WO2009147725A1 - 磁気ヘッドおよび情報記憶装置 - Google Patents

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淳一 兼
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富士通株式会社
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    • G11B2005/0021—Thermally assisted recording using an auxiliary energy source for heating the recording layer locally to assist the magnetization reversal

Definitions

  • the present invention relates to a so-called optical (thermal) assist type magnetic head and an information storage device using the magnetic head.
  • Patent Document 1 discloses an n-type ferrimagnetic magnetic recording medium having a compensation point at approximately room temperature and a magneto-optical recording / reproducing system using a laser beam using the same as one of high-density magnetic recording / reproducing techniques. Has been.
  • the recording area of the recording medium is irradiated with laser light to raise the temperature, and the coercive force of the irradiated portion is sufficiently reduced, and the magnetic recording element reduces the external magnetic field.
  • the desired information is recorded on the recording medium as magnetization information.
  • Such a recording method is generally called a light (thermal) -assisted magnetic recording method, and there are a light modulation method and a magnetic field modulation method.
  • a means for applying an external magnetic field is required. Therefore, an apparatus for recording on a recording medium has a first function for forming a laser spot by irradiating the surface of the recording medium with a laser beam, and an external magnetic field is applied during recording as described above.
  • Patent Document 2 discloses a composite head in which a light irradiation element is formed on a substrate (slider), and a magnetic recording element and a magnetic sensor are sequentially formed thereon.
  • a composite head in which a light irradiation element is formed on a substrate (slider), and a magnetic recording element and a magnetic sensor are sequentially formed thereon.
  • Patent Document 3 discloses a magnetic detection device capable of performing proper reproduction and a magnetic reproduction device including the same.
  • An object of the present invention is to provide a magnetic head that can perform good recording on a recording medium by matching the center of a light irradiation region with the center of an external magnetic field application region.
  • the present invention solves the above-described problems by the solving means described below.
  • This magnetic head is a magnetic head including a magnetic pole for applying a recording magnetic field to a recording medium, and the magnetic pole is formed using a ferromagnetic material that is transparent or translucent and is capable of transmitting light. To do. According to this, it becomes possible to transmit light into the main magnetic pole.
  • the magnetic pole is required to be an optical waveguide for irradiating the recording medium with light emitted from a light source provided outside the magnetic pole. This eliminates the need to form the optical waveguide and the magnetic pole separately.
  • the magnetic pole is required to be formed in a near-field optical probe shape that emits light incident on the magnetic pole from the light source as near-field light from the end surface on the air bearing surface side. According to this, it is possible to generate near-field light from the end surface of the magnetic pole on the air bearing surface side, and it is possible to irradiate light on a minute region.
  • the magnetic pole has a trapezoidal column shape, and the end surface on the anti-floating surface side on which the light is incident is formed so that one side is longer than the wavelength of the light, and the end surface on the air bearing surface side on which the light is emitted It is preferable that one side is formed shorter than the wavelength of the light.
  • the magnetic pole can be formed of a transparent ferromagnetic material.
  • the information storage device is an information storage device for recording information on a recording medium having a recording portion made of a material whose coercive force is reduced by being heated to a predetermined temperature, the light source, and any one of claims 1 to 6 And applying a recording magnetic field from the magnetic pole to the recording unit at the same time as irradiating the recording unit of the recording medium with the light from the light source passing through the magnetic pole. Therefore, it is necessary to record information in the recording unit. According to this, it is possible to prevent the positional deviation between the light irradiation region and the magnetic field application region, and it is possible to realize an information storage device capable of performing high-density recording with high accuracy.
  • FIG. 2 is a schematic view (perspective view) showing a configuration (first embodiment) of a main pole of the magnetic head of FIG. 1.
  • FIG. 2 is a schematic view (perspective view) showing a configuration (second embodiment) of a main pole of the magnetic head of FIG. 1.
  • 4A and 4B are schematic views (cross-sectional views) showing the configuration (third embodiment) of the main pole of the magnetic head of FIG.
  • FIG. 6 is a schematic view (perspective view) showing a configuration (fourth embodiment) of a main pole of the magnetic head of FIG. 1.
  • FIG. 6 is a schematic view (perspective view) showing a configuration (fifth embodiment) of a main pole of the magnetic head of FIG. 1.
  • 7A and 7B are schematic views (plan view and cross-sectional view) showing the configuration (sixth embodiment) of the main magnetic pole of the magnetic head shown in FIG. It is the schematic which shows the example of the information storage device which concerns on embodiment of this invention.
  • the magnetic head 1 applies an external magnetic field from the magnetic pole in a state where the recording layer of the magnetic recording medium is irradiated with light to raise the temperature and the coercivity of the irradiated portion is sufficiently reduced.
  • desired information is recorded on the recording medium as magnetization information.
  • the configuration of the magnetic head 1 will be described by taking a perpendicular recording type magnetic head as an example. However, it is only an example to the last and is not limited to the said structure.
  • the magnetic head 1 is configured as a composite magnetic head including a reproducing head unit 2 and a recording head unit 3 as shown in FIG.
  • the application of the present invention is not limited to the composite magnetic head.
  • reference numeral 5 in the figure represents the air bearing surface.
  • the air bearing surface is formed through a polishing process after the lamination process is completed. Should be considered.
  • a lower shield layer 13 of the reproducing head unit 2 is formed on a wafer substrate (not shown) serving as a base.
  • a reproducing element 14 is formed on the lower shield layer 13.
  • the reproducing element 14 for example, a magnetoresistive effect type reproducing element such as a TMR element or a GMR element is used, and various film structures can be adopted.
  • Hard bias films (not shown) are formed on both sides (the front side and the back side in FIG.
  • An upper shield layer 15 is formed on the reproducing element 14, the insulating film 31, and the hard bias film.
  • the upper shield layer 15 and the lower shield layer 13 are both configured using a magnetic material (soft magnetic material) such as NiFe.
