Abstract

We demonstrate high-density–speed phase-change recording–reading by use of a pyramidal silicon structure. The contact slider, which has a pyramidal silicon probe array with height dispersion of less than 10 nm, is fabricated by use of a silicon-on-insulator wafer. By illumination with a laser beam λ=830 nm of one element of the probe array, we find the shortest phase-change mark length and the carrier-to-noise ratio to be 110 nm and 10 dB, respectively, corresponding to a data transmission rate of 2.0 MHz. This rate can be increased to 200 MHz by use of all elements of the probe array.

© 2000 Optical Society of America

Full Article  |  PDF Article

References

  • View by:
  • |
  • |
  • |

  1. E. Betzig, J. K. Trautman, R. Wolfe, E. M. Gyorgy, P. L. Finn, M. H. Kryder, and C. H. Chang, Appl. Phys. Lett. 61, 142 (1992).
    [CrossRef]
  2. S. Jiang, J. Ichihashi, H. Monobe, M. Fujihira, and M. Ohtsu, Opt. Commun. 106, 173 (1994).
    [CrossRef]
  3. S. Hosaka, T. Shintani, M. Miyamoto, A. Hirotsune, M. Terao, M. Yoshida, K. Fujita, and S. Kammer, Jpn. J. Appl. Phys. 35, 443 (1996).
    [CrossRef]
  4. M. Kourogi, T. Yatsui, and M. Ohtsu, Proc. SPIE 3791, 68 (1999).
    [CrossRef]
  5. J. Tominaga, T. Nakano, and N. Atoda, Appl. Phys. Lett. 73, 2078 (1998).
    [CrossRef]
  6. H. Yoshikawa, Y. Andoh, M. Yamamoto, K. Fukuzawa, T. Tamamura, and T. Ohkubo, Opt. Lett. 25, 67 (2000).
    [CrossRef]
  7. H. U. Dangebrink, T. Dziomba, T. Sulzbach, O. Ohlsson, C. Lehrer, and L. Frey, J. Microsc. (Oxford) 194, 335 (1999).
    [CrossRef]
  8. F. Isshiki, K. Ito, and S. Hosaka, Appl. Phys. Lett. 76, 804 (2000).
    [CrossRef]
  9. Y. J. Kim, K. Kurihara, K. Suzuki, M. Nomura, S. Mitsugi, M. Chiba, and K. Goto, Jpn. J. Appl. Phys. 39, 1538 (2000).
    [CrossRef]
  10. T. Yatsui, M. Kourogi, K. Tsutsui, J. Takahashi, and M. Ohtsu, Proc. SPIE 3791, 76 (1999).
    [CrossRef]
  11. D. W. Pohl, IBM J. Res. Dev. 39, 701 (1995).
    [CrossRef]
  12. T. R. Anthony, J. Appl. Phys. 58, 1240 (1998).
    [CrossRef]
  13. M. Yanagisawa, A. Sato, K. Ajiki, and F. Watanabe, in Tribology of Contact/Near-Contact Recording for Ultra High Density Magnetic Storage, C. S. Bhatia and A. K. Menon, eds., TRIB Vol. 6 (American Society of Mechanical Engineers, New York, 1996), p. 25.

2000 (3)

F. Isshiki, K. Ito, and S. Hosaka, Appl. Phys. Lett. 76, 804 (2000).
[CrossRef]

Y. J. Kim, K. Kurihara, K. Suzuki, M. Nomura, S. Mitsugi, M. Chiba, and K. Goto, Jpn. J. Appl. Phys. 39, 1538 (2000).
[CrossRef]

H. Yoshikawa, Y. Andoh, M. Yamamoto, K. Fukuzawa, T. Tamamura, and T. Ohkubo, Opt. Lett. 25, 67 (2000).
[CrossRef]

1999 (3)

H. U. Dangebrink, T. Dziomba, T. Sulzbach, O. Ohlsson, C. Lehrer, and L. Frey, J. Microsc. (Oxford) 194, 335 (1999).
[CrossRef]

T. Yatsui, M. Kourogi, K. Tsutsui, J. Takahashi, and M. Ohtsu, Proc. SPIE 3791, 76 (1999).
[CrossRef]

M. Kourogi, T. Yatsui, and M. Ohtsu, Proc. SPIE 3791, 68 (1999).
[CrossRef]

1998 (2)

