JP2010129166A - Information recording and reproducing device and near-field light intensity detection method - Google Patents
Information recording and reproducing device and near-field light intensity detection method Download PDFInfo
- Publication number
- JP2010129166A JP2010129166A JP2008306865A JP2008306865A JP2010129166A JP 2010129166 A JP2010129166 A JP 2010129166A JP 2008306865 A JP2008306865 A JP 2008306865A JP 2008306865 A JP2008306865 A JP 2008306865A JP 2010129166 A JP2010129166 A JP 2010129166A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- antenna
- light
- semiconductor substrate
- field light
- information recording
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Abstract
Description
本発明は、偏光による分極の局所集中によって近接場光を発生するアンテナを利用する情報記録再生装置及び近接場光検出方法に関する。 The present invention relates to an information recording / reproducing apparatus using an antenna that generates near-field light by local concentration of polarization due to polarized light and a near-field light detection method.
光ディスクの高記録密度化は、集光レンズの高NA化、短波長化による集光スポット径低減により実現されていたが、光の回折限界によりスポット径の低減には限界がある。ソリッドイマージョンレンズ(SIL)等のいわゆる近接場光用レンズを用いても、スポット径は100nm程度までしか低減されないと考えられている。 An increase in recording density of an optical disk has been realized by a reduction in a condensing spot diameter by increasing the NA of a condensing lens and shortening the wavelength, but there is a limit in reducing the spot diameter due to the diffraction limit of light. Even when a so-called near-field light lens such as a solid immersion lens (SIL) is used, the spot diameter is considered to be reduced only to about 100 nm.
2012年頃には、ハードディスクにおいて面記録密度1Tbit/inch2が実現されると予想されているが、これと同等の記録密度を光ディスクで実現するには、スポット径を20nm以下にする必要がある。さらなるスポット径の低減を図るため、プラズモン共鳴現象による局所的な光スポット形成を利用した研究・開発が活発になされている(例えば特許文献1参照)。この局所光スポットを例えば相変化型媒体に適応することで、相変化型光記録方式の高密度化が期待される。 Around 2012, it is expected that a surface recording density of 1 Tbit / inch 2 will be realized in a hard disk, but in order to realize a recording density equivalent to this on an optical disk, the spot diameter must be 20 nm or less. In order to further reduce the spot diameter, research and development using local light spot formation by the plasmon resonance phenomenon has been actively conducted (for example, see Patent Document 1). By applying this local light spot to, for example, a phase change type medium, a high density of the phase change type optical recording method is expected.
上記特許文献1ではアンテナ式のプローバが記載されており、他にプローバとしては開口式等の構造が提案されている。しかしながら、その光利用効率は開口式の場合、1×10−4と極端に小さい。アンテナ式等においても、散乱光検出手段がプローバを支持する基板に設けられる場合、媒体の相変化を検知する近接場が遠方場に埋もれてしまうことから、S/N比が十分得られないという問題が生じる。
In
また、例えば試料に照射された観測光を、試料外の部分に照射された参照光と比較しその位相差により近接場光を検出する手段等が提案されている(上記非特許文献1及び2参照)。しかしながらこの方法においては、光学系が複雑になってしまうという問題がある。また、検出信号がわずかな位相差で与えられるために例えばロックインアンプ等にて検波する必要があり、検出速度(転送速度)の観点から、実用的な情報記録再生方式に採用することは難しい。これらのことからわかるように、近接場光を直接的かつ高効率に利用して記録を行う方式や、また高効率で検出する再生方式は確立されておらず、その実現が望まれている。
Further, for example, means for comparing the observation light irradiated on the sample with the reference light irradiated on the portion outside the sample and detecting near-field light based on the phase difference has been proposed (
以上の問題に鑑みて、本発明は、近接場光を利用することで高密度な記録情報の記録や再生を可能とする情報記録再生装置、また試料表面のより微細な状態を検出することが可能となる新規な近接場光検出方法を提供することを目的とする。 In view of the above problems, the present invention is capable of detecting an information recording / reproducing apparatus capable of recording and reproducing high-density recorded information by using near-field light, and a finer state of the sample surface. An object of the present invention is to provide a novel near-field light detection method that can be used.
上記課題を解決するため、本発明は、近接場光を発生するアンテナとして、半導体基板上に設けられた層構造のアンテナを用いるものとする。そして、光又は熱により変化する材料とアンテナから発生される近接場光との相互作用の程度を、半導体基板内部での近接場光の強度変化に対応する信号により検出する。 In order to solve the above problems, the present invention uses a layered antenna provided on a semiconductor substrate as an antenna that generates near-field light. The degree of interaction between the material that changes due to light or heat and the near-field light generated from the antenna is detected by a signal corresponding to the intensity change of the near-field light inside the semiconductor substrate.
近接場発生機構となるアンテナを半導体基板に設ける構成とすることで、近接場光による光電流を発生し、これにより近接場光の強度の変化を検出することができる。これは共鳴によってアンテナと半導体基板との界面に発生する強力な近接場光によって、半導体基板の内部でエレクトロン・ホールペアを形成し、それによる電極間の電流誘起を促して、この電流を検知するものである。しかしながらアンテナの支持基板として半導体基板を用いる場合、その材料によっては可視光域における屈折率が比較的大きいこと、また分極が高いことから、プラズモン共鳴時に発生する近接場光の多くがアンテナと半導体基板との界面付近に集中してしまう。 By adopting a structure in which an antenna serving as a near-field generating mechanism is provided on a semiconductor substrate, a photocurrent is generated by near-field light, and thereby a change in the intensity of near-field light can be detected. This is because the strong near-field light generated at the interface between the antenna and the semiconductor substrate due to resonance forms an electron-hole pair inside the semiconductor substrate, thereby inducing current induction between the electrodes and detecting this current. Is. However, when a semiconductor substrate is used as a support substrate for an antenna, depending on the material, the refractive index in the visible light region is relatively large and the polarization is high. Concentrate near the interface.
これに対し、上述したように半導体基板上に形成するアンテナを層構造とすることによって、媒体や試料側、すなわちアンテナ表面側における近接場光強度と、半導体基板側内部における近接場光強度を調整することが可能となる。例えば媒体等と対向する表面側の層に使用波長に対してプラズモン共鳴を起こすような金属を用いて、且つ、半導体基板側の層として異なる金属を選択してアンテナを構成する場合、表面側の層では例えば記録に十分な強度の近接場光を発生することが可能となる。更に半導体基板とアンテナの基板側の層との界面にも十分な強度の近接場光を発生することができる。これによって、媒体等に記録を行なう機構と、近接場光を直接的に検出する再生機構とを同時に備えることが可能となる。 On the other hand, as described above, the antenna formed on the semiconductor substrate has a layered structure, thereby adjusting the near-field light intensity on the medium or sample side, that is, the antenna surface side, and the near-field light intensity on the inside of the semiconductor substrate side. It becomes possible to do. For example, when an antenna is configured by using a metal that causes plasmon resonance with respect to the wavelength used for the surface layer facing the medium, etc., and selecting a different metal as the layer on the semiconductor substrate side, The layer can generate, for example, near-field light having a sufficient intensity for recording. Furthermore, near-field light with sufficient intensity can also be generated at the interface between the semiconductor substrate and the substrate-side layer of the antenna. Accordingly, it is possible to simultaneously include a mechanism for recording on a medium or the like and a reproducing mechanism for directly detecting near-field light.
本発明によれば、近接場光を利用することで高密度な記録情報の記録や再生が可能となる。またこれを利用して、試料表面のより微細な状態を検出することが可能となる。 According to the present invention, it is possible to record and reproduce high-density recording information by using near-field light. In addition, by using this, it becomes possible to detect a finer state of the sample surface.
