磁头和信息存储设备的制作方法

专利名称:磁头和信息存储设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种将光和磁场施加到信息存储介质的磁头，并且涉及一种使用光和磁场对信息存储介质进行信息存取的信息存储设备。
背景技术：
随着信息处理社会的发展，信息量不断增加。因为信息量增加，所以需要开发具有非常高的记录密度的信息记录方法和信息存储装置。其上使用磁场来存取信息的磁盘作为可重写的高密度记录介质而受到关注并且被积极地研究和开发，以便进一步提高密度。
用于以高密度在磁盘上记录信息的一种公知方法是热辅助记录方法，其中使用具有产生磁场的磁极和照射光的光照射装置的磁头，以用光照射磁盘，以使记录膜的温度接近居里点，并且在这种状态下，向记录膜施加磁场，以将记录膜的磁化引导到与信息相符的方向，由此记录信息。
在热辅助记录方法中，如果照射有光的区域比施加了磁场的区域更宽，则磁盘上的与被施加磁场以写入信息的区域相邻的磁道也被加热，并且以前写入在那些磁道中的信息可能被破坏。另一方面，工程师正试图通过减小用于记录一位信息的记录区域(位尺寸)来提高磁盘本身的容量。需要使用光精确地照射微小的写入区域，以仅仅可靠地加热该写入区域。近来，使用从小于光波长的微小孔径照射的近场光来产生比光波长更小的照射光斑，以加热该写入区域，而不是将从光源发射的光直接施加到写入区域。
对于上述使用近场光的技术，已提出了多种技术，例如其中与产生磁场的磁极相邻地设置微小孔径，并通过光波导将光传送到该微小孔径，以提供近场光的技术(例如，参见日本专利特开No.2003-6803和No.2002-298302)；其中以蝴蝶结的形式设置两个三角形磁极，它们之间具有微小间隙，并且使用光纤用光照射该间隙，以提供近场光的技术(例如，参见日本专利特开No.2003-195002)；以及其中提供被微小间隙分开的磁极和磁盘，并且向该间隙施加光，从而产生近场光的技术(例如，参见日本专利特开No.2000-67901)。根据日本专利特开2003-6803、No.2002-298302、No.2000-195002以及No.2003-67901中描述的技术，可以使用近场光来照射微小区域，由此避免上述的信息破坏。
由芯和包层构成的光波导通常用于传送光，其中通过该芯传送光，该包层围绕该芯并限制光。为了有效地传送光，芯和包层必须被形成为厚度大于光波长。结果，即使与磁极相邻地设置光波导，也会产生下述的问题照射有光的区域的中心远离施加了磁场的写入区域的中心1.5个波长或更多。
日本专利特公No.2000-195002中描述的技术可以精确地将光施加到被施加磁场的区域。但是，因为磁极以蝴蝶结的形式设置，因此产生近场光的效率较差。该技术的另一问题是因为所形成的磁极的厚度必须为几个纳米厚，以便在磁极和磁盘之间的间隙中产生近场光，因此由磁极产生的磁场强度降低。
因为改变了磁极的形状并且将光波导设置在小空间中，所以日本专利特开No.2003-6803、No.2002-298302以及No.2000-195002中描述的技术需要很大程度地改变制造其中仅通过使用磁场而不施加光来执行信息存取的常规磁信息储存装置的工艺，以便制造使用热辅助记录方法的磁信息储存装置。
另一方面，日本专利特开No.2003-67901中描述的技术仅需要在常规磁信息储存装置中使用的磁头被设置为更靠近磁盘并且在磁头外部设置用于向磁头和磁盘之间的间隙施加光的装置。因此，可以使用用于制造常规磁信息存储装置的工艺。在磁信息存储装置中，通常沿磁道扫描磁盘。其中磁头相对于磁道移动的方向在这里被称为磁道扫描方向。在包括产生磁通量的主磁极和用于将磁通量反馈给主磁极的辅助磁极的磁头中，沿磁道扫描方向，从磁头的前端按顺序设置辅助磁极和主磁极，并且在磁道扫描方向上，在磁头的向前部分中的主磁极下面的区域中形成记录磁场。但是，在日本专利特开No.2003-67901中描述的技术中，不能在磁道扫描方向上前向施加光，因为辅助磁极位于光的施加路径中，因此可以在磁道扫描方向上后向施加光。为了在该结构中，在形成记录磁场的区域中产生近场光，在磁道扫描方向上，主磁极必须足够薄。这种减小的厚度将降低磁场强度。

发明内容
鉴于上述情况而提出本发明，并且本发明提供了一种能够在施加了磁场的位置附近施加光，而不减小磁场强度的磁头和信息存储设备。
一种解决上述问题的磁头，其包括从一端部发射磁通量的磁极；具有与所述磁极的所述端部对准的端部并具有与磁极的折射率不同的折射率的光极；以及将光侧向施加给所述光极所述端部的光施加部分。
在根据本发明的磁头中，具有相互不同折射率的磁极和光极互相接触，因为它们的折射率之间的差异，所以从光施加部分施加到光极的光被有效地转换成近场光，并且从光极发射近场光。因此，不必通过使用光波导将光引导到靠近光极和磁极的位置，由此可以减小光极的尺寸。因此，可以使施加了磁场的位置和施加了光的位置彼此充分地靠近。此外，光极如此微小，以致它可以被设置在留下的间隙中。因此，仅通过向用于制造常规磁信息存储装置的磁头的工艺增加用于使用诸如薄膜成形的工艺来形成光极的步骤，就可以制造采用热协助记录方法的信息存储设备的磁头，而不需要对该工艺进行任何较大的修改。
