记录装置以及记录方法与流程

1.本发明涉及记录装置以及记录方法，适用于使用了ε
‑
氧化铁粒子的磁记录介质等。


背景技术：

2.在磁记录介质中，面向记录的高密度化，期望磁性粒子的微小化，近年来，使用了能够使磁性粒子微小化的ε
‑
氧化铁粒子的磁记录介质受到注目。伴随着磁性粒子的微小化，能够增大信号的s/n比，另一方面，认为磁化对热的稳定性与磁各向异性常数和粒子体积成比例，因此由于微小化使得磁化的热稳定性受损。
3.在此，认为能够通过提高磁记录介质的矫顽力来提高磁各向异性常数。因而，为了得到粒子体积(粒径)小、且热稳定性高的粒子，使用矫顽力高的物质作为磁性材料是有效的。例如，发明人们在专利文献1以及非专利文献1～4中，公开了在通过相对于易磁化轴的取向方向施加平行方向的外部磁场而测定的磁滞回线中，观测到超过20[koe](1.59
×
106[a/m])的矫顽力hc的ε
‑
氧化铁粒子。
[0004]
现有技术文献
[0005]
专利文献
[0006]
专利文献1:日本专利第5124825号公报
[0007]
非专利文献
[0008]
非专利文献1:s.ohkoshi,a.namai,k.imoto,m.yoshikiyo,w.tarora,k.nakagawa,m.komine,y.miyamoto,t.nasu,s.oka,and h.tokoro,scientific reports,5,14414/1
‑
9(2015).
[0009]
非专利文献2:s.sakurai,a.namai,k.hashimoto,and s.ohkoshi,j.am.chem.soc.,131,18299
‑
18303(2009).
[0010]
非专利文献3:a.namai,s.sakurai,m.nakajima,t.suemoto,k.matsumoto,m.goto,s.sasaki,and s.ohkoshi,j.am.chem.soc.,131,1170
‑
1173(2009).
[0011]
非专利文献4:a.namai,m.yoshikiyo,k.yamada,s.sakurai,t.goto,t.yoshida,t miyazaki,m.nakajima,t.suemoto,h.tokoro,and s.ohkoshi,nature communications,3,1035/1
‑
6(2012).


技术实现要素：

[0012]
发明要解决的课题
[0013]
然而，在提高了磁记录介质的矫顽力hc的情况下，需要使用具有高水平的饱和磁通密度的磁头产生较高的外部磁场，将信息记录在磁记录介质中。磁头所产生的外部磁场一般被认为与所使用的软磁性膜的饱和磁通密度成比例，当前，报告了具有1.5～4.5[koe](1.19～3.58
×
105[a/m])左右的矫顽力hc的硬盘，在这些硬盘的记录写入用的磁头中，使用饱和磁通密度为2.4t这样的具有较高的饱和磁通密度的材料。
[0014]
如上述专利文献1所示，例如在将具有20[koe](1.59
×
106[a/m])水平的巨大的矫顽力hc的ε
‑
氧化铁粒子等用于磁记录介质的磁记录材料的情况下，若不存在与现状相比具有更高的饱和磁通密度的材料，则存在难以对磁记录介质记录信息的问题。
[0015]
因此，本发明是考虑以上问题而完成的，其目的在于，提出一种即使在具有高矫顽力的磁记录介质中，也能够容易地记录信息的记录装置以及记录方法。
[0016]
用来解决课题的手段
[0017]
为了解决该课题，本发明的记录装置具备：外部磁场施加部，向磁记录介质施加外部磁场；光照射部，照射光；以及聚光器，使来自所述光照射部的所述光共振而聚光，并产生使所述光的磁场增强的增强磁场，将所述外部磁场与所述增强磁场施加于所述磁记录介质，使所述磁记录介质的磁化反转。
[0018]
另外，本发明的记录方法为，通过聚光器使光共振而聚光，产生使所述光的磁场增强的增强磁场，将来自外部磁场施加部的外部磁场和所述增强磁场施加于磁记录介质，使所述磁记录介质的磁化反转。
[0019]
发明效果
[0020]
根据本发明，通过利用聚光器使光共振而得到增强磁场，在使磁记录介质的磁化反转时并用外部磁场以及增强磁场，从而能够降低使磁化反转时所需的外部磁场。由此，即使在具有高矫顽力的磁记录介质中，通过使光共振，也能够在较低的外部磁场下容易地记录信息。
附图说明
[0021]
图1是表示本发明的记录装置的整体构成的概略图。
[0022]
图2a是用于说明在施加外部磁场之后，照射毫米波段的光而使磁记录介质的磁化反转时的概略图。
[0023]
图2b是用于说明在照射毫米波段的光之后，施加外部磁场而使磁记录介质的磁化反转时的概略图。
[0024]
图3a是表示磁化反转过程的能量势能(光照射前)的概略图。
[0025]
图3b是表示磁化反转过程的能量势能(外部磁场施加时)的概略图。
[0026]
图3c是表示磁化反转过程的能量势能(外部磁场施加以及光照射时)的概略图。
[0027]
图4是表示针对外部磁场、光的磁场以及矫顽力的关系通过统计热力学计算求出的结果的表。
[0028]
图5是表示对毫米波聚光环照射的毫米波段的光的电场强度的图表。
[0029]
图6是用于说明毫米波聚光环的构成和向毫米波聚光环照射光的概略图。
[0030]
图7是表示通过电磁场分析调查距毫米波聚光环30[nm]的距离处的磁场分布时的结果的图像。
[0031]
图8a是将通过电磁场分析来计算使用使220[ghz]、660[ghz]的光共振的聚光环而使光共振时的磁场强度时的计算结果在100～900[ghz]的范围内示出的图表。
[0032]
