專利名稱：熱輔助磁記錄的集成裝置的制作方法
熱輔助磁記錄的集成裝置 關(guān)于聯(lián)邦贊助的研究或研發(fā)的聲明
本發(fā)明是在由標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)國(guó)家機(jī)構(gòu)(NIST)基于No.70NANBlH3056協(xié)議給
予的美國(guó)政府的支持下作出的。美國(guó)政府對(duì)本發(fā)明具有某些權(quán)利。
祖且 冃豕
在熱輔助磁/光記錄領(lǐng)域內(nèi)，在高溫下將信息比特記錄在存儲(chǔ)層上，且記錄層 中的加熱區(qū)確定數(shù)據(jù)比特維數(shù)。一種方法使用在平面波導(dǎo)上制造的共面固體浸沒(méi)鏡 (PSIM)透鏡以及位于PSIM焦點(diǎn)附近的、稱之為近場(chǎng)光學(xué)傳感器的特定形狀的金 屬納米結(jié)構(gòu)。PSIM將光引入近場(chǎng)光學(xué)傳感器，以形成局部表面等離子體(LSP)。 由于金屬中的電子的集中振蕩，出現(xiàn)圍繞近場(chǎng)傳感器的高電場(chǎng)。 一部分場(chǎng)隧穿入相 鄰的存儲(chǔ)介質(zhì)并被吸收，局部地升高介質(zhì)的溫度以記錄。LSP對(duì)于近場(chǎng)傳感器的形 狀及其在波導(dǎo)中的位置是敏感的。近場(chǎng)傳感器可埋入低熱耗散的介電層。在近場(chǎng)傳 感器中，光被吸收，產(chǎn)生需要冷卻機(jī)制發(fā)揮作用的熱量。
概述
在一個(gè)方面，本發(fā)明提供一種包括配置成將電磁波匯聚于焦點(diǎn)區(qū)的第一波導(dǎo)； 以及第二波導(dǎo)，該第二波導(dǎo)包括界定一端位于焦點(diǎn)區(qū)附近的開(kāi)口的金屬結(jié)構(gòu)和位于 該開(kāi)口中的多層結(jié)構(gòu)，多層結(jié)構(gòu)包括第一層介電材料、以及位于第一層介電材料的 相對(duì)側(cè)的第二層介電材料和第三層介電材料。
另一方面，本發(fā)明提供包括用于將電磁波匯聚于焦點(diǎn)區(qū)的裝置的一種裝置，
以及包括界定一端位于第一波導(dǎo)的焦點(diǎn)區(qū)附近的開(kāi)口的金屬結(jié)構(gòu)以及位于該開(kāi)口
中的多層結(jié)構(gòu)的波導(dǎo)，多層結(jié)構(gòu)包括第一層介電材料、以及位于第一層介電材料的
相對(duì)側(cè)的第二層介電材料和第三層介電材料。
這些和各種其它的特征和優(yōu)點(diǎn)將從下面詳細(xì)說(shuō)明的閱讀中更為清楚。附圖簡(jiǎn)述


圖1是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)方面的光學(xué)傳感器的示意性側(cè)視圖。
圖2是圖1的光傳感器沿線2-2剖切得到的橫截面圖。
圖3是圖1的光傳感器的空氣承載表面的一部分的平面圖。
圖4是圖1的光傳感器的元件的立體圖。
圖5是用來(lái)模仿光傳感器的性能的存儲(chǔ)介質(zhì)的側(cè)視圖。
圖6是根據(jù)本發(fā)明另一方面的光傳感器的示意性側(cè)視圖。
圖7是圖6的光傳感器沿線7-7剖切得到的橫截面圖。
圖8是圖6的光傳感器的空氣承載表面的一部分的平面圖。
圖9是圖6的光傳感器的元件的立體圖。
發(fā)明的詳細(xì)說(shuō)明