以下本発明を実施するための最良の形態(実施の形態とする)の例を説明するが、本発明は以下の例に限定されるものではない。次の順序で説明する。
〔1〕第1の実施の形態
(1)アンテナを含む近接場光発生部の構成
(2)アンテナ及び電極の材料
(3)アンテナ及び電極の平面形状
(4)光源
(5)半導体基板材料
(6)情報記録材料
〔2〕第2の実施の形態(光入射方向の変形例)
〔3〕第3の実施の形態(アンテナ平面形状の変形例)
〔4〕第4の実施の形態(アンテナ及び電極構造の変形例)
〔5〕第5の実施の形態(アンテナ及び電極構造の変形例)
〔6〕第6の実施の形態(情報記録材料の変形例)
〔7〕第7の実施の形態(遮光部を設ける変形例)
〔8〕第8の実施の形態(下地層を設ける変形例)
〔9〕第9の実施の形態(パッドを設ける変形例)
〔10〕第10の実施の形態(電極に保護層を設ける変形例)
〔11〕第11の実施の形態(情報記録媒体の構成)
〔12〕第12の実施の形態(情報記録再生装置の構成)
〔13〕解析例
Hereinafter, examples of the best mode (referred to as an embodiment) for carrying out the present invention will be described, but the present invention is not limited to the following examples. This will be described in the following order.
[1] First embodiment (1) Configuration of near-field light generating unit including antenna (2) Material of antenna and electrode (3) Planar shape of antenna and electrode (4) Light source (5) Semiconductor substrate material ( 6) Information recording material [2] Second embodiment (modified example of light incident direction)
[3] Third embodiment (modification example of antenna planar shape)
[4] Fourth Embodiment (Modification of Antenna and Electrode Structure)
[5] Fifth Embodiment (Modification of Antenna and Electrode Structure)
[6] Sixth Embodiment (Modification of information recording material)
[7] Seventh embodiment (variation example in which a light shielding portion is provided)
[8] Eighth embodiment (variation example in which a base layer is provided)
[9] Ninth embodiment (variation example in which a pad is provided)
[10] Tenth Embodiment (Modification in which a protective layer is provided on an electrode)
[11] Eleventh Embodiment (Configuration of Information Recording Medium)
[12] Twelfth Embodiment (Configuration of Information Recording / Reproducing Device)
[13] Analysis example
1.第1の実施の形態
(1)アンテナを含む近接場光発生部の構成
図1は、本発明の実施の形態に係る情報記録再生装置の要部である近接場光発生部10の概略断面構成図である。図1に示すように、この近接場光発生部10は、アンテナ1、半導体基板4及び電極5を備える。アンテナ1は、半導体基板4上に、上側の第1の層2と下側(半導体基板4側)の第2の層3とが積層されて構成される。また、半導体基板4上の、アンテナ1の近傍に電極5が設けられる。そしてアンテナ1及び電極5に、信号検出部として電流検出部6が接続される。なお、アンテナ1及び電極5間には図示しないが電圧印加機構が接続される。図1においては、光ディスク等の媒体200がアンテナ1の第1の層2と対向して配置される状態を示す。
1. First Embodiment (1) Configuration of Near-field Light Generation Unit Including Antenna FIG. 1 is a schematic cross-sectional configuration of a near-field
(2)アンテナ及び電極の材料
ここでアンテナ1を構成する各層2及び3の材料としては、使用する光源(図示せず)の波長に対して十分な共鳴が得られる金属を用いる。このような材料としては、Pt,Mg,Au,Al,Agのうちいずれか一種から成る材料を用いることが望ましい。これらの材料を用いて、また後述するように半導体基板4の材料、入射光Liの偏光方向、特に電場振動方向を適切に選定することで、入射光Liの照射時に、第1の層2の電極5側の表面端部の近接場光発生位置1a近傍で近接場光が発生する。更に、第2の層3の電極5側の半導体基板4側界面端部の近接場光発生位置1b近傍でも近接場光が発生する。
(2) Material of antenna and electrode Here, as the material of each of the
また電極5の材料としては、金属等の導電性を有する材料であればよく、アンテナ1と同じ材料でも異なる材料でもよい。なお、半導体基板4の材料については後述する。
The material of the
(3)アンテナ及び電極の平面形状
図2は、アンテナ1及び電極5の平面形状の一例を示す平面図である。この例においては、アンテナ1を平面ほぼ三角形状とする場合で、各頂点が丸みを帯びた形状とされ、一つの頂点が電極5側に対向する配置とされる。この場合、電極5と対向する側の頂点を近接場光発生位置(1a,1b)とし、その対辺に向かう方向を、入射光Liの電場振動方向pに沿う方向(長手方向)とする。そしてこの方向に沿うアンテナ1の長さを、表面プラズモンが発生する共鳴条件に合わせて選定して構成する。電極5は一例として棒状とし、両端部が丸みを帯びた形状とする場合を示す。アンテナ1及び電極5の平面形状は図2に示す例に限定されるものではなく、それぞれがアンテナ1に発生する近接場光の強度が抑制されない形状であればよく、近接場光強度が増強される形状であればより望ましい。図2に示すように近接場光スポットを形成しようとする位置1a(1b)に向かって先鋭化する形状とする場合は、近接場光強度が増強されるので望ましい。その他例えば、電極5をアンテナ1の先端の位置1aに対向して配置するのみでなく、アンテナ1の長手方向に沿う辺に対向して、すなわちアンテナ1の長手方向と平行に電極5を配置してもよい。また、電極5がアンテナ1を取り巻く形状であってもよい。このように、アンテナ1の形状は、近接場光強度がより増強される形状を適宜選択すればよい。更に、アンテナ1は半導体基板4に設けられた段差に跨って形成されていてもよい。この場合は、近接場光スポットを形成しようとする位置1a(1b)が媒体200に近接するように配置し、逆にアンテナ1の近接場光発生位置でない端部が媒体200から離間するように配置することが望ましい。このように、近接場光スポットを発生する位置1aを他の部分よりも媒体200に近接させることで、媒体200の目的とするトラック位置のみに効率よく近接場光を照射することが可能となる。
(3) Plane Shape of Antenna and Electrode FIG. 2 is a plan view showing an example of the planar shape of the
(4)光源
半導体基板4を介してアンテナ1に光Liを照射する光源(図示せず)としては、偏光を有する光を出射するものとし、その波長は、アンテナ1の上層部である第1の層2が単体でプラズモン共鳴を起こすようにその形状及び材質に合わせて選択される。適切に波長を選択し、またその電場振動方向を、アンテナ1に対して上述した方向となるように、光源からアンテナ1に至る光学系を構成する。そしてこの光源から、半導体基板4を介してアンテナ1に光を照射することで、アンテナ1の第1の層2の表面における電極5側端部の位置1aに、記録等に十分な強度の近接場光を発生させることができる。またこのとき、アンテナ1の第2の層3における電極5側端部の位置1bにおいても、近接場光が発生する。この近接場光の強度は、アンテナ1の各層2及び3の材料と、光源から出射される光の波長との関係で調整することができる。すなわち各層2及び3の材料を異なる材料より構成することによって、使用波長の選択で所望の近接場光強度となるアンテナ1を構成することが可能となる。なお、アンテナ1の各層2及び3の材料と波長との具体的な組み合わせの例については、後段の〔12〕解析例の項目において詳細に説明する。
(4) Light Source As a light source (not shown) for irradiating the
(5)半導体基板材料
次に、半導体基板4の材料について説明する。半導体基板4は、使用する光源の波長に対して十分透過性を有する材料を用いる。そして更に、アンテナ1に照射される入射光Liの光子エネルギーに対して略2倍のバンドギャップを有する材料より構成することが望ましい。つまり、半導体基板4の材料のバンドギャップ・エネルギーに対して、アンテナ1に照射される入射光Liの光子エネルギーが略2分の1以上となるように選定する。
更に、入射光Liの光子エネルギーが、半導体基板4の材料のバンドギャップ・エネルギー以下となるように選定する。このような材料の半導体基板4を用いることで、2光子吸収現象を利用することができる。
(5) Semiconductor Substrate Material Next, the material of the semiconductor substrate 4 will be described. The semiconductor substrate 4 is made of a material that is sufficiently transmissive with respect to the wavelength of the light source to be used. Further, it is desirable that the
Furthermore, the photon energy of the incident light Li is selected so as to be equal to or lower than the band gap energy of the material of the semiconductor substrate 4. By using the semiconductor substrate 4 of such a material, the two-photon absorption phenomenon can be utilized.