图8b是将通过电磁场分析来计算使用使220[ghz]、660[ghz]的光共振的聚光环而使光共振时的磁场强度时的计算结果在100～300[ghz]的范围内放大显示的图表。
[0033]
图9是表示在毫米波聚光环中进行电磁场分析时所关注的区域的概略图。
[0034]
图10a是表示对毫米波聚光环以0[deg]的角度照射了光时的电磁场分析的结果的图像。
[0035]
图10b是表示对毫米波聚光环以30[deg]的角度照射了光时的电磁场分析的结果的图像。
[0036]
图10c是表示对毫米波聚光环以45[deg]的角度照射了光时的电磁场分析的结果的图像。
[0037]
图10d是表示对毫米波聚光环以60[deg]的角度照射了光时的电磁场分析的结果的图像。
[0038]
图11a是表示在毫米波聚光环中调查了深度方向z上的磁场增强度的位置的概略图。
[0039]
图11b是表示按各位置的每一个调查的深度方向z上的磁场增强度的图表。
[0040]
图11c是表示电磁场分析结果的图像。
[0041]
图12a是用于说明形成有毫米波聚光环的磁性膜的制造方法的概略图。
[0042]
图12b是表示在毫米波聚光环中进行分析的区域的概略图。
[0043]
图13是用于说明施加于磁性膜的外部磁场的施加方向和照射到毫米波聚光环的79[ghz]的光的照射方向的概略图。
[0044]
图14a是排列了表示afm的分析结果的图像和表示mfm的分析结果的图像的图。
[0045]
图14b是排列了表示电磁场分析结果的图像和表示mfm的分析结果的图像的图。
[0046]
图15a是表示基于非磁性探针的afm的分析结果的图像。
[0047]
图15b是表示基于非磁性探针的mfm的分析结果的图像。
[0048]
图16是表示将设有毫米波聚光环的硅基板与磁性膜重合的情形的概略图。
[0049]
图17a是表示层叠有抗蚀剂硅基板的构成的概略图。
[0050]
图17b是用于说明抗蚀剂的加工的概略图。
[0051]
图17c是表示图案化后的抗蚀剂的概略图。
[0052]
图17d是形成了镀覆层时的概略图。
[0053]
图17e是去除了图案化后的抗蚀剂时的概略图。
[0054]
图17f是表示在硅基板上形成有毫米波聚光环的构成的概略图。
[0055]
图18是表示将硅基板与磁性膜重合的试样的构成的概略图。
[0056]
图19是用于说明施加于磁性膜的外部磁场的施加方向和照射到毫米波聚光环的79[ghz]的光的照射方向的概略图。
[0057]
图20a是表示图19的试样的放大照片以及设置在该放大照片内的毫米波聚光环的构成的概略图。
[0058]
图20b是进一步放大了图20a的放大照片中进行分析的区域的放大照片。
[0059]
图21是表示毫米波聚光环的内周角部附近的mfm的分析结果的图像和表示电磁场分析结果的图像。
[0060]
图22是表示将多个外部磁场单元配置成一列的构成的概略图。
[0061]
图23a是表示其他实施方式的毫米波聚光环的构成的概略图。
[0062]
图23b是表示非环状的毫米波聚光器的构成的概略图。
具体实施方式
[0063]
以下，基于附图详细叙述本发明的实施方式。
[0064]
(1)本发明的记录装置的概要
[0065]
首先，对本发明的记录装置的构成进行以下说明。如图1所示，本实施方式的记录装置10具备外部磁场施加部11、聚光环12以及将光l1照射到聚光环12的光照射部13。在此，首先，对作为照射到聚光环12的光l1而应用30～300[ghz]的毫米波段内的光l1的情况进行以下说明。另外，在以下的实施方式中，将聚光环12称作毫米波聚光环12。
[0066]
记录装置10具备外部磁场施加部11、毫米波聚光环12以及将30～300[ghz]的毫米波段内的光l1照射到毫米波聚光环12的光照射部13。在本实施方式中，外部磁场施加部11的面部11a相对于磁记录介质1的记录面1a垂直地配置，在该面部11a的端部具有磁头11b。磁头11b以与磁记录介质1的记录面1a隔开200[nm]以下的间隙的方式与记录面1a对置配置。
[0067]
在此，外部磁场施加部11例如是公知的写入磁头模块，在内部具备未图示的线圈等。外部磁场施加部11例如通过对线圈施加写入电流，与磁记录介质1对置的磁头11b被磁化，能够从磁头11b向记录面1a施加外部磁场h0。
[0068]
另外，在图1中，将磁记录介质1的长度方向设为x，将磁记录介质1的宽度方向设为y，将与这些长度方向x以及宽度方向y正交的方向设为磁记录介质1的厚度方向z，从磁头11b沿厚度方向z产生外部磁场h0而施加于记录面1a。
[0069]
在外部磁场施加部11设有后述的毫米波聚光环12。毫米波聚光环12由金、铂金等金属材料构成，形成为具有间隙14的环状。在这种情况下，毫米波聚光环12具有：与磁记录介质1的记录面1a对置配置的边12a；与该边12a隔开规定距离而对置配置、且形成有间隙14的边12b；以及连结这些边12a、12b的端部的侧边12c、12d，由这些边12a、12b以及侧边12c、12d包围的中空部12e与间隙14连通。
[0070]
在本实施方式的情况下，毫米波聚光环12的这些边12a、12b以及侧边12c、12d设于外部磁场施加部11的面部11a，边12a与外部磁场施加部11的磁头11b一起与磁记录介质1的记录面1a对置配置。在这种情况下，毫米波聚光环12的边12a与磁记录介质1的记录面1a隔开200[nm]以下的间隙而配置。
[0071]
在此，毫米波聚光环12选定从形成有间隙14的边12b的端部14a经由侧边12c、边12a以及侧边12d到形成有间隙14的边12b的另一端部14b的长度(以下，也称为边长)，以使30～300[ghz]的毫米波段内的光l1共振。
[0072]