根据本发明的磁头优选地包括填充部分，该填充部分至少填充光施加部分和光极的所述端部之间的空间的光极侧部分，并且折射率与磁极的折射率和光极的折射率中的任意一个不同。
该填充部分的提供保证了近场光的产生。
在根据本发明的磁头中，光极的所述端部和磁极的所述端部优选地在沿记录介质上的磁道的方向上彼此对准地设置。
使光极的所述端部和磁极的所述端部沿记录介质上的磁道彼此对准保证了仅施加了磁场的磁道被光加热。
在根据本发明的磁头中，优选地，在沿记录介质上的磁道的方向上，光极的所述端部宽度小于由光施加部分施加的光的波长。
通过优选模式的磁头，可以将光可靠地施加到下述的位置，该位置靠近施加了磁场的位置。
在根据本发明的磁头中，在与记录介质上的磁道交叉的方向上，光极的所述端部的宽度优选地小于或等于磁极的所述端部的宽度。
因为光极的所述端部在与磁道交叉的方向上的宽度小于磁极的所述端部的宽度，所以可以防止与记录介质上的施加了磁场的位置相邻的磁道被加热。
在根据本发明的磁头中，该光极优选地包括高折射率材料层和低折射率材料层，该高折射率材料层的折射率高于磁极的折射率，该低折射率材料层的折射率低于磁极的折射率，高折射率材料层和低折射率材料层在沿记录介质上的磁道的方向上层叠。
因为高折射率材料层和低折射率材料层在沿磁道的方向上层叠，所以可以有效地产生近场光。
在根据本发明的磁头中，该光极优选地包括高折射率材料层和低折射率材料层，该高折射率材料层的折射率高于磁极的折射率，该低折射率材料层的折射率低于磁极的折射率，高折射率材料层和低折射率材料层在沿记录介质上的磁道的方向上层叠，高折射率材料层被设置在光极中的更靠近磁极的位置中。
因为高折射率材料被设置在更靠近磁极的位置，所以可以使近场光的照射峰值进一步靠近施加了磁场的位置。
在根据本发明的磁头中，该光极优选地包括夹在低折射率材料层之间的高折射率材料层，该高折射率材料层的折射率高于磁极的折射率，低折射率材料层的折射率低于磁极的折射率，高折射率材料层和低折射率材料层在沿记录介质上的磁道的方向上层叠。
因为在低折射率材料层之间设置了高折射率材料层，所以可以通过简单的结构有效地产生近场光。
在根据本发明的磁头中，该光极优选地包括高折射率材料层和低折射率材料层，该高折射率材料层的折射率高于磁极的折射率，并且沿光极的端部在光极的该端部中延伸，该低折射率材料层的折射率低于磁极的折射率，并且在除了其中高折射率材料层延伸的方向之外的所有方向上包围该高折射率材料。
因为高折射率材料层被低折射率材料层包围，所以可以有效地产生近场光。
在根据本发明的磁头中，优选地包括光极的覆盖部分，该覆盖部分覆盖其上被光施加部分施加了光的侧面，该覆盖部分具有小于光波长的厚度，并且折射率低于磁极的折射率和填充部分的折射率中的任意一个，其中，该填充部分填充光施加部分和覆盖部分之间的空间。
因为光极覆盖有覆盖部分，所以光极受到保护并且提高了使用折射率之间的差异的耦合效率，因此更有效地产生近场光。
在根据本发明的磁头中，光极的其上被光施加部分施加了光的部分优选地是平坦表面。
在根据本发明的磁头中，从光施加部分发射的光被施加到光极，而不是通过光波导传送到光极。因此，在除了在光极中产生近场光的照射光斑之外的区域中可能出现近场光的杂散光。但是，因为光极的其上被光施加部分施加了光的部分的表面是平坦的，所以减少了杂散光的产生。
在根据本发明的磁头中，磁极的端部的部分从被施加了光的部分到光极逐渐变细。
由于越微小的磁极端部可以向越小的端部施加磁场，因此可以在记录介质上更致密地记录信息，并且整个磁极的小型化降低了磁场强度。通过使更靠近记录介质的磁极的端部的部分比其中光极被光照射的部分更薄并且使其余部分更厚，可以提高记录密度和磁场强度。
在根据本发明的磁头中，光施加部分优选地施加在与记录介质上的磁道交叉的方向上偏振的光。
如果光在沿磁道的方向上偏振，则光极中的近场光的产生效率将降低，并且近场光的杂散光将增加。因此，优选地向光极施加在与磁道交叉的方向上偏振的光。
在根据本发明的磁头中，光施加部分在与记录介质上的磁道交叉的方向上施加光。
如前所述，在沿磁道的方向上，光极的端部优选地与磁极的端部对准。在该优选结构中，在与磁道交叉的方向上有效地施加光。
在根据本发明的磁头中，优选地包括光引导部分，其接收光并将光引导到光施加部分。
光引导部分将光有效地引导到光施加部分。
根据本发明的磁头，优选地包括光引导部分，该光引导部分具有接收光的照射并接受光的光栅以及将由光栅接收的光引导到光施加部分的波导。
即使在其中例如光被倾斜地施加到磁头，而不是从正面施加的结构中，该光栅也可以有效地将光引导到光施加部分。因此，可以提高设计磁头时的灵活度。
根据本发明的磁头优选地包括用于反射光的反射镜，其中光施加部分将由反射镜反射的光直接或间接地施加到光极的端部。
反射镜的提供使得能够将光施加到光极，即使光施加部分被安装在磁头内部。