圖1是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)方面的光傳感器10的橫截面示意圖。圖2是圖1的光 傳感器沿線2-2剖切得到的橫截面圖。光傳感器10包括兩個(gè)波導(dǎo)12和14。在本 例中，波導(dǎo)12形成包括內(nèi)核層或?qū)Ч鈱?6 (例如，可以是刊205、 SiNx或ZnS) 的固體浸沒(méi)鏡，。內(nèi)核層被夾在，例如，為八1203或Si02的包覆層18和20之 間。例如，為空氣或A1的材料22被設(shè)置在側(cè)壁24附近，用來(lái)將電磁波26反 射入?yún)R聚或焦點(diǎn)區(qū)28。側(cè)壁的形狀形成一垂直于波導(dǎo)平面的界面，用來(lái)將，例 如，為紫外線、紅外線或可見(jiàn)光的電磁波26聚集至波導(dǎo)的端部30附近的匯聚 或焦點(diǎn)區(qū)28。為便于說(shuō)明，可將電磁輻射視為光。
在一個(gè)例子中，側(cè)壁具有拋物線形狀并形成拋物面鏡。在導(dǎo)光層中行進(jìn)的光 在拋物面界面處反射并射向焦點(diǎn)28。
波導(dǎo)12是平面波導(dǎo)，在那里光耦合入波導(dǎo)且設(shè)置聚焦元件以使光匯聚于衍射 受限制的地點(diǎn)。傳播的波導(dǎo)模是通過(guò)平行于波導(dǎo)平面的電場(chǎng)極化的橫向電場(chǎng)(TE)。 本例中的匯聚元件是固體浸沒(méi)鏡(SIM)。然而，也可使用，例如，模折射率透鏡 的其它類型匯聚元件。光可以多種方式進(jìn)入波導(dǎo)12，例如通過(guò)光柵耦合、使用端 射技術(shù)、使用錐形的波導(dǎo)等。
圖3是圖1的光傳感器的空氣承載表面的一部分的平面圖。光傳感器包括被 構(gòu)造和排列成將光26聚集至空氣承載表面32的元件。
圖1、 2和3的光傳感器包括兩個(gè)波導(dǎo)12和14。波導(dǎo)12是使用已知技術(shù)^光耦合入波導(dǎo)的平面波導(dǎo)。將制造波導(dǎo)12成將光匯聚入焦點(diǎn)區(qū)28中的衍射受限制地 點(diǎn)。波導(dǎo)12包括位于兩層包覆層18和20之間的導(dǎo)光層16。包覆層具有比導(dǎo)光層 更低的折射率?？諝鈱?huì)是一種合適的包覆層。
在圖1、 2和3的例子中，波導(dǎo)12充當(dāng)將光匯聚入衍射受限制地點(diǎn)的裝置。 在一個(gè)例子中，所傳播的波導(dǎo)模是通過(guò)平行于波導(dǎo)平面定位的電場(chǎng)極化的橫向電場(chǎng) (TE)。在該例中，波導(dǎo)形成固體浸沒(méi)鏡。然而，也可使用諸如模折射率鏡或波導(dǎo) 管的其它種類的匯聚元件。光可以多種方式進(jìn)入波導(dǎo)12，例如通過(guò)光柵耦合器、 使用端射技術(shù)、使用錐形的波導(dǎo)等。
波導(dǎo)14包括形狀界定一開(kāi)口或狹槽44的金屬結(jié)構(gòu)。在本例中，開(kāi)口的壁46 和48基本是平的，并沿朝向表面32的方向收攏。因此，開(kāi)口44沿平行于波導(dǎo)12 的平面的Y方向是錐形的。即，開(kāi)口的尺寸隨著與第一波導(dǎo)的距離增加而減小。 壁位于基本垂直于波導(dǎo)12的平面的那些平面內(nèi)。每個(gè)壁相對(duì)于Y軸具有0°和60 °之間的傾角。
