近接場光による超高密度光メモリの為のピラミッド型記録再生ヘッドアレイの開発

2001 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 12555011
• 研究機関: 東京工業大学
• 研究代表者: 大津 元一 東京工業大学, 大学院・総合理工学研究科, 教授 (70114858)
• 研究分担者: 高橋 淳一 株式会社リコー, 研究開発本部・中央研究所・材料デバイス研究センター, 主席係長研究員 ; 興梠 元伸 東京工業大学, 大学院・総合理工学研究科, 助手 (10251662)
• キーワード: 近接場光 / 光メモリ / トラッキング / 光偏向 / 固浸レンズ / 記録密度

研究概要

高性能のピラミッド型記録再生ヘッドアレイを実現するために、次の項目を遂行し、成果を得た。
(1)モード間干渉効果を利用し、高強度、小スポットの近接場光を発生するための電磁場数値解析を行った結果、正四角錐形よりも横長型のピラミッド形のヘッドが優れていることを見出した。これをもとにシリコンの異方性エッチングにより作成し、幅200nm、長さ100μmの先端寸法をもつヘッドを実現することができた。
(2)光記録再生の際のトラッキング制御を行うために、上記(1)で作成したヘッドから発生する近接場光のスポットを空間的に偏向する方法を考案した。すなわち、微小電気光学変調デバイスを開発し、それを透過する光ビームを印加電圧変調により偏向した。その結果、2nm/Vの偏向効率が得られ、これは当初のトラッキング制御の要求を満たすことを確認した。
(3)上記(1)のヘッドから発生する近接場光のエネルギーをさらに増大させるために固浸レンズ(SIL)を作りつける方法を考案した。すなわちこのSILをヘッドの裏面にフォトリソによる円柱状レジストパターン形成、半球レジスト作成、反応性イオンエッチングによるレジスト形状のシリコンへの転写、により作成した。このSILの高さは1μm、直径は15μmである。これによる集光効果のため近接場光のエネルギーが増加していることを確認した。
(4)以上の結果をもとに、ヘッドアレイ、それを囲むパッドなどを作成した。また光ディスク回転のためのスピンスタンドを整備し、記録再生実験を行い、今後、記録密度1Tb/in^2、再生の際のCNR40dbを得るための方針として、相変化型記録媒体の相変化方向の選択、反射モードによる再生が有望である見通しを得た。

研究成果

• [文献書誌] H.N.Aiyer, T.Kawazoe, J.Lim, Y.Echigo, M.Ohtsu: "Mercury treatment of optical near-field fibre probes for smoother tips with reduced light leakage"Nanotechnology. 17・1. 368-371 (2001)
• [文献書誌] H.Fukuda, T.Saiki, M.Ohtsu: "Diagnostics of Semiconductor Devices beyond the Diffraction Limit of Light"Sensors and Materials. 13・8. 445-460 (2001)
• [文献書誌] H.Fukuda, M.Ohtsu: "Near-Field Photocurrent Measurements of Si p-n Junctin Under the Reverse-bias Condition"Jpn. J. Appl. Phys.. 40・3B. L286-L288 (2001)
• [文献書誌] M.Ohtsu, K.Kobayashi, H.Ito, G.H.Lee: "Nanofabrication and Atom Manipulation by Optical Near-Field and Relevant Quantum Optical Theory"Proc. IEEE. 88・9. 1499-1518 (2000)
• [文献書誌] T.Yatsui, M.Kourogi, K.Tsutsui, J.Takahashi, M.Ohtsu: "High density/speed optical near field recording/reading with a pyramidal silicon probe on a contact slider"Optics. Lett.. 25・17. 1279-1281 (2000)
• [文献書誌] 大津元一: "光の小さな粒"裳華房. 139 (2001)