根据本发明的磁头优选地包括通过刻蚀Si基板而形成并反射光的Si反射镜；以及用于填充Si基板的被刻蚀部分的模制玻璃；其中光施加部分将由Si反射镜反射的光直接或间接地施加到光极的端部。
该优选模式的磁头可以通过简化的制造工艺来制造。
一种解决上述问题的信息存储设备包括通过使用光和磁场对信息记录介质进行存取的磁头；支撑信息记录介质的介质支撑部分；以及支撑磁头并将磁头定位在信息记录介质上方的磁头支撑部分；该磁头包括从其端部发射磁通量的磁极；具有与磁极的端部对准的端部并具有与磁极的折射率不同的折射率的光极；以及用于将光从侧面施加到光极的端部的光施加部分。
根据本发明的信息存储设备使得能够将光施加到靠近施加了磁场的位置，并且将信息更致密地写在信息记录介质上，而不减小磁场强度。
尽管在此仅给出了信息存储设备的一种基本形式，但是在此所指的信息存储设备不限于如上所述的基本形式。在此所指的信息存储设备的概念包括适合于上述各种形式的磁头的各种形式的信息存储设备。
一种根据本发明的磁头包括具有主磁极、辅助磁极以及线圈的磁场产生部分；该线圈的端子部分；光极，其设置在主磁极和辅助磁极之间，并且折射率与主磁极的折射率和辅助磁极的折射率中的任意一个不同；将光从侧面施加到光极的端部的光施加部分；以及接收光并将光引导到光施加部分的光引导部分；其中磁场产生部分、端子部分、光极、光施加部分以及光引导部分被设置在给定基板的同一侧面上。
根据本发明的信息存储设备包括通过使用光和磁场对信息记录介质进行存取的磁头；支撑信息记录介质的介质支撑部分；以及支撑磁头并将磁头定位在信息记录介质上方的磁头支撑部分；该磁头包括具有主磁极、辅助磁极以及线圈的磁场产生部分；该线圈的端子部分；光极，其设置在主磁极和辅助磁极之间，并且折射率与主磁极的折射率和辅助磁极的折射率中的任意一个不同；将光从侧面施加到光极的端部的光施加部分；以及接收光并将光引导到光施加部分的光引导部分；其中磁场产生部分、端子部分、光极、光施加部分以及光引导部分被设置在给定基板的同一侧面上。
通过根据本发明的磁头和信息存储设备，可以实现高精度的信息存取，同时防止磁场强度减小。
根据本发明，可以提供一种磁头和信息存储设备，其能够将光施加到靠近施加了磁场的位置的位置，而不减小磁场强度。



图1示出了根据本发明第一实施例的信息存储设备；图2是滑块的端部的放大示图；图3示意性地示出了设置在滑块上的磁头的结构；图4示意性地示出了磁头的立体图；
图5是沿平行于磁道扫描方向的平面并穿过主磁极截取的磁头的剖面图；图6是说明用于切割磁极和光学组件的示例性工艺的示图；图7示出了根据本发明第一实施例的电磁场强度分布的模拟结果；图8示出了在与图7相同的平面上的近场光的光斑分布图(强度分布)的曲线图；图9示意性地示出了根据本发明第二实施例的磁头的立体图；图10是沿平行于磁道扫描方向的平面并穿过主磁极截取的磁头的剖面图；图11示意性地示出了沿磁道扫描方向从背面观察的磁头的结构的示图；图12示出了根据本发明第二实施例的电磁场强度分布的模拟结果；图13示意性地示出了在根据本发明第三实施例的磁头的主磁极和光学组件的端部周围的部分的结构；图14示出了根据本发明第三实施例的电磁场强度分布的模拟结果；图15示出了当在与磁道交叉的方向上，仅在主磁极和光学组件的两个侧面形成薄膜时，电磁场强度分布的模拟结果；图16示意性地示出了从磁盘观察的根据本发明第四实施例的磁头的结构；图17示意地示出了根据本发明第五实施例的磁头的主磁极和光学组件的结构；图18示出了根据本发明第五实施例的电磁场强度分布的模拟结果；以及图19示出了在根据本发明第六实施例的滑块的端部周围的部分。
具体实施方式
下面将参照附图来描述本发明的实施例。
图1示出了根据本发明第一实施例的信息存储设备。
图1所示的激光协助磁记录-再现设备1表示根据本发明第一实施例的信息存储设备，并包含有第一实施例的磁头。图1示出了激光协助磁记录-再现设备1，其外壳被去除，以展现其内部结构。该激光协助磁记录-再现设备1包括沿由箭头R指示的方向转动并由转轴2a支撑的磁盘2；设置有磁头的滑块5，该磁头在磁盘2上写入和读取信息，这将稍后描述；朝向滑块5发射光的光源6，支撑滑块5的架臂3以臂轴3a为枢轴转动，并沿磁盘2的表面移动；以及驱动架臂3的臂致动器4。该外壳的内部空间由覆盖物(未示出)密封。
图2示出了滑块5的端部，而图3示意性地示出了安装在滑块5上的磁头15的结构。
在滑块5的端部设置有用于向磁盘2施加磁场和光的磁头15、用于接收从光源6发射的光的耦合光栅11、用于将由耦合光栅11接收的光引导至设置在磁头15附近的光施加孔径12a的光波导12、用于输出通过读取记录在磁盘2上的信息而生成的再现信号的再现片(pad)13、以及用于向设置在磁头15中的线圈提供电流的线圈引线片14。从光源6发射的光由耦合光栅11进行偏振并被输入到光波导12，这保证了光被引导到光施加孔径12a。光施加孔径12a是本发明中所指的光施加部分的一个示例，耦合光栅11是本发明中所指的光栅部分的一个示例，光波导管12是本发明中所指的光波导的一个示例，并且耦合光栅11和光波导12的组合是本发明中所指的光引导部分的一个示例。