包括沿Z方向疊層的多個(gè)絕緣材料層52、54和56的多層結(jié)構(gòu)50位于開(kāi)口 44 內(nèi)。射向波導(dǎo)12的焦點(diǎn)區(qū)28的光在第一端58進(jìn)入開(kāi)口，并進(jìn)一步通過(guò)金屬結(jié)構(gòu) 42和多層結(jié)構(gòu)50匯聚以在開(kāi)口的第二端60形成光點(diǎn)。開(kāi)口是錐形型的，以使第 一端58比第二端60更寬。開(kāi)口44的整個(gè)錐形角可從0。變化至大約120。，但存 在最佳角度以提供最高的效率。介電層52、 54和56位于基本平行于波導(dǎo)12的平 面的平面內(nèi)。
內(nèi)核層54的折射率高于包覆層52、 56的折射率。在開(kāi)口內(nèi)，通過(guò)來(lái)自多層 結(jié)構(gòu)的外層或包覆層52和56的全內(nèi)反射，使光沿Z方向受到約束，并通過(guò)開(kāi)口 的壁46、 48使光沿X方向受到約束。在下端60處，開(kāi)口的寬度可以是幾十納米。 為了得到良好的透光率，開(kāi)口可沿光束傳播方向(即Y方向)呈錐形，并可將具 有比層54更低折射率的介電材料的薄層62涂覆在開(kāi)口的內(nèi)壁46和48上?？勺罴?地選擇介電材料62以產(chǎn)生足夠的光吞吐量至下表面60并受下表面60的約束?？?在金屬結(jié)構(gòu)的壁表面激發(fā)表面等離子激元，并在狹槽的金屬壁和層62之間的界面 處以低損耗傳播。金屬可以是，例如，金、銀或銅。
是否需要薄層62取決于波導(dǎo)14中用的內(nèi)核材料54和光波長(zhǎng)(入)。表
面等離子體(SP)是公知的沿相對(duì)介電常數(shù)Sd的介電材料和相對(duì)介電常數(shù)Sm的
金屬之間的界面?zhèn)鞑サ碾姶挪?。SP存在的條件是TM極化(磁場(chǎng)平行于界面) 且^+^〈0。例如，自由電子的金屬的Drude模型fm=1-《/w2，其中 是主體等離子體頻率而"是角頻率；條件"+~《U導(dǎo)致高頻截止于 A="PA/^7。對(duì)于銀和金來(lái)說(shuō)，"p = 3.8eV。如果將硅用作內(nèi)核材料54，則 在入=830nm處e d= 13.54，這導(dǎo)致短波長(zhǎng)截止A c= 1.24 u m。如果A =830nm，
則在硅/金界面不再有SP傳播。一種解決方法是將低折射率e ,的介電材料的薄 層插入到金屬表面和高折射率的材料之間，這導(dǎo)致A—"pA/^;。例如，對(duì) 于e產(chǎn)2.13的二氧化硅，入c》0.58um。這樣，可在具有硅內(nèi)核的波導(dǎo)14中以 入=0.83 y m低損耗地傳播SP。
可使用與波導(dǎo)12所使用的相同介電材料來(lái)構(gòu)造波導(dǎo)14，或優(yōu)化材料以提 供沿Z方向在波導(dǎo)14中的充分約束。
兩波導(dǎo)12和14可彼此疊層。光可通過(guò)衰減波耦合從波導(dǎo)12送至波導(dǎo)14。 由于波導(dǎo)14沿Y方向很短，因此可將具有高折射率但具有很少吸收的材料用 作多層結(jié)構(gòu)的內(nèi)核層，例如，硅、Cu20、 SiC、 GaP和硫?qū)倩锊Ａ?。在另?個(gè)例子中，波導(dǎo)14可定位成使波導(dǎo)12的焦點(diǎn)位于波導(dǎo)14內(nèi)以在開(kāi)口 44的底 部60獲得更緊密匯聚的光束并提高透光率。
波導(dǎo)14可使用沿X方向的厚金屬壁，它提供熱耗散通道以消除因狹縫波導(dǎo)中 的光吸收所產(chǎn)生的熱。如果傳感器用于磁記錄頭，則用于磁記錄的磁極可從Z方 向或從X方向與傳感器形成一體，以使磁極末梢位于狹槽44的端部60附近。