由此，在毫米波聚光环12中，当从光照射部13照射30～300[ghz]的毫米波段内的光l1时，环起到作为线圈的作用，间隙起到作为电容器的作用，由此产生以边长设定的共振频率的感应电流，伴随于此在环的周围产生非常强的磁场。由此，毫米波聚光环12在边12a产生使光l1所具有的磁场中的共振频率下的磁场增强的增强磁场(以下，在该实施方式中，称作毫米波磁场)h
m
。毫米波聚光环12从边12a向记录面1a施加使光l1所具有的磁场中的共振频率下的磁场增强的毫米波磁场h
m
。另外，毫米波磁场h
m
遍及毫米波聚光环12的边长而产生，但在此着眼于与记录面1a对置的边12a进行以下说明。
[0073]
这样的共振频率下的磁场的增强能够通过选定毫米波聚光环12的边长来进行调整。另外，在后述的验证试验中，确认了通过对毫米波聚光环12照射光l1，使得共振频率下
的磁场相对于照射到毫米波聚光环12的光l1的磁场成为900倍。
[0074]
由此，在记录装置10中，例如，即使是作为磁记录材料使用了具有高矫顽力hc的ε
‑
氧化铁粒子的磁记录介质1，也能够通过对毫米波聚光环12照射光l1而不使用具有高水平的饱和磁通密度的磁头，即使在较低的外部磁场h0下也能够通过毫米波磁场h
m
的辅助，使磁记录介质1的磁化反转，记录信息。另外，记录装置10例如通过使磁记录介质1沿长度方向x输送，能够在磁记录介质1中进行信息的连续记录。
[0075]
另外，从光照射部13照射的光l1例如应用脉冲光，但本发明并不限定于此。
[0076]
(2)在本发明的记录装置中用作磁记录材料的ε
‑
氧化铁粒子
[0077]
在本发明的记录装置10中，作为磁记录介质，优选应用将具有高矫顽力hc的ε
‑
氧化铁粒子用作磁记录材料的磁记录介质1。在本发明中，即使将具有高矫顽力hc的ε
‑
氧化铁粒子用作磁记录材料，通过使用利用毫米波聚光环12使光l1共振而得的毫米波磁场h
m
，也能够不使用具有高水平的饱和磁通密度的磁头，而在较低的外部磁场下使磁化反转，记录信息。
[0078]
在此，对本实施方式使用的具有高矫顽力hc的ε
‑
氧化铁粒子进行以下说明。作为ε
‑
氧化铁粒子，优选通式为ε－fe2o3、ε－a
x
fe
2－x
o3(a是除了fe以外的元素，x为0＜x＜2的范围)、ε－b
y
c
z
fe
2－y－z
o3(在此的b及c为除了a及fe以外的元素、且是相互不同的元素，y为0＜y＜1的范围，z为0＜z＜1的范围)、ε－d
u
e
v
f
w
fe
2－u－v－w
o3(在此的d、e以及f是除了a及fe以外的元素、且是相互不同的元素，u为0＜u＜1的范围，v为0＜v＜1的范围，w为0＜w＜1的范围)表示的晶体中的任一种。
[0079]
ε－a
x
fe
2－x
o3的晶系和空间群与ε－fe2o3相同，并且ε－fe2o3晶体的fe位点的一部分被fe以外的元素a取代。为了稳定地保持ε－fe2o3的晶体结构，作为a优选使用3价元素。另外，作为a能够列举选自al、sc、ti、v、cr、ga、in、y、rh中的1种元素。
[0080]
ε－b
y
c
z
fe
2－y－z
o3的晶系和空间群与ε－fe2o3相同，并且ε－fe2o3晶体的fe位点的一部分被fe以外的2种元素b、c取代。为了稳定地保持ε－fe2o3的晶体结构，作为b优选使用4价元素，作为c优选使用2价元素。而且，作为b能够列举ti，作为c能够列举选自co、ni、mn、cu以及zn中的1种元素。
[0081]
ε－d
u
e
v
f
w
fe
2－u－v－w
o3的晶系和空间群与ε－fe2o3相同，并且ε－fe2o3晶体的fe位点的一部分被fe以外的3种元素d、e、f取代。为了稳定地保持ε－fe2o3的晶体结构，作为d优选使用3价元素，作为e优选使用4价元素，作为f优选使用2价元素。作为d能够列举选自al、sc、ti、v、cr、ga、in、y、rh中的1种元素。另外，作为e能够列举ti，作为f能够列举选自co、ni、mn、cu以及zn中的1种元素。
[0082]
另外，从上述a、b、c、d、e以及f除去fe是为了用1种、或相互不同的2种、3种元素取代ε－fe2o3的fe
3
离子位点的一部分。在此，ε
‑
氧化铁粒子的粒径未被特别限定，例如从tem(透射式电子显微镜)照片计测的平均粒径优选为5～200[nm]的范围，为了提高磁记录介质1的记录密度，平均粒径更优选为100[nm]以下，更优选为50[nm]以下，更优选为20[nm]以下。
[0083]
这些ε
‑
氧化铁粒子是公知的。fe位点的一部分被fe以外的1种元素a、2种元素b、c、3种元素d、e、f分别取代后的ε－a
x
fe
2－x
o3、ε－b
y
c
z
fe
2－y－z
o3、或者ε－d
u
e
v
f
w
fe
2－u－v－w
o3中的任一种晶体所构成的ε
‑
氧化铁粒子，例如能够通过组合了反向胶束法及溶胶
‑
凝胶法的工
序和烧制工序来合成。另外，如日本特开2008－174405号公报所公开的那样，能够通过组合了直接合成法及溶胶
‑
凝胶法的工序和烧制工序来合成。
[0084]
另外，关于更具体的制造方法，例如在作为公知文献的“jian jin,shinichi ohkoshi and kazuhito hashimoto,advanced materials 2004,16,no.1,january 5,p.48－51”,“shin－ichi ohkoshi,shunsuke sakurai,jian jin,kazuhito hashimoto,journal of applied physics,97,10k312(2005)”中公开，因此在此省略其说明。
[0085]
(3)含有ε
‑
氧化铁粒子的磁记录介质
[0086]
