時にほぼ合致するように重畳される。
【0036】
別のＨＡＭＲ変換器が図９Ａに示されており、図９ＡはＨＡＭＲ変換器６６０の概略断面である。ＨＡＭＲ変換器６６０は、動作時に加熱地点と磁気的切替領域が実質的に一部重複するように光ＮＦＴ６３２が書込ポール６５２同士の間にあるように、光ＮＦＴ６３２および磁気書込回路６５４に近接した面取りした導波管６４２を含む。動作時、面取りした表面６４９において集束される導波管６４２内の電磁エネルギは、ＡＢＳ６４７に近接した記録媒体（図示せず）を加熱する光ＮＦＴ６３２に結合して、磁気書込回路６５４の書込ポール６５２による磁気書込を補助する。
【0037】
面取りした導波管６４２は、底部クラッディング層６４４、頂部クラッディング層６４５、およびコア層６４６を含む。面取りした表面６４９は、低屈折率誘電体層および金属層を含む２層コーティングでコーティングされている。面取りした表面６４９は低屈折率誘電体層６４８でコーティングされ、誘電体層６４８は次に金属層６５０でコーティングされているため、面取りした表面６４９は導波管６４２内の電磁エネルギーを光ＮＦＴ６３２に向けて偏向させることができる。低屈折率誘電体層６４８は好ましくはＳｉＯ2である。Ａｌ2Ｏ3、ＭｇＯおよび当業者に公知の他の材料などの低屈折率誘電材料を用いてもよい。第２の金属層６５０は好ましくは金であるが、プラチナ、銀、および当業者に公知の他の材料などの他の金属を用いてもよい。
【0038】
動作時、導波管６４２内の電磁エネルギは、コーティングして面取りした表面６４９に当たる。金属／誘電体界面６５１において表面プラズモンが発生する。プラズモンは、光ＮＦＴ６３２に向かって金属／誘電体界面６５１を下降して伝搬した後、光ＮＦＴ６３２に結合し、その後、ＡＢＳ６４７においてエバネッセント放射として現れる。角度φは、金属／誘電体界面６５１において発生した表面プラズモンが光近接場変換器６３２に最も効率的に結合するように調整される。図９Ａに示される実施例では、光ＮＦＴ６３２はクラッディング６４４の薄層によって誘電体層６４６から分離されている。別の実施例では、光ＮＦＴ６３２は、金属層６５０と接触し得る。
【0039】
図９Ａは、書込ポール６５２、戻りポール６５３、および後部間隙領域６５５を含むＨＡＭＲ変換器６６０の磁気回路６５４を示す。わかりやすくするため、通電コイル、絶縁層、磁気シールドなどの磁気回路６５４の残りの素子は図９Ａに示されていない。磁気書込ポール６５２はさまざまな磁性材料で構成され、好ましくは、ＣｏＦｅなどの低保磁力および高モーメントの材料で構成される。戻りポール６５３および磁気回路６５４の残りの素子は、ＮｉＦｅまたは何らかの他の好適な磁性材料などのさまざまな磁性材料で構成され得る。
【0040】
図９Ａに示されるＨＡＭＲ変換器６６０を形成する工程が図７に列挙されており、図９Ｂから図９Ｉの上面図に示される。ＨＡＭＲ構造の形成時に用いられるパターンおよび形状はすべて、たとえばフォトリソグラフィマスキング、ストリッピング、エッチング、物理蒸着法（ＰＶＤ）、イオンビーム加工、および当該技術において公知の他の技術を用いて形成される。図９Ｂの上面図に示されるように、まず基板上に磁気書込回路６５４を形成する（ステップ４１０）。この回路は、高モーメント書込ポール６５２、戻りポール６５３（図示せず）、後部間隙領域６５５（図示せず）、および通電コイル、絶縁層、磁気シールドなど（図示せず）の磁気書込回路６５４の残りの素子を含む。次に図９Ｃに示されるように、底部クラッディング層６４４を堆積する（ステップ４２０）。次に底部クラッディング層６４４をエッチングして、書込ポール６５２同士の間に光近接場変換器を堆積するためのキャビティを形成する（ステップ４３０）。次に図９Ｄに示されるように、書込ポール６５２同士の間のエッチングされたキャビティ内に光ＮＦＴ６３２を堆積する（ステップ４４０）。次に図９Ｅに示されるように、底部クラッディング層６４４および光ＮＦＴ６３２上に導波管コア６４６を堆積する（ステップ４５０）。次に図９Ｆに示されるように、コア層６４６上に頂部クラッディング層６４５を堆積する（ステップ４６０）。
【0041】
次に図９Ｇに示されるように、導波管６４２の端をイオンビームエッチングまたは他の材料除去手段によって面取りし、面取りした表面６４９を形成する（ステップ４７０）。次に図９Ｈに示されるように、面取りした表面６４９上に誘電体層６４８を堆積する（ステップ４８０）。最後に、図９Ｉに示されるように、誘電体層６４８上に金属層６５０を堆積して（ステップ４９０）、ＨＡＭＲ変換器構造６６０を形成し、この内部では、導波管６４２からの電磁エネルギが面取りした表面６４９にぶつかって誘電体／金属界面６５１においてプラズモンを導入し、プラズモンは、光ＮＦＴ６３２の表面に結合し、ＡＢＳ６４７に近接した記録媒体を加熱する小さな地点のエバネッセント放射として現われて、書込ポール６５２による切換を補助する。
【0042】