窄金屬開(kāi)口約束X方向的光并還提供比不設(shè)置狹槽時(shí)更高的有效導(dǎo)光率，這 沿Z軸更緊密地約束光并在狹槽的開(kāi)口處提供尖銳的電場(chǎng)梯度，在那里設(shè)置磁極 以將尖銳瞬變寫至相鄰的磁存儲(chǔ)介質(zhì)。
波導(dǎo)14的金屬結(jié)構(gòu)提供錐形的等離子體狹縫。沿Z方向，光受折射率導(dǎo)光的 約束；沿X方向，光受在端部具有納米級(jí)間隔的狹槽的錐形金屬壁形成的開(kāi)口的 約束。不管壁間隔如何窄，仍然存在傳播TM模，其電場(chǎng)基本垂直于金屬壁。
圖4是圖1的波導(dǎo)14的一部分的立體圖。開(kāi)口的壁之間的夾角e在o。至大 約120°的范圍內(nèi)。圖5是用來(lái)評(píng)價(jià)光傳感器的性能的存儲(chǔ)介質(zhì)70的側(cè)視圖。存 儲(chǔ)介質(zhì)包括襯底72、熱宿層74、阻熱層76、磁存儲(chǔ)層78以及介電層80。在一個(gè) 例子中，介電層80可包括在傳感器的空氣承載表面32和介質(zhì)的潤(rùn)滑層上的例如鉆 石類涂層(DLC)的覆層。磁存儲(chǔ)層可以是基于鈷的合金，阻熱層可以是Zr02或 Si02;熱宿層可以是銅或金，襯底可以是玻璃或硅。
為了論述根據(jù)本發(fā)明各方面的傳感器的性能，將這些傳感器的例子模型化。在下面的例子中，假設(shè)固體浸沒(méi)鏡(SIM)將光聚集于波導(dǎo)14上。SIM具有在圖 l頂部處的50ixm開(kāi)口，并以6.2um終止于波導(dǎo)12和14之間界面處。
假設(shè)入射光束的光功率為1瓦特。磁介質(zhì)包括8nm厚的介電層(n=1.5)、 15nm厚的鈷層、10nm的阻熱層以及涂覆在金屬襯底上的金熱宿層。
在一個(gè)例子中，波導(dǎo)12和14將硅作為內(nèi)核層并將氧化鋁(A1203)作為包覆 層。在入二980nm的光波長(zhǎng)處，Si具有低吸收系數(shù)( 5 xIO力的折射率n=3.67。至 于八1203包覆層，假設(shè)11=1.65。在75nm的內(nèi)核厚度處，主TE波導(dǎo)模具有傳播常 數(shù)=2.54953。
金用作波導(dǎo)14中的金屬包覆材料，其中n=0.248 + i6.669。金屬設(shè)置錐形使 之在空氣承載表面32處具有30nm寬的開(kāi)口并在頂部58處具有210nm寬的開(kāi)口 。 狹槽為147nm長(zhǎng)。在錐形狹槽的金屬壁上涂覆10nm的Si02層。壁之間的全角0 為71。。
已計(jì)算存儲(chǔ)層的中間平面內(nèi)的電場(chǎng)強(qiáng)度和吸光度。模型示出電場(chǎng)強(qiáng)度和光吸 收兩者均被約束在最大半幅全寬FWHM二 (47nm、 110nm)的位置。47nm尺寸是 沿X方向的FWHM，而110nm尺寸是沿Z方向的。經(jīng)計(jì)算15nm存儲(chǔ)層中的總吸 光度為24%。
為了比較，也對(duì)無(wú)波導(dǎo)14的情形進(jìn)行計(jì)算。結(jié)果發(fā)現(xiàn)FWHM光點(diǎn)尺寸為 (178nm、 130nm)，而存儲(chǔ)層中包括旁瓣的總吸光度為42%。這表示波導(dǎo)14以 4.4的因子壓縮SIM焦點(diǎn)，效率為57%。