具体的には、半導体基板4の材料としては、SiC,AlP,ZnO,ZnS,ZnSe,GaN,TiO2のいずれか一種から選択することが望ましい。これらの材料のバンドギャップは下記の通りである。 Specifically, the material of the semiconductor substrate 4 is preferably selected from any one of SiC, AlP, ZnO, ZnS, ZnSe, GaN, and TiO 2 . The band gap of these materials is as follows.
SiC:3.0eV
AlP:2.5eV
ZnO:3.2eV
ZnS:3.6eV
ZnSe:2.6eV
GaN:3.4eV
TiO2:3.0eV
SiC: 3.0 eV
AlP: 2.5 eV
ZnO: 3.2 eV
ZnS: 3.6 eV
ZnSe: 2.6 eV
GaN: 3.4 eV
TiO 2 : 3.0 eV
このバンドギャップの範囲に対応した略2分の1以上の光子エネルギーで、且つバンドギャップ以下となる波長帯域は344nm〜992nmとなり、この範囲の波長であれば上述した波長の条件を満足する。
例えば中心波長400nmの光源を用いる場合、その光子エネルギーは3.1eV程度に換算される。したがって、上記材料のうちバンドギャップが最大のZnSを用いる場合、光子エネルギーはバンドギャップ・エネルギーの2分の1以上であり、またバンドギャップ・エネルギー以下となる。半導体基板4としてGaNを用いる場合はバンドギャップ・エネルギーが3.4eVであり、同様にバンドギャップ・エネルギーの2分の1以下で、且つバンドギャップ・エネルギー以下となる条件を満たすこととなる。
したがって、上記の半導体基板4の材料を用いる場合に適用できる光源としては、344nm以上992nm以下の波長帯域のうち、いずれかの波長、又は所定範囲の波長の光を出射光に含む光源であればよい。例えば、出射光の中心波長が340nmである光源において、344nm以上の波長の光が出射光にある程度含まれていれば、例えば半導体基板4の材料としてZnS(バンドギャップ3.6eV)を用いる場合に利用可能である。同様に、出射光の中心波長が1000nmである光源において、992nm以下の波長の光が出射光にある程度含まれていれば、半導体基板4の材料としてAlP(バンドギャップ2.5eV)を用いる場合に利用可能となる。したがって、光源としては出射光の中心波長が340nm以上1000nm以下の光源を用いることが望ましい。
The wavelength band of approximately ½ or more photon energy corresponding to this band gap range and less than or equal to the band gap is 344 nm to 992 nm. If the wavelength is within this range, the above-described wavelength condition is satisfied.
For example, when a light source having a central wavelength of 400 nm is used, the photon energy is converted to about 3.1 eV. Accordingly, when ZnS having the maximum band gap is used among the above materials, the photon energy is at least one half of the band gap energy and below the band gap energy. When GaN is used as the semiconductor substrate 4, the band gap energy is 3.4 eV, and the condition that the band gap energy is equal to or less than half of the band gap energy and equal to or less than the band gap energy is satisfied.
Therefore, as a light source applicable when the material of the semiconductor substrate 4 is used, any light source that includes light having a wavelength in a wavelength range of 344 nm or more and 992 nm or less or a wavelength in a predetermined range in the emitted light is used. Good. For example, in a light source having a central wavelength of emitted light of 340 nm, if light having a wavelength of 344 nm or more is included in the emitted light to some extent, for example, when ZnS (band gap 3.6 eV) is used as the material of the semiconductor substrate 4. Is available. Similarly, in a light source having a center wavelength of outgoing light of 1000 nm, if the outgoing light contains light with a wavelength of 992 nm or less to some extent, when AlP (band gap 2.5 eV) is used as the material of the semiconductor substrate 4. Be available. Therefore, it is desirable to use a light source having a center wavelength of emitted light of 340 nm to 1000 nm as the light source.
このような材料の半導体基板4を用い、またアンテナ1の材料及び形状と適合する光源を用いることで、共鳴によりアンテナ1と半導体基板4との界面近傍の位置1bにおいて強い近接場光を発生し、光密度(エネルギー密度)が十分高い状態を作ることができる。このとき、強いエネルギー密度の領域において2光子吸収現象が起こり、上述したようにエレクトロン・ホールペアの発生に伴い光電流が発生する。電流検出部6においてこのとき発生する光電流を検出することにより、この場合の近接場光強度に対応する信号を検出することが可能となる。
By using the semiconductor substrate 4 of such a material and using a light source that matches the material and shape of the
なお、上述したように、半導体基板4の材料として例えばSiC、GaN、ZnOを用いる場合、可視光域においてこれらの屈折率は概ね2以上であり、更にその分極の高さゆえ、プラズモン共鳴時の近接場光の多くが界面付近の位置1bに集中してしまう。アンテナ1が単一の層構成である場合、表面側で発生する近接場光と基板界面側で発生する近接場光の強度比に差が生まれ、界面側が強くなってしまう。このため、例えば記録時に、基板界面側での近接場光強度上昇による不必要なアンテナ昇温や、記録の非効率化など、記録特性の不安定性が生じることが考えられる。
As described above, when SiC, GaN, ZnO, for example, is used as the material of the semiconductor substrate 4, these refractive indexes are approximately 2 or more in the visible light region, and further, due to the high polarization thereof, at the time of plasmon resonance. Most of the near-field light is concentrated at the
これに対し、本実施の形態においては、第1の層2及び第2の層3から成るアンテナ1を用いる。したがって、第1の層2の材料及び形状、そして光源の波長を適切に選定することによって、情報記録媒体と対向する側である第1の層2の近接場光発生位置1a近傍における近接場光強度を十分に高くすることが可能となる。
On the other hand, in this embodiment, the
また、光源として異なる波長の光を出射する第2の光源を用いる場合は、再生特性の低下も抑制ないしは回避できる。すなわち、第2の層3の材料及び形状、この第2の光源の波長を適切に選定することによって、第2の層3の半導体基板4側界面の近接場光発生位置1b近傍における近接場光強度を、表面側の位置1aよりも十分に高くすることが可能である。この場合、再生時に記録マークに影響を与えることも回避できる。これによって、記録媒体に記録を行なう機構と、近接場光の直接的な検出の再生機構を同時に備えることが可能とり、良好な記録再生特性を実現することが可能となる。
In addition, when a second light source that emits light of a different wavelength is used as the light source, it is possible to suppress or avoid deterioration in reproduction characteristics. That is, by appropriately selecting the material and shape of the
(6)情報記録材料
上述した構成の情報記録再生装置により記録や再生がなされる媒体200の情報記録材料としては、誘電率の変化による記録がなされる材料であればよく、無機物の例えばGeSbTe等の相変化材料を用いることができる。情報記録材料は図示しないが媒体200の表面上又は内部に設けられる。媒体200の平面形状はディスク状とされる他、カード状等の各種構成が可能であり、その形状は問わない。
(6) Information recording material The information recording material of the medium 200 that is recorded and reproduced by the information recording / reproducing apparatus having the above-described configuration may be any material that can be recorded by changing the dielectric constant, such as an inorganic material such as GeSbTe. These phase change materials can be used. Although not shown, the information recording material is provided on or inside the surface of the medium 200. The planar shape of the medium 200 may be a disk shape, and various configurations such as a card shape are possible, and the shape is not limited.