J. Tominaga, T. Nakano, and N. Atoda, Appl. Phys. Lett. 73, 2078 (1998).
[CrossRef]

T. R. Anthony, J. Appl. Phys. 58, 1240 (1998).
[CrossRef]

1996 (1)

S. Hosaka, T. Shintani, M. Miyamoto, A. Hirotsune, M. Terao, M. Yoshida, K. Fujita, and S. Kammer, Jpn. J. Appl. Phys. 35, 443 (1996).
[CrossRef]

1995 (1)

D. W. Pohl, IBM J. Res. Dev. 39, 701 (1995).
[CrossRef]

1994 (1)

S. Jiang, J. Ichihashi, H. Monobe, M. Fujihira, and M. Ohtsu, Opt. Commun. 106, 173 (1994).
[CrossRef]

1992 (1)

E. Betzig, J. K. Trautman, R. Wolfe, E. M. Gyorgy, P. L. Finn, M. H. Kryder, and C. H. Chang, Appl. Phys. Lett. 61, 142 (1992).
[CrossRef]

Ajiki, K.

M. Yanagisawa, A. Sato, K. Ajiki, and F. Watanabe, in Tribology of Contact/Near-Contact Recording for Ultra High Density Magnetic Storage, C. S. Bhatia and A. K. Menon, eds., TRIB Vol. 6 (American Society of Mechanical Engineers, New York, 1996), p. 25.

Andoh, Y.

Anthony, T. R.

T. R. Anthony, J. Appl. Phys. 58, 1240 (1998).
[CrossRef]

Atoda, N.

J. Tominaga, T. Nakano, and N. Atoda, Appl. Phys. Lett. 73, 2078 (1998).
[CrossRef]

Betzig, E.

E. Betzig, J. K. Trautman, R. Wolfe, E. M. Gyorgy, P. L. Finn, M. H. Kryder, and C. H. Chang, Appl. Phys. Lett. 61, 142 (1992).
[CrossRef]

Chang, C. H.

E. Betzig, J. K. Trautman, R. Wolfe, E. M. Gyorgy, P. L. Finn, M. H. Kryder, and C. H. Chang, Appl. Phys. Lett. 61, 142 (1992).
[CrossRef]

Chiba, M.

Y. J. Kim, K. Kurihara, K. Suzuki, M. Nomura, S. Mitsugi, M. Chiba, and K. Goto, Jpn. J. Appl. Phys. 39, 1538 (2000).
[CrossRef]

Dangebrink, H. U.

H. U. Dangebrink, T. Dziomba, T. Sulzbach, O. Ohlsson, C. Lehrer, and L. Frey, J. Microsc. (Oxford) 194, 335 (1999).
[CrossRef]

Dziomba, T.

H. U. Dangebrink, T. Dziomba, T. Sulzbach, O. Ohlsson, C. Lehrer, and L. Frey, J. Microsc. (Oxford) 194, 335 (1999).
[CrossRef]

Finn, P. L.

E. Betzig, J. K. Trautman, R. Wolfe, E. M. Gyorgy, P. L. Finn, M. H. Kryder, and C. H. Chang, Appl. Phys. Lett. 61, 142 (1992).
[CrossRef]

Frey, L.

H. U. Dangebrink, T. Dziomba, T. Sulzbach, O. Ohlsson, C. Lehrer, and L. Frey, J. Microsc. (Oxford) 194, 335 (1999).
[CrossRef]

Fujihira, M.

S. Jiang, J. Ichihashi, H. Monobe, M. Fujihira, and M. Ohtsu, Opt. Commun. 106, 173 (1994).
[CrossRef]

Fujita, K.

S. Hosaka, T. Shintani, M. Miyamoto, A. Hirotsune, M. Terao, M. Yoshida, K. Fujita, and S. Kammer, Jpn. J. Appl. Phys. 35, 443 (1996).
[CrossRef]

Fukuzawa, K.

Goto, K.

Y. J. Kim, K. Kurihara, K. Suzuki, M. Nomura, S. Mitsugi, M. Chiba, and K. Goto, Jpn. J. Appl. Phys. 39, 1538 (2000).
[CrossRef]

Gyorgy, E. M.