本实施方式的记录装置10中使用的磁记录介质1例如如下述那样制造。在基体上设置使上述ε
‑
氧化铁粒子分散在规定的溶剂中而得的分散液。例如，在玻璃基板上粘贴聚酯膜，向该膜上滴加分散液。从提高取向的可靠性的观点出发，将设于基体上的分散液置于2特斯拉以上的磁通密度下，使分散液固化，由此能够得到膜状的粒子分散体。另外，由于这种膜状的粒子分散体的详细的制造方法在日本特开2016－135737号公报中公开，因此在此省略其说明。
[0087]
这样制造的磁记录介质1例如优选由取向度＝sq(易磁化轴方向)/sq(难磁化轴方向)定义的磁性粒子的取向度的值超过0.6。另外，使ε
‑
氧化铁粒子的易磁化轴向规定方向取向的粒子分散体优选的是，室温下的矫顽力hc为3[koe](2.39
×
105[a/m])以上。
[0088]
(4)组合了外部磁场的施加和毫米波段的光照射的磁记录介质的磁化反转方法
[0089]
在此，对组合了外部磁场h0的施加和毫米波段的光照射的磁记录介质1的磁化反转方法的概要进行以下说明。图2a是简略地表示磁记录介质1的磁化3的示意图。在图2a中，在未进行外部磁场h0的施加和毫米波段的光l2的照射时，磁化3的磁化方向例如取向为与外部磁场方向相反的方向(以下，称作初始取向方向)。另外，在此，图2a中所示的毫米波段的光l2相当于通过毫米波聚光环12使光l1共振而聚光的光，是具有毫米波磁场h
m
的光。
[0090]
如图2a所示，当向磁记录介质1的表面施加外部磁场h0时，在磁记录介质1中，施加了外部磁场h0的区域(图2a中标记为“磁场施加”)内的磁化3受到外部磁场h0的影响而倾斜。此时，作为磁记录材料，在使用了具有高矫顽力hc的ε
‑
氧化铁粒子的情况下，难以仅通过外部磁场h0使磁化3反转180度，磁化3保持倾斜，无法记录信息。
[0091]
在施加了外部磁场h0的状态下，当照射ε
‑
氧化铁粒子的共振频率即毫米波段的光l2时，在照射了该毫米波段的光l2的区域(图2a中标记为“毫米波照射”)中，通过外部磁场h0而倾斜的磁化3被毫米波段的光l2激励，开始进动，最终磁化方向从初始取向方向反转180度。另外，ε
‑
氧化铁粒子的共振频率是指，在30～300[ghz]的毫米波段内，存在ε
‑
氧化铁粒子的电磁波吸收量成为最大的峰值的频率。
[0092]
另外，在上述实施方式中，对在向磁记录介质1施加了外部磁场h0的状态下，通过照射ε
‑
氧化铁粒子的共振频率即毫米波段的光l2，毫米波段的光l2辅助磁化反转，磁化方向从初始取向方向反转180度的情况进行了说明，但如图2b所示，也可以在向磁记录介质1照射了ε
‑
氧化铁粒子的共振频率即毫米波段的光l2的状态下，施加外部磁场h0。在这种情况下，外部磁场h0辅助磁化反转，磁化方向从初始取向方向反转180度。
[0093]
在此，关于通过外部磁场h0的施加和毫米波段的光l2的照射而使磁化3反转的现象(以下，也称为磁化反转过程)，使用图3a、图3b以及图3c从势能的观点进行以下说明。
[0094]
图3a表示未施加外部磁场h0、并且也未照射毫米波段的光l2时的能量势能。在图
3a中，将朝向初始取向方向的磁化稳定位置处的磁化方向设为0度，将磁化反转后的磁化稳定位置处的磁化方向设为180度，并在横轴上示出。在这种情况下，能量最小部部位出现在0度附近和180度附近，在这些0度与180度之间出现磁化反转的能量势垒。
[0095]
0度附近的磁化3由于能量势垒而无法反转。之后，当施加外部磁场h0时，如图3b所示，能量势能变化，0度附近的能量势能上升，并且180度附近的能量势能下降，在180度附近出现能量最小部部位。然而，在0度与180度之间还存在磁化反转的能量势垒，维持0度的磁化方向。
[0096]
在该状态下，当照射ε
‑
氧化铁粒子的共振频率即毫米波段的光l2时，被赋予图3b所示的虚线的能量，如图3c所示，越过磁化反转的能量势垒，磁化3反转，180度附近成为磁化稳定位置。
[0097]
在此，图4是汇总了针对外部磁场h0、未被毫米波聚光环12聚光的毫米波段的光(以下，也称为“未聚光的毫米波段的光”)的磁场h
milli
以及磁记录介质1的矫顽力hc的关系，通过统计热力学计算求出的计算结果的表。如图4所示，可知例如在施加了3000[oe]的外部磁场h0的状态下，通过照射1100[oe]的磁场h
milli
的毫米波段的光，能够使具有6000[oe]的矫顽力hc的磁记录介质1的磁化反转。
[0098]
例如，图5示出未聚光的毫米波段的光的一个例子，是表示电场的时间依赖性的图表。在这种未聚光的毫米波段的光中，确认到能够实现0.11[t]的磁场，但该磁场的值是毫米波所具有的宽频带整体中的磁场的总量值。因此，在毫米波所具有的宽频带整体之中，在与ε
‑
氧化铁粒子的共振频率相同的频率下的磁场不足连整体的0.11[t]中的微小的1％左右都不到。因此，在未聚光的毫米波段的光中，在与ε
‑
氧化铁粒子的共振频率相同的频率下的磁场变得非常小，例如在施加了3000[oe]的外部磁场h0的状态下，即使照射图5所示的未聚光的毫米波段的光，实际上也难以使具有6000[oe]的矫顽力hc的磁记录介质1的磁化反转。
[0099]
因此，在本实施方式中，如图6所示，对毫米波聚光环12照射毫米波段的光l1，在磁记录介质1的共振频率下通过毫米波聚光环12使光l1共振，增强该共振频率下的磁场。这样，通过使用利用毫米波聚光环12使光l1共振而得的毫米波磁场h
m
，即使施加例如3000[oe]的外部磁场h0，也能够使具有6000[oe]的高矫顽力hc的磁记录介质1的磁化反转。
[0100]
(5)验证试验
[0101]
(5－1)基于fdtd法的模拟试验
[0102]