磁盘2的沿由图1所示的箭头R指示的方向的转动使得磁头15沿与由箭头R表示的方向相反的方向上的磁道来扫描磁盘2(下文中，将扫描磁盘2的方向称为磁道扫描方向)。图3是在由箭头R表示的方向上从正面观察(即，沿磁道扫描方向从背面观察)的磁头15的示图。沿磁道扫描方向从背面按顺序在磁头15上设置产生磁通量的主磁极21、线圈23(线圈引线22从其延伸)、以及采集由主磁极21产生的磁通量并将它们反馈给线圈23和主磁极21的辅助磁极24。辅助磁极24的前部设置有通过使用GMR膜(巨磁阻膜)来检测磁场并读取记录在磁盘2上的信息的再现磁头。再现磁头未示出，因为与从磁盘2读取信息相比，本发明主要以将信息写入到磁盘2为特征。
为了对磁盘2进行信息存取，图1所示的臂致动器4驱动架臂3，架臂3通过使用抽样伺服方法，将设置在滑块5上的磁头15精确地定位在转动的磁盘2上的期望磁道上方。当磁盘2转动时，磁头15依次访问设置在磁盘2的各个磁道中的微型区域。
为了在磁盘2上记录信息，通过光波导12将从光源6发射的光引导到光施加孔径12a并施加到与主磁极21的端部相邻设置并与主磁极21的端部对准的光学组件(稍后描述)，并且将在光通过光学组件时产生的近场光施加到磁盘2上的微型区域。当使用近场光照射时，磁盘2上的微小区域被加热，并且此后立即通过主磁极21施加记录磁场。结果，磁盘2的记录膜的磁化方向根据信息而改变，从而在磁盘2上记录信息。
为了从磁盘2再现信息，使用GMR膜(未示出)来检测微小区域的磁化方向，并且根据由各个磁化产生的磁场来生成电再现信号。
对磁盘2的存取基本上如上所述进行。
下面将详细地描述磁头15。
图4示意性地示出了磁头15的立体图。图5是沿平行于磁道扫描方向的平面并穿过主磁极21截取的磁头15的剖面图；在下面的描述中，磁道扫描方向被表示为Z轴，与磁道交叉的径向被表示为X轴，而沿磁头15和磁盘2之间的间隙的方向被表示为Y轴。
如图4所示，在磁头15中在磁道扫描方向上从正面按顺序设置辅助磁极24、线圈23、光学组件25以及主磁极21。其中设置有这些组件的空间由填充部分26填充。主磁极21表示本发明中所指的磁极的示例，而光学组件25表示本发明中所指的光极的示例。填充部分26表示本发明中所指的填充部分的示例。
主磁极21和辅助磁极24由诸如Fe-Co基合金或Fe-Ni基合金的磁性材料制成。如图5所示，辅助磁极24由平行于磁盘2的平行部分24a和垂直于磁盘2并与磁道扫描方向正交的垂直部分24b组成。主磁极21的前端部21a面对磁盘2，而后端部21b与辅助磁极24的垂直部分24b相连。由填充有绝缘材料232(例如，氧化铝)的螺旋导体231(例如，铜)制成的线圈23附着在主磁极21上。因此，主磁极21构成线圈23的芯，并且由主磁极21的端部21a产生磁通量，以在辅助磁极24附近的磁盘2上的区域P中形成强磁分布。
在主磁极21的端部21a和辅助磁极24的平行部分24a之间设置有小于通过光施加孔径12a施加的光束的直径的间隙，并且在该间隙中设置有光学组件25。光学组件25具有三层结构，其中，由折射率和熔点比主磁极21高的非磁性材料(例如，层厚为660 nm的Si，n＝3.80，k＝0.01，并且熔点为1,420℃)制成的第一元件251被夹在两个第二元件252之间，第二元件252由折射率比第一元件251低而熔点比主磁极21高的非磁性材料(例如，层厚为660 nm的SiO2，n＝1.48，k＝0.0，并且熔点为1,730℃)制成。在此，材料的复合折射率表示为n-j·k，其中n表示实数部分，k表示虚数部分，而j表示虚数单位。
填充部分26填充磁头15中的空间，并且还用作主磁极21、辅助磁极24以及光学组件25的保护件。填充部分26由折射率比第一元件251低但比第二元件252高并且熔点较高的非磁性材料(例如，n＝2.56，k＝0.06并且熔点为1,840℃的TiO2)制成。为了确保使用通过光波导12传送并通过光施加孔径12a发射而没有折射的光来照射光学组件25，填充部分26优选地由折射率与芯(稍后描述)的折射率相当的材料制成，光通过该芯在波导12中传播。
当使用光照射光学组件25时，因为主磁极21、光学组件25以及填充部分26的折射率之间的差异，在第一元件251和第二元件252之间的边界处产生等离子体激光(plasmon)。结果，光学组件25朝磁盘2发射近场光。如上所述，磁极21的端部21a发射磁通量，在辅助磁极24附近的磁盘2上的区域P中形成强磁场强度分布。但是，光学组件25可以将近场光高精度地施加到施加了强磁场的区域P，因为光学组件25被设置在主磁极21和辅助磁极24之间。
根据第一实施例，主磁极21和光学组件25被制造为集成组件，因此可以将近场光高精度地施加到将被施加磁场的位置。下面将描述用于制造主磁极21和光学组件25的方法及主磁极21和光学组件25的形状特征。
在第一实施例的磁头15的制造中，在通过使用用于制造磁头的常规方法形成主磁极21之前，通过诸如光刻的技术首先形成光学组件25膜。