上述の構成のアンテナ1を、相変化材料等の情報記録材料が形成される媒体200に対向させて相対的に移動させる。すると、相変化材料の記録マークが変化すると誘電率が変化し、アンテナ1と相互作用することで、アンテナ1の半導体基板4側の位置1bにおける近接場光強度が変化する。この変化により、上述した2光子吸収により励起される光電流も変化する。したがって、この半導体基板4に発生する光電流の変化を検出することによって、媒体200に相変化等の状態変化として記録された記録情報に対応する信号を検出することが可能となる。
The
〔2〕第2の実施の形態(光入射方向の変形例)
図3に示すように、光の入射方向はアンテナ1に対し、半導体基板4の裏面側から矢印Li1で示すように入射してもよく、その他媒体側の表面側からも、矢印Li2で示すように両方から入射することも可能である。更には、矢印Li3で示すように、アンテナ1と半導体基板4との界面に沿う方向から入射してもよい。また、半導体基板4の裏面側から矢印Li4で示すように角度を持たせて入射してもよい。図示しないが、媒体と対向する表面側からアンテナ1の上面に対し角度を持たせて入射させてもよい。なお、半導体基板4の裏面側から矢印Li1で示すように光を照射することで、アンテナ1の基板4との界面に照射する光の利用効率を高めることができる。したがって、再生検出特性に影響する近接場光強度、すなわちアンテナ1と半導体基板4との界面での近接場光強度を十分に確保するために、この向きの入射光を用いると共に、他の向きからの入射光を加える構成とすることが望ましい。
[2] Second Embodiment (Modification of Light Incident Direction)
As shown in FIG. 3, the incident direction of light may be incident on the
〔3〕第3の実施の形態(アンテナ平面形状の変形例)
次に、図4を参照して、アンテナ及び電極形状が異なる他の実施の形態について説明する。この場合、図4に示すように、半導体基板(図示せず)上に、異なる平面形状の第1の層22及び第2の層23より成るアンテナ21が形成されて構成される。この例では、第1の層22が棒状で両端部が丸みを帯びた形状であり、第2の層23が、上述の第1の実施の形態におけるアンテナ1と同様に、平面ほぼ三角形状とされ、各頂部が丸みを帯びた形状とされる。このように、各層は同一形状である必要はなく、媒体側の第1の層22が基板側の第2の層23に支持されていればよい。基板側から入射光が照射されることを考慮して、第2の層23によって遮光される影響を低減するため、特に近接場光が発生する部位である近接場光発生位置21a及び21b付近の平面形状は、図4に示すように実質的に一致させることが望ましい。また、このように各層の形状を個別に選定することによって、第1の層22の近接場光発生位置21aと、第2の層23の近接場光発生位置21bとのそれぞれの近傍に、それぞれ所望の強度の近接場光を発生することが可能となる。
[3] Third embodiment (modification example of antenna planar shape)
Next, with reference to FIG. 4, another embodiment in which the antenna and the electrode shape are different will be described. In this case, as shown in FIG. 4, an
〔4〕第4の実施の形態(アンテナ及び電極構造の変形例)
次に、電極の構造をアンテナと同一とする実施の形態について説明する。図5Aはこの近接場光発生部30の断面図、図5Bは平面図である。図5Aに示すように、アンテナ31は、半導体基板34上に、上側の第1の層32及び第2の層33が積層されて成る構成とする。更に、電極35においても、上側の第1の層36及び下側の第2の層37より成る構成とする。電流検出部38は例えば上側の第1の層36に接続する。これらアンテナ31及び電極35の平面形状は、図5Bに示すように、それぞれ平面ほぼ三角形の同一形状で、頂部同士が相対向して配置される構成とする。このようにアンテナ31と電極35とを配置する場合、両者の相互作用のため、位置31a(31b)、35a(35b)の近傍で発生する近接場光の強度を高めることができる。相互作用を増大させて近接場光強度を高めるため、又は微細な近接場光スポットを形成するためには、両者の間隔が小さくなるよう配置することが望ましい。なお、電極35の構造としては、アンテナ31と異なる材料より成る層構成でもよく、単一層或いは3層以上の構成でもよい。また、平面形状も同一でなくてもよく、アンテナ31の近接場光発生位置31a及び31bにおける近接場光強度が増大する形状であればよい。
[4] Fourth Embodiment (Modification of Antenna and Electrode Structure)
Next, an embodiment in which the electrode structure is the same as that of the antenna will be described. 5A is a cross-sectional view of the near-field
なお、このように、電極35の一端との相互作用によって、アンテナ31の近接場光発生位置31a及び31b近傍での近接場光強度を高める構成とする場合、図1に示す例のように、電極の高さをアンテナの高さより小さく設定することが望ましい。このように、電極をアンテナよりも媒体から離間する構成とすることによって、電極の媒体側の面に発生する近接場光の媒体へ到達する程度を小さくすることができる。したがって、記録スポットの微細化、記録再生時のノイズの低減を図ることが可能である。すなわち、相互作用によって、アンテナ31側に発生する近接場光強度を増強すると同時に、電極35側で発生する近接場光の媒体側への影響はできるだけ抑制する構造とすることが望ましい。
In the case where the near-field light intensity in the vicinity of the near-field
〔5〕第5の実施の形態(アンテナ及び電極構造の変形例)
次に、アンテナ及び電極が半導体基板に埋め込まれる実施の形態について説明する。この例においては、図6に示すように、近接場光発生部40を構成するアンテナ41及び電極45の両方が半導体基板44に埋め込まれる例を示す。電極45には電流検出部46が接続される。なお、半導体基板44内に埋め込まれるのはどちらか一方でもよい。媒体に至る近接場光の強度を確保するためには、アンテナ41を半導体基板44上に形成し、電極45を半導体基板44内に埋め込む構成とすることが望ましい。また、図示の例においては、アンテナ41を構成する第1の層42及び第2の層43が共に半導体基板44内に埋め込まれる場合であるが、第2の層43のみが半導体基板44内に埋め込まれていてもよい。更に、電極45全体が半導体基板44内に埋め込まれる構成とし、例えば第2の層43の近接場光発生位置により近い位置に配置することも可能である。このように、各層42及び43、電極45の配置位置を半導体基板44の内部を含め適切に選定することで、媒体に至る近接場光強度を確保しつつ、再生時における信号検出精度の向上を図ることが可能である。
[5] Fifth Embodiment (Modification of Antenna and Electrode Structure)
Next, an embodiment in which an antenna and an electrode are embedded in a semiconductor substrate will be described. In this example, as shown in FIG. 6, an example in which both the
〔6〕第6の実施の形態(遮光部を設ける変形例)
次に、図7を参照して、半導体基板の裏面側に遮光部を設ける実施の形態について説明する。この例では、図7Aに示すように、半導体基板54上に第1の層52及び第2の層53より成るアンテナ51を設け、アンテナ51の近傍に電極55を設け、電極55に電流検出部56を接続して近接場光発生部50が構成される。そして半導体基板54の裏面側には、開口57Aを有する遮光部57が配置される。この遮光部57は、半導体基板54の裏面上に間隔をおいて配置されていても直接形成されていてもよい。下地層を介して形成することも可能である。そして開口57Aの平面形状は、図7Bに示すように、例えば平面ほぼ三角形状とされるアンテナ51の全面に入射光が照射され、かつその他の部分を遮光する平面形成とし得る。なお、開口57Aの平面形状をアンテナ51の平面形状と同一としてもよい。このように、不要な部分に光が照射されることを回避し、アンテナ51のみに光を照射する構成とすることによって、光の利用効率を高めることができる。なお、開口57Aの形状は照射される光のビームスポット形状と合致するものではなく、近接場光が発生する位置が光の強度ピーク位置となるようにすることが望ましい。