別のＨＡＭＲ変換器７６０が図１０Ａに示される。ＨＡＭＲ変換器７６０は、上述のように導波管および磁気書込回路に近接した光ＮＦＴを含むが、導波管の端は面取りされておらず、導波管コア内のエネルギは、コアと接触している光ＮＦＴに直接結合する。導波管７４２は、底部クラッディング層７４４、頂部クラッディング層７４５、およびコア層７４６を含む。ＨＡＭＲ変換器７６０は、光ＮＦＴ７３２および磁気書込回路７５４に近接した導波管コア７４６を有する導波管７４２を含む。動作時、ＡＢＳ７４７において集束される導波管７４２内の電磁エネルギは、ＡＢＳ７４７に近接した記録媒体（図示せず）を加熱する光ＮＦＴ７３２に結合して、磁気書込回路７５４の書込ポール７５２による磁気書込を補助する。
【0043】
図１０Ａは、書込ポール７５２、戻りポール７５３、および後部間隙領域７５５を含む磁気回路７５４を示す。わかりやすくするため、通電コイル、絶縁層、磁気シールドなどの磁気回路７５４の残りの素子は図１０Ａに示されていない。磁気書込ポール７５２はさまざまな磁性材料で構成され、好ましくは、ＣｏＦｅなどの低保磁力および高モーメントの材料で構成される。戻りポール７５３および磁気回路７５４の残りの素子は、ＮｉＦｅまたは何らかの他の好適な磁性材料などのさまざまな磁性材料で構成され得る。
【0044】
図１０Ａに示されるＨＡＭＲ変換器７６０を形成する工程が図７に列挙されており、図１０Ｂから図１０Ｆの上面図に示される。ＨＡＭＲ変換器の形成時に用いられるパターンおよび形状はすべて、たとえばフォトリソグラフィマスキング、ストリッピング、エッチング、物理蒸着法、イオンビーム加工、および当該技術において公知の他の技術を用いて形成される。図１０Ｂの上面図に示されるように、まず基板上に磁気書込回路７５４を形成する（ステップ４１０）。この回路は、高モーメント書込ポール７５２、戻りポール７５３（図示せず）、後部間隙領域７５５（図示せず）、および通電コイル、絶縁層、磁気シールドなど（図示せず）の磁気書込回路７５４の残りの素子を含む。次に図１０Ｃに示されるように、底部クラッディング層７４４を堆積する。次に底部クラッディング層７４４をエッチングして、書込ポール７５２に近接した光近接場変換器を堆積するためのキャビティを形成する（ステップ４３０）。次に図１０Ｄに示されるように、書込ポール先端７５２同士の間のエッチングされたキャビティ内に光ＮＦＴ７３２を堆積する（ステップ４４０）。次に図１０Ｅに示されるように、底部クラッディング層７４４およびＮＦＴ７３２上に導波管コア７４６を堆積する（ステップ４５０）。最後に図１０Ｆに示されるように、コア層７４６上に頂部クラッディング層７４５を堆積する（ステップ４６０）。コア層７４６内のエネルギを光近接場変換器７３２に結合することは、光ＮＦＴ７３２をコア層７４６に直接接触させてＮＦＴ７３２上に表面プラズモンを発生させることによって行なわれる。プラズモンは、光ＮＦＴ７３２の先端から発出するエバネッセント放射を発してＡＢＳ７４７に近接した記録媒体を加熱し、書込を促進する。
【0045】
本発明の別の局面では、電磁エネルギを光ＮＦＴに直接運ぶための汎用的な手段は、湾曲導波管によるものである。図１１は、記録媒体９００に隣接したＮＦＴ８４０にエネルギを運ぶエネルギ源８１０を示す。エネルギ源８１０は、矢印８１５によって示されるようにテーパ状導波管８２０に電磁エネルギを運び、導波管８２０は次に、矢印８２５によって示されるように湾曲導波管８３０にエネルギを運ぶ。湾曲導波管８３０は、矢印８３５によって示されるように光ＮＦＴ８４０にエネルギを運び、光ＮＦＴ８４０は次に、矢印８４５によって示されるように記録媒体９００にエネルギを運ぶ。図１１の形状は図４Ｃと同様であり、たとえば、高さ制限を満たすようにエネルギ源８１０を読出／書込ヘッドの側面に装着することによって記録媒体９００と平行なエネルギ源８１０を概略的に示す。この場合、湾曲導波管８３０がミラーに取って代わり、ＮＦＴ８４０にエネルギを導く。湾曲導波管８３０の形状は任意である。この結果、湾曲導波管を用いることによって、ＨＡＭＲ用の多数の効率的な設計反復が可能となる。
【0046】
これまでの解決策とは異なり、本発明は、光導波管を用いてエネルギを光ＮＦＴに直接運ぶことができることを教示している。３種類の導波管が開示されている。１つ目は、２次元のテーパ状導波管である。２つ目は、厚いコアと、熱影響磁気記録用の光ＮＦＴに光エネルギを運ぶ表面プラズモンを金属／誘電体界面において発生させる誘電体層および金属層でコーティングされた面取りした端とを含む、２次元の平面直線導波管である。１つの局面では、この直線導波管は、光ＮＦＴと直接接触するテーパ加工されていない端を有する。３つ目は、湾曲導波管である。３種類のＨＡＭＲ変換器はすべて、当該技術において確立された手順によって経済的に製造可能である。
【0047】
本発明を好ましい実施例を参照して説明したが、当業者は、本発明の思想および範囲から逸脱することなく形態および詳細において変更がなされ得ることを認識するであろう。上記の実現例および他の実現例は以下の請求項の範囲内にある。