近接場光アンテナ励起局所円偏光生成による次世代高速度・高密度磁気記録

2012 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 23560413
• Research Institution: Nihon University
• Principal Investigator: 中川 活二 日本大学, 理工学部, 教授 (20221442)
• Keywords: 記憶・記録 / データストレージ / 磁気記録 / 熱工学 / マイクロナノデバイス / 電子・デイバス機器 / 円偏向

Research Abstract

外部磁界を印加することなくフェムト秒オーダーの円偏光パルスを垂直磁気異方性を示す媒体に照射することで、THzオーダーの速度で記録可能な光誘起磁化反転現象を利用した磁気記録手法の高密度化を目標とし、表面プラズモンを利用した局所円偏光生成の検討を行っている。
表面プラズモンアンテナへの効率的光エネルギーの伝搬方法として、Finite-Difference Time-Domain （FDTD） 法を用いて、誘電体導波路と表面プラズモンエネルギー伝搬とを組み合わせた光伝搬手法に取り組み、エネルギー利用効率を増加する光学系の構成があることを見いだした。特に、十字型開口の金属シートと金属粒子の組み合わせで効果的かつ局所的に円偏向を生成できる。この構成を発展し、更に効率的なエネルギー伝搬を実現する手法として、表面プラズモンポラリトンを使った光学系構成を研究し、表面プラズモンポラリトンを伝搬する金属シート先端に特殊な突起構造を形成することでも局所的に円偏光を生成できることを見いだした。
また、電磁界と熱伝導シミュレーション解析、アンテナ構造設計と電子ビーム露光により、磁気記録記録媒体上に表面プラズモンアンテナを試作し、フェムト秒レーザによる記録の一連の実験を行い、近接場光を用いた世界初のフェムト秒レーザによる熱アシスト磁気記録実証実験に成功した。この実験より166 nm×120 nmの記録マークを実現した。
これらの研究は、円偏向を局所的に生成する光源として用いる事も可能で有り、磁気記録以外の用途にも発展可能であり、カイラリティを有する有機分子や、円偏向に敏感な物性を、ナノメートルサイズで局所的に解析する手法としても期待でき、今後の応用分野が広い。

Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

本研究では、シミュレーションによる解析だけでなく、実験的に微細構造アンテナを作製し、さらにフェムト秒レーザでの記録実験まで行う事が非常に重要であった。これらの電磁界解析、電子ビーム露光による微細構造作製、光学実験の全てを独立に動作でき、総合的な基礎的動作実験も確認できた。これにより、最終年度に予定しているフェムト秒での熱アシスト磁気記録の実証実験が実現できる見通しである。

Strategy for Future Research Activity

高密度化に向けた微小磁区形成のため、前年度までの表面プラズモンアンテナの検討を継続し、そのフェムト秒応答について検討を重ねる。光利用効率向上のための表面プラズモンポラリトンを活用した導波路構造について継続して検討する。