然后，在光学组件25上形成主磁极21膜，使用诸如FIB(聚焦离子束)设备的设备一次性地对主磁极21的端部和面对磁盘2的光学组件25进行切割工艺。该切割工艺确定了主磁极21在与磁道交叉的方向上的宽度。
图6示出了磁极和光学组件的切割工艺的示例。
在第一实施例中，主磁极21和光学组件25的端部的照射有通过光波导12传送的光L的侧面被形成为平行于磁道扫描方向的平坦表面，以使得该平坦表面距离磁头15的底面(面对磁盘2的表面)的高度不小于光束L的直径的1/。通过使用光L照射这种平坦表面，可以通过光学组件25有效地产生近场光，并且可以减少近场光的杂散光。
主磁极21和光学组件25的未照射光L的侧面被形成为使得其端部比其余部分薄。通过以这种方式形成主磁极21，可以高精度地将磁场施加到磁盘上2的微型区域，并且可以使磁场强度的减小最小化。
利用如图6所示的切割工艺，可以获得由来自光学组件25的近场光照射出的下述光斑尺寸，该光斑尺寸在与磁道交叉的方向上等于或小于主磁极21的宽度，因此可以高精度地向通过主磁极21施加了磁场的区域照射近场光。此外，根据该实施例，通过在形成主磁极21之前附加地形成光学组件25，可以利用常规的磁盘制造方法，而不需要较大的修改。此外，因为一次性地对主磁极21和光学组件25进行切割工艺，所以该实施例不需要将施加了光的位置与施加了磁场的位置对准的步骤。
下面将描述被施加到光学组件25的光L和引导光L的光波导12。
如图4所示，主磁极21和光学组件25的照射有光L的侧面被形成为平行于磁道扫描方向的平坦表面。光L到该平坦表面的入射角越大，从光L到近场光的转换效率越高。当光L被垂直施加到该平坦表面时，可以获得最高的转换效率。但是，为了垂直于光学组件25施加光，其光轴必须设置在磁头15的底面。实际上，难以产生这种光L。因此，根据该实施例，具有与和磁道(X方向)交叉的方向相同的主偏振方向的光L以大约45度的入射角施加到光学组件25。
如图6所示，被设置用来将光传送到光施加孔径12a的光波导12由芯122和包层121构成，从图1所示的光源6发射的光L通过该芯122传送，包层121包围芯122并对光进行限制。光波导12设置在与其上引出线圈引线22的侧面相对的侧面上，如图3所示，而不是其上设置有线圈23的侧面。因为线圈23具有微米量级的厚度，所以由线圈23节省的空间可以用来形成足够厚度的芯122和包层121。通过使用具有足够厚度的芯122和包层121的光波导12，可以减小由吸收导致的光损失，因此可以减小由光源6发射的光量，由此使磁头15的发热最小化。光波导12的芯122可以由具有高折射率的光学透明材料制成，例如Ta2O5。包层122可以由折射率比芯122低的材料制成，例如SiO2。
图7示出了该实施例中的电磁场强度分布的模拟结果。
图7示出了当磁头15和磁盘2之间的距离是10nm时，在从磁盘2观察与磁头15相距3nm的点处的电磁场强度分布。
在该模拟模型中，主磁极21和辅助磁极24的磁性材料是Fe(n＝2.36，k＝3,27，并且熔点为1,730℃)，第一元件251的材料是Si(n＝3.84，k＝0.016，并且熔点为1,420℃)，第二元件252的材料是SiO2(n＝1.48，k＝0.0，并且熔点为1,730℃)，填充部分26的材料是TiSO2(n＝2.56，k＝0.06，并且熔点为1,840℃)。该模拟模型的尺寸如下在与磁道交叉的方向上，主磁极21和光学组件25的组合宽度是320nm，在磁道扫描方向上，第一元件251的厚度是40nm，而在磁道扫描方向上，第二元件252的厚度是240nm。光L具有λ＝660nm的波长，并且以45度的入射角到达第一元件251的端部。
由图7可以看到，在第一元件251的比光L的波长窄的部分中出现了电磁场强度的峰值。该峰值强度是119[(v/m)2]。
图8示出了与图7相同的平面上的近场光的光斑分布图(强度分布)的曲线图。
图8的部分(A)中的曲线的水平轴表示磁头15在与磁道交叉的方向(X轴方向)上的位置；图8的部分(B)中的曲线的水平轴表示磁头15在磁道扫描方向(Z轴方向)上的位置。这些曲线的垂直轴表示光强度。
在磁道扫描方向(Z轴方向)上，该模拟模型中的近场光的半峰全宽为60nm，而在与磁道交叉的方向(X轴方向)上为240nm。该计算中使用的模拟模型中的光源6的电场幅值是1[(V/m)2]。
因此，根据第一实施例，可以使用如图8所示的小光斑以及如图7所示的强近场光来照射磁盘2。因此，光被集中在一位大小的点上，并且照射有光的位置足够地靠近将被施加电场的位置。因此，可以高密度地写入和读取信息。
根据第一实施例，仅将薄的光学组件25添加到常规磁头上，而对其余组件的形状和结构几乎没有修改。因为对制造工艺的修改较小，所以可以保持由GMR膜等制成的再现部分的性能，而不会退化。
接下来将描述本发明的第二实施例。除了辅助磁极和光学组件的形状之外，本发明的第二实施例大致与第一实施例相同。因此相同的元件由相同的标号来标记，并将省略对其的描述，而仅描述与第一实施例的差异。
图9示意性地示出了根据第二实施例的磁头15B的立体图。图10是沿平行于磁道扫描方向的平面和穿过磁头15B的主磁极21截取的磁头15B的剖面图。