  • An insulating film 32 is formed on the upper shield layer 15. Further, the first return yoke 16 is formed on the insulating film 32.
  • An insulating film 33 is formed on the first return yoke 16 using Al 2 O 3 or the like, and the first coil 17 is formed on the insulating film 33 in a planar spiral shape using a conductive material.
  • An insulating film 34 is formed between the upper and lower layers of the first coil 17 using Al 2 O 3 or the like.
  • the main magnetic pole 20 is formed on the insulating film 34.
  • the present embodiment is characterized by the structure of the main magnetic pole 20. Details of the configuration will be described later.
  • a back gap 23 is formed on the rear end side of the main magnetic pole 20, an insulating film 35 is formed on the main magnetic pole 20 using Al 2 O 3 or the like, and a back gap 23 is formed on the insulating film 35.
  • a second coil 18 made of a conductive material is formed so as to surround it.
  • a trailing shield 24 made of a magnetic material is formed above the tip of the main pole 20 so as to be separated from the main pole 20 (referred to as a trailing gap).
  • an insulating film 36 is formed between the upper and lower layers of the second coil 18, and a second return yoke 26 connected to the back gap 23 and the trailing shield 24 is further formed thereon.
  • a protective layer (not shown) is formed on the second return yoke 26, and the magnetic head 1 is completed as a predetermined laminated structure.
  • a magnetic field is generated in the direction from the main magnetic pole 20 toward the first return yoke 16 and the second return yoke 26 and in the opposite direction.
  • Information is recorded on the recording medium 6 by applying the magnetic field to the recording medium 6 as an external magnetic field for recording.
  • the main magnetic pole 20 is formed using a ferromagnetic material that is transparent or translucent and is capable of transmitting light.
  • an oxide or a fluoride having a perovskite type crystal structure may be considered, and examples thereof include La 2 CoO 4 and K 2 CuF 4 .
  • an oxide having a perovskite structure is a cubic unit cell, in which a metal atom is arranged at each vertex of the cubic crystal, another metal atom is arranged in the body center, and the other metal.
  • a fluoride having a perovskite structure in which oxygen atoms (O) are arranged in the center of each face of a cubic crystal centered on atoms, fluorine atoms (F) are substituted for the oxygen atoms (O).
  • the predetermined perovskite oxide or perovskite fluoride has ferromagnetism and high metallic conductivity.
  • the main magnetic pole when the main magnetic pole has a configuration capable of transmitting light, the main magnetic pole can be used as an optical waveguide for irradiating the recording medium with light emitted from a light source provided outside the main magnetic pole. . That is, the magnetic head that applies the magnetic field can also serve as the optical head that performs light irradiation. As a result, not only the optical waveguide and the main magnetic pole need not be separately formed, but also the alignment between the magnetic field application position and the light irradiation position becomes unnecessary or extremely easy.
  • near-field light is used as light to be applied to the recording medium 6.
  • the main magnetic pole 20 is formed in a near-field optical probe shape that emits light incident on the magnetic pole from the light source as near-field light from the end surface on the air bearing surface side.
  • FIG. 1 A first embodiment is shown in FIG.
  • the main magnetic pole 20 is formed in the shape of a trapezoidal column 20A.
  • the trapezoidal column 20A has a shape obtained by cutting off the apex portion of the isosceles triangular column, and more specifically, a pair of trapezoidal main surfaces 20a and 20b which are parallel to each other and have the same shape, a rectangular bottom surface 20c, and this rectangular shape.
  • It has a rectangular top surface 20d parallel to the shaped bottom surface 20c, and a pair of inclined side surfaces 20e and 20f that connect the top surface 20d and the bottom surface 20c and the pair of trapezoidal main surfaces 20a and 20b, respectively.
  • a trapezoidal columnar shape in which the trapezoid main surfaces 20a and 20b are not parallel, or a trapezoidal column (rectangular column) shape in which the bottom surface 20c and the top surface 20d are not parallel (the following examples) The same applies to 2 and later).
  • the apex angle ⁇ is 60 degrees
  • the apex length t is 0.23 ⁇ m
  • the base length s is 2 ⁇ m
  • the thickness w is 0.4 ⁇ m.
  • the trapezoidal column 20A is covered with the covering 10 except for the bottom surface 20c and the top surface 20d of the trapezoidal column 20A.
  • the structure of the covering 10 includes the insulating film 34 in the lower layer in the medium track direction, the insulating film 35 (partly the back gap 23) in the upper layer, and Al 2 O 3 in the left and right layers in the core width direction.
  • the insulating film 37 (see FIG. 2) using the like. In the main magnetic pole having the above shape, as shown in FIG.
  • the directly polarized incident light 7 having the polarization direction 53 orthogonal to the trapezoid main surfaces 20a and 20b of the trapezoidal column 20A is condensed by, for example, a lens 52 and trapezoidal.
  • the light incident from the rectangular bottom surface 20c has a maximum electric field strength in the vicinity of the rectangular top surface 20d due to the mode conversion of the pair of inclined side surfaces 20e and 20f.
  • Light having a spot size (near-field light) 8 smaller than the wavelength of the incident light 7 in vacuum is emitted from 20d (see FIG. 8).
  • the trapezoidal column 20A and the covering 10 have refractive indexes of n 1 and n 2 , extinction coefficients of k 1 and k 2 , and complex refractive indexes of n 1 ⁇ j ⁇ k 1 and n 2 ⁇ j ⁇ k 2, respectively.
  • n 1 2 -k 1 2 > 0, k 1 ⁇ 0.01 and n 2 2 -k 2 2 ⁇ 0 (where j 2 -1) Or
  • and k 1 ⁇ 0.01 (where j 2 ⁇ 1)
  • the main magnetic pole 20 is formed on a trapezoidal column 20B having a top surface 28 having an inverted trapezoidal shape.
