CN108807663A - 磁阻效应器件及高频器件 - Google Patents

磁阻效应器件及高频器件 Download PDF

Info

Publication number
CN108807663A
CN108807663A CN201810379752.1A CN201810379752A CN108807663A CN 108807663 A CN108807663 A CN 108807663A CN 201810379752 A CN201810379752 A CN 201810379752A CN 108807663 A CN108807663 A CN 108807663A
Authority
CN
China
Prior art keywords
magneto
resistance effect
magnetic field
effect element
field generator
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201810379752.1A
Other languages
English (en)
Inventor
山根健量
占部顺郎
占部顺一郎
铃木健司
志村淳
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
TDK Corp
Original Assignee
TDK Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by TDK Corp filed Critical TDK Corp
Publication of CN108807663A publication Critical patent/CN108807663A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F10/00—Thin magnetic films, e.g. of one-domain structure
    • H01F10/32—Spin-exchange-coupled multilayers, e.g. nanostructured superlattices
    • H01F10/324—Exchange coupling of magnetic film pairs via a very thin non-magnetic spacer, e.g. by exchange with conduction electrons of the spacer
    • H01F10/329—Spin-exchange coupled multilayers wherein the magnetisation of the free layer is switched by a spin-polarised current, e.g. spin torque effect
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N50/00—Galvanomagnetic devices
    • H10N50/10—Magnetoresistive devices
    • G—PHYSICS
    • G11—INFORMATION STORAGE
    • G11C—STATIC STORES
    • G11C11/00—Digital stores characterised by the use of particular electric or magnetic storage elements; Storage elements therefor
    • G11C11/02—Digital stores characterised by the use of particular electric or magnetic storage elements; Storage elements therefor using magnetic elements
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F10/00—Thin magnetic films, e.g. of one-domain structure
    • H01F10/32—Spin-exchange-coupled multilayers, e.g. nanostructured superlattices
    • H01F10/324—Exchange coupling of magnetic film pairs via a very thin non-magnetic spacer, e.g. by exchange with conduction electrons of the spacer
    • H01F10/3254—Exchange coupling of magnetic film pairs via a very thin non-magnetic spacer, e.g. by exchange with conduction electrons of the spacer the spacer being semiconducting or insulating, e.g. for spin tunnel junction [STJ]
    • H01F10/3259—Spin-exchange-coupled multilayers comprising at least a nanooxide layer [NOL], e.g. with a NOL spacer
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01P—WAVEGUIDES; RESONATORS, LINES, OR OTHER DEVICES OF THE WAVEGUIDE TYPE
    • H01P1/00—Auxiliary devices
    • H01P1/20—Frequency-selective devices, e.g. filters
    • H01P1/215—Frequency-selective devices, e.g. filters using ferromagnetic material
    • H01P1/218—Frequency-selective devices, e.g. filters using ferromagnetic material the ferromagnetic material acting as a frequency selective coupling element, e.g. YIG-filters
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03H—IMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
    • H03H11/00—Networks using active elements
    • H03H11/02—Multiple-port networks
    • H03H11/04—Frequency selective two-port networks
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03H—IMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
    • H03H2/00—Networks using elements or techniques not provided for in groups H03H3/00 - H03H21/00
    • G—PHYSICS
    • G11—INFORMATION STORAGE
    • G11C—STATIC STORES
    • G11C11/00—Digital stores characterised by the use of particular electric or magnetic storage elements; Storage elements therefor
    • G11C11/02—Digital stores characterised by the use of particular electric or magnetic storage elements; Storage elements therefor using magnetic elements
    • G11C11/14—Digital stores characterised by the use of particular electric or magnetic storage elements; Storage elements therefor using magnetic elements using thin-film elements
    • G11C11/15—Digital stores characterised by the use of particular electric or magnetic storage elements; Storage elements therefor using magnetic elements using thin-film elements using multiple magnetic layers
    • G—PHYSICS
    • G11—INFORMATION STORAGE
    • G11C—STATIC STORES
    • G11C11/00—Digital stores characterised by the use of particular electric or magnetic storage elements; Storage elements therefor
    • G11C11/02—Digital stores characterised by the use of particular electric or magnetic storage elements; Storage elements therefor using magnetic elements
    • G11C11/16—Digital stores characterised by the use of particular electric or magnetic storage elements; Storage elements therefor using magnetic elements using elements in which the storage effect is based on magnetic spin effect
    • G—PHYSICS
    • G11—INFORMATION STORAGE
    • G11C—STATIC STORES
    • G11C11/00—Digital stores characterised by the use of particular electric or magnetic storage elements; Storage elements therefor
    • G11C11/02—Digital stores characterised by the use of particular electric or magnetic storage elements; Storage elements therefor using magnetic elements
    • G11C11/16—Digital stores characterised by the use of particular electric or magnetic storage elements; Storage elements therefor using magnetic elements using elements in which the storage effect is based on magnetic spin effect
    • G11C11/165—Auxiliary circuits
    • G11C11/1673—Reading or sensing circuits or methods
    • G—PHYSICS
    • G11—INFORMATION STORAGE
    • G11C—STATIC STORES
    • G11C11/00—Digital stores characterised by the use of particular electric or magnetic storage elements; Storage elements therefor
    • G11C11/02—Digital stores characterised by the use of particular electric or magnetic storage elements; Storage elements therefor using magnetic elements
    • G11C11/16—Digital stores characterised by the use of particular electric or magnetic storage elements; Storage elements therefor using magnetic elements using elements in which the storage effect is based on magnetic spin effect
    • G11C11/165—Auxiliary circuits
    • G11C11/1675—Writing or programming circuits or methods
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F10/00—Thin magnetic films, e.g. of one-domain structure
    • H01F10/32—Spin-exchange-coupled multilayers, e.g. nanostructured superlattices
    • H01F10/324—Exchange coupling of magnetic film pairs via a very thin non-magnetic spacer, e.g. by exchange with conduction electrons of the spacer
    • H01F10/325—Exchange coupling of magnetic film pairs via a very thin non-magnetic spacer, e.g. by exchange with conduction electrons of the spacer the spacer being noble metal
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F10/00—Thin magnetic films, e.g. of one-domain structure
    • H01F10/32—Spin-exchange-coupled multilayers, e.g. nanostructured superlattices
    • H01F10/324—Exchange coupling of magnetic film pairs via a very thin non-magnetic spacer, e.g. by exchange with conduction electrons of the spacer
    • H01F10/3254—Exchange coupling of magnetic film pairs via a very thin non-magnetic spacer, e.g. by exchange with conduction electrons of the spacer the spacer being semiconducting or insulating, e.g. for spin tunnel junction [STJ]

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Hall/Mr Elements (AREA)
  • Magnetic Heads (AREA)

Abstract

本发明提供一种作为高频滤波器等高频器件起作用的磁阻效应器件。该磁阻效应器件具备：第一端口；第二端口；磁阻效应元件；第一信号线路，其与上述第一端口连接，并对上述磁阻效应元件施加高频磁场；第二信号线路，其将上述第二端口和上述磁阻效应元件相连；以及直流施加端子，其能够连接在上述磁阻效应元件的层叠方向上施加直流电流或直流电压的电源，上述第一信号线路在上述磁阻效应元件的层叠方向或与层叠方向正交的面内方向的位置具有沿第一方向延伸的磁场发生部，在从配置有上述磁场发生部的上述层叠方向或上述面内方向观察时，上述磁场发生部和上述磁阻效应元件具有重叠的部分。