E. Betzig, J. K. Trautman, R. Wolfe, E. M. Gyorgy, P. L. Finn, M. H. Kryder, and C. H. Chang, Appl. Phys. Lett. 61, 142 (1992).
[CrossRef]

Hirotsune, A.

S. Hosaka, T. Shintani, M. Miyamoto, A. Hirotsune, M. Terao, M. Yoshida, K. Fujita, and S. Kammer, Jpn. J. Appl. Phys. 35, 443 (1996).
[CrossRef]

Hosaka, S.

F. Isshiki, K. Ito, and S. Hosaka, Appl. Phys. Lett. 76, 804 (2000).
[CrossRef]

S. Hosaka, T. Shintani, M. Miyamoto, A. Hirotsune, M. Terao, M. Yoshida, K. Fujita, and S. Kammer, Jpn. J. Appl. Phys. 35, 443 (1996).
[CrossRef]

Ichihashi, J.

S. Jiang, J. Ichihashi, H. Monobe, M. Fujihira, and M. Ohtsu, Opt. Commun. 106, 173 (1994).
[CrossRef]

Isshiki, F.

F. Isshiki, K. Ito, and S. Hosaka, Appl. Phys. Lett. 76, 804 (2000).
[CrossRef]

Ito, K.

F. Isshiki, K. Ito, and S. Hosaka, Appl. Phys. Lett. 76, 804 (2000).
[CrossRef]

Jiang, S.

S. Jiang, J. Ichihashi, H. Monobe, M. Fujihira, and M. Ohtsu, Opt. Commun. 106, 173 (1994).
[CrossRef]

Kammer, S.

S. Hosaka, T. Shintani, M. Miyamoto, A. Hirotsune, M. Terao, M. Yoshida, K. Fujita, and S. Kammer, Jpn. J. Appl. Phys. 35, 443 (1996).
[CrossRef]

Kim, Y. J.

Y. J. Kim, K. Kurihara, K. Suzuki, M. Nomura, S. Mitsugi, M. Chiba, and K. Goto, Jpn. J. Appl. Phys. 39, 1538 (2000).
[CrossRef]

Kourogi, M.

M. Kourogi, T. Yatsui, and M. Ohtsu, Proc. SPIE 3791, 68 (1999).
[CrossRef]

T. Yatsui, M. Kourogi, K. Tsutsui, J. Takahashi, and M. Ohtsu, Proc. SPIE 3791, 76 (1999).
[CrossRef]

Kryder, M. H.

E. Betzig, J. K. Trautman, R. Wolfe, E. M. Gyorgy, P. L. Finn, M. H. Kryder, and C. H. Chang, Appl. Phys. Lett. 61, 142 (1992).
[CrossRef]

Kurihara, K.

Y. J. Kim, K. Kurihara, K. Suzuki, M. Nomura, S. Mitsugi, M. Chiba, and K. Goto, Jpn. J. Appl. Phys. 39, 1538 (2000).
[CrossRef]

Lehrer, C.

H. U. Dangebrink, T. Dziomba, T. Sulzbach, O. Ohlsson, C. Lehrer, and L. Frey, J. Microsc. (Oxford) 194, 335 (1999).
[CrossRef]

Mitsugi, S.

Y. J. Kim, K. Kurihara, K. Suzuki, M. Nomura, S. Mitsugi, M. Chiba, and K. Goto, Jpn. J. Appl. Phys. 39, 1538 (2000).
[CrossRef]

Miyamoto, M.

S. Hosaka, T. Shintani, M. Miyamoto, A. Hirotsune, M. Terao, M. Yoshida, K. Fujita, and S. Kammer, Jpn. J. Appl. Phys. 35, 443 (1996).
[CrossRef]

Monobe, H.

S. Jiang, J. Ichihashi, H. Monobe, M. Fujihira, and M. Ohtsu, Opt. Commun. 106, 173 (1994).
[CrossRef]

Nakano, T.

J. Tominaga, T. Nakano, and N. Atoda, Appl. Phys. Lett. 73, 2078 (1998).
[CrossRef]

Nomura, M.

Y. J. Kim, K. Kurihara, K. Suzuki, M. Nomura, S. Mitsugi, M. Chiba, and K. Goto, Jpn. J. Appl. Phys. 39, 1538 (2000).
[CrossRef]

Ohkubo, T.