另一例子使用兩個(gè)具有不同內(nèi)核材料和厚度的波導(dǎo)。在這種情形下，假設(shè)的 光波長(zhǎng)入=660nm。波導(dǎo)12使用n=2.20的lOOnm厚度的Ta205內(nèi)核層，而波導(dǎo) 14使用50nm厚的Si內(nèi)核層，其中n = 3.837 + i0.016。兩波導(dǎo)均將氧化鋁作為包 覆層，n=1.65。這兩個(gè)波導(dǎo)結(jié)合在SIM聚焦平面上。將銀作為波導(dǎo)14的金屬包覆 材料，n = 0.14 + 14.2?；蛘呖梢允褂媒?。
狹槽被設(shè)置成在空氣承載表面60處具有30nm寬的開(kāi)口以及在兩波導(dǎo)12 和14之間的界面處具有210n寬的開(kāi)口。狹槽為147nm長(zhǎng)。在錐形狹槽的內(nèi)壁 46和48上涂覆有10nm厚的Si02層。兩壁之間的全角e為71。。
同樣，將存儲(chǔ)層的中間平面處的電場(chǎng)和吸光度模型化。該模型示出電場(chǎng)強(qiáng) 度和吸光度兩者被約束在一個(gè)光點(diǎn)處，其中沿X方向的FWHM=41nm，而沿Z 方向?yàn)?1nm。存儲(chǔ)層中的總吸光度到達(dá)20%。
作為比較，還對(duì)沒(méi)有波導(dǎo)14的情形進(jìn)行計(jì)算。發(fā)現(xiàn)沿X方向的FWHM光點(diǎn)尺寸為142nm，而沿Z方向?yàn)?55nm。包括旁瓣的總吸光度為42%。在本例中， 波導(dǎo)14以7.5的因子壓縮SIM焦點(diǎn)，其光傳遞效率為47%。
另一例子假設(shè)錐形狹槽在下表面32具有30nm寬的開(kāi)口并在頂部58具有 160nm寬的開(kāi)口。狹槽為130nm長(zhǎng)。在金屬的內(nèi)壁46、 48上涂覆10nm厚的Si02 層。壁之間的全角減至53。。
在這種情形下，F(xiàn)WHM光點(diǎn)尺寸經(jīng)計(jì)算為沿X方向43nm而沿Z方向75nm， 其結(jié)果稍大于71。的錐形。但透光率提高。存儲(chǔ)層中的吸光度增至25%。這表示 波導(dǎo)14以6.8的因子壓縮SIM焦點(diǎn)，其效率為61%。
圖6是根據(jù)本發(fā)明另一方面的光傳感器90的示意性側(cè)視圖。圖7是圖6的光 傳感器沿線6-6剖切得到的橫截面圖。圖8是圖6的光傳感器的空氣承載表面的一 部分的平面圖。
在圖6-8的例子中，波導(dǎo)92是使用已知技術(shù)使光耦合于波導(dǎo)的平面波導(dǎo)。制 造波導(dǎo)92以使光匯聚在焦點(diǎn)區(qū)94的衍射受限制的地點(diǎn)。波導(dǎo)92包括位于兩包覆 層98和100之間的導(dǎo)光層96。包覆層可具有比導(dǎo)光層更低的折射率?？諝馐沁m宜 的包覆層。
在圖6、 7和8的例子中，波導(dǎo)92用來(lái)將光匯聚入折射受限制的位置。波導(dǎo) 92形成固體浸沒(méi)鏡。然而，也可使用其它類型的匯聚元件，諸如模折射率透鏡。 光可以許多方式投射入波導(dǎo)92，例如使用光柵耦合、端射技術(shù)、錐形的波導(dǎo)等。
波導(dǎo)102包括形狀界定開(kāi)口或狹槽106的金屬結(jié)構(gòu)104。在本例中，開(kāi)口的壁 108和IIO基本為平面并沿朝向空氣承載表面112的方向交匯。因此，開(kāi)口106在 與第一波導(dǎo)的平面平行的平面內(nèi)呈錐形。在開(kāi)口中設(shè)置含沿X方向?qū)盈B的多個(gè)層 116、 118和120的多層結(jié)構(gòu)114。波導(dǎo)102的結(jié)構(gòu)114中的介電波導(dǎo)層116、 118 和120基本垂直于波導(dǎo)92的平面。