  • the trapezoidal column 20B is parallel to the pair of trapezoidal first main surface 20a, trapezoidal second main surface 20b, inverted trapezoidal bottom surface 20c, and inverted trapezoidal bottom surface 20c. It has a reverse trapezoidal top surface 20d, a pair of inclined side surfaces 20e, 20f that connect the top surface 20d, the bottom surface 20c, and the pair of trapezoid first main surface 20a and trapezoid second main surface 20b, respectively.
  • the end face exposed on the air bearing surface 5 of the main pole 20, that is, the shape of the top face 20 d is formed in an inverted trapezoidal shape so that the track adjacent at the corner (the lower corner of the top face 20 d in FIG. 3).
  • FIG. 4A is a sectional view taken along line AA in FIG. 4B
  • FIG. 4B is a sectional view taken along line BB in FIG. 4A.
  • a polygonal cross section having a refractive index smaller than the refractive index of the trapezoidal column 20C along the approximate longitudinal center of the trapezoidal column 20C.
  • the core 21 is embedded.
  • the core 21 by forming the core 21 with a material having a refractive index lower than that of the material constituting the trapezoidal column 20C, the electric field energy of light propagating inside the material constituting the trapezoidal column 20C can be concentrated.
  • the light with the reduced beam spot can be emitted from the exit opening which is the end face of the core 21.
  • a fourth embodiment of the main magnetic pole shape is shown in FIG.
  • the present embodiment has a shape in which the incident surface, that is, the bottom surface 20c of the main magnetic pole 20 is polygonal in order to improve the incident light capturing efficiency. More specifically, the beam spot of incident light is generally an ellipse or a circular spot.
  • the shape of the incident surface (bottom surface 20c) of the trapezoidal column 20A of the first embodiment (see FIG. 2) is rectangular, and the coupling efficiency of incident light having an elliptical or circular beam is deteriorated. Therefore, as in this embodiment shown in FIG. 5, the triangular prisms 22A and 22B are integrally formed on both the front and back surfaces of the trapezoidal column 20D, and the incident light area is enlarged to improve the incident light coupling efficiency. Is possible.
  • the triangular prisms 22A and 22B have the same shape, and the triangular principal surfaces 22a and 22b parallel to the trapezoidal principal surface 20a (and 20b) of the trapezoidal pillar 20D and the bottom surface 22c that forms the same plane as the rectangular bottom surface 20c, respectively. And a pair of inclined side surfaces 22d and 22e, which are formed using the same material as the trapezoidal column 20D.
  • the apex angle of the triangular prisms 22A and 22B is preferably 60 degrees or less. This is because when the apex angle is 60 degrees or more, the reflection loss in the added triangular prisms 22A and 22B increases.
  • the apex angle portions of the added triangular prisms 22A and 22B are on the inner side of the emission top surface of the trapezoidal column 20D.
  • a fifth embodiment of the main magnetic pole shape is shown in FIG.
  • two triangular prisms 22C and 22D are stacked on one side of a trapezoidal column 20E, and the coupling efficiency of incident light incident on the trapezoidal column 20E is improved as in the fourth embodiment. Can do.
  • the triangular prisms 22C and 22D have similar shapes to the triangular prisms 22A (and 22B) and are formed in different sizes.
  • FIG. 7A is a plan view
  • FIG. 7B is a cross-sectional view taken along the line CC of FIG. 7A.
  • an opening 54 through which the trapezoidal column 20F is exposed is provided in a covering portion that covers the trapezoidal column 20F, and a grating 55 is formed in the opening 54.
  • incident light is collected by, for example, a lens, is incident on the opening 54 where the grating 55 is formed, is scattered by the grating 55, and propagates inside the trapezoidal column 20F.
  • the electric field intensity becomes maximum near the top surface 20d of the trapezoidal column 20F, and light is emitted from the top surface 20d.
  • the grating 55 is formed of the same material as that of the trapezoidal column 20F.
  • the example of the main magnetic pole shape formed in the near-field optical probe shape was given, it is not limited to these.
  • the following are disclosed as known near-field optical probe shapes.
  • Micro-aperture fiber probe with metal microspheres This is a fiber probe in which a metal microsphere is formed at the center of the microaperture at the tip of the optical fiber, and plasmons are excited in the metal microsphere by the light emitted from the microaperture.
  • Glass substrate probe with metal scatterer A probe with a metal scatterer attached to the bottom of a glass substrate, and strong near-field light is generated in the vicinity of the metal scatterer (Japanese Patent Laid-Open No. 11-250460).
  • Planar opening probe A probe in which openings are formed in a silicon substrate using anisotropic etching, and the periphery of the minute opening is flat, so that the interval is kept constant by pressing the probe against the sample. (The Pacific Rim Conference on Lasers and Electro-Optics, WL2,199).
  • Opening probe with pad A probe in which a quadrangular pyramid protrusion having a minute opening at the tip is formed on the bottom surface of the glass substrate and a pad is formed around the protrusion, and the distance between the probe tip and the sample is kept constant by the pad.
  • Japanese Patent Laid-Open No. 11-265520 Japanese Patent Laid-Open No. 11-265520.
  • Surface emitting laser probe with a metal microchip A probe having a metal microscopic aperture and a metal microprotrusion formed on the end surface of the surface emitting laser emitting port. Since the structure is flat, the probe is pressed against the sample. The interval can be kept constant (Applied Physics Vol. 68, No. 12, p1380-1383, 1999).
  • FIG. 8 shows a schematic configuration diagram of the information storage device according to the embodiment of the present invention, that is, the information storage device using the magnetic head 1 according to the embodiment of the present invention.
  • the information storage device 50 is a light (heat) assist type HDD. Since the basic configuration is the same as that of a known HDD, description thereof is omitted.
  • the recording portion of the recording medium 6, that is, the recording layer 6 a has a high coercive force Hc at room temperature and cannot be recorded, and is heated to a predetermined temperature to reduce the coercive force Hc.