Description

磁阻效应器件及高频器件
技术领域
本发明涉及磁阻效应器件及高频器件。
背景技术
近年来，随着手机等移动通信终端的高功能化，无线通信的高速化正在发展。通信速度与所使用的频率的带宽成正比，因此，通信所需要的频带增加。随之，移动通信终端所需要的高频滤波器的搭载数量也增加。
另外，近年正在作为新的有望能够应用于高频用部件中的领域是自旋电子学。其中备受关注的现象之一是磁阻效应元件带来的铁磁共振(参考非专利文献1)。
在磁阻效应元件中流通交流电流的同时，由磁场施加机构施加磁场，由此，能够使磁阻效应元件产生铁磁共振。一旦产生铁磁共振，在与铁磁共振频率对应的频率下磁阻效应元件的电阻值周期性振动。磁阻效应元件的铁磁共振频率因施加于磁阻效应元件的磁场的强度而变化，通常，其共振频率是几GHz到几十GHz的高频带。
现有技术文献
非专利文献
非专利文献1：Journal Of Applied Physics 99,08N503,17 November 2006.
发明内容
发明所要解决的技术问题
如上所述，正在探讨研究利用了铁磁共振现象的高频振荡元件。但是，关于铁磁共振现象的其它用途的具体探讨研究尚不充分。
本发明是鉴于上述问题而完成的，提供一种利用铁磁共振现象作为高频滤波器等高频器件发挥作用的磁阻效应器件。
用于解决技术问题的手段
为了解决上述技术问题，研究了将利用铁磁共振现象的磁阻效应器件作为高频器件使用的方法。其结果发现了利用由铁磁共振现象引起的磁阻效应元件的电阻值变化的磁阻效应器件，该磁阻效应器件作为高频器件起作用。
另外，为了提高高频器件的输出特性，优选对磁阻效应元件有效地施加大的高频磁场，增大磁阻效应元件的电阻值变化量。由此，发现了能够向磁阻效应元件有效地施加大的高频磁场的磁阻效应器件的结构。
即，本发明为了解决上述技术问题，提供以下方案。
(1)第一实施方式的磁阻效应器件具备：第一端口，其输入信号；第二端口，其输出信号；磁阻效应元件，其具有第一铁磁性层、第二铁磁性层、和夹持于第一铁磁性层和第二铁磁性层之间的间隔层；第一信号线路，其与上述第一端口连接，流通对应于从上述第一端口输入的信号的高频电流流动，并对上述磁阻效应元件施加高频磁场；第二信号线路，其将上述第二端口和上述磁阻效应元件相连；直流施加端子，其能够连接在上述磁阻效应元件的层叠方向上施加直流电流或直流电压的电源，上述第一信号线路在上述磁阻效应元件的层叠方向或与层叠方向正交的面内方向的位置具有沿第一方向延伸的磁场发生部，从配置有上述磁场发生部的上述层叠方向或上述面内方向观察时，上述磁场发生部和上述磁阻效应元件具有重叠的部分。
(2)在上述实施方式所涉及的磁阻效应器件中，从配置有上述磁场发生部的上述层叠方向或上述面内方向观察时，上述磁场发生部与上述磁阻效应元件的整个面重叠、或者上述磁阻效应元件遍及与上述第一方向正交的第二方向与上述磁场发生部重叠。
(3)在上述实施方式所涉及的磁阻效应器件中，在将上述磁场发生部设置于上述磁阻效应元件的层叠方向的情况下，上述磁场发生部的宽度为上述磁阻效应元件的宽度的0.5倍以上且10倍以下。
(4)在上述实施方式所涉及的磁阻效应器件中，上述磁场发生部的宽度为100nm以上且800nm以下。
(5)在上述实施方式所涉及的磁阻效应器件中，上述磁场发生部的厚度为50nm以上且500nm以下。
(6)在上述实施方式所涉及的磁阻效应器件中，在将上述磁场发生部设置于上述磁阻效应元件的面内方向的情况下，上述磁场发生部的厚度为上述磁阻效应元件的厚度的3倍以上且50倍以下。
(7)在上述实施方式所涉及的磁阻效应器件中，上述磁场发生部的宽度为50nm以上且500nm以下。
(8)在上述实施方式所涉及的磁阻效应器件中，上述磁场发生部的厚度为100nm以上且800nm以下。
(9)在上述实施方式所涉及的磁阻效应器件中，上述磁场发生部和上述磁阻效应元件的距离为500nm以下。
(10)在上述实施方式所涉及的磁阻效应器件中，上述磁场发生部沿上述第一方向延伸的长度为20μm以下。
(11)在上述实施方式所涉及的磁阻效应器件中，上述磁场发生部的对上述磁阻效应元件的上述第一铁磁性层或上述第二铁磁性层施加的高频磁场的方向、和上述磁阻效应元件的上述第一铁磁性层或上述第二铁磁性层的易磁化方向构成的角为5°以上且65°以下。
(12)在上述实施方式所涉及的磁阻效应器件中，上述磁阻效应元件相对于上述直流施加端子串联或并联地设有多个。
(13)第二实施方式所涉及的高频器件使用上述实施方式所涉及的磁阻效应器件。
发明效果
根据上述实施方式的磁阻效应器件，能够将利用铁磁共振现象的磁阻效应器件作为高频滤波器或放大器等高频器件使用。
另外，根据上述实施方式所涉及的磁阻效应器件，能够对磁阻效应元件有效地施加大的高频磁场。
附图说明
图1是第一实施方式所涉及的磁阻效应器件的示意图。
图2是第一实施方式所涉及的磁阻效应器件的磁阻效应元件附近的立体示意图。
图3是第一实施方式所涉及的磁阻效应器件及从z方向观察时磁场发生部和磁阻效应元件未重叠的磁阻效应器件的磁阻效应元件附近的z方向俯视图。
图4是测定改变从z方向观察时磁场发生部和磁阻效应元件的重叠状态时的磁阻效应器件的输出信号强度的结果。
图5是表示在第一实施方式所涉及的磁阻效应器件中改变磁阻效应元件的宽度和磁场发生部的宽度的相对关系时的高频磁场的强度的关系的图。
图6是表示在第一实施方式的磁阻效应器件中改变磁场发生部的宽度时对磁阻效应元件施加的高频磁场的强度的关系的图。
图7是表示在第一实施方式的磁阻效应器件中改变磁场发生部的厚度时对磁阻效应元件施加的高频磁场的强度的关系的图。
图8是表示在第一实施方式的磁阻效应器件中改变磁场发生部和磁阻效应元件的距离时对磁阻效应元件施加的高频磁场的强度的关系的图。
图9是表示在第一实施方式的磁阻效应器件中改变磁场发生部的长度时对磁阻效应元件施加的高频磁场的强度的关系的图。
图10是表示对磁阻效应元件的磁化自由层施加的高频磁场的方向和磁化固定层的易磁化方向的关系的图。
图11是表示改变对磁化自由层施加的高频磁场的方向和磁化固定层的易磁化方向构成的角度时磁阻效应器件输出的输出电压的振幅的变化的图。
图12是表示在对磁阻效应元件施加的直流电流一定的情况下对磁阻效应器件输入的高频信号的频率和输出的电压的振幅的关系的图。
图13是表示在对磁阻效应元件施加的外部磁场一定的情况下对磁阻效应器件输入的高频信号的频率和输出的电压的振幅的关系的图。
图14是第二实施方式的磁阻效应器件的磁阻效应元件附近的立体示意图。
图15是第二实施方式的磁阻效应器件及从y方向观察时磁场发生部和磁阻效应元件未重叠的磁阻效应器件的磁阻效应元件附近的y方向俯视图。
图16是测定改变从y方向观察时磁场发生部和磁阻效应元件的重叠状态时的磁阻效应器件的输出信号强度的结果。
图17是表示在第二实施方式所涉及的磁阻效应器件中改变磁场发生部的厚度时对磁阻效应元件施加的高频磁场的强度的关系的图。
图18是表示在第二实施方式所涉及的磁阻效应器件中改变磁场发生部的宽度时对磁阻效应元件施加的高频磁场的强度的关系的图。
图19是表示在第二实施方式的磁阻效应器件中改变磁场发生部和磁阻效应元件的距离时对磁阻效应元件施加的高频磁场的强度的关系的图。
图20是表示在第二实施方式的磁阻效应器件中改变磁场发生部的长度变化时对磁阻效应元件施加的高频磁场的强度的关系的图。
图21是第三实施方式所涉及的磁阻效应器件的示意图。
图22是第四实施方式所涉及的磁阻效应器件的示意图。
符号说明
1……第一端口、2……第二端口、10……磁阻效应元件、11……磁化固定层、12……磁化自由层、13……间隔层、14……下部电极、15……上部电极、20……第一信号线路、21……磁场发生部、30……第二信号线路、31……第三信号线路、40……直流施加端子、41……电源、42……电感器、G……地线、100、101、102、103……磁阻效应器件