射向波導(dǎo)92的焦點(diǎn)94的光在第一端122進(jìn)入開(kāi)口并進(jìn)一步通過(guò)金屬結(jié)構(gòu)104 和多層結(jié)構(gòu)114匯聚，以在開(kāi)口的第二端124形成光點(diǎn)。開(kāi)口呈錐形，以使第一端 122沿Z方向比第二端124更寬。開(kāi)口 106的全錐形角可從0。至大約120°變化。 換種說(shuō)法，開(kāi)口的每個(gè)壁可位于以O(shè)。和大約60°之間的角度相對(duì)于波導(dǎo)92的平 面傾斜的平面內(nèi)。在任何情形下都存在提供最高效率的最佳角度。
在開(kāi)口中，光通過(guò)來(lái)自多層結(jié)構(gòu)的外層116和120的全內(nèi)反射而約束在X方 向；而沿Z方向，光受在下端124處幾十納米的開(kāi)口的金屬壁108、 IIO約束。為 得到良好的透光率，開(kāi)口可沿光束傳播方向(即Y方向)呈錐形，而具有比層118更低折射率的介電材料的薄層126可涂覆在開(kāi)口的內(nèi)壁108和110上?？蓛?yōu)化該介 電材料以使其具有良好的光吞吐量和沿Z軸的約束性。
由于波導(dǎo)102沿Y方向較短，因此可將高折射率但低吸光度的材料用作多層 結(jié)構(gòu)的內(nèi)核層，例如硅。另外，可設(shè)置波導(dǎo)102以使波導(dǎo)90的聚焦平面位于該波 導(dǎo)內(nèi)，從而在開(kāi)口的底部獲得更緊密匯聚的光束并提高透光率。
金屬壁108和110可以非常厚，這提供熱耗散通道以消除因狹槽波導(dǎo)中的 光吸收產(chǎn)生的熱。如果傳感器用于磁記錄頭，則用于磁記錄的磁極可從Z方向或 從X方向與傳感器形成一體，以使磁極末梢位于狹槽106的端部124附近。
窄金屬開(kāi)口沿Z方向約束光并還提供比不設(shè)置狹槽時(shí)更高的有效導(dǎo)光率，這 導(dǎo)致沿X軸良好的約束和在狹槽的開(kāi)口處的尖銳的電場(chǎng)梯度，在那里設(shè)置磁極以 通過(guò)尖銳瞬變寫數(shù)據(jù)。
波導(dǎo)102是錐形的等離子體狹縫。沿X方向，光受折射率導(dǎo)光的約束；沿Z 方向，光受在端部具有納米間隔的兩個(gè)錐形金屬壁形成的開(kāi)口的約束。不管間隔如 何窄，仍然存在傳播TM模，其電場(chǎng)基本垂直于金屬壁。圖9是圖6的光傳感器的 元件的立體圖。
在圖6 — 8的例子中，傳播波導(dǎo)模是通過(guò)垂直于金屬壁108和110的電場(chǎng)極化 的TM。
為了論述根據(jù)圖6 — 8的傳感器的性能，將這些傳感器的每一個(gè)模型化。在下 面的例子中，制造于波導(dǎo)92中的固體浸沒(méi)鏡(SIM)將光匯聚在波導(dǎo)102上。在 下列結(jié)果中假設(shè)包括2.5nm厚的介電層(n=1.25)的磁存儲(chǔ)介質(zhì)、2.5nm厚的潤(rùn) 滑層(n) 、 12.5nm厚的鈷層、10nm的阻熱層以及金熱宿層的磁記錄介質(zhì)。