  • a Co / Pd multilayer film, a Co / Pt multilayer film, a Co 3 Pt alloy film, a CoPt 3 alloy film, an FePd alloy film, a CoPt alloy film, or an FePt alloy film may be used as the material.
  • the information recording operation in the information storage device 50 will be described.
  • the light 7 passes from the light source 51 through the condensing lens 52 to the bottom surface 20c of the main magnetic pole 20 (see FIG. 2 etc.). Is incident on the magnetic recording medium 6 and light 8 emitted from the top surface 20d (see FIG.
  • the magnetic head 1 to be incorporated has a configuration in which the main magnetic pole 20 also serves as an optical waveguide, that is, the magnetic head 1 also serves as an optical head, so that the light from the light source 51 passes through the magnetic pole 20 and the recording medium 6.
  • the optical (thermal) assist type HDD has been described as an example of the information storage device, the application of the magnetic head according to the present embodiment is not limited to this, and a minute beam spot can be formed.
  • the present invention can be similarly applied to a light irradiation head of a phase change type optical disk device or a magneto-optical disk device.

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Abstract

　光照射領域の中心と外部磁界印加領域の中心とを一致させて、記録媒体に対して、良好な記録を行うことができる磁気ヘッドおよびそれを用いた情報記憶装置を提供することを目的とする。 　本発明に係る磁気ヘッドは、記録媒体に記録用磁界を印加する磁極を備える磁気ヘッドであって、前記磁極が、透明もしくは半透明で光が透過可能な強磁性材料を用いて形成される。

Description

磁気ヘッドおよび情報記憶装置
　本発明は、いわゆる光（熱）アシスト方式の磁気ヘッド、および当該磁気ヘッドを用いた情報記憶装置に関する。
 
　近年、光磁気に代表される光メモリ、およびハードディスク（以下、ＨＤＤと示す）に代表される磁気メモリの記録密度は、装置の小型軽量化等の要望に応えるために、著しく高密度化されてきている。
　例えば、特許文献１には、高密度磁気記録再生技術の１つとして、略室温に補償点を有するｎ形フェリ磁性体の磁気記録媒体およびこれを用いたレーザ光による光磁気記録再生方式が開示されている。
　上記公報に開示された光磁気記録再生方式では、記録媒体の記録領域にレーザ光を照射して昇温させ、その照射部分の保磁力を十分に低下させた状態で、磁気記録素子によって外部磁場を加え、所望の情報を磁化情報として記録媒体に記録している。
　このような記録方式は、一般に、光（熱）アシスト方式の磁気記録方式と呼ばれ、その中にも、光変調方式と磁界変調方式とがあるが、いずれにしても、記録を行うための外部磁界を印加する手段が必要である。
　したがって、記録媒体に対して記録を行なうための装置には、記録媒体の表面にレーザ光を照射してレーザスポットを形成するための第１の機能と、上記したように記録時に外部磁界を与えるための第２の機能とが少なくとも必要である。従来、第１の機能を達成するための光学ヘッドと、第２の機能を達成するための磁気ヘッドとは別々に形成されていた。一例として、特許文献２には、基板（スライダ）上に光照射素子を形成し、その上部に磁気記録素子と磁気センサとを順次形成した複合ヘッドが開示されている。
　しかしながら、光学ヘッドと、磁気ヘッドとが別々に形成される構成においては、記録媒体に光を照射して昇温させた箇所に、記録用外部磁界を印加して記録を行う必要があるが、光照射のタイミング、ライト磁界印加のタイミング、媒体の周速、のそれぞれを適切に合わせる制御が非常に困難であり、光照射領域の中心が磁界印加領域の中心とずれてしまうといった課題があった。
　より具体的に、光照射領域の中心が磁界印加領域の中心とずれた場合の不具合としては、記録領域の昇温が十分に行われないため、記録不良が発生し得る、あるいは、その対策として昇温領域を広くした場合には、記録ビットの形成を狭い領域で行うという、光アシスト磁気記録の利点が薄れてしまう等が生じ得る。