如图9所示，除了根据第二实施例的磁头15B的辅助磁极24B仅包括与磁道扫描方向正交的垂直部分以外，根据第二实施例的磁头15B具有与根据图4所示的第一实施例的磁头15大致相同的结构。此外，第二实施例的磁头15B的光学组件25B中的第一元件251(参见图10)被设置得更靠近主磁极21，如图10所示。
图11示意性地示出了在磁道扫描方向上从背面观察的磁头15B的结构。
在第二实施例的磁头15B中，在辅助磁极24B中没有设置平行部分24a(参见图5)。因此，光波导12B可以延伸到靠近主磁极21的设置有光学组件25B的端部的位置。结果，光L被有效地施加到光学组件25B。
图12示出了本发明的第二实施例中的电磁场强度分布的模拟结果。
该模拟模型的组件由与图7所示的第一实施例的模拟模型相似的材料制成。在磁道扫描方向上，第一元件251的厚度是40nm，并且在磁道扫描方向上，第二元件252在更靠近主磁极21的部分中的厚度是240nm，而在较远离主磁极21的部分中的厚度是1,120nm。
在图12中，近场光具有97[(V/m)2]的峰值强度，表示施加了足够强的近场光。此外，在磁道扫描方向(Z轴方向)上，与图12相同的平面上的近场光的光斑大小是55nm，而在与磁道交叉的方向(X轴方向)上是320nm。因此，即使第一元件251和第二元件252不均衡地设置，也可以使用近场光有效地照射第一元件251。
至此，已经描述了本发明的第二实施例。接下来将描述本发明的第三实施例。本发明的第三实施例具有与第一实施例大致相同的结构。因此，相同的元件使用相同的标号来标记，并省略对其的描述，并且将仅描述与第一实施例的差异。
图13示出了根据本发明第三实施例的磁头15C的主磁极21的端部和光学组件25周围的部分的结构的示意图。
根据第三实施例的磁头15C与图4所示的第一实施例的磁头15大致相同，除了其主磁极21的端部和光学组件25覆盖有薄膜27以外，该薄膜27的厚度小于光的波长。薄膜27的折射率低于主磁极21和填充部分26的折射率并且由透明材料制成。薄膜27表示本发明中所称的涂层的示例。
图14示出了本发明的第三实施例中的电磁场强度分布的模拟结果。
除了主磁极21和光学组件25覆盖有薄膜27以外，该模拟模型与图7所示的第一实施例中的模拟模型相同。薄膜27由SiO2(n＝1.48，k＝0.0，并且熔点为1,730℃)制成，该材料是与光学组件25的第二元件252相同的材料，并且具有40 nm的厚度。在图14中，近场光具有152[(V/m)2]的峰值强度，在磁道扫描方向上的半峰全宽为60nm，而在与磁道交叉的方向上为300nm。
因为主磁极21和光学组件25覆盖有薄膜27，所以主磁极21和光学组件25受到保护，并有效地产生近场光。在第三实施例的模拟模型中，与第一实施例中的模拟模型相比，在第一元件251处产生的近场光的量可以增加约26％。
应当注意，如果在图7所示的第一实施例的模拟模型中，在与磁道交叉的方向上，仅在主磁极21和光学组件25的两个侧面上形成薄膜27，而不是也使用薄膜27覆盖主磁极21和光学组件25的端部，如图13所示，则将出现近场光的两个峰值强度。但是，通过减小更靠近磁盘2的两个主磁极21和光学组件25的端部在与磁道交叉的方向上的宽度，可以提供单个峰值强度。
图15示出了仅在主磁极21和光学组件25的两个侧面形成薄膜27的情况下，在与磁道交叉的方向上的电磁场强度分布的模拟结果。
该模拟模型与根据图7所示的第一实施例的模拟模型相同，除了在与磁道交叉的方向上主磁极21和光学组件25的宽度被减小到160nm以及在与磁道交叉的方向上，在主磁极21和光学组件25的两个侧面上形成具有40nm厚度的SiO2膜之外。在图15中，近场光具有192[(V/m)2]的峰值强度，并且在磁道扫描方向上的半峰全宽为60nm，而在与磁道交叉的方向上为140nm。
至此，已经描述了本发明的第三实施例。接下来将描述本发明的第四实施例。本发明的第四实施例也与第一实施例大致相同。因此，相同的元件使用相同的标号来标记，并省略对其的描述，并且将仅描述与第一实施例的差异。
图16示意性地示出了从磁盘2观察的根据本发明第四实施例的磁头15D的结构。
根据图4所示的第一实施例的磁头15的光学组件25的第一元件251和第二元件252在磁道扫描方向上层叠，而根据第四实施例的光学组件25的第二元件252围绕第一元件251。此外，在与磁道交叉的方向上，第一元件251的宽度被形成为比主磁极21的端部的宽度窄，以减小施加到磁盘2上的近场光的生成光斑的尺寸。
在磁头15D中，第二元件252覆盖具有高折射率的第一元件251并用作图13所示的第三实施例中的磁头15C的薄膜27。通过这种方式，具有低折射率的薄膜可以覆盖整个主磁极21和光学组件25D，或可以仅覆盖光学组件25D。通过仅在被施加了光L的端部形成薄膜，光可以有效地耦合到设置在主磁极21和辅助磁极24之间的光学组件25，由此可以增加近场光的产生效率。
至此，已经描述了本发明的第四实施例。下面将描述本发明的第五实施例。本发明的第五实施例也具有与第一实施例大致相同的结构。因此，相同的元件使用相同的标号来标记，并省略对其的描述，并且将仅描述与第一实施例的差异。