作為一個(gè)例子，第一波導(dǎo)將Ta205 (n=2.1)用作內(nèi)核材料并將A1203 (n=1.6) 用作包覆材料。在125nm的內(nèi)核厚度和660nm的光波長(zhǎng)處，主TM波導(dǎo)模具有傳 播常數(shù)=1.7154。將金用作波導(dǎo)102中的金屬錐形材料，其n=0.248+i6.669。金 屬狹槽錐形具有90°的全錐形角。假設(shè)狹槽在下端124處具有140nm的長(zhǎng)度、20nm 的寬度，在上端122具有300nm的寬度。第二波導(dǎo)使用與第一波導(dǎo)相同的介電材 料，但將內(nèi)核層的厚度選為50nm以約束沿X方向的光。10nm的Si02層126被設(shè) 置在錐形的狹槽側(cè)和多層結(jié)構(gòu)114側(cè)之間。
經(jīng)計(jì)算FWHM光點(diǎn)尺寸沿X方向?yàn)?30nm而沿Z方向?yàn)?3nm。 12.5nm磁 性層中的總吸光度為8.3%。為了比較，對(duì)不具有波導(dǎo)102的情形進(jìn)行計(jì)算。發(fā)現(xiàn) FWHM光點(diǎn)尺寸為160nmX180nm，而存儲(chǔ)層中包括側(cè)瓣的總吸光度為27.5%。這表示金屬錐形以6.7的因子壓縮SIM焦點(diǎn)，其效率為30%。
作為第二個(gè)例子，假設(shè)第一波導(dǎo)將硅(n = 3.87)用作內(nèi)核材料，并將Ta205 (n=2.1)用作包覆材料。在100nm厚和660nm光波長(zhǎng)的內(nèi)核處，主TM波導(dǎo) 模具有2.9116的有效指標(biāo)。金屬壁采用銀(n=0.14+i4.2)，而錐形的狹槽則用 硅填滿。金屬錐形狹槽具有90°的全錐形角。它在端部124處具有140nm的 長(zhǎng)度、20nm的寬度，并在開(kāi)口 94處具有300nm的寬度。10nm的SiO2層被涂 覆在金屬和介電填充物之間的狹槽的內(nèi)壁108和126上。
計(jì)算在具有上述金屬錐形狹槽的磁性層中7.5nm位置處的電場(chǎng)強(qiáng)度。發(fā)現(xiàn) FWHM光點(diǎn)尺寸沿X方向?yàn)?0nm而沿Z方向?yàn)?8nm。 12.5nm磁性層中的總吸 光度為13.2%。發(fā)現(xiàn)無(wú)金屬錐形的磁介質(zhì)中的FWHM光點(diǎn)尺寸為100nmX93nm， 而存儲(chǔ)層中的總吸光度為34.3%。這表示金屬錐形狹槽以3.7的因子壓縮介質(zhì)中的 SIM焦點(diǎn)，其效率為38%。
上述實(shí)施例和其它實(shí)施例落在下列權(quán)利要求書(shū)的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1. 一種裝置，包括第一波導(dǎo)，其配置成將電磁波匯聚于焦點(diǎn)區(qū)；以及第二波導(dǎo)，其包括界定一端位于所述焦點(diǎn)區(qū)附近的開(kāi)口以及位于所述開(kāi)口中的多層結(jié)構(gòu)的金屬結(jié)構(gòu)，所述多層結(jié)構(gòu)包括第一介電材料層以及在所述第一層相對(duì)側(cè)的第二和第三介電材料層。
2. 如權(quán)利要求l所述的裝置，其特征在于，所述開(kāi)口是錐形的。
3. 如權(quán)利要求2所述的裝置，其特征在于，所述開(kāi)口包括以相對(duì)彼此為O。 和大約120°之間的角度定位的金屬壁。
4. 如權(quán)利要求l所述的裝置，其特征在于，所述開(kāi)口包括位于基本垂直于所 述第一波導(dǎo)的平面的平面內(nèi)的金屬壁。
5. 如權(quán)利要求4所述的裝置，其特征在于，所述電磁波是由基本垂直于所述 第二波導(dǎo)中的金屬壁的電場(chǎng)極化的橫向電場(chǎng)。