接下来，设计在220[ghz]以及660[ghz]下共振的聚光环(在此，由于也在660[ghz]共振，因此不称作毫米波聚光环，仅称作聚光环)，进行了基于时域差分法(以下，称作fdtd法：finite
‑
difference time
‑
domain method)的模拟试验，并进行了电磁场分析。图6表示在模拟试验中使用的长方形的聚光环12。该聚光环12的宽度定义为96.75[μm]，间隙14定义为21.5[μm]，高度定义为268.75[μm]，线宽定义为5.34[μm]，进深的厚度定义为100[nm]，设计为使220[ghz]、660[ghz]的光共振。
[0103]
另外，模拟试验中使用的聚光环12定义为在真空中浮起的完全导体的金属。而且，通过基于fdtd法的模拟试验，进行了向这样的聚光环12照射图5所示的光(以下，设为光l1)时的电磁场分析。另外，对聚光环12照射的光l1定义为相对于聚光环12垂直照射的直线偏振光。
[0104]
而且，基于fdtd法的模拟试验，对在聚光环12中，在没有间隙14的短边即边12a的外侧30[nm]的位置p1产生的磁场的频率依赖性进行了调查。图7表示基于fdtd法的模拟试验的电磁场分析结果。另外，图7实际上是彩色图像，电场强度按红＞橙＞黄＞绿＞青＞紫，由高到低的顺序示出，表示在暖色系统中磁场较大。
[0105]
从图7可以确认，在边12a的外侧30[nm]的位置，以200[nm]的粗度产生了较高的磁场。另外，根据图7的结果计算在边12a的外侧30[nm]的位置产生的磁场，得到图8a所示的计算结果，可知不仅在220[ghz]下共振，在不是毫米波段的660[ghz]下也共振。从图8b可以确认，相对于输入到聚光环12的输入磁场，在220[ghz]处成为约900倍的磁场。
[0106]
如上所述，通过该验证试验，可以确认即使对聚光环12照射超过300[ghz]的660[ghz]的亚太赫兹波段内的光l1，也能够通过聚光环12使光l1共振。由此，可以确认，得到增强了亚太赫兹波段内的光l1的磁场的增强磁场。因此，在本实施方式的记录装置10中，不仅能够使用30～300[ghz]的毫米波段内的光，还能够使用100～1000[ghz]的亚太赫兹波段内的光。另外，在此，若光的频率超过1000[ghz]，则环尺寸变为10[μm]左右，可推测记录头的记录宽度变小，因此在确保某种程度的记录宽度的情况下，光l1的频率优选为1000[ghz]以下。
[0107]
接下来，设计使79[ghz]、240[ghz]的光共振的毫米波聚光环12，进行了基于fdtd法的模拟试验，并进行了电磁场分析。图9表示在该模拟试验中使用的毫米波聚光环12。该毫米波聚光环12的边12a、侧边12c、12d、间隙14、线宽等以与79[ghz]、240[ghz]的光共振的方式设计。
[0108]
在模拟试验中，照射到毫米波聚光环12的毫米波段的光l1定义为相对于毫米波聚光环12垂直照射的直线偏振光。并且，改变从毫米波聚光环12的正面朝向毫米波聚光环12的中心部照射的毫米波段的光l1的角度而进行了基于fdtd法的模拟试验。
[0109]
具体而言，进行了相对于毫米波聚光环12垂直(0[deg])照射毫米波段的光l1时的模拟试验以及朝向毫米波聚光环12的短边设置30[deg]的角度而照射毫米波段的光l1时的模拟试验。另外，同样地，进行了朝向毫米波聚光环12的短边设置45[deg]的角度而照射毫米波段的光l1时的模拟试验以及朝向毫米波聚光环12的短边设置60[deg]的角度而照射毫米波段的光l1时的模拟试验。
[0110]
然后，在基于该fdtd法的模拟试验中，着眼于图9所示的毫米波聚光环12的角部附近的区域er1，分别进行了电磁场分析。其结果，得到了图10a～图10d所示的结果。图10a表示以0[deg]照射毫米波段的光l1时的电磁场分析的结果，图10b表示以30[deg]照射毫米波段的光l1时的电磁场分析的结果，图10c表示以45[deg]照射毫米波段的光l1时的电磁场分析的结果，图10d表示以60[deg]照射毫米波段的光l1时的电磁场分析的结果。
[0111]
根据图10a～图10d的结果，可以确认即使相对于毫米波聚光环12改变毫米波段的光l1的照射角度，毫米波段的光l1的磁场也增强。另外，可以确认，通过使毫米波段的光l1的照射角度相对于毫米波聚光环12增大，尽管程度很小，但磁场的增强变大。而且，可以确认，与毫米波段的光l1的照射角度无关，在毫米波聚光环12的边12a上，在角部分进一步增强了磁场。另外，图10a中表述的“0.289μm”的数值表示磁场的最大值的90％以上的部位的宽度。图10b～图10d也相同。
[0112]
接下来，在使该79[ghz]的光共振的毫米波聚光环12中，针对以0[deg]照射了毫米
波段的光l1的情况，进行基于fdtd法的模拟试验，如图11a所示，在毫米波聚光环12的内周角部附近的3个部位，计算了深度方向z上的磁场增强度。具体而言，在从毫米波聚光环12的边12a向内侧离开了17[nm]的位置处，在距侧边12c的距离为0[nm]、300[nm]以及600[nm]的各位置，分别计算了深度方向z上的磁场增强度。
[0113]
其结果，得到了图11b所示的结果。从图11b可以确认，虽然随着远离毫米波聚光环12的侧边12c而磁场增强度降低，但即使在距侧边12c最远的600[nm]的位置在深度方向z上远离－1000[nm]的位置，也可得到较高的磁场增强度。另外，通过基于fdtd法的模拟试验，在深度方向z上的距离为0[nm]的位置，针对毫米波聚光环12的内周角部附近，通过电磁场分析对磁场分布进行了调查，得到了图11c所示的结果。根据图11c的电磁场分析结果，可以确认强磁场沿毫米波聚光环12的边缘分布，特别是角部处的磁场变强。