　ちなみに、以下に開示する記録技術とは相違するが、参考までに、再生技術に関しては、光照射領域の中心と磁化情報が記録された領域の中心とを一致させて、記録媒体に対して良好な再生を行うことができる磁気検出装置およびこれを備えた磁気再生装置が特許文献３に開示されている。
特開平４－１７６０３４号公報 特開２００１－３１９３６５号公報 特開２００４－０６２９３０号公報
　本発明は、光照射領域の中心と外部磁界印加領域の中心とを一致させて、記録媒体に対して、良好な記録を行うことができる磁気ヘッドを提供することを目的とする。
　本発明は、以下に記載するような解決手段により、前記課題を解決する。
　この磁気ヘッドは、記録媒体に記録用磁界を印加する磁極を備える磁気ヘッドであって、前記磁極が、透明もしくは半透明で光が透過可能な強磁性材料を用いて形成されることを要件とする。
　これによれば、主磁極の内部に光を透過させることが可能となる。
　また、前記磁極は、該磁極の外部に設けられる光源から出射される光を前記記録媒体に照射させるための光導波路となることを要件とする。
　これによれば、光導波路と磁極とを別々に形成する必要がなくなる。
　また、前記磁極は、前記光源から該磁極に入射される光を、浮上面側の端面から近接場光として出射させる近接場光プローブ形状に形成されること
を要件とする。
　これによれば、磁極の浮上面側の端面から近接場光を発生させることが可能となり、微小領域への光照射が可能となる。
　特に、前記磁極は、台形柱形状であって、前記光が入射される反浮上面側の端面は、一辺が当該光の波長よりも長く形成され、前記光が出射される浮上面側の端面は、一辺が当該光の波長よりも短く形成されることが好適である。
　これによれば、台形柱形状に形成される磁極の底面に光の入射が可能であると共に、頂面から近接場光を発生させることが可能となる。また、成膜プロセスにおける形成が容易となる。
　また、前記磁極を媒体トラック方向に挟む上下の層、もしくは前記磁極をコア幅方向に挟む左右の層、の少なくとも一方に該磁極と光の屈折率が異なる材料からなる層が設けられることが好適である。
　さらに、前記磁極を形成する材料として、結晶構造がペロブスカイト型構造をとる酸化物もしくはフッ化物が用いられることが好適である。
　これによれば、磁極を透明な強磁性材料で形成することが可能となる。
　また、前記磁極の浮上面側の端面は逆台形状に形成されることを要件とする。
　これによれば、記録媒体への記録時におけるサイドイレーズを防止することが可能となる。
　この情報記憶装置は、所定温度まで加熱されることによって保磁力が低下する材料からなる記録部を有する記録媒体に情報を記録する情報記憶装置であって、光源と、請求項１～６のいずれか一項記載の磁気ヘッドと、を備え、前記光源からの光を、前記磁極を通過させて前記記録媒体の記録部に照射すると同時に、該磁極から該記録部に記録用磁界を印加することによって、該記録部に情報を記録することを要件とする。
　これによれば、光照射領域と磁界印加領域との位置ずれを防止することができ、高密度記録を高精度に行うことが可能な情報記憶装置の実現が可能となる。
 
発明の効果
　本発明によれば、特に、光（熱）アシスト方式の磁気ヘッドに関して、磁界印加位置と光照射位置との位置合せが不要もしくは極めて容易となるため、光照射領域の中心と外部磁界印加領域の中心とを一致させて、記録媒体に対して、良好な記録を行うことが可能となる。
 
本発明の実施の形態に係る磁気ヘッドの例を示す概略図（断面図）である。 図１の磁気ヘッドの主磁極の構成（第１実施例）を示す概略図（斜視図）である。 図１の磁気ヘッドの主磁極の構成（第２実施例）を示す概略図（斜視図）である。 図４Ａおよび図４Ｂは、図１の磁気ヘッドの主磁極の構成（第３実施例）を示す概略図（断面図）である。 図１の磁気ヘッドの主磁極の構成（第４実施例）を示す概略図（斜視図）である。 図１の磁気ヘッドの主磁極の構成（第５実施例）を示す概略図（斜視図）である。 図７Ａおよび図７Ｂは、図１の磁気ヘッドの主磁極の構成（第６実施例）を示す概略図（平面図および断面図）である。 本発明の実施の形態に係る情報記憶装置の例を示す概略図である。
　本発明の実施の形態に係る磁気ヘッド１は、磁気記録媒体の記録層に光を照射して昇温させ、その照射部分の保磁力を十分に低下させた状態で、磁極から外部磁界を印加して、所望の情報を磁化情報として当該記録媒体に記録を行うものである。
　以下、磁気ヘッド１の構成について、垂直記録型の磁気ヘッドを例にとり説明する。ただし、あくまでも一例示に過ぎず、当該構成に限定されるものではない。
　また、磁気ヘッド１は、一つの実施形態として、図１に示すように、再生ヘッド部２と記録ヘッド部３とを備える複合型磁気ヘッドとして構成される。なお、本発明の適用を当該複合型磁気ヘッドに限定するものではない。
　ここで、図中の符合５は浮上面を表すが、本来、浮上面は、積層工程が完了した後に、研磨工程を経て形成されるものであるため、途中工程においては、浮上面形成予定位置と考えるべきものである。
　先ず、再生ヘッド部２の構成例を説明する。ベースとなるウエハ基板（図示せず）上に、再生ヘッド部２の下部シールド層１３が形成される。
　下部シールド層１３の上層には、再生素子１４が形成される。ここで、再生素子１４には、例えば、ＴＭＲ素子もしくはＧＭＲ素子等の磁気抵抗効果型再生素子が用いられるが、その膜構成としては、種々の構成を採用することができる。
　再生素子１４の両側（図１中の手前側と奥側）に、ハードバイアス膜（図示せず）が形成され、また、再生素子１４の後方には、Ａｌ２Ｏ３等を用いて絶縁膜３１が形成される。
　再生素子１４、絶縁膜３１、およびハードバイアス膜上に、上部シールド層１５が形成される。なお、上部シールド層１５、下部シールド層１３共に、ＮｉＦｅ等の磁性材料（軟磁性材）を用いて構成される
　次に、記録ヘッド部３の構成例を説明する。前記上部シールド層１５上に絶縁膜３２が形成される。
　さらに、絶縁膜３２上に、第１リターンヨーク１６が形成される。