6. 如權(quán)利要求2所述的裝置，其特征在于，所述開(kāi)口包括位于相對(duì)所述第一 波導(dǎo)的平面以0。和大約60°的角度傾斜的平面內(nèi)的金屬壁。
7. 如權(quán)利要求6所述的裝置，其特征在于，所述電磁波是由基本垂直于所述 第二波導(dǎo)中的金屬壁的電場(chǎng)極化的橫向磁場(chǎng)。
8. 如權(quán)利要求l所述的裝置，其特征在于，所述第一層包括高折射率的內(nèi)核 材料，所述內(nèi)核材料包括硅、Cu20、 GaP、 SiC、鉆石或硫?qū)倩锊Ａе械闹辽僖?個(gè)°
9. 如權(quán)利要求l所述的裝置，其特征在于，還包括 位于所述開(kāi)口的壁附近的第四介電材料層。
10. 如權(quán)利要求9所述的裝置，其特征在于，所述第四介電材料層具有比所述第一層更低的折射率。
11. 如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述焦點(diǎn)區(qū)位于所述第二波導(dǎo)內(nèi)。
12. —種裝置，包括 將電磁波匯聚至焦點(diǎn)區(qū)的裝置；以及波導(dǎo)，其包括界定一端位于第一波導(dǎo)的所述焦點(diǎn)區(qū)附近的開(kāi)口以及位于所述開(kāi)口中的多層結(jié)構(gòu)的金屬結(jié)構(gòu)，所述多層結(jié)構(gòu)包括第一介電材料層以及位于所述第 一層相對(duì)側(cè)的第二和第三介電材料層。
13. 如權(quán)利要求12所述的裝置，其特征在于，所述開(kāi)口是錐形的。
14. 如權(quán)利要求13所述的裝置，其特征在于，所述開(kāi)口包括以相對(duì)彼此為O °和大約120°之間的角度定位的金屬壁。
15. 如權(quán)利要求12所述的裝置，其特征在于，所述電磁波具有基本垂直于所 述開(kāi)口的壁的電場(chǎng)。
16. 如權(quán)利要求12所述的裝置，其特征在于，所述第一層包括高折射率的內(nèi) 核材料，所述內(nèi)核材料包括硅、Cu20、 GaP、 SiC、鉆石或硫?qū)倩锊Ａе械闹辽?一個(gè)。
17. 如權(quán)利要求12所述的裝置，其特征在于，還包括位于所述開(kāi)口的壁附近的第四介電材料層。
18. 如權(quán)利要求17所述的裝置，其特征在于，所述第四介電材料層具有比所 述第一層更低的折射率。
19. 如權(quán)利要求12所述的裝置，其特征在于，所述焦點(diǎn)區(qū)位于所述第二波導(dǎo)內(nèi)。
全文摘要
一種裝置包括配置成將電磁波匯聚于焦點(diǎn)區(qū)的第一波導(dǎo)以及進(jìn)一步使光集中至光點(diǎn)的第二波導(dǎo)。第二波導(dǎo)包括界定一端位于焦點(diǎn)區(qū)附近的開(kāi)口以及位于該開(kāi)口中的多層結(jié)構(gòu)的金屬結(jié)構(gòu)，所述多層結(jié)構(gòu)包括第一介電材料層以及位于所述第一層相對(duì)側(cè)的第二和第三介電材料層?？蓪⒕哂斜鹊谝唤殡妼痈偷恼凵渎实膶釉O(shè)置在第二波導(dǎo)中的開(kāi)口的內(nèi)壁附近，以有效地激發(fā)表面等離子體激元，并將其低損耗地傳播。
文檔編號(hào)G11B5/02GK101436409SQ20081017615
公開(kāi)日2009年5月20日 申請(qǐng)日期2008年11月5日 優(yōu)先權(quán)日2007年11月5日
發(fā)明者彭初兵, 金旭輝 申請(qǐng)人:希捷科技有限公司