具体实施方式
下面，适当参照附图详细说明磁阻效应器件。在以下的说明中使用的附图有时为了使特征清楚易懂而放大示出了特征部分，并且各构成要素的尺寸比例等有时与实际不同。以下说明中例示的材料、尺寸等仅为示例，本发明不限于此，可以在实现本发明效果的范围内适当变更来实施。
(第一实施方式)
图1是表示第一实施方式的磁阻效应器件的电路结构的示意图。图1所示的磁阻效应器件100具备第一端口1、第二端口2、磁阻效应元件10、第一信号线路20、第二信号线路30、第三信号线路31、直流施加端子40、磁场施加机构50。
<第一端口及第二端口>
第一端口1为磁阻效应器件100的输入端子。第一端口1与第一信号线路20的一端对应。通过将交流信号源(省略图示)连接于第一端口1，能够对磁阻效应器件100施加交流信号。
第二端口2为磁阻效应器件100的输出端子。第二端口2与第二信号线路30的一端对应。通过将高频测定器(省略图示)连接于第二端口2，从而能够测定从磁阻效应器件100输出的信号。高频测定器例如能够使用网络分析仪等。
<磁阻效应元件>
磁阻效应元件10具有第一铁磁性层11、第二铁磁性层12、夹持于第一铁磁性层11和第二铁磁性层12之间的间隔层13。下面，以第一铁磁性层为磁化固定层，以第二铁磁性层为磁化自由层进行说明，但是第一铁磁性层及第二铁磁性层可以作为它们中的任一个发挥作用。磁化固定层11的磁化比磁化自由层12的磁化难以移动，在规定的磁场环境下沿一方向固定。通过磁化自由层12的磁化方向相对于磁化固定层11的磁化方向相对变化，从而作为磁阻效应元件10发挥作用。
磁化固定层11由铁磁材料构成。优选磁化固定层11由Fe、Co、Ni、Ni和Fe的合金、Fe和Co的合金、或者Fe、Co和B的合金等高自旋极化率材料构成。通过使用这些材料，磁阻效应元件10的磁阻变化率增大。另外，磁化固定层11也可以由哈斯勒(Heusle)合金构成。磁化固定层11的膜厚优选为1～10nm。
磁化固定层11的磁化固定方法没有特别限定。例如，为了固定磁化固定层11的磁化，也可以以与磁化固定层11相接的方式附加反铁磁性层。另外，也可以利用晶体结构、形状等导致的磁各向异性固定磁化固定层11的磁化。反铁磁性层能够采用FeO、CoO、NiO、CuFeS2、IrMn、FeMn、PtMn、Cr或Mn等。
磁化自由层12由铁磁材料构成，其磁化方向可以通过外部施加磁场或自旋极化电子而变化。
对于磁化自由层12，作为在与层叠磁化自由层12的层叠方向垂直的面内方向上具有易磁化轴的情况下的材料，可以使用CoFe、CoFeB、CoFeSi、CoMnGe、CoMnSi或CoMnAl等，作为在磁化自由层12的层叠方向上具有易磁化轴的情况下的材料，可以使用Co、CoCr系合金、Co多层膜、CoCrPt系合金、FePt系合金、含有稀土类的SmCo系合金或TbFeCo合金等。另外，磁化自由层12也可以由哈斯勒合金构成。
磁化自由层12的厚度优选为1～10nm左右。另外，也可以在磁化自由层12和间隔层13之间插入高自旋极化率材料。通过插入高自旋极化率材料，能够得到高磁阻变化率。
作为高自旋极化率材料，可举出CoFe合金或CoFeB合金等。CoFe合金或CoFeB合金的膜厚均优选0.2～1.0nm左右。
间隔层13为配置于磁化固定层11和磁化自由层12之间的非磁性层。间隔层13由通过导体、绝缘体、半导体构成的层、或者在绝缘体中包括由导体构成的通电点的层构成。
例如，在间隔层13由绝缘体构成的情况下，磁阻效应元件10为隧道磁阻(TMR：Tunneling Magnetoresistance)元件，在间隔层13由金属构成的情况下，为巨磁阻(GMR：Giant Magnetoresistance)元件。
在间隔层13由非磁性导电材料构成的情况下，可以使用Cu、Ag、Au或Ru等导电材料。为了有效利用GMR效应，间隔层13的膜厚优选为0.5～3.0nm左右。
在用非磁性半导体材料构成间隔层13的情况下，可以使用ZnO、In2O3、SnO2、ITO、GaOx或Ga2Ox等材料。这种情况下，间隔层13的膜厚优选为1.0～4.0nm左右。
在作为间隔层13应用非磁性绝缘体中包括由导体构成的通电点的层的情况下，优选设为在由Al2O3或MgO构成的非磁性绝缘体中包括CoFe、CoFeB、CoFeSi、CoMnGe、CoMnSi、CoMnAl、Fe、Co、Au、Cu、Al或Mg等导体构成的通电点的结构。该情况下，间隔层13的膜厚优选为0.5～2.0nm左右。
为了提高对磁阻效应元件10的通电性，优选在磁阻效应元件10的层叠方向的两面设置电极。以下，将磁阻效应元件10的层叠方向的下部设置的电极称为下部电极14，将上部设置的电极称为上部电极15。通过设置下部电极14及上部电极15，第二信号线路30及第三信号线路31和磁阻效应元件10呈面接触，在磁阻效应元件10的面内方向的任意位置，信号(电流)的流动沿着层叠方向。
下部电极14及上部电极15由具有导电性的材料构成。例如，下部电极14及上部电极15可以使用Ta、Cu、Au、AuCu、Ru等。
另外，可以在磁阻效应元件10和下部电极14或上部电极15之间配设帽层、籽晶层或缓冲层。作为帽层、籽晶层或缓冲层，可举出Ru、Ta、Cu、Cr或它们的层叠膜等。这些层的膜厚优选分别为2～10nm左右。
关于磁阻效应元件10的大小，在磁阻效应元件10的俯视形状为长方形(包括正方形)的情况下，优选将长边设为300nm以下。在磁阻效应元件10的俯视形状不是长方形的情况下，将与磁阻效应元件10的俯视形状以最小面积外切的长方形的长边定义为磁阻效应元件10的长边。
在长边小至300nm左右的情况下，磁化自由层12的体积减小，能够实现高效率的铁磁共振现象。在此，“俯视形状”是指从构成磁阻效应元件10的各层的层叠方向观察的形状。
<第一信号线路>
第一信号线路20的一端与第一端口1连接，另一端与基准电位连接。图1中，作为基准电位，与地线G连接。根据向第一端口1输入的高频信号和地线G的电位差，在第一信号线路20内流通高频电流。当在第一信号线路20内流通高频电流时，从第一信号线路20产生高频磁场。对磁阻效应元件10施加该高频磁场。
图2是第一实施方式所涉及的磁阻效应器件100的磁阻效应元件10附近的立体示意图。以下，将磁阻效应元件10的层叠方向称为z方向，将与z方向正交的面内的一个方向称为x方向，将与x方向及z方向正交的方向称为y方向。
如图2所示，第一信号线路20在磁阻效应元件10的z方向的位置具有沿x方向(第一方向)延伸的磁场发生部21。在此，磁场发生部21是指通过流通高频电流而产生高频磁场的部分，也可以将第一信号线路20整体作为磁场发生部。
图3是从z方向俯视第一实施方式的磁阻效应器件及从z方向观察磁场发生部和磁阻效应元件未重叠的磁阻效应器件的磁阻效应元件10附近的图。如图3所示，从z方向俯视时，磁阻效应元件10和磁场发生部21重叠的方式有以下几种情况。
第一实施方式如图3(a)所示，是磁阻效应元件10的一部分与磁场发生部21的一部分重叠的情况。第二实施方式如图3(b)所示，是磁场发生部21与磁阻效应元件10的整个面重叠的情况，俯视时，磁阻效应元件10内包于磁场发生部21的范围内。第三实施方式如图3(c)所示，是磁阻效应元件10遍及y方向与磁场发生部21重叠的情况，磁阻效应元件10俯视时沿y方向横穿磁场发生部21。另外，图3(d)示意性示出了从z方向观察磁场发生部和磁阻效应元件未重叠的情况的方式。
图4是测定改变从z方向观察时的磁场发生部和磁阻效应元件的重叠状态时的磁阻效应器件的输出信号强度的结果。图4中的实施例1-1为图3(a)所示的第一实施方式的情况的结果，实施例1-2为图3(b)所示的第二实施方式的情况的结果，实施例1-3为图3(c)所示的第三实施方式的情况的结果，比较例1-1为图3(d)所示的其它实施方式的情况的结果。在以下条件的基础上，使用电磁场模拟器通过模拟进行图4的研究。