Expenditure Plans for the Next FY Research Funding

該当無し．

Research Products

• [Journal Article] Circularly Polarized Light Generated by Plasmon Antenna for All-Optical Magnetic Recording (2013)
  • Author(s): K. Tamura, T. Ota, Y. Ashizawa, A. Tsukamoto, A. Itoh, S. Ohnuki, and K. Nakagawa
  • Journal Title: J. Magn. Soc. Jpn. Volume: Vol. 37 Pages: 115-118
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Highly Efficient Waveguide by Using Surface Plasmon Polaritons for Thermally Assisted Magnetic Recording (2013)
  • Author(s): Yoshito Ashizawa, Takeshi Ota, Kyosuke Tamura, and Katsuji Nakagawa
  • Journal Title: J. Magn. Soc. Jpn. Volume: Vol. 37 Pages: 111-114
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Thermally Assisted Magnetic Recording Applying Optical Near Field with Ultra Short-Time Heating (2013)
  • Author(s): K. Nakagawa, A. Tajiri, K. Tamura, S. Toriumi, Y. Ashizawa, A. Tsukamoto, A. Itoh, Y. Sasaki, S. Saito, M. Takahashi, and S. Ohnuki
  • Journal Title: J. Magn. Soc. Jpn. Volume: 1302R016 Pages: 1302R016
  • DOI: 10.3379/msjmag.1302R016
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] 近接場光を用いた熱アシスト磁気記録とナノ粒子記録媒体 (2012)
  • Author(s): 中川活二，芦澤好人，塚本新，伊藤彰義，遠藤拓，上坂保太郎，新妻清純，移川欣男
  • Journal Title: 日本大学理工学部理工学研究所研究ジャーナル Volume: 129 Pages: 11-18
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] TIME DOMAIN ANALYSIS OF NANOSCALE ELECTROMAGNETIC PROBLEMS BY A BOUNDARY INTEGRAL EQUATION METHOD WITH FAST INVERSE LAPLACE TRANSFORM (2012)
  • Author(s): S. Kishimoto, S. Ohnuki, Y. Ashizawa, K. Nakagawa, and W. C. Chew
  • Journal Title: J. of Electromagn. Waves and Appl. Volume: 26 Pages: 997-1006
  • Peer Reviewed
• [Presentation] 高密度光直接記録に向けたプラズモニッククロスアンテナの設計 (2013)
  • Author(s): 大貫進一郎, 加藤 司, 芦澤好人, 中川活二
  • Organizer: 電子情報通信学会 2013年総合大会
  • Place of Presentation: 岐阜大学
  • Year and Date: 20130320-20130320
  • Invited
• [Presentation] プラズモニック導波路及び高密度光直接記録用プラズモンアンテナの検討 (2013)
  • Author(s): 田村京介, 芦澤好人, 大貫進一郎, 中川活二
  • Organizer: 磁気記録・情報ストレージ研究会
  • Place of Presentation: 名古屋大学
  • Year and Date: 20130308-20130308
• [Presentation] ストレージ分野での表面プラズモンの活用 (2012)
  • Author(s): 中川活二
  • Organizer: アモルファス・ナノ材料第147委員会 第118回研究会
  • Place of Presentation: 主婦会館、東京
  • Year and Date: 20121207-20121207
  • Invited
• [Presentation] 熱アシスト磁気記録実現への課題およびプラズモン導波路活用の検討 (2012)
  • Author(s): 中川活二
  • Organizer: IDEMA JAPAN (日本HDD協会)
  • Place of Presentation: 発明会館、東京
  • Year and Date: 20121012-20121012
  • Invited
• [Presentation] High Efficient Waveguide by Using Surface Plasmon Polaritons for ¬Thermally Assisted Magnetic Recording (2012)
  • Author(s): Y. Ashizawa, Ta. Ota, K. Tamura, and K. Nakagawa
  • Organizer: International Conference of the Asian Union of Magnetics Societies (ICAUMS) 2012
  • Place of Presentation: Nara, Japan
  • Year and Date: 20121001-20121005
• [Presentation] Th¬ermally Assisted Magnetic Recording Applying Optical Near Field with Ultra Short-Time Heating (2012)
  • Author(s): A. Tajiri, K. Tamura, S. Toriumi, Y. Ashizawa, K. Nakagawa, A. Tsukamoto, A. Itoh, Y. Sasaki, S. Saito, M. Takahashi, and S. Ohnuki
  • Organizer: International Conference of the Asian Union of Magnetics Societies (ICAUMS) 2012
  • Place of Presentation: Nara, Japan
  • Year and Date: 20121001-20121005
• [Presentation] 光直接記録のための導波路伝搬表面プラズモンによる局所円偏光生成 (2012)
  • Author(s): 太田武志，田村京介，芦澤好人，大貫進一郎，中川 活二
  • Organizer: 平成24年電気学会基礎・材料・共通部門大会
  • Place of Presentation: 秋田大学手形キャンパス
  • Year and Date: 20120921-20120921
• [Presentation] High efficient near-field antenna with plasmonic waveguide for thermally assisted magnetic recording (2012)
  • Author(s): Y. Ashizawa, T. Ota, and Nakagawa
  • Organizer: 2012 IEEE International Magnetics Conference
  • Place of Presentation: Vancouver, Canada
  • Year and Date: 20120509-20120509
• [Presentation] Circularly Polarized Light Generated by Plasmon Antenna for All-Optical Magnetic Recording (2012)
  • Author(s): T. Ota, K. Tamura, Y. Ashizawa, A. Tsukamoto, A. Itoh, S. Ohnuki, K. Nakagawa
  • Organizer: International Conference of the Asian Union of Magnetics Societies (ICAUMS) 2012
  • Place of Presentation: Nara, Japan
  • Year and Date: 2012-10-02