　第１リターンヨーク１６上にＡｌ２Ｏ３等を用いて絶縁膜３３が形成され、絶縁膜３３上には導電材料を用いて、平面螺旋状に第１コイル１７が形成される。
　第１コイル１７の層間および上層には、Ａｌ２Ｏ３等を用いて絶縁膜３４が形成される。
　絶縁膜３４上に、主磁極２０が形成されるが、本実施の形態において、この主磁極２０の構成に特徴を有する。当該構成の詳細については後述する。
　主磁極２０の後端側には、バックギャップ２３が形成されると共に、主磁極２０上にＡｌ２Ｏ３等を用いて絶縁膜３５が形成され、さらに絶縁膜３５上に、バックギャップ２３を取り巻くように導電材料からなる第２コイル１８が形成される。また、主磁極２０の先端部の上方には、主磁極２０と離間（トレーリングギャップと呼ばれる）させる形で、磁性材料からなるトレーリングシールド２４が形成される。さらに、第２コイル１８の層間および上層に絶縁膜３６が形成されると共に、さらにその上層に、バックギャップ２３およびトレーリングシールド２４に連結する第２リターンヨーク２６が形成される。
　さらに、第２リターンヨーク２６上に保護層（不図示）が形成される等して、磁気ヘッド１が所定の積層構造として完成される。
　続いて、主磁極２０の構成に関して詳細に説明する。
　磁気ヘッド１では、主磁極２０から第１リターンヨーク１６および第２リターンヨーク２６に向かう方向および逆の方向に磁界を発生させる。当該磁界が記録媒体６に記録用外部磁界として印加されることによって、記録媒体６への情報の記録が行われる。
　ここで主磁極２０は、透明もしくは半透明で光が透過可能な強磁性材料を用いて形成される。当該材料としては、結晶構造がペロブスカイト型構造をとる酸化物もしくはフッ化物が考えられ、一例として、Ｌａ２ＣｏＯ４や、Ｋ２ＣｕＦ４等が挙げられる。
　一般に、ペロブスカイト型構造をとる酸化物とは、立方晶の単位格子であって、立方晶の各頂点に金属原子が配置されて、体心に他の金属原子が配置され、且つ当該他の金属原子を中心として酸素原子（Ｏ）が立方晶の各面心に配置される構造であり、同様にペロブスカイト型構造をとるフッ化物は、前記酸素原子（Ｏ）に代えてフッ素原子（Ｆ）が配置される構造をいう。所定のペロブスカイト型酸化物もしくはペロブスカイト型フッ化物は、強磁性を有すると共に、金属的な高い導電性を有する。
　上記の通り、主磁極が光を透過可能な構成を備えることによって、当該主磁極をその外部に設けられる光源から出射された光を記録媒体に照射させるための光導波路として用いることが可能となる。すなわち、磁界を印加する磁気ヘッドが、光照射を行う光ヘッドを兼ねることが可能となる。
　その結果、光導波路と主磁極とを別々に形成する必要がなくなるのみならず、磁界印加位置と光照射位置との位置合せが不要もしくは極めて容易となる。
　ここで、本実施の形態においては、記録媒体６に照射させる光として、近接場光を用いる。そのため、主磁極２０は、光源から該磁極に入射される光を、浮上面側の端面から近接場光として出射させる近接場光プローブ形状に形成される。一例として、入射光には、波長λ＝４００ｎｍのレーザ光を用いる。
　以下、主磁極形状の実施例について説明する。
　第１実施例を図２に示す。主磁極２０は台形柱２０Ａの形状に形成される。ここで、台形柱２０Ａは二等辺三角柱の頂角部を切り落とした形状であり、より詳しくは、互いに平行で同一形状の一対の台形状主面２０ａ、２０ｂと、矩形状底面２０ｃと、この矩形状底面２０ｃと平行な矩形状頂面２０ｄと、頂面２０ｄと底面２０ｃおよび一対の台形状主面２０ａと２０ｂとをそれぞれ接続する一対の傾斜側面２０ｅ、２０ｆとを有している。なお、変形例として、台形状主面２０ａと２０ｂとが平行でない台形柱形状、あるいは底面２０ｃと頂面２０ｄとが平行でない台形柱（矩形柱）形状とすることも考えられる（以下の実施例２以降においても同様）。
　本実施例においては、頂角θは６０度、頂辺の長さｔが０．２３μｍ、底辺の長さｓが２μｍ、厚さｗが０．４μｍである。
　また、台形柱２０Ａの底面２０ｃおよび頂面２０ｄを除き、台形柱２０Ａは被覆体１０で覆われている。なお、被覆体１０の構成は、前述の通り、媒体トラック方向における下層に絶縁膜３４、上層に絶縁膜３５（一部バックギャップ２３）からなり、コア幅方向における左右の層にＡｌ２Ｏ３等を用いた絶縁膜３７（図２参照）からなる。
　上記形状を有する主磁極において、図２のように、台形柱２０Ａの台形状主面２０ａ、２０ｂと直交する偏光方向５３を有する直接偏光の入射光７を、例えばレンズ５２で集光して台形柱２０Ａの矩形状底面２０ｃに入射させると、矩形状底面２０ｃから入射された光は一対の傾斜側面２０ｅ、２０ｆのモード変換によって矩形状頂面２０ｄ付近で電場強度が最大となり、矩形状頂面２０ｄから入射光７の真空中の波長より小さいスポットサイズの光（近接場光）８が出射される（図８参照）。
　このとき、台形柱２０Ａの屈折率ｎ１が高ければ高いほど近接場光のスポットサイズを縮小することができる。
　なお、台形柱２０Ａおよび被覆体１０の屈折率をそれぞれｎ１、ｎ２、消衰係数をそれぞれｋ１、ｋ２、複素屈折率をｎ１－ｊ・ｋ１、ｎ２－ｊ・ｋ２とした場合に、
ｎ１ ２－ｋ１ ２＞０、ｋ１＜０．０１およびｎ２ ２－ｋ２ ２＜０（ここで、ｊ２＝－１）
であること、もしくは、
｜ｎ１ ２－ｋ１ ２｜＜｜ｎ２ ２－ｋ２ ２｜およびｋ１＜０．０１（ここで、ｊ２＝－１）であることが好適である旨が、本願出願人の先願に係る特開２００４－３０８４０号公報において開示されている。
　次に、主磁極形状の第２実施例を図３に示す。本実施例では、主磁極２０は、頂面２８が逆台形の形状を有する台形柱２０Ｂに形成される。より詳しくは、台形柱２０Ｂは互いに平行で大きさの異なる一対の台形状第１主面２０ａ、台形状第２主面２０ｂと、逆台形状底面２０ｃと、この逆台形状底面２０ｃに平行な逆台形状頂面２０ｄと、頂面２０ｄと底面２０ｃおよび一対の台形状第１主面２０ａと台形状第２主面２０ｂとをそれぞれ接続する一対の傾斜側面２０ｅ、２０ｆを有している。