图17示出了根据本发明第五实施例的磁头15E的主磁极21和光学组件25E的端部附近的部分的结构的示意图。
图17所示的第五实施例的磁头15E与根据上述第一至第四实施例的磁头15的不同之处在于，磁头15E的光学组件25E由单种材料制成。
图18示出了第五实施例中的电磁场强度分布的模拟结果。
在该模拟模型中，在磁道扫描方向(Z轴方向)上，光学组件25E的厚度是160nm，在与磁道交叉的方向(X轴方向)上，厚度是320nm，而在垂直方向(Y轴方向)上，厚度是120nm。
在图18所示的模型中，峰值强度是44[(V/m)2]，在磁道扫描方向(Z轴方向)上，近场光的光斑尺寸是110nm，而在与磁道交叉的方向(X轴方向)上是120nm。在单层光学组件25E中，当与由具有不同折射率的两层组成的图7所示的光学组件25相比较时，出现强度峰值的区域在磁道扫描方向上延伸。但是，已经表明该延伸性实际上是不重要的。
因此，本发明中所称的光极优选地由多层构成，尽管其可以由单层制成。
至此，已经描述了本发明的第五实施例。下面将描述本发明的第六实施例。与图2所示的第一实施例相同的元件使用相同的标号来标记，并省略对其的描述，并且将仅描述差异。
图19示出了根据本发明第六实施例的滑块5F的端部周围的部分。
根据第六实施例的滑块5F与图2所示的第一实施例的滑块5的不同之处在于，磁头15被设置在滑块5F内部，而不是在其端部。滑块5F包括构成主体的AlTiC基板33、反射光的Si基板31、透明的模制玻璃34以及由芯121和包层122构成的光波导12，所有这些组件在磁道扫描方向上从前端按照该顺序层叠。磁头15位于光波导12的端部。在光波导12的芯121中设置耦合光栅11，并且在反射光并将光引导到耦合光栅11的Si基板31上形成镜面32。Si基板31表示在此所称的Si基板的示例，而模制玻璃34表示在此所称的模制玻璃的示例。镜面32表示在此所称的反射镜的示例，并且还表示在此所称的Si反射镜。
从光源6(参见图1)发射的光L到达模制玻璃34，然后被镜面32反射并被引导到耦合光栅11。在耦合光栅11处，光L被耦合到由芯121和包层122构成的光波导12中。光L通过光波导传送并被施加到磁头15的光学组件25。如果因为滑块5F的小型化尺寸或其它的原因，耦合光栅11不能被设置在滑块5F的端部，则图19所示的结构是有效的。
为了制造图19所示的滑块5F，将Si基板31与AlTiC基板33接合，其构成滑块5F的主体。Si基板31被形成为毫米或亚毫米的量级，以使得从外部设置的光源6(参见图1)发射的光L有效地进入滑块5F。
然后，通过湿法各向异性蚀刻在Si基板31上形成镜面32及其他组件。预先选择Si的晶体取向，以将在使用湿法蚀刻形成的表面反射的光传送到滑块5F中。
然后，通过压力在使用湿法蚀刻形成的Si基板31上接合透明的模制玻璃(低熔点玻璃)34，并通过抛光使不必要的部分平滑。因为进入磁头15的光束L的直径为毫米或亚毫米的量级，这使得使用物理或化学薄膜形成方法来形成薄膜几乎不可能，所以使用模制玻璃。
在设置了模制玻璃34之后，在通过模制玻璃34透射并被镜面32反射的光被引导的位置制造耦合光栅11。然后，在耦合光栅11上，由具有比模制玻璃34更高折射率的材料形成光波导12的芯121。然后在芯121上形成包层122。光波导12的厚度为微米的量级，因此可以通过使用普通的薄膜形成方法来形成。使包层122平滑并通过使用光刻技术来制造磁头15。
通过这种方式，根据第六实施例，可以通过简单的工艺容易地制造滑块5F。
在此所指的记录介质是其上通过与磁相结合地使用光或热来记录信息的记录介质。本发明可以使用具有面内磁记录膜或垂直磁记录膜的记录介质。
尽管已经描述了其中为读取记录在磁盘上信息而设置了GMR薄膜的示例，但是用于读取信息的方法不限于使用磁阻元件的方法。也可以使用光学地检测信息的方法。
尽管已经描述了其中在与设置线圈的层不同的层中制造光学组件的示例，但是可以在与线圈相同的层中制造光学组件。
尽管通过光波导将光传送到光极的端部附近的位置，但是可以通过透镜系统将光直接施加到光极的端部。
在包括Si基板和模制玻璃的滑块中，通过耦合光栅和光波导将光施加到光极，但是Si镜面反射的光可以直接施加到光极的侧面，而不通过它们传送光。
权利要求
1.一种磁头，包括从其端部发射磁通量的磁极；具有与所述磁极的所述端部对准的端部并且折射率与所述磁极的折射率不同的光极；以及将光从侧面施加到所述光极的所述端部的光施加部分。
2.根据权利要求
1所述的磁头，还包括填充部分，所述至少填充所述光施加部分和所述光极的所述端部之间的空间的光极侧部分并且折射率与所述磁极的折射率和所述光极的折射率中的任意一个不同。
3.根据权利要求
1所述的磁头，其中，所述光极的所述端部和所述磁极的所述端部在沿记录介质上的磁道的方向上彼此对准设置。
4.根据权利要求
1所述的磁头，其中，在沿记录介质上的磁道的方向上，所述光极的所述端部的宽度小于由所述光施加部分施加的光的波长。