[0114]
(5－2)使用了在磁性膜上附着毫米波聚光环的试样的验证试验
[0115]
接下来，实际制作磁性膜作为磁记录介质，通过直接形成在该磁性膜的毫米波聚光环12产生毫米波磁场，进行了确认是否能够通过该毫米波磁场与外部磁场使磁性膜的磁化反转的验证试验。
[0116]
(5－2－1)附着有毫米波聚光环的磁性膜的制作
[0117]
在此，首先，使通过已知方法合成的ε－ga
0.22
ti
0.05
co
0.07
fe
1.68
o3的晶体所构成的ε
‑
氧化铁粒子分散在由四甲基氢氧化铵(tmah：tetramethyl ammonium hydroxide)构成的分散液中，通过离心分离处理进行分级，得到了粒径一致的粉末试样。通过透射式电子显微镜(tem)观察该粉末试样，结果确认到为球状粒子。接下来，使用该粉末试样，制作出在验证试验中使用的磁性膜。另外，该ε－ga
0.22
ti
0.05
co
0.07
fe
1.68
o3的晶体所构成的ε
‑
氧化铁粒子是公知的物质，确认到电磁波吸收量的最大峰值(即，产生自然共振的共振频率)为80[ghz]，矫顽力hc为4.3[koe]。
[0118]
在磁性膜的制作中，准备混合了聚氨酯树脂与氯乙烯树脂的混合物，制作出将该混合物和分级后粉末试样分散在规定溶剂中的分散液。接着，在石英基板上涂覆分散液，置于2t的磁通密度下，使分散液干燥，由此在石英基板上形成了分散液固化后的透明的磁性膜。此时，磁性膜以磁通密度沿垂直方向作用的方式配置。
[0119]
接下来，如图12a所示，进行了在形成于石英基板17的表面的磁性膜18上附着毫米波聚光环12的工艺。如图12a所示，首先，制作出在硅基板上开设了与毫米波聚光环12的外形一致的孔19a的掩模20a。接下来，在形成于石英基板17的表面的磁性膜18之上重合制作出的掩模20a，从掩模20a侧溅射金，由此在磁性膜18上形成了使80[ghz]、240[ghz]的光共振的由au构成的毫米波聚光环12。
[0120]
这样，如图12b所示，在磁性膜18上形成了成为短边的边12a、12b为278.0[μm]、间隙14为61.8[μm]、成为长边的侧边12c、12d为772.8[μm]、线宽为15.4[μm]的毫米波聚光环12。另外，该毫米波聚光环12设计为，在磁性膜18上使80[ghz]、240[ghz]的光共振。
[0121]
(5－2－2)外部磁场施加以及毫米波段的光照射试验
[0122]
接下来，使用这样直接形成在磁性膜18的表面的毫米波聚光环12，进行了外部磁场施加以及毫米波段的光照射试验。磁性膜18的磁化首先如图13所示，从下至上取向。然后，使用永磁体，从与磁性膜18的初始的磁化方向反向的上至下施加了外部磁场h0。外部磁场h0设为2.9[koe]。另外，将图5所示的脉冲状的毫米波段的光l1与外部磁场h0同样地从上
至下朝向毫米波聚光环12照射一次。
[0123]
然后，如图12b所示，针对毫米波聚光环12的角部的区域er2，进行了利用原子力显微镜(afm：atomic force microscope)的分析、利用磁力显微镜(mfm：magnetic force microscope)的分析以及电磁场分析。图14a是排列了afm分析结果和基于磁性探针的mfm分析结果的图。
[0124]
这些afm分析结果和使用了磁性探针的mfm分析结果是同时测定的测定结果，根据afm分析结果，确认了毫米波聚光环12的角部。另外，根据使用了磁性探针的mfm分析结果，可以确认色调沿着由afm分析结果确认过的毫米波聚光环12的角部而改变。根据使用了这种磁性探针的mfm分析结果，可以确认在毫米波聚光环12的周边磁性膜18的磁化发生了反转。
[0125]
图14b是排列了电磁场分析结果以及使用了磁性探针的mfm分析结果的图。电磁场分析结果是调查了比毫米波聚光环12的下表面靠下方94[nm]的平面上的磁场强度的结果。根据电磁场分析结果，可以确认磁场强度沿着毫米波聚光环12的角部而变大。
[0126]
接下来，针对图12b所示的毫米波聚光环12的角部的区域er2，使用非磁性探针进行了afm分析与mfm分析，得到了图15a以及图15b所示的结果。根据图15a的afm分析结果确认了毫米波聚光环12的角部，但从图15b所示的使用了非磁性探针的mfm分析结果无法确认毫米波聚光环12的角部处的色调的变化。这样，在使用了非磁性探针的mfm分析中无法确认响应，因此可以说图14a以及图14b所示的mfm分析是磁的响应。
[0127]
(5－3)使用了将硅基板上的聚光环与磁性膜重合的试样的验证试验(5－3－1)使硅基板上的聚光环与磁性膜重合的试样的制作
[0128]
在该验证试验中，与上述的“(5－2－1)附着有毫米波聚光环的磁性膜的制作”同样地，在石英基板上涂覆含有ε－ga
0.22
ti
0.05
co
0.07
fe
1.68
o3的晶体所构成的ε
‑
氧化铁粒子的分散液，置于2t的磁通密度下，使分散液干燥，由此如图16所示那样在石英基板17上形成了透明的磁性膜18。此时，磁性膜18以磁通密度沿垂直方向作用的方式配置。
[0129]
另外，除此之外，沿着硅基板25的表面形成了以使27[ghz]、80[ghz]的光共振的方式设计的由au构成的聚光环(在此，由于在27[ghz]下也共振，因此不称作毫米波聚光环，仅称作聚光环)12。另外，在图17a～图17f中示出在硅基板25上制作聚光环12的方法。首先，如图17a所示，在硅基板25上形成了抗蚀剂19。接着，如图17b所示，利用电子束对抗蚀剂19进行图案化，形成与设计成使27[ghz]、80[ghz]的光共振的聚光环的外形一致的孔19a，如图17c所示，制作出在孔19a的内部使硅基板25露出的抗蚀剂20。