在实施例1-1～1-3及比较例1-1的任一例中，磁阻效应元件10的俯视的形状均为圆形，直径均为200nm。另外，磁场发生部21的y方向的宽度为200nm。在实施例1-1中，磁场发生部21的y方向的中心轴和磁阻效应元件10的y方向的中心轴的距离为150nm。另外，在实施例1-2及1-3中，使磁场发生部21的y方向的中心轴和磁阻效应元件10的y方向的中心轴一致。进而，在比较例1-1中，磁场发生部21的y方向的中心轴和磁阻效应元件10的y方向的中心轴的距离为200nm。在磁场发生部21流通的高频电流的频率为3.6GHz，输入功率为-36dBm。另外，磁场发生部21设置于磁阻效应元件10的z方向上方100nm的位置处。
如图4所示，磁场发生部21和磁阻效应元件10在从配置有磁场发生部21的z方向观察时具有重叠的部分的实施例1-1～1-3的磁阻效应器件的输出特性优于没有重叠的部分的比较例1-1。另外，如第二实施方式(图3(b)、实施例1-2)或第三实施方式(图3(c)、实施例1-3)所示，若磁阻效应元件10的y方向的中心轴和磁场发生部21的y方向的中心轴一致，则从磁阻效应器件100输出的信号强度变得更强。进而，如第二实施方式(图3(b)、实施例1-2)所示，在俯视时磁阻效应元件10内包于磁场发生部21的范围内的情况下，从磁阻效应器件100输出的信号强度变得特别强。就该重叠状态和从磁阻效应器件输出的信号强度的关系而言，即使改变磁场发生部的宽度、磁阻效应元件的直径等，也确认到同样的趋势。
若磁场发生部21和磁阻效应元件10具有重叠的部分，则从磁阻效应器件输出的信号变大的理由不明确。但是，从磁阻效应器件输出的信号依赖于磁阻效应元件10的电阻值变化量。因此，认为对磁阻效应元件10的磁化自由层12从适当的方向施加适当强度的高频磁场，磁阻效应元件10的电阻值变化量变大。
这样，磁场发生部21和磁阻效应元件10的关系影响到磁阻效应器件的输出特性。在第一实施方式的磁阻效应器件中，磁场发生部21的宽度优选为磁阻效应元件10的宽度的0.5倍以上且10倍以下，更优选为0.75倍以上且4倍以下，进一步优选为1.0倍。
在此，“宽度”是指在与磁阻效应元件10层叠的z方向正交的xy面内与流经磁场发生部21内的电流(x方向)正交的方向(y方向)的宽度。例如，磁阻效应元件10的宽度为通过磁阻效应元件10的y方向的一端朝着与x方向平行的直线从y方向的另一端向下的垂线的长度。
图5是表示改变磁阻效应元件10的宽度和磁场发生部21的宽度的相对关系时的高频磁场的强度的关系的图。在以下条件的基础上，使用电磁场模拟器通过模拟进行图5的研究探讨。
磁场发生部21设置于磁阻效应元件10的z方向上方100nm的位置处。磁阻效应元件10的中心设置于磁场发生部21的y方向的中心线上。磁场发生部21的长度为3μm，z方向的厚度为100nm。在磁场发生部21流通的高频电流的频率为3.6GHz，输入功率为-36dBm。
在将磁阻效应元件10的俯视形状设为圆形，并将其直径做成100nmφ，200nmφ，400nmφ三种的情况下，求改变磁场发生部21的y方向的宽度时对磁阻效应元件10施加的高频磁场的xy面内分量取最大值的条件。
如图5所示，在磁场发生部21的宽度成为磁阻效应元件10的宽度的1倍的点附近，施加于磁阻效应元件10的磁场显示最大值。即使在改变了磁阻效应元件10的俯视图的直径的情况下，也确认到同样的趋势。
磁场发生部21的宽度优选为100nm以上且800nm以下，更优选为125nm以上且400nm以下，进一步优选为150nm以上且200nm以下。
图6是显示改变磁场发生部21的宽度时对磁阻效应元件施加的高频磁场的强度的关系的图。在与图5的研究探讨相同的条件的基础上，使用电磁场模拟器通过模拟进行图6的研究探讨。
如图6所示，磁场发生部21的宽度为规定值时，磁阻效应元件10的xy面内方向的分量显示极大值。也如上述磁阻效应元件10的宽度和磁场发生部21的宽度的关系所示，表示极大值的磁场发生部21的宽度与磁阻效应元件10的宽度基本一致。
磁场发生部21的z方向的厚度优选为50nm以上且500nm以下，更优选为75nm以上且200nm以下，进一步优选为100nm以上且150nm以下。
图7是表示改变磁场发生部21的厚度时对磁阻效应元件施加的高频磁场的强度的关系的图。在除了将磁场发生部21的宽度固定为200nm，并改变了磁场发生部21的厚度以外，其它与图5的研究探讨相同的条件的基础上，使用电磁场模拟器通过模拟进行图7的研究探讨。
如图7所示，对于磁阻效应元件10的xy面内方向的分量，在磁场发生部21的厚度为100nm附近，高频磁场的强度显示极大值。显示该极大值的磁场发生部21的厚度是一定的，不受磁阻效应元件10的大小影响。
另外，磁场发生部21和磁阻效应元件10的距离优选为500nm以下，更优选为200nm以下，进一步优选为100nm以下。
图8是表示改变磁场发生部21和磁阻效应元件10的距离时对磁阻效应元件施加的高频磁场的强度的关系的图。在除了将磁场发生部21的宽度固定为200nm，改变磁场发生部21和磁阻效应元件10的距离以外，在与图5的研究探讨相同的条件基础上，使用电磁场模拟器通过模拟进行图8的研究探讨。
如图8所示，磁场发生部21和磁阻效应元件10的距离越近，能够赋予磁阻效应元件10的磁场越大。
另外，磁场发生部21沿x方向延伸的长度优选为20μm以下，更优选为10μm以下，进一步优选为5μm以下。
图9是表示改变磁场发生部21的x方向的长度时对磁阻效应元件施加的高频磁场的强度的关系的图。在除了将磁场发生部21的宽度固定为200nm，改变磁场发生部21的x方向的长度以外，其它与图5的研究探讨相同的条件的基础上，使用电磁场模拟器通过模拟进行图9的研究探讨。
如图9所示，若磁场发生部21的x方向的长度增加，则施加于磁阻效应元件10的磁场的大小变小。
另外，磁场发生部21的配设方向优选考虑施加于磁阻效应元件10的高频磁场的方向和磁化固定层11的易磁化方向决定。图10是表示施加于磁阻效应元件10的磁化自由层12的高频磁场的方向和磁化固定层11的易磁化方向的关系的图。图10中，为了便于理解，仅提取磁阻效应元件10的磁化固定层11及磁化自由层12进行图示。
磁化固定层11的磁化M11固定于易磁化方向11a。另一方面，从磁场发生部21(参照图2)对磁化自由层12施加高频磁场。磁场发生部21根据安培定律在以磁场发生部21延伸的方向为轴的旋转方向上产生磁场。图2中，磁场发生部21沿x方向延伸，因此，施加于磁阻效应元件10的磁化自由层12的高频磁场的方向为y方向。图10中，将对该磁化自由层12施加高频磁场的方向记为符号21a进行图示。
磁场发生部21对磁阻效应元件10的磁化自由层12施加的高频磁场的方向21a和磁阻效应元件10的磁化固定层11的易磁化方向11a所成的角θ1优选为5°以上且65°以下，更优选为20°以上且55°以下。
图11是表示改变对磁化自由层12施加的高频磁场的方向21a和磁化固定层11的易磁化方向11a所成的角θ1时，磁阻效应器件100输出的输出电压的振幅的变化的图。如图11所示，若对磁化自由层12施加的高频磁场的方向21a和磁化固定层11的易磁化方向11a所成的角θ1在上述范围内，则输出电压的振幅变大。
<第二信号线路、第三信号线路>
第二信号线路30的一端与磁阻效应元件10连接，另一端与第二端口2连接。即，第二信号线路30将磁阻效应元件10和第二端口2相连。第二信号线路30将利用磁阻效应元件10的铁磁共振选择的频率的信号从第二端口2输出。
第三信号线路31的一端与磁阻效应元件10连接，另一端与基准电位连接。图1中，将第三信号线路31与和第一信号线路20的基准电位共同的地线G连接，但是也可以与其它基准电位连接。为了简化电路结构，优选第一信号线路20的基准电位和第三信号线路31的基准电位共同。