5.根据权利要求
1所述的磁头，其中，在与记录介质上的磁道交叉的方向上，所述光极的所述端部的宽度小于或等于所述磁极的所述端部的宽度。
6.根据权利要求
1所述的磁头，其中，所述光极包括高折射率材料层和低折射率材料层，所述高折射率材料层的折射率高于所述磁极的折射率，所述低折射率材料层的折射率低于所述磁极的折射率，所述高折射率材料层和低折射率材料层在沿记录介质上的磁道的方向上层叠。
7.根据权利要求
1所述的磁头，其中，所述光极包括高折射率材料层和低折射率材料层，所述高折射率材料层的折射率高于所述磁极的折射率，所述低折射率材料层的折射率低于所述磁极的折射率，所述高折射率材料层和低折射率材料层在沿记录介质上的磁道的方向上层叠，所述高折射率材料层被设置在所述光极的较靠近所述磁极的位置。
8.根据权利要求
1所述的磁头，其中，所述光极包括夹在低折射率材料层之间的高折射率材料层，所述高折射率材料层的折射率高于所述磁极的折射率，所述低折射率材料层的折射率低于所述磁极的折射率，所述高折射率材料层和低折射率材料层在沿记录介质上的磁道的方向上层叠。
9.根据权利要求
1所述的磁头，其中，所述光极包括高折射率材料层和低折射率材料层，所述高折射率材料层的折射率高于所述磁极的折射率，并沿所述光极的所述端部在所述光极的所述端部中延伸，所述低折射率材料层的折射率低于所述磁极的折射率，并在除了其中所述高折射率材料层延伸的方向以外的所有方向上包围所述高折射率材料。
10.根据权利要求
2所述的磁头，还包括覆盖其上被所述光施加部分施加了光的侧面的覆盖部分，该覆盖部分的厚度小于所述光的波长，并且折射率低于所述磁极的折射率和所述填充部分的折射率中的任意一个。其中所述填充部分填充所述光施加部分和所述覆盖部分之间的空间。
11.根据权利要求
1所述的磁头，其中，所述光极的其上被所述光施加部分施加了光的部分是平坦表面。
12.根据权利要求
1所述的磁头，其中，所述磁极的所述端部的一部分从被施加了光的所述部分到所述光极逐渐变细。
13.根据权利要求
1所述的磁头，其中，所述光施加部分施加在与记录介质上的磁道交叉的方向上偏振的光。
14.根据权利要求
1所述的磁头，还包括接收光并将光引导至所述光施加部分的光引导部分。
15.根据权利要求
1所述的磁头，还包括接收光的照射并接受光的光栅，以及将由所述光栅接收的光引导至所述光施加部分的波导。
16.根据权利要求
1所述的磁头，还包括反射光的反射镜，其中所述光施加部分直接或间接地将由所述反射镜反射的光施加给所述光极的所述端部。
17.根据权利要求
1所述的磁头，还包括通过蚀刻Si基板而形成的并反射光的Si反射镜；以及填充所述Si基板的被蚀刻部分的模制玻璃；其中所述光施加部分直接或间接地将由所述Si反射镜反射的光施加给所述光极的所述端部。
18.一种信息存储设备，包括通过使用光和磁场对信息记录介质进行存取的磁头；支撑所述信息记录介质的介质支撑部分；以及支撑所述磁头并将所述磁头定位在所述信息记录介质上方的磁头支撑部分；所述磁头包括从其端部发射磁通量的磁极；具有与所述磁极的所述端部对准的端部并且折射率与所述磁极的折射率不同的光极；以及将光从侧面施加到所述光极的所述端部的光施加部分。
19.一种磁头，包括具有主磁极、辅助磁极以及线圈的磁场产生部分；所述线圈的端子部分；设置在所述主磁极和所述辅助磁极之间的光极，该光极的折射率与所述主磁极的折射率和所述辅助磁极的折射率中的任意一个不同；将光从侧面施加到所述光极的所述端部的光施加部分；以及接收光并将光引导到所述光施加部分的光引导部分；其中所述磁场产生部分、所述端子部分、所述光极、所述光施加部分以及所述光引导部分被设置在给定基板的同一侧面上。
20.一种信息存储设备，包括通过使用光和磁场对信息记录介质进行存取的磁头；支撑所述信息记录介质的介质支撑部分；以及支撑所述磁头并将所述磁头定位在所述信息记录介质上方的磁头支撑部分；所述磁头包括具有主磁极、辅助磁极以及线圈的磁场产生部分；所述线圈的端子部分；设置在所述主磁极和所述辅助磁极之间的光极，该光极的折射率与所述主磁极的折射率和所述辅助磁极的折射率中的任意一个不同；将光从侧面施加到所述光极的所述端部的光施加部分；以及接收光并将光引导至所述光施加部分的光引导部分；其中所述磁场产生部分、所述端子部分、所述光极、所述光施加部分、以及所述光引导部分被设置在给定基板的同一侧面上。
专利摘要
提供了一种能够将光施加到靠近施加了磁场的位置的位置，而不减小磁场强度的磁头和信息存储设备。该磁头包括从其端部发射磁通量的磁极；具有与所述磁极的所述端部对准的端部并且折射率与所述磁极的折射率不同的光极；从远离所述光极的位置将光施加到所述光极的所述端部的侧面的光施加部分；以及填充所述光施加部分和所述光极的所述端部之间的空间并且折射率与所述磁极的折射率和所述光极的折射率中的任意一个不同的填充部分。
文档编号G01Q60/22GKCN101022023SQ200610093504
公开日2007年8月22日 申请日期2006年6月23日
发明者田和文博, 长谷川信也 申请人:富士通株式会社