[0130]
接着，如图17d所示，在以填埋图案化后的抗蚀剂20的孔19a的方式，通过蒸镀形成由金(au)构成的镀覆层22之后，如图17e所示，去除抗蚀剂20，从而仅在孔19a的位置残留镀覆层22。由此，如图17f所示，在硅基板25上形成了使27[ghz]、80[ghz]的光共振的由au构成的聚光环12。聚光环12形成为其边长的全部附着于硅基板25的表面。然后，将这样制作出的硅基板25和上述磁性膜18重合，制作出在磁性膜18以及硅基板25之间配置有聚光环12的试样。
[0131]
图18示出了在磁性膜18以及硅基板25之间设有聚光环12的试样27的上表面构成以及用放大显微镜拍摄在试样27中设有一个聚光环12的区域的照片。另外，在该验证试验中，将多个聚光环12配置成矩阵状。另外，在磁性膜18的表面用激光形成标记m，在使磁性膜
18与硅基板25重合时，在聚光环12的周边配置标记m。另外，该标记m在确定各聚光环12的各部的位置时作为基准。
[0132]
另外，如图20a所示，在由该放大显微镜放大的观察区域内配置了设计为使80[ghz]的光共振的聚光环12。在这种情况下，聚光环12形成为，短边为298.9[μm]、间隙为66.4[μm]、长边为830.9[μm]、线宽为16.6[μm]。
[0133]
(5－3－2)外部磁场施加和毫米波段或准毫米波段的光照射试验
[0134]
磁性膜18的磁化首先如图19所示，从上至下取向。然后，使用永磁体，从与磁性膜18的初始的磁化方向反向的下至上施加了外部磁场h0。外部磁场h0设为3.8[koe]。另外，将图5所示的光l2从与外部磁场h0反向的上至下朝向聚光环12照射30[sec]。
[0135]
另外，在使磁性膜18与硅基板25重合时，认为通过存在于磁性膜18、硅基板25的表面的凸部等，在磁性膜18与聚光环12之间形成了几百[nm]的间隙。
[0136]
图20b示出了以图20a所示的聚光环12的角部的区域er3为中心放大的照片，在该图20b中呈现了聚光环12的角部，可知设有聚光环12。然后，在从磁性膜18剥离了硅基板25之后，如图21所示，针对配置有聚光环12的内周角部的附近的磁性膜18的区域er4、er5进行了基于mfm的分析和电磁场分析，得到了图21所示的结果。
[0137]
在图21中，分别排列了配置有聚光环12的角部的附近的磁性膜18的区域er4、er5中的mfm分析结果(mfm像)与电磁场分析结果。
[0138]
根据图21所示的mfm分析结果，可以确认聚光环12的角部处的色调发生了变化。根据这样的mfm分析结果，可以确认即使在磁性膜18与聚光环12之间形成有间隙的情况下，磁性膜18的磁化也发生了反转。另外，根据图21所示的电磁场分析结果，可以确认在磁性膜18中，在配置有聚光环12的角部的附近，与其他相比成为较强的磁场。
[0139]
另外，除此之外，与上述顺序同样地，对由“(5－3－1)使硅基板上的聚光环与磁性膜重合的试样的制作”制作出的磁性膜18，从与该磁性膜18的初始的磁化方向反向的下至上施加了外部磁场h0。然后，将27[ghz]的准毫米波段的光从与外部磁场h0反向的上至下朝向聚光环12照射。
[0140]
在从磁性膜18剥离了硅基板25之后，针对配置有聚光环12的附近的磁性膜18的区域进行了基于mfm的分析和电磁场分析。其结果，可以确认在配置有聚光环12的附近的磁性膜18的区域的色调发生了变化。根据这样的mfm分析结果，可以确认即使对在小于30[ghz]的27[ghz]的准毫米波段内共振的环照射光，磁性膜18的磁化也发生了反转。
[0141]
根据以上的验证结果可以确认，对于作为毫米波聚光环12而使用的聚光环12，即使对在小于30[ghz]的27[ghz]的准毫米波段内共振的环照射光，也能够通过该聚光环12使光共振，可得到增强磁场。因此，在本实施方式的记录装置1中，不仅能够使用30～300[ghz]的毫米波段内的光，还能够使用20～30[ghz]的准毫米波段内的光。另外，在此，若光的频率小于20[ghz]，则环尺寸超过1[mm]，可推测记录宽度变宽广，因此光l1的频率优选为20[ghz]以上。
[0142]
(6)作用以及效果
[0143]
在以上的构成中，在记录装置10中，光l1的频带未被限定，例如通过将20～1000[ghz]、优选的是30～300[ghz]的频带内的光l1照射到聚光环12，能够利用聚光环12使光l1共振而聚光，产生使该光l1的磁场增强的增强磁场。由此，在记录装置10中，能够将来自外
部磁场施加部11的外部磁场h0和从聚光环12产生的增强磁场h
m
施加于磁记录介质1，使磁记录介质1的磁化反转。
[0144]
这样，在记录装置10中，通过利用聚光环12使光l1共振而得到增强磁场，在使磁记录介质1的磁化反转时并用增强磁场，从而能够降低使磁化反转时所需的外部磁场h0。由此，即使在具有高矫顽力的磁记录介质1中，通过使光共振，也能够在较低的外部磁场h0下容易地记录信息。
[0145]
然而，近年来，已知有如下微波辅助记录方式：使用产生微波的自旋转矩振荡器(sto：spin
‑
torque oscillator)，在信息记录时，与外部磁场一起从sto向磁记录介质施加微波磁场，辅助强磁性粉末的磁化反转而形成磁化图案。与此相对，本实施方式的记录装置10通过聚光环12使来自光照射部13的光l1共振而聚光，将通过聚光环12而使光的磁场增强的增强磁场与外部磁场一起施加于磁记录介质1，具有与上述微波辅助记录方式的记录装置完全不同的构成。
[0146]
在本实施方式的记录装置10中，能够在狭窄的区域产生准毫米波、毫米波、亚太赫兹波段的强磁场，即使进行微粒化也能够实现不失去磁性的磁各向异性大的材料的磁化反转，因此与微波辅助记录方式相比，在提高记录密度的方面具有有利的效果。