各信号线路及地线G的形状优选规定为微带线(MSL)型或共面波导(CPW)型。在设计为微带线(MSL)型或共面波导(CPW)型的情况下，优选以信号线路的特性阻抗和电路系的阻抗相等的方式设计信号线路宽度或地线间距离。通过这样设计，能够抑制信号线路的传输损失。
<直流施加端子>
直流施加端子40与电源41连接，在磁阻效应元件10的层叠方向上施加直流电流或直流电压。电源41可以由能够产生一定的直流电流的固定电阻和直流电压源的组合电路构成。另外，电源41可以是直流电流源，也可以是直流电压源。
在直流施加端子40和第二信号线路30之间配设有电感器42。电感器42切断电流的高频分量，只允许电流的直流分量通过。通过电感器42从磁阻效应元件10输出的输出信号高效地流向第二端口2。另外，通过电感器42，直流电流流经电源41、第二信号线路30、磁阻效应元件10、第三信号线路31、地线G这一闭合回路。
电感器42能够使用片式电感器、基于图案线路的电感器、具有电感器分量的电阻元件等。电感器42的电感优选为10nH以上。
<磁场施加机构>
磁场施加机构50对磁阻效应元件10施加外部磁场，调制磁阻效应元件10的共振频率。磁阻效应器件100输出的信号因磁阻效应元件10的共振频率而变动。因此，为了使输出信号可变，优选还具有磁场施加机构。
磁场施加机构50优选配设于磁阻效应元件10附近。磁场施加机构50由例如能够通过电压或电流中任意一方可变控制施加磁场强度的电磁铁型或带线(strip line)型构成。另外，也可以由能够可变控制施加磁场强度的电磁铁型或带线型和只供给一定磁场的永磁体的组合构成。
“磁阻效应器件的功能”
若从第一端口1向磁阻效应器件100输入高频信号，则与高频信号对应的高频电流在第一信号线路20内流动。在第一信号线路20内流动的高频电流对磁阻效应元件10施加高频磁场。第一信号线路20相对于磁阻效应元件10设置于规定位置，对磁阻效应元件10施加大的高频磁场。
关于磁阻效应元件10的磁化自由层12的磁化，通过第一信号线路20施加于磁阻效应元件10的高频磁场在磁化自由层12的铁磁共振频率附近时大幅振动。这种现象即为铁磁共振现象。
若磁化自由层12的振动增大，则磁阻效应元件10的电阻值变化变大。磁阻效应元件10的电阻值变化作为下部电极14和上部电极15之间的电位差从第二端口2输出。
即，在从第一端口1输入的高频信号位于磁化自由层12的共振频率附近的情况下，磁阻效应元件10的电阻值的波动量大，从第二端口2输出大的信号。与此相对，在高频信号远离磁化自由层12的共振频率的情况下，磁阻效应元件10的电阻值的变动量小，基本没有信号从第二端口2输出。即，磁阻效应器件100作为仅能够选择性地允许特定频率的高频信号通过的高频滤波器起作用。
磁阻效应器件100选择的频率能够通过改变磁化自由层12的铁磁共振频率来调制。铁磁共振频率因磁化自由层12中的有效磁场而变化。假设施加于磁化自由层12的外部磁场为HE，磁化自由层12中的各向异性磁场为Hk，磁化自由层12中的反磁场为HD，磁化自由层12中的交换耦合磁场为HEX，则磁化自由层12中的有效磁场Heff如下式所示。
Heff＝HE+Hk+HD+HEX
如上式所示，磁化自由层12中的有效磁场受外部磁场HE的影响。外部磁场HE的大小能够通过磁场施加机构50进行调整。图12是表示在施加于磁阻效应元件10的直流电流一定的情况下输入磁阻效应器件100的高频信号的频率和输出的电压的振幅的关系的图。
若对磁阻效应元件10施加任意外部磁场，则磁化自由层12的铁磁共振频率受外部磁场影响而变化。将此时的铁磁共振频率记为fb1。磁化自由层12的铁磁共振频率为fb1，因此，输入磁阻效应器件100的高频信号的频率为fb1时，输出电压的振幅变大。因此，能够得到图12所示的绘制线100b1的图表。
接着，若增大施加的外部磁场，则受到外部磁场的影响，铁磁共振频率从fb1位移到fb2。此时，输出电压的振幅变大的频率也从fb1位移到fb2。其结果，得到图12所示的绘制线100b2的图表。这样，磁场施加机构50能够调整施加于磁阻效应元件10的磁化自由层12的有效磁场Heff，并能够调制铁磁共振频率。
另外，通过改变从电源41对磁阻效应元件10施加的直流电流的电流密度，也能够调制铁磁共振频率。图13是表示在施加于磁阻效应元件10的外部磁场一定的情况下输入磁阻效应器件100的高频信号的频率和输出的电压的振幅的关系的图。
从磁阻效应器件100的第二端口2输出的输出电压可用磁阻效应元件10中振动的电阻值和在磁阻效应元件10流通的直流电流的积来表示。若在磁阻效应元件中流通的直流电流增大，则输出电压的振幅(输出信号)增大。
另外，若在磁阻效应元件10流通的直流电流量发生变化，则磁化自由层12中的磁化状态发生变化，磁化自由层12中的各向异性磁场Hk、反磁场HD、磁交换耦合磁场HEX的大小发生变化。其结果，若直流电流变大，则铁磁共振频率变低。即，如图13所示，若直流电流量变大，则从绘制线100a1位移到绘制线100a2。这样，通过改变从电源41对磁阻效应元件10施加的电流量，从而能够调制铁磁共振频率。
另外，上面以将磁阻效应器件作为高频滤波器使用的情况为例进行了提示，但是，磁阻效应器件也可以作为隔离器、移相器(phase shift)，放大器(amplifier)等高频器件利用。
在将磁阻效应器件作为隔离器使用的情况下，从第二端口2输入信号。信号即使从第二端口2输入，也不会从第一端口1输出，因此，起到隔离器的作用。
另外，在将磁阻效应器件作为移相器使用的情况下，在输出的频率带域变化时，着眼于输出的频率带域中任意一点的频率。在输出的频率带域变化时，特定频率下的相位发生变化，因此，起到移相器的作用。
另外，在将磁阻效应器件作为放大器使用的情况下，增大磁阻效应元件10的电阻值变化量。通过使从电源41输入的直流电流为规定大小以上，或增大第一信号线路20对磁阻效应元件10施加的高频磁场，从而磁阻效应元件10的电阻值变化量增大。若磁阻效应元件10的电阻值变化量增大，则从第二端口2输出的信号大于从第一端口1输入的信号，起到放大器的作用。
如上所述，第一实施方式的磁阻效应器件100能够作为高频滤波器、隔离器、移相器、放大器等高频器件起作用。
另外，第一实施方式的磁阻效应器件100中，第一信号线路20相对于磁阻效应元件10设置于规定位置，能够对磁阻效应元件10施加大的高频磁场。其结果，磁阻效应元件10的电阻值变化量增大，得到输出特性良好的磁阻效应器件100。
(第二实施方式)
图14是第二实施方式的磁阻效应器件101的磁阻效应元件10附近的立体示意图。第二实施方式的磁阻效应器件101将磁场发生部21配设于磁阻效应元件10的面内方向，在这一点上与第一实施方式的磁阻效应器件100不同。其它结构相同，对于相同的结构标注相同的符号。
图15是从y方向俯视第二实施方式的磁阻效应器件及从y方向观察时磁场发生部和磁阻效应元件未重叠的磁阻效应元件10附近的图。如图15所示，从y方向俯视时，作为磁阻效应元件10和磁场发生部21重叠的方式有以下几种情况。
第一实施方式如图15(a)所示，是磁阻效应元件10的一部分与磁场发生部21的一部分重叠的情况。第二实施方式如图15(b)所示，是磁场发生部21与磁阻效应元件10的整个面重叠的情况，俯视时，磁阻效应元件10内包于磁场发生部21的范围内。第三方式如图15(c)所示，是磁阻效应元件10遍及z方向与磁场发生部21重叠的情况，俯视时，磁阻效应元件10沿z方向横穿磁场发生部21。另外，图15(d)示意性示出从y方向观察磁场发生部和磁阻效应元件未重叠的情况。