[6] Sixth embodiment (variation example in which a light shielding portion is provided)
Next, with reference to FIG. 7, an embodiment in which a light shielding portion is provided on the back side of the semiconductor substrate will be described. In this example, as shown in FIG. 7A, an
本実施の形態を上述の第4の実施の形態と併用して実施する場合は、相互作用で近接場光強度を高める電極にも光が照射されるように開口57Aの形状を適切に選定し、アンテナ及び電極の必要な部分に光が照射される形状であればよい。
When this embodiment is implemented in combination with the above-described fourth embodiment, the shape of the
〔7〕第7の実施の形態(下地層を設ける変形例)
上述の各実施の形態においては、アンテナを構成する各層を直接積層形成する例であるが、各層の密着性を高めるため、下地層を介して形成することが可能である。この実施の形態に係る近接場光発生装置60の断面構成を図8に示す。この例においては、図8に示すように、半導体基板64上に、例えば平面ほぼ三角形状のアンテナ61と、例えば平面棒状の電極65が近接して形成される。なお、アンテナ61及び電極65の平面形状はこれに限定されるものではない。電極65には電流検出部66が接続される。そしてアンテナ61は、上側の第1の層62と半導体基板64側の第2の層63とが積層される構成であるが、各層62及び63の間に例えば密着性を高める下地層68が形成されていてもよい。また、第2の層63と半導体基板64との間に下地層69を介在させてもよい。このように密着性を高め、かつアンテナ61の共鳴に与える影響が小さい材料としては、例えばCr等より成る薄膜を利用することができる。このように、アンテナ61において発生する近接場光の強度に影響を与えない材料及び厚さであれば、各層62及び63の密着性を高めるために、下地層68及び69を介在させることが可能である。なお、下地層68、69はどちらか一方を形成することももちろん可能である。
[7] Seventh embodiment (variation example in which a base layer is provided)
In each of the above-described embodiments, the layers constituting the antenna are directly stacked and formed. However, in order to improve the adhesion of each layer, the layers can be formed through a base layer. FIG. 8 shows a cross-sectional configuration of the near-field
〔8〕第8の実施の形態(パッドを設ける変形例)
次に、アンテナ及び電極を保護するために周囲にパッド部を設ける実施の形態について説明する。図9はこの実施の形態に係る近接場光発生装置70の断面構成図であり、半導体基板74上に第1の層72及び第2の層73より成るアンテナ71を設け、その近傍に電極75が形成されて、電流検出部76が接続される。そして、アンテナ71及び電極75の近傍、例えば周囲を取り囲む形状として、パッド部79が形成される。パッド部79の材料としては、例えば弾力性を有する材料とし、例えば情報記録媒体と接触した場合に、その表面や情報記録材料を損傷しない程度の硬度を有する材料であればよい。このようにパッド部79を設けることによって、情報記録媒体と接触した場合、また情報記録再生装置が衝撃を受けた場合等において、アンテナ71及び電極75の損傷を抑制することができる。また、このような損傷を抑制できるので、十分に媒体にアンテナ71を近接することができるので、十分な強度の近接場光を媒体の所望の位置に照射し、記録特性の低下を回避することが可能となる。また、再生時においても記録材料との相互作用を十分に得られる間隔を保持できるので、再生特性の低下を回避することができる。
[8] Eighth Embodiment (Modified example in which a pad is provided)
Next, an embodiment in which a pad portion is provided around the antenna and the electrode in order to protect the antenna and the electrode will be described. FIG. 9 is a cross-sectional configuration diagram of the near-field
〔9〕第9の実施の形態(電極に保護層を設ける変形例)
この実施の形態においては、電極の保護を目的として電極に保護層を設ける例である。図10はこの実施の形態に係る近接場光発生装置80の断面構成図である。半導体基板84上に、第1の層81及び第2の層82より成るアンテナ81が形成され、その近傍に電極85が形成され、更に電流検出部86が接続される。そして電極85に非導電性材料より成る保護層89が形成される。図示の例においては保護層89が電極85の全部を覆うように設ける場合を示すが、電極85の一部、例えば上面のみを覆う形状でもよい。このように、電極85上に保護層89を設けることによって、第8の実施の形態で示す例と同様に、再生信号検出を阻害することなく、電極85の損傷を抑制することができる。この場合においても、電極の損傷を抑制できるため、十分に媒体にアンテナ81を近接することができるので、十分な強度の近接場光を所望の位置に照射し、記録特性の低下を抑制することが可能となる。また、再生時においても記録材料との相互作用を十分に得られる間隔を保持できるので、再生特性の低下を回避することができる。
[9] Ninth Embodiment (Modification in which a protective layer is provided on an electrode)
This embodiment is an example in which a protective layer is provided on an electrode for the purpose of protecting the electrode. FIG. 10 is a cross-sectional configuration diagram of a near-field
〔10〕情報記録媒体の構成
次に、図11を参照して、本実施の形態に係る情報記録再生装置に用いて好適な情報記録媒体の構成の例について説明する。
上述したように、本実施の形態に係る情報記録再生装置において、好適に記録及び再生が可能な情報記録媒体の情報記録材料としては、誘電率の変化する材料、特に相変化材料が挙げられる。
本実施の形態に係る情報記録再生装置は、1Tbit/inch2程度の超高密度の記録マークが記録可能な媒体の利用が好ましい。このような高記録密度化に対応するために、情報記録媒体として、図11に示すように、連続膜の代わりに規則配列された相変化材料より成る微粒子206が設けられた媒体205を用いることが望ましい。微粒子206の配列態様としては、例えば媒体205の表面に凹部(図示せず)が規則的に配列されて、その内部に組み込まれる構造が考えられる。このように、情報記録媒体として相変化材料より成る微粒子206が規則的に配列される構成とすることによって、所望の微小な領域に局所的な記録を行うことが可能となる。したがって、分解能の向上、記録密度の増大が期待できる。
[10] Configuration of Information Recording Medium Next, an example of the configuration of an information recording medium suitable for use in the information recording / reproducing apparatus according to the present embodiment will be described with reference to FIG.
As described above, in the information recording / reproducing apparatus according to the present embodiment, the information recording material of the information recording medium that can be suitably recorded and reproduced includes a material whose dielectric constant changes, particularly a phase change material.