Ohlsson, O.

H. U. Dangebrink, T. Dziomba, T. Sulzbach, O. Ohlsson, C. Lehrer, and L. Frey, J. Microsc. (Oxford) 194, 335 (1999).
[CrossRef]

Ohtsu, M.

M. Kourogi, T. Yatsui, and M. Ohtsu, Proc. SPIE 3791, 68 (1999).
[CrossRef]

T. Yatsui, M. Kourogi, K. Tsutsui, J. Takahashi, and M. Ohtsu, Proc. SPIE 3791, 76 (1999).
[CrossRef]

S. Jiang, J. Ichihashi, H. Monobe, M. Fujihira, and M. Ohtsu, Opt. Commun. 106, 173 (1994).
[CrossRef]

Pohl, D. W.

D. W. Pohl, IBM J. Res. Dev. 39, 701 (1995).
[CrossRef]

Sato, A.

M. Yanagisawa, A. Sato, K. Ajiki, and F. Watanabe, in Tribology of Contact/Near-Contact Recording for Ultra High Density Magnetic Storage, C. S. Bhatia and A. K. Menon, eds., TRIB Vol. 6 (American Society of Mechanical Engineers, New York, 1996), p. 25.

Shintani, T.

S. Hosaka, T. Shintani, M. Miyamoto, A. Hirotsune, M. Terao, M. Yoshida, K. Fujita, and S. Kammer, Jpn. J. Appl. Phys. 35, 443 (1996).
[CrossRef]

Sulzbach, T.

H. U. Dangebrink, T. Dziomba, T. Sulzbach, O. Ohlsson, C. Lehrer, and L. Frey, J. Microsc. (Oxford) 194, 335 (1999).
[CrossRef]

Suzuki, K.

Y. J. Kim, K. Kurihara, K. Suzuki, M. Nomura, S. Mitsugi, M. Chiba, and K. Goto, Jpn. J. Appl. Phys. 39, 1538 (2000).
[CrossRef]

Takahashi, J.

T. Yatsui, M. Kourogi, K. Tsutsui, J. Takahashi, and M. Ohtsu, Proc. SPIE 3791, 76 (1999).
[CrossRef]

Tamamura, T.

Terao, M.

S. Hosaka, T. Shintani, M. Miyamoto, A. Hirotsune, M. Terao, M. Yoshida, K. Fujita, and S. Kammer, Jpn. J. Appl. Phys. 35, 443 (1996).
[CrossRef]

Tominaga, J.

J. Tominaga, T. Nakano, and N. Atoda, Appl. Phys. Lett. 73, 2078 (1998).
[CrossRef]

Trautman, J. K.

E. Betzig, J. K. Trautman, R. Wolfe, E. M. Gyorgy, P. L. Finn, M. H. Kryder, and C. H. Chang, Appl. Phys. Lett. 61, 142 (1992).
[CrossRef]

Tsutsui, K.

T. Yatsui, M. Kourogi, K. Tsutsui, J. Takahashi, and M. Ohtsu, Proc. SPIE 3791, 76 (1999).
[CrossRef]

Watanabe, F.

M. Yanagisawa, A. Sato, K. Ajiki, and F. Watanabe, in Tribology of Contact/Near-Contact Recording for Ultra High Density Magnetic Storage, C. S. Bhatia and A. K. Menon, eds., TRIB Vol. 6 (American Society of Mechanical Engineers, New York, 1996), p. 25.

Wolfe, R.

E. Betzig, J. K. Trautman, R. Wolfe, E. M. Gyorgy, P. L. Finn, M. H. Kryder, and C. H. Chang, Appl. Phys. Lett. 61, 142 (1992).
[CrossRef]

Yamamoto, M.

Yanagisawa, M.

M. Yanagisawa, A. Sato, K. Ajiki, and F. Watanabe, in Tribology of Contact/Near-Contact Recording for Ultra High Density Magnetic Storage, C. S. Bhatia and A. K. Menon, eds., TRIB Vol. 6 (American Society of Mechanical Engineers, New York, 1996), p. 25.

Yatsui, T.