图16是测定改变了从y方向观察时的磁场发生部和磁阻效应元件的重叠状态时的磁阻效应器件的输出信号强度的结果。图16中的实施例2-1为图15(a)所示的第一实施方式的情况的结果，实施例2-2为图15(b)所示的第二实施方式的情况的结果，实施例2-3为图15(c)所示的第三实施方式的情况的结果，比较例2-1为图15(d)所示的其它实施方式的情况的结果。在以下条件的基础上，使用电磁场模拟器通过模拟进行图16的研究探讨。
在实施例2-1～2-3及比较例2-1的任一例中，磁阻效应元件10的俯视形状均设为圆形，直径设为200nm，高度设为20nm。另外，磁场发生部21的z方向厚度为100nm。在实施例2-1中，磁场发生部21的z方向的中心轴和磁阻效应元件10的z方向的中心轴的距离为55nm。另外，在实施例2-2及2-3中，磁场发生部21的z方向的中心轴和磁阻效应元件10的z方向的中心轴一致。进而，在比较例2-1中，磁场发生部21的z方向的中心轴和磁阻效应元件10的z方向的中心轴的距离设为200nm。在磁场发生部21流通的高频电流的频率为3.6GHz，输入功率为-36dBm。另外，磁场发生部21设置于磁阻效应元件10的y方向侧面100nm的位置。
如图16所示，磁场发生部21和磁阻效应元件10在从配置有磁场发生部21的y方向观察时具有重叠的部分的实施例2-1～2-3的磁阻效应器件的输出特性优于没有重叠的部分的比较例2-1。另外，如第二实施方式(图15(b)、实施例2-2)或第三实施方式(图15(c)、实施例2-3)所示，若磁阻效应元件10的z方向的中心轴和磁场发生部21的z方向的中心轴一致，则从磁阻效应器件100输出的信号强度更强。进而，如第二实施方式(图15(b)、实施例2-2)所示，在从y方向观察时磁阻效应元件10内包于磁场发生部21的范围内的情况下，特别地从磁阻效应器件100输出的信号强度变得更强。该重叠状态和从磁阻效应器件输出的信号强度的关系即使在改变磁场发生部的厚度、宽度、磁阻效应元件的直径等时也确认到同样的趋势。
对于若磁场发生部21和磁阻效应元件10从y方向观察时具有重叠的部分则从磁阻效应器件输出的信号变大的理由尚不明确。但是，由于从磁阻效应器件输出的信号依赖于磁阻效应元件10的电阻值变化量。因此，认为对磁阻效应元件10的磁化自由层12从适当的方向施加适当强度的高频磁场，磁阻效应元件10的电阻值变化量变大。
这样，磁场发生部21和磁阻效应元件10的关系影响到磁阻效应器件的输出特性。在第一实施方式的磁阻效应器件中，磁场发生部21的厚度优选为磁阻效应元件10的厚度的3倍以上且50倍以下，更优选为5倍以上且10倍以下。
另外，磁场发生部21的z方向的厚度优选为100nm以上且800nm以下，更优选为125nm以上且400nm以下，进一步优选为150nm以上且200nm以下。
图17是表示改变磁场发生部21的厚度时对磁阻效应元件10施加的高频磁场的强度的关系的图。在以下条件的基础上，使用电磁场模拟器通过模拟进行图17的研究探讨。
磁场发生部21设置于磁阻效应元件10的y方向侧面100nm的位置处。使磁阻效应元件10的厚度方向的中心位置和磁场发生部21的z方向的中心位置一致。磁场发生部21的长度设为3μm，z方向的厚度设为100nm。在磁场发生部21流通的高频电流的频率为3.6GHz，输入功率为-36dBm。
磁阻效应元件10的俯视形状设为圆形，其直径为100nmφ，200nmφ，400nmφ的三种情况下，求改变磁场发生部21的z方向的厚度时对磁阻效应元件10施加的高频磁场的法线分量(z方向)取最大值的条件。磁阻效应元件10的高度为20nm。
如图17所示，施加于磁阻效应元件10的高频磁场在磁场发生部21的厚度为200nm时表示极大值。磁阻效应元件10的高度为20nm，因此，该情况下的磁场发生部21的厚度与磁阻效应元件10的厚度的10倍对应。
磁场发生部21的宽度优选为50nm以上且500nm以下，更优选为75nm以上且200nm以下，进一步优选为100nm以上且150nm以下。
图18是表示改变磁场发生部21的宽度时对磁阻效应元件施加的高频磁场的强度的关系的图。在除了将磁场发生部21的厚度固定为100nm，变更磁场发生部21的宽度以外，其它与图17的研究探讨相同的条件基础上，使用电磁场模拟器通过模拟进行图18的研究探讨。如图18所示，磁场发生部21的宽度越小，施加于磁阻效应元件10的高频磁场的强度越强。
另外，图19是表示使磁场发生部21和磁阻效应元件10的距离变化时对磁阻效应元件施加的高频磁场的强度的关系的图。在除了将磁场发生部21的厚度固定为100nm，变更磁场发生部21和磁阻效应元件10的距离以外，其它与图17的研究探讨相同的条件的基础上，使用电磁场模拟器通过模拟进行图19的研究探讨。
如图19所示，磁场发生部21和磁阻效应元件10的距离越近，施加于磁阻效应元件10的磁场越大。即，磁场发生部21和磁阻效应元件10的距离优选为500nm以下，更优选为200nm以下，进一步优选为100nm以下。
另外，图20是表示改变磁场发生部21的x方向的长度时对磁阻效应元件施加的高频磁场的强度的关系的图。在除了将磁场发生部21的厚度固定为100nm，变更磁场发生部21的x方向的长度以外，其它与图17的研究探讨相同的条件的基础上，使用电磁场模拟器通过模拟进行了图20的研究探讨。
如图20所示，若磁场发生部21的x方向的长度增加，则施加于磁阻效应元件10的磁场的大小变小。
另外，即使在磁场发生部21存在于磁阻效应元件10的y方向的情况下，施加于磁阻效应元件10的高频磁场的方向和磁化固定层11的易磁化方向的关系依然不变。即，磁场发生部21对磁阻效应元件10的磁化自由层12施加的高频磁场的方向和磁阻效应元件10的磁化固定层11的易磁化方向所构成的角θ1优选为5°以上且65°以下，更优选为20°以上且55°以下。
以上，参照附图详细描述了本发明的实施方式，但各实施方式中的各结构及它们的组合等仅为一个例子，在不脱离本发明的主旨的范围内，可以进行结构的追加、省略、替换及其它变更。
例如，如图21所示的磁阻效应器件102那样，也可以将磁阻效应元件10a、10b在由电源41、第二信号线路30、第三信号线路31、地线G构成的闭合回路内并联配设多个。即，多个磁阻效应元件10a、10b与共同的上部电极15及下部电极14连接。
如果使各磁阻效应元件10a、10b的铁磁共振频率不同，则能够扩大磁阻效应器件102可选择的选择频率的带域。各磁阻效应元件10a、10b在各自的铁磁共振频率下显示大的电阻值变化，其累计的值从第二端口2输出。因此，使各自铁磁共振频率的叠加的范围的频率成为磁阻效应器件102的选择频率，选择频率的带域扩大。
通过改变从z方向观察磁阻效应元件10a、10b时的俯视形状，能够控制磁阻效应元件10a、10b的铁磁共振频率。
另外，磁场施加机构50可以如图21所示，多个磁阻效应元件10a、10b共用一个，也可以针对各磁阻效应元件10a、10b分别设置。在相对于各磁阻效应元件10a、10b分别设置磁场施加机构50时，虽然磁阻效应器件102的集成性降低，但磁阻效应器件102的选择频率的设置自由度提高。
另外，例如，如图22所示的磁阻效应器件103那样，也可以将磁阻效应元件10a、10b在由电源41、第二信号线路30、第三信号线路31、地线G构成的闭回路内串联配设多个。
如果使各磁阻效应元件10a、10b的铁磁共振频率不同，则能够扩大磁阻效应器件102可选择的选择频率的带域。各磁阻效应元件10a、10b在各自的铁磁共振频率下显示大的电阻值变化，其累计的值从第二端口2输出。因此，使各铁磁共振频率的叠加的范围的频率成为磁阻效应器件103的选择频率，选择频率的带域扩大。
另外，磁场施加机构50可以如图22所示，多个磁阻效应元件10a、10b共用一个，也可以针对各磁阻效应元件10a、10b分别设置。在相对于各磁阻效应元件10a、10b分别设置磁场施加机构50时，磁阻效应器件103的集成性降低，但磁阻效应器件103的选择频率的设置自由度提高。