In the information recording / reproducing apparatus according to the present embodiment, it is preferable to use a medium capable of recording an extremely high density recording mark of about 1 Tbit / inch 2 . In order to cope with such a high recording density, as an information recording medium, as shown in FIG. 11, a medium 205 provided with
〔11〕第10の実施の形態(情報記録再生装置の構成)
次に、本発明の実施の形態に係る情報記録再生装置全体の概略構成について説明する。図12においては、一例としてディスク状の媒体200を情報記録再生装置150に装着する場合を示す。媒体200は、基板202上に上述した誘電率の変化により信号が記録される相変化材料等の情報記録材料より成る記録部201を含む構成とされる。そしてこの媒体200は、装置150に設けられるスピンドルモータ等の駆動部140により回転される回転軸141上の載置台に固定支持される。駆動部140の回転駆動により、媒体200が一点鎖線Cを中心軸として回転するようになされる。
[11] Tenth Embodiment (Configuration of Information Recording / Reproducing Device)
Next, a schematic configuration of the entire information recording / reproducing apparatus according to the embodiment of the present invention will be described. FIG. 12 shows a case where a disc-shaped
記録時又は再生時には、媒体200の記録部201に対向して、情報記録再生装置150のアンテナ1が近接して配置される。アンテナ1及び電極5が形成された半導体基板4は、図示しないスライダ上に設けられるか、或いは2軸又は3軸アクチュエータ等に支持されて、媒体200の記録部201との距離を制御しつつ相対的に移動する構成とされる。媒体200の回転走行時には、記録部201上の所望の記録トラック位置に対向配置される。アンテナ1と電極5との間に所定の電圧が図示しない印加手段により印加されると共に、電流計等の電流検出部6が接続され、検出部7に検出信号が出力される。本例においては、第1の実施の形態に係る近接場光発生装置を用いる場合を示すが、その他第2〜第9の実施の形態に係る例を含む種々の構成を採用することができる。
At the time of recording or reproducing, the
また、この例においては、異なる波長の光を出射する第1の光源121及び第2の光源131を設ける例を示す。光源121及び131と半導体基板4との間には、アンテナ1に対して所定の向きに偏光方向(電場振動方向)が一致するように光学系100が配置される。第1の光源121から出射される光Liaの出射光路上には、例えばコリメートレンズ122、プリズム等の光路合成素子123、偏光子124、集光レンズ125が配置される。また、第2の光源131から出射される光Libの出射光路上には、例えばコリメートレンズ132及び光路合成素子123が配置される。そして光路合成素子123において第2の光源131から出射された光Libが進行方向を90度変換され、半導体基板4に向かうようになされる。このような構成とすることで、異なる波長の光Lia及びLibがそれぞれ半導体基板4を介してアンテナ1に入射されるようになされる。なお、光源121及び131に接続されるコントローラ(図示せず)により入射光Lia及びLibの切り替えがなされる構成とする。このように切り替え可能とすることで、記録時と再生時とにおいて、第1の光源121及び第2の光源131から、それぞれ半導体基板4を介して裏面側からアンテナ1に向けて異なる波長の光Lia、Libが照射される。
In this example, an example in which a first
この構成において、一例として例えばGeSbTe等の相変化材料より成る記録部201に信号を記録する動作について説明する。この場合、先ず駆動部140を駆動して媒体200を回転走行させ、一方情報記録再生装置150の半導体基板4上に形成されたアンテナ4を、媒体200上の記録部201の所望の記録トラック上に、所定の間隔をもって対向配置させる。この間隔は例えば数nmとする。そして例えば第1の光源121から、アンテナ1の第1の層2の材料及び形状に適合し、この第1の層2に共鳴する波長の光Liaを出射する。光Liaは、コリメートレンズ122、光路合成素子123、偏光子124及び集光レンズ125を介して半導体基板4の裏面に照射され、更に半導体基板4を透過してアンテナ1に照射される。
In this configuration, as an example, an operation of recording a signal in the
アンテナ1の第1の層2の端部において共鳴により強い近接場光が発生し、情報記録媒体200の記録部201の所望の位置に、相変化を促す強度の光が照射される。これにより、記録部201への情報の記録がなされる。このとき、第2の層3の材料及び形状を適切に選定することにより、第2の層3の半導体基板4側の界面に発生する近接場光強度を抑えることができる。したがって、光の利用効率を高めることが可能である。
Strong near-field light is generated by resonance at the end of the
次に、記録部201に記録された信号を検出する動作について説明する。再生時には、アンテナ1と電極5との間に一定の電圧をかけておく。そして例えばGeSbTe等の相変化材料より成る記録部201を有する媒体200に面して、アンテナ1を対向させ、例えば数nmの距離で配置させる。相変化材料より成る記録部201には、上述した記録方法によって予め記録領域と未記録領域とを形成しておく。この状態で、第2の光源131から、アンテナ1の第2の層3の材料及び形状に適合し、第2の層3が共鳴する波長の光Libを出射する。光Libはコリメートレンズ132を介して光路合成素子123に入射され、光路を変換されて偏光子124、集光レンズ125を介して半導体基板4の裏面に照射される。そして半導体基板4を透過して、アンテナ1の第2の層3に照射される。このとき、半導体基板4とアンテナ1の第2の層3との界面で近接場光が発生する。なお、アンテナ1の第1の層2の表面側、すなわち媒体200の記録部201と対向する側の端部においても近接場光が発生するが、第1の層2の材料及び形状を適切に選定することで、このときの近接場光強度を適切に抑えることが可能である。
Next, an operation for detecting a signal recorded in the
そして、光源131として、半導体基板4の材料のバンドギャップ・エネルギーのほぼ半分の光子エネルギーとなる波長の光を出力する光源を用いる。例えば、GaNより半導体基板4を用いる場合、バンドギャップ・エネルギーが3.4eV程度であり、対応する光子エネルギーは波長365nmであるので、光源としては、波長λ≒730nmの光を出力する光源を選定する。このように構成することによって、半導体基板4の内部の強いエネルギー密度の領域において2光子吸収現象が起こり、エレクトロン・ホールペアの発生に伴い光電流が発生する。この電流は、近接場光強度の変化に同調して変動し、記録部201における誘電率の変化とアンテナ1との相互作用によって、信号の変化に同調して変化する。
Then, as the
これについて説明すると、記録部201の記録領域と未記録領域とでは誘電率が異なるので、情報記録媒体200と情報記録再生装置150との相対的移動によって、記録部201の表面において誘電率が経時的に変化する。この誘電率変化に伴い、アンテナ1における近接場光が発生する状態が変化するので、第2の層3において発生する近接場光強度も変化する。つまり、誘電率が変化する記録部201の表面とアンテナ1との相互作用により、近接場光の強度が変化する。したがって、近接場光に対応して発生する光電流の値も変化し、電流検出部6において媒体200の記録部201に記録された情報に対応する電流値を情報信号として検出することができることとなる。
Explaining this, since the dielectric constant is different between the recording area and the non-recording area of the
〔12〕解析例
以下、上述した情報記録再生装置に搭載するアンテナの記録媒体側及び半導体基板側の両方の近接場光発生位置において、記録と再生に関わる近接場光が十分な強度をもって発生することを解析する具体例について説明する。以下の解析結果はFDTD(Finite Difference Time Domain method)法によって計算されたものである。
[12] Analysis Example Hereinafter, near-field light related to recording and reproduction is generated with sufficient intensity at the near-field light generation positions on both the recording medium side and the semiconductor substrate side of the antenna mounted on the information recording / reproducing apparatus described above. A specific example of analyzing this will be described. The following analysis results are calculated by the FDTD (Finite Difference Time Domain method) method.
図13は、Au単層より成るアンテナを用いる場合の近接場光強度の波長依存性を示す。アンテナとしてAuを用いる場合は、共鳴条件付近となる波長700nm付近の光が好適であることがわかる。 FIG. 13 shows the wavelength dependence of near-field light intensity when using an antenna composed of an Au single layer. When Au is used as the antenna, it is understood that light having a wavelength of around 700 nm, which is near the resonance condition, is preferable.