　主磁極２０の浮上面５に露出する端面すなわち頂面２０ｄの形状が、逆台形状に形成されることによって、その角部（図３の頂面２０ｄの下側の角部）で隣接するトラックの磁気情報を消したり書き換えてしまうといった不具合を防ぐことが可能となる。
　次に、主磁極形状の第３実施例を図４に示す。なお、図４Ａは図４ＢのＡ－Ａ線断面図であり、図４Ｂは図４ＡのＢ－Ｂ線断面図である。本実施例は、上述した第１実施例よりも出射光のスポットサイズを縮小するために、台形柱２０Ｃの長手方向概略中心に沿って台形柱２０Ｃの屈折率より小さな屈折率を有する断面多角形の芯２１を埋めこんだものである。
　より詳しくは、芯２１を、台形柱２０Ｃを構成する材料よりも低屈折率の材料で形成することにより、台形柱２０Ｃを構成する材料の内部を伝搬する光の電場エネルギーを集中することができ、芯２１の端面である出射開口から、ビームスポットの縮小された光を放射させることができる。
　なお、芯２１を埋めこむ代わりに、矩形状頂面２０ｄの概略中心部分にＦＩＢ等で溝部を形成し、該溝部内を屈折率ｎ＝１．０、消衰係数ｋ＝０．０の空気層としても同様な効果を得ることができる。
　次に、主磁極形状の第４実施例を図５に示す。本実施例は、入射光の取りこみ効率を改善するために、主磁極２０の入射面すなわち底面２０ｃを多角形にした形状を有する。
　より詳しくは、入射光のビームスポットは、一般に楕円か円形スポットである。一方、前記第１実施例（図２参照）の台形柱２０Ａの入射面（底面２０ｃ）の形状は長方形であり、楕円又は円形ビームを有する入射光の結合効率が悪くなる。
　そこで、図５に示す本実施例のように、台形柱２０Ｄの表裏両面に三角柱２２Ａ、２２Ｂを一体的に形成して、入射面の面積を拡大することにより入射光の結合効率を改善することが可能となる。
　なお、三角柱２２Ａ、２２Ｂは同一形状であって、それぞれ台形柱２０Ｄの台形状主面２０ａ（および２０ｂ）に平行な三角形主面２２ａ、２２ｂと、矩形状底面２０ｃと同一平面を構成する底面２２ｃと、一対の傾斜側面２２ｄ、２２ｅを有しており、台形柱２０Ｄと同一の材料を用いて形成される。このとき、三角柱２２Ａ、２２Ｂの頂角は６０度以下が好適である。これは頂角が６０度以上になると、付加した三角柱２２Ａ、２２Ｂ内の反射損失が増大するからである。また、付加した三角柱２２Ａ、２２Ｂの頂角部は、台形柱２０Ｄの出射頂面より内側にあることが好適である。
　次に、主磁極形状の第５実施例を図６に示す。本実施例は、台形柱２０Ｅの片側に二つの三角柱２２Ｃ、２２Ｄを積層したものであって、上記第４実施例と同様に、台形柱２０Ｅ内に入射する入射光の結合効率を改善することができる。ここで、三角柱２２Ｃ、２２Ｄは上記三角柱２２Ａ（および２２Ｂ）と相似形状であって、異なる大きさに形成される。なお、第４実施例、第５実施例共に、三段構造の場合を例示したが、段数をさらに増加することで入射光の結合効率を改善することが可能となる。
　次に、主磁極形状の第６実施例を図７に示す。なお、図７Ａは平面図であり、図７Ｂは図７ＡのＣ－Ｃ線断面図である。本実施例は、台形柱２０Ｆを覆う被覆部に台形柱２０Ｆが露出する開口部５４を設け、この開口部５４にグレーティング５５を形成したものである。
　この構成では、入射光は例えばレンズにより集光されてグレーティング５５の形成された開口部５４に入射され、グレーティング５５によって散乱されて台形柱２０Ｆの内部を伝搬する。当該台形柱２０Ｆ内部での電場のモード変換により、台形柱２０Ｆの頂面２０ｄ付近で電場強度が最大となり、頂面２０ｄから光が出射する。一例として、グレーティング５５は台形柱２０Ｆを構成する材料と同じ材料で形成される。
　以上のように、近接場光プローブ形状に形成される主磁極形状の実施例を挙げたが、これらに限定されるものではない。
　なお、公知の近接場光プローブ形状としては、以下のものが開示されている。
（１）多段階先鋭化ファイバプローブ
光ファイバ先端の尖り角を根元から先端に行くに従い２段階または３段階に変化させた光ファイバプローブ（Applied Physics Letters, Vol. 68, No. 19, p2612-2614, 1996; Applied
Physics Letters, Vol. 73, No. 15, p2090-2092, 1998）。
（２）金属針プローブ
走査型トンネル顕微鏡（ＳＴＭ）の針をプローブとして使うものであり、針先端に光を照射することにより、先端近傍に強い近接場光を発生させる（特開平６－１３７８４７号公報）。
（３）金属微小球つき微小開口ファイバプローブ
光ファイバ先端の微小開口の中心に金属の微小球が形成されたファイバプローブであり、微小開口から出射した光により、金属微小球中にプラズモンが励起され、金属球近傍に強い近接場光が発生する（特開平１１－１０１８０９号公報）。
（４）金属コートされたガラス片プローブ
三角柱状に切り出したガラス片上に厚さ５０ｎｍ程度の金属膜を形成し、金属膜上に表面プラズモンを励起させる。表面プラズモンは頂点に向かって伝播し、頂点近傍には強い近接場光が発生する（Physical Review B, Vol. 55, No. 12, p7977-7984, 1997）。
（５）金属の散乱体つきガラス基板プローブ
ガラス基板底面に金属の散乱体をつけたプローブであり、金属の散乱体近傍に強い近接場光が発生する（特開平１１－２５０４６０号公報）。
（６）平面開口プローブ
シリコン基板中に異方性エッチングを用いて開口を形成したプローブであり、微小開口周辺部が平坦になっているので、プローブを試料に押し付けることにより間隔を一定に保つことができる（The Pacific Rim Conference on Lasers and Electro-Optics, WL2,199）。