M. Kourogi, T. Yatsui, and M. Ohtsu, Proc. SPIE 3791, 68 (1999).
[CrossRef]

T. Yatsui, M. Kourogi, K. Tsutsui, J. Takahashi, and M. Ohtsu, Proc. SPIE 3791, 76 (1999).
[CrossRef]

Yoshida, M.

S. Hosaka, T. Shintani, M. Miyamoto, A. Hirotsune, M. Terao, M. Yoshida, K. Fujita, and S. Kammer, Jpn. J. Appl. Phys. 35, 443 (1996).
[CrossRef]

Yoshikawa, H.

Appl. Phys. Lett. (3)

E. Betzig, J. K. Trautman, R. Wolfe, E. M. Gyorgy, P. L. Finn, M. H. Kryder, and C. H. Chang, Appl. Phys. Lett. 61, 142 (1992).
[CrossRef]

J. Tominaga, T. Nakano, and N. Atoda, Appl. Phys. Lett. 73, 2078 (1998).
[CrossRef]

F. Isshiki, K. Ito, and S. Hosaka, Appl. Phys. Lett. 76, 804 (2000).
[CrossRef]

IBM J. Res. Dev. (1)

D. W. Pohl, IBM J. Res. Dev. 39, 701 (1995).
[CrossRef]

J. Appl. Phys. (1)

T. R. Anthony, J. Appl. Phys. 58, 1240 (1998).
[CrossRef]

J. Microsc. (Oxford) (1)

H. U. Dangebrink, T. Dziomba, T. Sulzbach, O. Ohlsson, C. Lehrer, and L. Frey, J. Microsc. (Oxford) 194, 335 (1999).
[CrossRef]

Jpn. J. Appl. Phys. (2)

Y. J. Kim, K. Kurihara, K. Suzuki, M. Nomura, S. Mitsugi, M. Chiba, and K. Goto, Jpn. J. Appl. Phys. 39, 1538 (2000).
[CrossRef]

S. Hosaka, T. Shintani, M. Miyamoto, A. Hirotsune, M. Terao, M. Yoshida, K. Fujita, and S. Kammer, Jpn. J. Appl. Phys. 35, 443 (1996).
[CrossRef]

Opt. Commun. (1)

S. Jiang, J. Ichihashi, H. Monobe, M. Fujihira, and M. Ohtsu, Opt. Commun. 106, 173 (1994).
[CrossRef]

Opt. Lett. (1)

Proc. SPIE (2)

M. Kourogi, T. Yatsui, and M. Ohtsu, Proc. SPIE 3791, 68 (1999).
[CrossRef]

T. Yatsui, M. Kourogi, K. Tsutsui, J. Takahashi, and M. Ohtsu, Proc. SPIE 3791, 76 (1999).
[CrossRef]

Other (1)

M. Yanagisawa, A. Sato, K. Ajiki, and F. Watanabe, in Tribology of Contact/Near-Contact Recording for Ultra High Density Magnetic Storage, C. S. Bhatia and A. K. Menon, eds., TRIB Vol. 6 (American Society of Mechanical Engineers, New York, 1996), p. 25.

Cited By

OSA participates in CrossRef's Cited-By Linking service. Citing articles from OSA journals and other participating publishers are listed here.

Alert me when this article is cited.


Figures (4)

Fig. 1
Fig. 1

(a) Contact slider with a pyramidal silicon probe array. (b) Pyramidal silicon probe (Lm mesa length). (c) Schematic of the data storage system with the slider: LD, laser diode.

Fig. 2
Fig. 2

Schematic of the process of fabrication of a contact slider with a pyramidal silicon probe array: (a) anodic bonding [step (i)]; (b) anisotropic etching for fabrication of the probe array, the bank, and the pads [step (ii)]; (c) result of step (ii); (d) result of step (iv). (e) Magnified scanning electron microscopic image of the fabricated pyramidal silicon probe array. sub., substrate.

Fig. 3
Fig. 3

Schematic of the experimental setup for phase-change recording–reading by the contact slider. APD, avalanche photodiode; LD, laser diode; NA’s, numerical apertures.

Fig. 4
Fig. 4

(a) Magnified scanning electron microscopic image of the pyramidal silicon probe tip used for optical near-field recording–reading. (b) Dependence of the CNR on mark length for (filled circles) the optical near field with the pyramidal silicon probe and (open circles) propagating light focused by an object lens.

Metrics