この例においては、図1に示す第1の実施の形態の構成とする近接場光発生部を用いて解析を行った。図14Aは本発明の実施の形態に係る近接場光発生部の断面構成図、図14Bは比較例による近接場光発生部の断面構成図である。図14Aに示すように、本実施の形態においては、アンテナ1をGaNより成る半導体基板4と接するように2層構成として形成した。第1の層2及び第2の層共に厚さを30nmとし、上側の第1の層2をAu、半導体基板4側の第2の層3をAlより構成した。平面形状は各層共に、ほぼ正三角形状とした。第1の層2の表面側の近接場光発生位置1aと、第2の層3の近接場光発生位置1b付近における曲率は10nmとした。また対辺までの最短距離は100nmであり、その方向と平行に偏光(電場振動方向)をもつ入射光を、そのスポット中心位置が頂点位置とほぼ一致するように、基板4側より入射する。使用波長は上述したようにAuの共鳴条件に好適な700nmとした。
In this example, the analysis was performed using the near-field light generating unit configured as in the first embodiment shown in FIG. FIG. 14A is a cross-sectional configuration diagram of the near-field light generating unit according to the embodiment of the present invention, and FIG. 14B is a cross-sectional configuration diagram of the near-field light generating unit according to the comparative example. As shown in FIG. 14A, in the present embodiment, the
一方、比較例の構成は、図14Bに示すように、GaNより成る半導体基板92上に、単層構成のAuより成るアンテナ91が形成される。アンテナ91の平面形状は図14Aに示すアンテナ1の平面形状と同様とした。この場合、近接場光発生位置91a及び91bはそれぞれアンテナ91の表面側の端部と半導体基板92側の端部となる。
On the other hand, in the configuration of the comparative example, as shown in FIG. 14B, an
各例において、半導体基板4、92の表面をZ軸上の0点とし、Z方向の近接場光強度分布を解析した。この結果を図15に示す。図15において、Z=0nmがアンテナと基板の界面位置であり、図14Aに示すAu/Al/GaN基板構成、図14Bに示すAu/GaN基板構成のそれぞれにおいて、Z=60nm、30nmがアンテナ上面位置である。図15中実線a1は本実施の形態に係るAu/Al/GaN基板構成、実線a2が比較例によるAu/GaN基板構成における近接場光強度分布である。
In each example, the near-field light intensity distribution in the Z direction was analyzed with the surface of the
図15の結果から、Au/GaN基板構成のようにアンテナを直接的に支持する基板の屈折率が高い時、アンテナ上部に発生する近接場光強度よりも、基板界面側の近接場光強度が格段に高くなることがわかる。これは、高い屈折率を持つことと基板の分極率の高さにより、アンテナ内部の近接場光発生に係わる分極の多くが基板側へ偏ってしまうことが原因と思われる。このため、比較例による場合は記録が不安定、かつ非効率となり、更には記録に寄与していないアンテナ・基板界面での近接場光によって、アンテナ自身が不必要に昇温してしまうなどの弊害が生じる。 From the results of FIG. 15, when the refractive index of the substrate that directly supports the antenna as in the Au / GaN substrate configuration is high, the near-field light intensity on the substrate interface side is higher than the near-field light intensity generated at the top of the antenna. It turns out that it becomes much higher. This is probably because most of the polarization related to the generation of near-field light inside the antenna is biased toward the substrate due to the high refractive index and the high polarizability of the substrate. For this reason, in the case of the comparative example, the recording becomes unstable and inefficient, and the antenna itself unnecessarily rises in temperature due to near-field light at the antenna / substrate interface that does not contribute to recording. Bad effects occur.
一方でAl/Au/GaN基板構成のように、アンテナを2層化とし、かつ記録媒体側のアンテナ層の共鳴条件付近の波長を用いることで、概ね記録に必要なアンテナ上部での近接場光を十分な強度で発生させることができる。また同時に、再生信号検出に係わるアンテナ・基板界面での近接場強度をある程度維持することが可能となる。このように、屈折率の高い基板であっても、記録と再生信号検出に必要な強度の近接場光を、アンテナを層構造とすることで、アンテナ上部と、アンテナ・基板界面との両位置において発生する構成とすることが可能となる。 On the other hand, as in the Al / Au / GaN substrate configuration, the antenna is made into two layers, and the wavelength near the resonance condition of the antenna layer on the recording medium side is used. Can be generated with sufficient strength. At the same time, it is possible to maintain the near field intensity at the antenna / substrate interface related to the reproduction signal detection to some extent. In this way, even on a substrate with a high refractive index, the near-field light with the intensity required for recording and reproduction signal detection can be formed into a layer structure on the antenna so that both the antenna top and the antenna / substrate interface It becomes possible to make it the structure which generate | occur | produces.
更に、各層の厚さ、形状の構成を調整することで、アンテナ上部、アンテナ・基板界面それぞれの近接場光強度を記録、再生信号検出に適した比率に調整することも可能となる。 Further, by adjusting the thickness and shape of each layer, it is possible to adjust the near-field light intensity at each of the antenna upper portion and the antenna / substrate interface to a ratio suitable for recording and reproduction signal detection.
次に、アンテナの2層構造に対して、2つの波長を用いることで現れる効果を示す。
図16に、図14Aに示す構造の近接場光発生部におけるアンテナ・基板界面、アンテナ上部で発生する近接場光強度の波長依存性を示す。図16から、AlとAuの2つの層で共鳴波長が異なること分かる。この性質を利用し、アンテナ上部、あるいはアンテナ、半導体基板界面に発生する近接場光強度を調整することが可能となる。このため、前述したように2つの波長の光源を用意し、記録時はアンテナの記録媒体側の層が共鳴を起こす波長を用い、また再生信号検出時には基板側の層が共鳴を起こす波長を用いる。このような2波長の光源を備える構成とすることで、記録再生に適した近接場光を発生させる情報記録再生装置を提供することが可能となる。また、この場合、再生信号検出時の波長においては記録媒体側に発生する近接場光強度を記録時より抑制できるため、昇温による記録相の書き換えを防ぐこともでき、記録再生特性の低下を抑制することが期待できる。
Next, the effect which appears by using two wavelengths with respect to the two-layer structure of an antenna is shown.
FIG. 16 shows the wavelength dependence of the near-field light intensity generated at the antenna / substrate interface and the upper part of the antenna in the near-field light generating section having the structure shown in FIG. 14A. It can be seen from FIG. 16 that the resonance wavelengths are different between the two layers of Al and Au. Using this property, it is possible to adjust the near-field light intensity generated at the top of the antenna or at the interface between the antenna and the semiconductor substrate. For this reason, as described above, a light source having two wavelengths is prepared, and the wavelength at which the recording medium side layer of the antenna resonates is used during recording, and the wavelength at which the substrate side layer resonates when a reproduction signal is detected. . By adopting a configuration including such a two-wavelength light source, it is possible to provide an information recording / reproducing apparatus that generates near-field light suitable for recording / reproducing. In this case, since the near-field light intensity generated on the recording medium side can be suppressed at the time when the reproduction signal is detected, the recording phase can be prevented from being rewritten due to the temperature rise, and the recording / reproduction characteristics are deteriorated. It can be expected to suppress.
以上説明したように、本発明によれば、下記の効果を得ることが可能となる。
1.近接場の局所的な光スポットを利用した記録の高密度化、および再生信号検出の安定化を図ることができる。
2.記録、再生信号検出に係わる近接場光強度を調整することが可能となるため、光の利用効率の向上に有利となる。
3.記録、再生信号検出に係わる近接場光強度を調整することができるので、半導体基板への熱ダメージの低減が可能となる。
4.2つの波長を用いることにより、光記録再生に適した、近接場光強度を使用することが可能となる。
As described above, according to the present invention, the following effects can be obtained.
1. It is possible to increase the recording density using the local light spot in the near field and stabilize the reproduction signal detection.
2. Since it is possible to adjust the near-field light intensity related to the recording and reproduction signal detection, it is advantageous for improving the light utilization efficiency.
3. Since the near-field light intensity relating to the recording / reproducing signal detection can be adjusted, the thermal damage to the semiconductor substrate can be reduced.