（７）パッドつき開口プローブ
ガラス基板底面に先端に微小開口を有する四角錐の突起を形成し、その突起周辺にパッドを形成したプローブであり、パッドによってプローブ先端と試料の間隔が一定に保たれる（特開平１１－２６５５２０号公報）。
（８）金属微小チップつき面発光レーザプローブ
面発光レーザ出射口端面に金属の微小開口および金属の微小突起を形成したプローブであり、構造が平坦になっているので、プローブを試料に押し付けることにより間隔を一定に保つことができる（応用物理Vol. 68, No. 12, p1380-1383, 1999）。金属の微小突起および共振構造を持つので光利用効率の向上も見込まれる。
（９）パッチアンテナと同軸ケーブルを光に応用し、近接場光を高効率に発生させる（Optics Communications Vol. 69, No. 3, 4, p219-224, 1989）。
（１０）ボウタイ型の金属片を微小ダイポールアンテナとすることで、微小な近接場光を高効率に発生させる（米国特許第５，６９６，３７２号）。
ところで、近接場光を用いた光メモリの性能としては次の３点が要求される。
（１１）光利用効率が高く、高速走査が可能な近接場光プローブ（ＷＯ２００４／０４４９０７号公報）。
　上記に代表される公知の近接場光プローブ形状を、適宜、本発明の実施の形態に係る近接場光プローブすなわち磁極の形状として応用することが考えられる。
　続いて、本発明の実施の形態に係る情報記憶装置、すなわち本発明の実施の形態に係る磁気ヘッド１を利用した情報記憶装置の概略構成図を図８に示す。この情報記憶装置５０は光（熱）アシスト方式のＨＤＤである。なお、基本構成は公知のＨＤＤと同様であるため説明を省略する。
　ここで、記録媒体６の記録部すなわち記録層６ａは、外部磁界による情報記録が、常温においては保磁力Ｈｃが高く記録不可能であって、且つ所定温度まで加熱されて保磁力Ｈｃが低下することによって記録可能となる材料を用いて形成される。当該材料として、例えば、Ｃｏ／Ｐｄ多層膜、Ｃｏ／Ｐｔ多層膜、Ｃｏ３Ｐｔ合金膜、ＣｏＰｔ３合金膜、ＦｅＰｄ合金膜、ＣｏＰｔ合金膜、ＦｅＰｔ合金膜等を用いることが考えられる。
　次に、情報記憶装置５０における情報記録作用について説明する。矢印Ｒ方向に回転する磁気記録媒体６に対して情報を記録する場合には、光源５１から集光用のレンズ５２を通過して、主磁極２０の底面２０ｃ（図２等参照）に光７が入射され、主磁極２０の頂面２０ｄ（図２等参照）から出射された光８が磁気記録媒体６に照射されて磁気記録媒体６の所定領域を所定温度まで昇温させて当該領域の保持力を低下させると同時に、主磁極２０から発生する（もしくは主磁極２０に入る）磁界９を記録媒体６に印加することによって記録を行うため、比較的小さな磁界強度で磁気記録媒体６に情報を記録することができる。
　特に、組み込まれる磁気ヘッド１は、主磁極２０が光導波路を兼ねる、すなわち当該磁気ヘッド１が光ヘッドを兼ねる構成であることによって、光源５１からの光を、磁極２０を通過させて記録媒体６の記録層６ａに照射すると同時に、磁極２０から記録層６ａに記録用磁界を印加することによって、当該記録層６ａに情報を記録することが可能となる。その結果、前記光照射領域と磁界印加領域との位置ずれの課題の解決を図り、高密度記録を高精度に行うことが可能な情報記憶装置の実現が可能となる。
　なお、情報記憶装置として光（熱）アシスト方式のＨＤＤを例にとり説明したが、本実施の形態に係る磁気ヘッドの適用はこれに限定されるものではなく、微小なビームスポットを形成できるので、相変化型の光ディスク装置や光磁気ディスク装置の光照射ヘッドとしても同様に適用可能である。
 

Claims (8)

  1. 　記録媒体に記録用磁界を印加する磁極を備える磁気ヘッドであって、
    　前記磁極が、透明もしくは半透明で光が透過可能な強磁性材料を用いて形成されること
    を特徴とする磁気ヘッド。
  2. 　前記磁極は、該磁極の外部に設けられる光源から出射される光を前記記録媒体に照射させるための光導波路となること
    を特徴とする請求項１に記載の磁気ヘッド。
  3. 　前記磁極は、前記光源から該磁極に入射される光を、浮上面側の端面から近接場光として出射させる近接場光プローブ形状に形成されること
    を特徴とする請求項１または請求項２に記載の磁気ヘッド。
  4. 　前記磁極は、台形柱形状であって、前記光が入射される反浮上面側の端面は、一辺が当該光の波長よりも長く形成され、前記光が出射される浮上面側の端面は、一辺が当該光の波長よりも短く形成されること
    を特徴とする請求項１～３のいずれか一項記載の磁気ヘッド。
  5. 　前記磁極を媒体トラック方向に挟む上下の層、もしくは前記磁極をコア幅方向に挟む左右の層、の少なくとも一方に該磁極と光の屈折率が異なる材料からなる層が設けられること
    を特徴とする請求項１～４のいずれか一項記載の磁気ヘッド。
  6. 　前記磁極を形成する材料として、結晶構造がペロブスカイト型構造をとる酸化物もしくはフッ化物が用いられること
    を特徴とする請求項１～５のいずれか一項記載の磁気ヘッド。
  7. 　前記磁極の浮上面側の端面は逆台形状に形成されること
    を特徴とする請求項１～６のいずれか一項記載の磁気ヘッド。
  8. 　所定温度まで加熱されることによって保磁力が低下する材料からなる記録部を有する記録媒体に情報を記録する情報記憶装置であって、
    　光源と、
    　請求項１～６のいずれか一項記載の磁気ヘッドと、を備え、
    　前記光源からの光を、前記磁極を通過させて前記記録媒体の記録部に照射すると同時に、該磁極から該記録部に記録用磁界を印加することによって、該記録部に情報を記録すること
    を特徴とする情報記憶装置。
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