[0147]
另外，在记录装置10中，不将来自光照射部13的光l1向磁记录介质1的与聚光环12的边对置的区域照射，而是向聚光环12照射。因而，在记录装置10中，只要向照射范围相对较宽的聚光环12照射光即可，因此，相应地，能够实现光照射部13的照射角度、设置位置等设计的自由度高的记录装置10。
[0148]
(7)其他实施方式
[0149]
另外，本发明并不限定于本实施方式，在本发明的主旨的范围内能够实施各种变形。在上述实施方式中，采用了在一个外部磁场施加部11设有一个聚光环12的构成，但本发明并不限定于此。例如，如图22所示，也可以在聚光环12设置具备多个外部磁场单元30的外部磁场施加部31。
[0150]
这样的记录装置例如具有外部磁场施加部31，该外部磁场施加部31沿着与磁记录介质1对置配置的聚光环12的边12a，将多个外部磁场单元30配置成一列。各外部磁场单元30与在磁记录介质1的宽度方向上排列的各磁道t一致地配置于聚光环12的边12a。由此，各外部磁场单元30能够仅对位于正下方的磁道t施加外部磁场h0。
[0151]
通过采用这样的构成，在将来自外部磁场施加部11的外部磁场h0和从聚光环12产生的增强磁场h
m
施加于磁记录介质1而使磁记录介质1的磁化反转时，仅从所需部位的外部磁场单元30施加外部磁场h0，从而按各外部磁场单元30的每一个使磁记录介质1的磁化反转。
[0152]
另外，在上述实施方式中，作为聚光器，叙述了应用在一边具有间隙14的四边状的聚光环12的情况，但本发明并不限定于此，如图23a所示，也可以应用具有蜿蜒的凹凸边32a的聚光环32。
[0153]
在图23a所示的聚光环32中，具有由凸部33a及凹部33b形成为矩形波状的凹凸边32a、与该凹凸边32a对置且具有间隙14的边32b以及连结这些凹凸边32a及边32b的端部的侧边32c、32d。
[0154]
在这样的聚光环32中，通过使凹凸边32a的凸部33a与在磁记录介质1的宽度方向
上排列的各磁道一致地配置，能够对位于正下方的磁道分别施加从各凸部33a产生的增强磁场h
m
。特别是，通过上述的验证试验，确认了在聚光环的角部产生相对较强的增强磁场h
m
，因此通过采用这种构成，能够将从各凸部33a的角部产生的较强的增强磁场h
m
施加于磁道。
[0155]
另外，在上述聚光环32中，采用呈矩形波状蜿蜒的凹凸边32a，但例如也可以是呈正弦波状蜿蜒的凹凸边、呈三角波状蜿蜒的凹凸边、呈锯齿波状蜿蜒的凹凸边等。
[0156]
另外，作为其他聚光器，如图23b所示，也可以应用由边34a和设于边34a的端部的侧边34c、34d这三条边构成的非环状的聚光器34。而且，作为其他，也可以是l字状、u字状等的聚光器、具有间隙的圆形状的聚光器等。即使是这种形状的聚光器，通过选定边长，也能够使例如20～1000[ghz]、优选30～300[ghz]的频带内的光共振而聚光，产生使该光的磁场增强的增强磁场。
[0157]
另外，也可以代替上述图22所示的聚光环12，而应用图23a所示的聚光环32、图23b所示的聚光器34等。例如在将图22所示的聚光环12变更为图23a所示的聚光环32的情况下，也可以在聚光环32的凸部33a设置外部磁场单元30。
[0158]
另外，作为上述实施方式中的磁记录介质，例如也可以应用磁带、磁盘等各种磁记录介质。
[0159]
另外，在上述实施方式中，叙述了作为具有高矫顽力hc的磁记录材料而应用了ε
‑
氧化铁粒子的情况，但本发明并不限定于此，例如也可以应用将sr铁氧体、ba铁氧体等六方晶铁氧体及其金属取代体(也包含多个金属取代)、co铁氧体、磁铁、锰锌铁氧体、镍锌铁氧体、铜锌铁氧体等尖晶石铁氧体及其金属取代体(也包含多个金属取代)、钇铁石榴石等石榴石铁氧体及其金属取代体(也包含多个金属取代)、fept、copt、fepd等磁性合金及其金属取代体(也包含多个金属取代)等作为磁记录材料而使用的磁记录介质。
[0160]
另外，在上述实施方式中，作为对磁记录介质进行外部磁场的施加和光的照射的顺序，说明了在施加外部磁场后向聚光器照射光的情况以及在向聚光器照射光之后施加外部磁场的情况，但本发明并不限定于此，也可以同时进行外部磁场的施加和光的照射。
[0161]
在上述实施方式中，主要说明了照射30～300[ghz]的毫米波段内的光l1，通过毫米波聚光环12使光l1共振而聚光，将通过毫米波聚光环12而使光的磁场增强的毫米波磁场与外部磁场一起施加于磁记录介质1的情况，但本发明并不限定于此，光l1的频带未被特别限定。在本实施方式中，如上述那样，若将聚光环12的大小选定为能够以光l1的共振频率增强磁场的大小，则能够通过聚光环12使该光l1共振而聚光，并将通过聚光环12而使光的磁场增强的增强磁场与外部磁场一起施加于磁记录介质1。
[0162]
即，即使是20～30[ghz]的准毫米波段内的光，也能够通过聚光环12使该光共振而聚光，并将通过聚光环12而使光的磁场增强的增强磁场(准毫米波磁场)与外部磁场一起施加与磁记录介质1。另外，即使是300～1000[ghz]的亚太赫兹波段内的光，也能够通过聚光环12使该光共振而聚光，并将通过聚光环12而使光的磁场增强的增强磁场(亚太赫兹波磁场)与外部磁场一起施加于磁记录介质1。因而，即使使用以上那样的频带的光，也能够得到与上述实施方式相同的效果。
[0163]
附图标记说明
[0164]
1 磁记录介质
[0165]
10 记录装置
[0166]
11、31 外部磁场施加部
[0167]
12、32 毫米波聚光环、聚光环(聚光器)
[0168]
13 光照射部
[0169]
34 聚光器