4. By using two wavelengths, it is possible to use near-field light intensity suitable for optical recording and reproduction.
これらの効果から更に、従来の相変化光記録方式では実現困難であった、1Tbit/inch2を超える高記録密度を実現する光記録再生方式を提供することが可能となる。すなわち本発明によれば、情報記録媒体に対して記録に十分なエネルギーを照射する機構と、再生下における近接場光の直接的な検出を高効率で行なう機構とを備える情報記録再生方式を提供することが可能となる。
また、この記録再生方式を利用することで、試料表面の微細な状態の変化を高解像度をもって検出することが可能となる。
From these effects, it is possible to provide an optical recording / reproducing system that realizes a high recording density exceeding 1 Tbit / inch 2 that has been difficult to realize by the conventional phase change optical recording system. That is, according to the present invention, there is provided an information recording / reproducing system comprising a mechanism for irradiating information recording medium with sufficient energy for recording and a mechanism for performing direct detection of near-field light under reproduction with high efficiency. It becomes possible to do.
Further, by utilizing this recording / reproducing method, it becomes possible to detect a minute change in the sample surface with high resolution.
なお、本発明は上述の実施形態例において説明した構成に限定されるものではなく、その他本発明構成を逸脱しない範囲において種々の変形、変更が可能である。 The present invention is not limited to the configuration described in the above-described embodiment, and various modifications and changes can be made without departing from the configuration of the present invention.
1,21,31,41,51,61,71,81.アンテナ、2,22,32,42,52,62,72,82.第1の層、3,23,33,43,53,63,73,83.第2の層、4,34,44,54,64,74,84.半導体基板、5,35,45,55,65,75,85.電極、6,38,46,56,66,76,86.電流検出部、10,30,40,50,60,70,80.近接場光発生部、100.光学系、121.第1の光源、122.コリメートレンズ、123.光路合成素子、124.偏光子、125.集光レンズ、131.第2の光源、132.コリメートレンズ、140.駆動部、141.回転軸、150.情報記録再生装置、200,205.媒体、206.情報記録材料
1, 21, 31, 41, 51, 61, 71, 81.
Claims (15)
前記光源から出射される光に対し透過性を有する半導体基板と、
前記半導体基板上に設けられ、前記光源から出射される光が照射されて近接場光を発生する層構造のアンテナと、
光又は熱により変化する情報記録材料と前記アンテナから発生される近接場光との相互作用の程度を前記半導体基板内部での近接場光の強度変化によって検出する信号検出部と、を備える
情報記録再生装置。 A light source;
A semiconductor substrate having transparency to the light emitted from the light source;
An antenna having a layer structure that is provided on the semiconductor substrate and generates near-field light when irradiated with light emitted from the light source;
A signal detection unit that detects the degree of interaction between the information recording material that changes due to light or heat and the near-field light generated from the antenna, based on a change in the intensity of the near-field light inside the semiconductor substrate. Playback device.
前記アンテナに対向して、光又は熱により変化する材料を有する媒体を配置して、
前記材料と前記アンテナから発生する近接場光との相互作用の程度を、前記半導体基板側内部での近接場光の強度変化に対応する信号により検出する
近接場光検出方法。 Irradiation of light from a light source to a layered antenna formed on a semiconductor substrate causes local concentration of polarization, generating near-field light on the surface side of the antenna and inside the semiconductor substrate side And
Opposing the antenna, a medium having a material that changes by light or heat is disposed,
A near-field light detection method, wherein a degree of interaction between the material and near-field light generated from the antenna is detected by a signal corresponding to an intensity change of near-field light inside the semiconductor substrate.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2008306865A JP2010129166A (en) | 2008-12-01 | 2008-12-01 | Information recording and reproducing device and near-field light intensity detection method |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2008306865A JP2010129166A (en) | 2008-12-01 | 2008-12-01 | Information recording and reproducing device and near-field light intensity detection method |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2010129166A true JP2010129166A (en) | 2010-06-10 |
Family
ID=42329438
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2008306865A Pending JP2010129166A (en) | 2008-12-01 | 2008-12-01 | Information recording and reproducing device and near-field light intensity detection method |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2010129166A (en) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2013057934A1 (en) * | 2011-10-21 | 2013-04-25 | パナソニック株式会社 | Detection device, information reproduction device, drive device, sensor, and detection method |
JP2013229093A (en) * | 2012-04-24 | 2013-11-07 | Seagate Technology Llc | Near-field transducer, formation method thereof, and system including near-field transducer |
US10079032B2 (en) | 2014-06-06 | 2018-09-18 | Innovastella Co., Ltd | Device and recording apparatus |
-
2008
- 2008-12-01 JP JP2008306865A patent/JP2010129166A/en active Pending
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2013057934A1 (en) * | 2011-10-21 | 2013-04-25 | パナソニック株式会社 | Detection device, information reproduction device, drive device, sensor, and detection method |
JPWO2013057934A1 (en) * | 2011-10-21 | 2015-04-02 | パナソニックIpマネジメント株式会社 | Detection device, information reproduction device, drive device, sensor, and detection method |
US9080966B2 (en) | 2011-10-21 | 2015-07-14 | Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. | Detection device, information reproduction device, drive device, sensor, and detection method |
JP2013229093A (en) * | 2012-04-24 | 2013-11-07 | Seagate Technology Llc | Near-field transducer, formation method thereof, and system including near-field transducer |
US10079032B2 (en) | 2014-06-06 | 2018-09-18 | Innovastella Co., Ltd | Device and recording apparatus |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US7596072B2 (en) | Optical recording using a waveguide structure and a phase change medium | |
JP4129031B2 (en) | Near-field light generator and recording / reproducing apparatus | |
US8208214B2 (en) | Magnetic sensor device having near field light generation section employing a dielectric layer between a protruding metal layer and magnetic layer | |
US7940606B2 (en) | Signal detecting device and signal detecting method | |
JP5318851B2 (en) | Near-field light detecting element and information recording medium reproducing method | |
JP4230087B2 (en) | Optical reproduction recording method and optical apparatus | |
JP4269471B2 (en) | Optical recording medium, optical pickup and optical recording / reproducing apparatus | |
JP2008010026A (en) | Light source unit for heat assisted magnetic recording and manufacturing method of thin film magnetic head incorporating the same | |
WO2011010447A1 (en) | Information recording medium, optical information recording and playback apparatus, optical information recording and playback method and manufacturing method of information recording medium | |
US8885451B2 (en) | Recording medium, optical information device and method for producing recording medium | |
JP2010129166A (en) | Information recording and reproducing device and near-field light intensity detection method | |
JP4004978B2 (en) | Information recording / reproducing head and information recording / reproducing apparatus | |
JP4220153B2 (en) | Recording head, recording head manufacturing method, and information recording apparatus | |
JP2010146638A (en) | Information recording and reproducing device, and near field light detection method | |
JP2009163834A (en) | Electromagnetic field generation element, recording head, and information recording and reproducing device | |
US20090303861A1 (en) | Information recording and readout method | |
US7606117B2 (en) | Information recording and reproducing apparatus, information recording medium and information recording apparatus | |
JP2007164936A (en) | Thin film magnetic head comprising near-field light generation layer | |
JP6037312B2 (en) | Detection device, information reproduction device, drive device, sensor, and detection method | |
WO2013047049A1 (en) | Reader, playback device and recording and playback device | |
JP2005322330A (en) | Optical recording medium, optical recording and reproducing method, and optical recording and reproducing apparatus | |
JP2004192667A (en) | Optical memory device | |
JP2004178640A (en) | Optical recording medium and near-field optical memory device | |
JP2007207394A (en) | Optical memory head and optical recording and reproducing method | |
JP2001084636A (en) | Optical head and recording/reproducing device using the same |