Claims (13)

1.一种磁阻效应器件，其中，
具备：
第一端口，其输入信号；
第二端口，其输出信号；
磁阻效应元件，其具有第一铁磁性层、第二铁磁性层、和夹持于第一铁磁性层和第二铁磁性层之间的间隔层；
第一信号线路，其与所述第一端口连接，流通对应于从所述第一端口输入的信号的高频电流，并对所述磁阻效应元件施加高频磁场；
第二信号线路，其将所述第二端口和所述磁阻效应元件相连；以及
直流施加端子，其能够连接在所述磁阻效应元件的层叠方向上施加直流电流或直流电压的电源，
所述第一信号线路在所述磁阻效应元件的层叠方向或与层叠方向正交的面内方向的位置具有沿第一方向延伸的磁场发生部，
从配置有所述磁场发生部的所述层叠方向或所述面内方向观察时，所述磁场发生部和所述磁阻效应元件具有重叠的部分。
2.根据权利要求1所述的磁阻效应器件，其中，
从配置有所述磁场发生部的所述层叠方向或所述面内方向观察时，所述磁场发生部与所述磁阻效应元件的整个面重叠，或者所述磁阻效应元件遍及与所述第一方向正交的第二方向与所述磁场发生部重叠。
3.根据权利要求1所述的磁阻效应器件，其中，
在将所述磁场发生部设置于所述磁阻效应元件的层叠方向的情况下，
所述磁场发生部的宽度为所述磁阻效应元件的宽度的0.5倍以上且10倍以下。
4.根据权利要求3所述的磁阻效应器件，其中，
所述磁场发生部的宽度为100nm以上且800nm以下。
5.根据权利要求3所述的磁阻效应器件，其中，
所述磁场发生部的厚度为50nm以上且500nm以下。
6.根据权利要求1所述的磁阻效应器件，其中，
在将所述磁场发生部设置于所述磁阻效应元件的面内方向的情况下，
所述磁场发生部的厚度为所述磁阻效应元件的厚度的3倍以上且50倍以下。
7.根据权利要求6所述的磁阻效应器件，其中，
所述磁场发生部的宽度为50nm以上且500nm以下。
8.根据权利要求6所述的磁阻效应器件，其中，
所述磁场发生部的厚度为100nm以上且800nm以下。
9.根据权利要求1所述的磁阻效应器件，其中，
所述磁场发生部和所述磁阻效应元件的距离为500nm以下。
10.根据权利要求1所述的磁阻效应器件，其中，
所述磁场发生部沿所述第一方向延伸的长度为20μm以下。
11.根据权利要求1所述的磁阻效应器件，其中，
所述磁场发生部的对所述磁阻效应元件的所述第一铁磁性层或所述第二铁磁性层施加的高频磁场的方向、和所述磁阻效应元件的第一铁磁性层或所述第二铁磁性层的易磁化方向构成的角度为5°以上且65°以下。
12.根据权利要求1～11中任一项所述的磁阻效应器件，其中，
所述磁阻效应元件相对于所述直流施加端子串联或并联地设置有多个。
13.一种高频器件，其使用权利要求1～12中任一项所述的磁阻效应器件。
CN201810379752.1A 2017-04-27 2018-04-25 磁阻效应器件及高频器件 Pending CN108807663A (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2017-088448 2017-04-27
JP2017088448A JP6822301B2 (ja) 2017-04-27 2017-04-27 磁気抵抗効果デバイス及び高周波デバイス

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN108807663A true CN108807663A (zh) 2018-11-13

Family

ID=63916814

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201810379752.1A Pending CN108807663A (zh) 2017-04-27 2018-04-25 磁阻效应器件及高频器件

Country Status (3)

Country Link
US (1) US10332666B2 (zh)
JP (1) JP6822301B2 (zh)
CN (1) CN108807663A (zh)

Citations (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6123781A (en) * 1997-02-28 2000-09-26 Tdk Corporation Method of controlling magnetic characteristics of spin-valve magnetoresistive element and of magnetic head with the element
JP2001135536A (ja) * 1999-11-05 2001-05-18 Honda Motor Co Ltd 電気信号伝達装置
CN1433020A (zh) * 2002-01-16 2003-07-30 株式会社东芝 磁存储器
CN1483222A (zh) * 2000-12-26 2004-03-17 ���µ�����ҵ��ʽ���� 磁阻存储元件
CN1574072A (zh) * 2003-06-23 2005-02-02 株式会社东芝 抗热干扰和具有高写入效率的磁随机存取存储器设备
WO2007032149A1 (ja) * 2005-09-16 2007-03-22 Kyushu University, National University Corporation 磁性多層膜ドットを用いた高周波デバイス
CN1956235A (zh) * 2005-10-28 2007-05-02 株式会社东芝 高频振荡器
JP2009194070A (ja) * 2008-02-13 2009-08-27 Toshiba Corp 磁性発振素子、この磁性発振素子を有する磁気ヘッド、および磁気記録再生装置
US20140177328A1 (en) * 2011-08-02 2014-06-26 Ramot At Tel Aviv University Ltd. Multi-Bit Magnetic Memory Cell
CN105891739A (zh) * 2015-02-17 2016-08-24 Tdk株式会社 磁传感器
CN106559039A (zh) * 2015-09-30 2017-04-05 Tdk株式会社 磁阻效应器件

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8755222B2 (en) * 2003-08-19 2014-06-17 New York University Bipolar spin-transfer switching
JP6738612B2 (ja) * 2015-03-16 2020-08-12 Tdk株式会社 磁気抵抗効果デバイス
US9948267B2 (en) 2016-02-23 2018-04-17 Tdk Corporation Magnetoresistive effect device

Patent Citations (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6123781A (en) * 1997-02-28 2000-09-26 Tdk Corporation Method of controlling magnetic characteristics of spin-valve magnetoresistive element and of magnetic head with the element
JP2001135536A (ja) * 1999-11-05 2001-05-18 Honda Motor Co Ltd 電気信号伝達装置
CN1483222A (zh) * 2000-12-26 2004-03-17 ���µ�����ҵ��ʽ���� 磁阻存储元件
CN1433020A (zh) * 2002-01-16 2003-07-30 株式会社东芝 磁存储器
CN1574072A (zh) * 2003-06-23 2005-02-02 株式会社东芝 抗热干扰和具有高写入效率的磁随机存取存储器设备
WO2007032149A1 (ja) * 2005-09-16 2007-03-22 Kyushu University, National University Corporation 磁性多層膜ドットを用いた高周波デバイス
CN1956235A (zh) * 2005-10-28 2007-05-02 株式会社东芝 高频振荡器
JP2009194070A (ja) * 2008-02-13 2009-08-27 Toshiba Corp 磁性発振素子、この磁性発振素子を有する磁気ヘッド、および磁気記録再生装置
US20140177328A1 (en) * 2011-08-02 2014-06-26 Ramot At Tel Aviv University Ltd. Multi-Bit Magnetic Memory Cell
CN105891739A (zh) * 2015-02-17 2016-08-24 Tdk株式会社 磁传感器
CN106559039A (zh) * 2015-09-30 2017-04-05 Tdk株式会社 磁阻效应器件

Also Published As

Publication number Publication date
US20180315535A1 (en) 2018-11-01
US10332666B2 (en) 2019-06-25
JP6822301B2 (ja) 2021-01-27
JP2018186451A (ja) 2018-11-22

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN107104181B (zh) 磁阻效应器件
CN107689363B (zh) 磁电阻效应器件
US10957962B2 (en) Magnetoresistive effect device
CN107452872A (zh) 磁电阻效应器件
CN109075210A (zh) 磁阻效应装置以及磁阻效应模块
CN108140726B (zh) 磁电阻效应器件
US10608309B2 (en) Magnetoresistance effect device and high-frequency device
CN107919434A (zh) 频率可变磁电阻效应元件以及使用该元件的振荡器、检波器及滤波器
CN109390464A (zh) 磁阻效应器件以及高频器件
US10804870B2 (en) Magnetoresistance effect device and high frequency device
US10756257B2 (en) Magnetoresistance effect device
JP2017153066A (ja) 磁気抵抗効果デバイス
CN108140725A (zh) 磁电阻效应器件
CN108807663A (zh) 磁阻效应器件及高频器件
CN106559039B (zh) 磁阻效应器件
WO2018139092A1 (ja) 共振器
JP2018186266A (ja) 磁気抵抗効果デバイス及び高周波デバイス
JP2018107703A (ja) 磁気抵抗効果デバイス
JP2017216670A (ja) 磁気抵抗効果デバイス
US10756404B2 (en) Magnetoresistance effect device and magnetoresistance effect module
JP6642726B2 (ja) 磁気抵抗効果デバイス
CN110034230A (zh) 磁阻效应器件
JP2018107344A (ja) 磁気抵抗効果デバイス
JP2019134415A (ja) 磁気抵抗効果デバイス及び磁気抵抗効果モジュール
JP2019134112A (ja) 磁気抵抗効果デバイス及び磁気抵抗効果モジュール

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

Application publication date: 20181113

WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication