JP2000091813A - 静磁波素子 - Google Patents

静磁波素子

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JP2000091813A
JP2000091813A JP10261994A JP26199498A JP2000091813A JP 2000091813 A JP2000091813 A JP 2000091813A JP 10261994 A JP10261994 A JP 10261994A JP 26199498 A JP26199498 A JP 26199498A JP 2000091813 A JP2000091813 A JP 2000091813A
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JP
Japan
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ferromagnetic
magnetostatic wave
ferromagnetic bodies
magnetic
composition
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Pending
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JP10261994A
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English (en)
Inventor
Atsushi Maeda
篤志 前田
Satoru Oikawa
悟 及川
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Sanyo Electric Co Ltd
Original Assignee
Sanyo Electric Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 1つの素子で動作周波数を複数設定すること
ができ、しかも任意の組み合わせで動作周波数を設定す
ることができる静磁波素子を得る。 【解決手段】 組成の異なる強磁性体2及び3をそれぞ
れ複数配列した構造であって、同一組成の強磁性体が連
続して並ぶように各組成毎に強磁性体2及び3を配列さ
せた構造を有する強磁性体の不連続膜を、静磁波を励起
し伝搬する媒体として用いることを特徴としている。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、フィルターや遅延
素子等に用いることができる静磁波素子に関するもので
ある。
【0002】
【従来の技術】近年、情報の高度化に伴って、マイクロ
波帯での信号を処理するマイクロ波用デバイスの需要が
増大している。特に、より高い周波数を使用することが
できる静磁波素子が近年注目されている。
【0003】静磁波素子は、磁性体における磁気モーメ
ントの磁気共鳴現象を利用するものであり、磁性体にお
ける磁気スピン歳差共鳴の波であるスピン波が磁性体中
を伝搬することを利用している。従来の静磁波素子にお
いては、一般に、GGG(ガドリミウム・ガリウム・ガ
ーネット)単結晶基板の上に、液相エピタキシャル法
(LPE法)等によって膜状に成形したYIG(イット
リウム・鉄・ガーネット)薄膜が、静磁波を励起し伝搬
するための磁性体として用いられている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】本出願人は、特開平9
−294004号公報において、このような静磁波素子
に用いる磁性体薄膜として、複数の配列したストライプ
状磁性体薄膜を用いることを提案している。このような
ストライプ状磁性体薄膜を用いることにより、ストライ
プ状磁性体薄膜間で生じる双極子相互作用により励起さ
れる磁気双極子定在波によって生じる静磁波の高次モー
ドを利用することができる。
【0005】図7は、強磁性材料からなるストライプ状
細線10を配列した状態における巨大磁気モーメントを
示す図である。図7に示すように、巨大磁気モーメント
間に双極子相互作用が発現し、結果として歳差運動の位
相がずれ、モードの異なる複数の定在波が励起される。
【0006】図8は、このような定在波による1次、2
次、及び3次モードの高周波吸収特性を示す図である。
図8において、3次モードの吸収特性は拡大して図示し
ている。図8に示すように、高次になるにつれて吸収が
小さくなることがわかる。また、このような静磁波素子
において動作可能な周波数の組み合わせは、高次モード
との組み合わせに限定されてしまう。
【0007】本発明の目的は、1つの素子で動作周波数
を複数設定することができ、しかも任意の組み合わせで
動作周波数を設定することができる新規な静磁波素子構
造を提供することにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明の静磁波素子は、
組成の異なる強磁性体をそれぞれ複数配列した構造であ
って、同一組成の強磁性体が連続して並ぶように各組成
毎に強磁性体を配列させた構造を有する強磁性体の不連
続膜を、静磁波を励起し伝搬する媒体として用いること
を特徴としている。
【0009】本発明における限定された局面において
は、静磁波素子が入力トランスデューサと出力トランス
デューサを備えており、入力トランスデューサと出力ト
ランスデューサの間で、同一組成の強磁性体の配列が各
組成毎に並列に配置されている。
【0010】また、本発明の静磁波素子において、好ま
しくは、各強磁性体はストライプ形状を有しており、該
ストライプ形状の長手方向に対し略垂直な方向に各強磁
性体が並ぶように配置される。
【0011】本発明の静磁波素子においては、同一組成
の強磁性体が並ぶように各組成毎に強磁性体が配列され
ている。従って、本発明の静磁波素子は、各組成毎の強
磁性体の配列に応じた複数の周波数で動作させることが
できる。また、強磁性体の組成を変えたり、各配列にお
ける強磁性体間の間隔や、強磁性体の幅等を変化させる
ことにより、動作する周波数を調整することができる。
従って、任意の組み合わせで、複数の動作周波数を設定
することができる。
【0012】
【発明の実施の形態】図1は、本発明に従う静磁波素子
における強磁性体の不連続膜の構造を示す平面図であ
る。基板1の上には、第1の強磁性体2を複数配列した
配列構造12及び第2の強磁性体3を複数配列した配列
構造13が設けられている。第1の強磁性体2及び第3
の強磁性体3は、互いに組成の異なる強磁性体から形成
されている。配列構造12においては、同一組成の第1
の強磁性体2が連続して並ぶように配列されている。配
列構造13においても、同様に、同一組成の第2の強磁
性体3が連続して並ぶように配列されている。
【0013】本実施例において、第1の強磁性体2及び
第2の強磁性体3は、それぞれストライプ形状を有して
おり、該ストライプ形状の長手方向に対し略垂直な方向
に各強磁性体が並ぶように配置されている。
【0014】本発明における強磁性体としては、フェリ
磁性体が好ましく、特に好ましくはYIGが用いられ
る。YIGの一般的な組成は、Y3 Fe5 12で表さ
れ、異なる組成のYIGとしては、YまたはFeを他の
元素で置換したものが挙げられる。このような組成とし
て、例えば、一般式(Y1-r r 3 (Fe1-a a
512(ここで、RはLa、Bi、Gd、Luを表し、
AはAl、Ga、In、Scを表し、r及びaは、それ
ぞれ0≦r≦1及び0≦a<1の関係にある。)で表さ
れる組成のYIGが挙げられる。従って、例えばこの一
般式で表される範囲内で、置換する元素の種類または量
を異ならせることにより、異なる組成のYIG膜を、第
1の磁性体2及び第2の磁性体3として形成することが
できる。また、基板1としては、YIG膜をエピタキシ
ャル成長させることが可能な、GGGの単結晶基板が好
ましく用いられる。
【0015】第1の強磁性体2及び第2の強磁性体3の
寸法としては、例えば幅(長手方向に垂直な方向)0.
1〜50μm、長さ(長手方向)1〜100μmの範囲
が挙げられる。また同一配列内の強磁性体間の距離(強
磁性体の幅方向に沿う距離)としては、0.1〜50μ
mが挙げられる。また、隣接する配列の強磁性体間の距
離(強磁性体の長手方向に沿う距離)としては1μm以
上が挙げられる。また、強磁性体の膜厚としては、10
〜100nmが挙げられる。
【0016】第1の磁性体2及び第2の磁性体3を、図
1に示すような不連続膜として形成する方法としては、
種々の方法を採用することができる。例えば、フォトリ
ソグラフィー法を用いたリフト法や、マスク等を用いた
基板上への選択的な薄膜形成などの方法により形成する
ことができる。また、全面に薄膜を形成した後、所定部
分をエッチング除去することにより不連続膜を形成して
もよい。また、レーザー照射等により部分的に薄膜を除
去することにより、所定のパターンの不連続膜を形成し
てもよい。
【0017】また、異なる組成の磁性体薄膜を形成する
方法としては、異なる組成となるようにそれぞれを別個
に薄膜形成させてもよいし、同一組成の磁性体薄膜を形
成した後、イオンドープ等の方法により異なる組成とな
るように磁性体薄膜の組成を変化させてもよい。
【0018】図2は、図1に示す強磁性体の不連続膜に
入力トランスデューサ5及び出力トランスデューサ4を
配置した状態を示している。図2に示すように、配列構
造12及び13における一方端部の第1の強磁性体2及
び第2の強磁性体3の上に入力トランスデューサ5が設
けられ、他方端部の第1の強磁性体2及び第2の強磁性
体3の上に出力トランスデューサ4が設けられる。
【0019】図3は、図1及び図2に示す強磁性体の不
連続膜を用いた静磁波素子の一実施例を示す斜視図であ
る。図3に示す静磁波素子においては、Al2 3 など
からなる誘電体基板20の上に、出力トランスデューサ
4及び入力トランスデューサ5を設け、これらの上に第
1の磁性体2及び第2の磁性体3が設けられた基板1が
図2に示す位置関係となるように載せられている。
【0020】図3に示すように、静磁波素子に対しては
バイアス磁界Hexが印加されており、バイアス磁界H
exの印加方向は、静磁波が伝搬する方向と略垂直な方
向に設定されている。
【0021】入力トランスデューサ5に高周波信号が入
力されると、表面静磁波が励起され、この表面静磁波
は、基板1上に設けられた磁性体の不連続膜を伝搬し
て、出力トランスデューサ4により受信され、再び高周
波信号として出力される。表面静磁波を伝搬する磁性体
の不連続膜の高周波吸収特性に応じて、フィルター等と
して用いることができる。
【0022】図1及び図2に示す不連続膜においては、
2つの配列構造を有する不連続膜を示しているが、本発
明はこれに限定されるものではなく、3つ以上の配列構
造を有するものであってもよい。すなわち、3つ以上の
異なる組成の磁性体の配列が設けられていてもよく、こ
の場合3つ以上の周波数で動作させることのできる静磁
波素子とすることができる。
【0023】また、各配列内の磁性体間の距離はほぼ等
しいことが好ましいが、各配列間では異なっていてもよ
い。図1及び図2に示す不連続膜では、ストライプ状の
磁性体を示したが、本発明はこれに限定されるものでは
なく、円柱状や箱状などその他の形状の磁性体であって
もよい。
【0024】図1に示すような磁性体の不連続膜とし
て、シリコン基板1の上に、Feからなる第1の磁性体
2と、Coからなる第2の磁性体3を、それぞれフォト
リソグラフィー法を用いたリフトオフ法により形成し
た。第1の磁性体2及び第2の磁性体3の寸法形状は、
幅5μmとし、長さ10μmとした。また、配列内にお
ける磁性体間の距離は5μmとし、配列間の距離は10
μmとした。また、各磁性体の膜厚は、50nmとし
た。
【0025】以上のようにして得られたストライプ状の
磁性体の不連続膜について、空洞共振器を用いて、マイ
クロ波吸収特性を測定した。図4は、測定結果を示す図
である。図4に示されるように、2つの周波数域におい
てマイクロ波の吸収を有することがわかる。
【0026】比較として、図1に示すような不連続膜に
おいて、Feからなる第1の磁性体2の配列構造12の
みを有するものと、Coからなる第2の磁性体3の配列
構造13のみを有するものをそれぞれ作製し、同様にし
てマイクロ波吸収特性を測定した。
【0027】図5は、Feからなる第1の強磁性体の配
列構造のみを有するもののマイクロ波吸収特性を示して
おり、図6は、Coからなる第2の強磁性体の配列構造
のみを有するもののマイクロ波吸収特性を示している。
これらの図と図4から明らかなように、第1の強磁性体
と第2の強磁性体のそれぞれの配列構造を有するもの
は、それぞれの磁性体の配列構造に基づくマイクロ波吸
収特性を示している。従って、本発明によれば、所望の
周波数特性を有する強磁性体の配列構造を組み合わせる
ことにより、複数の所望の周波数で動作する静磁波素子
とすることができる。
【0028】
【発明の効果】本発明の静磁波素子によれば、1つの素
子で動作周波数を複数設定することができ、しかも任意
の組み合わせで動作周波数を設定することができる。従
って、例えば、従来であれば複数の素子が必要とされた
ものを、1つの素子に集積化することができ、電気機器
及び電子機器等における軽量化及び小型化をさらに進め
ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に従う一実施例の静磁波素子における強
磁性体の不連続膜を示す平面図。
【図2】図1に示す強磁性体の不連続膜において入力ト
ランスデューサ及び出力トランスデューサの配置状態を
示す平面図。
【図3】本発明に従う静磁波素子の一実施例を示す斜視
図。
【図4】本発明に従い第1の磁性体の配列及び第2の磁
性体の配列を有する不連続膜のマイクロ波吸収特性を示
す図。
【図5】第1の磁性体の配列構造のみを有する不連続膜
のマイクロ波吸収特性を示す図。
【図6】第2の磁性体の配列構造のみを有する不連続膜
のマイクロ波吸収特性を示す図。
【図7】従来技術における巨大磁気モーメントの双極子
相互作用により生じる高次モードの発生を説明するため
の図。
【図8】従来技術におけるストライプ状磁性体の配列構
造のマイクロ波吸収特性を示す図。
【符号の説明】
1…基板 2…第1の磁性体 3…第2の磁性体 4…出力トランスデューサ 5…入力トランスデューサ 12…第1の磁性体の配列構造 13…第2の磁性体の配列構造 20…誘電体基板
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 5E049 AB06 AB09 BA29 5J006 HD04 JA01 LA11 LA21 MA12 NA08 5J014 AA03

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 組成の異なる強磁性体をそれぞれ複数配
    列した構造であって、同一組成の強磁性体が連続して並
    ぶように各組成毎に強磁性体を配列させた構造を有する
    強磁性体の不連続膜を、静磁波を励起し伝搬する媒体と
    して用いることを特徴とする静磁波素子。
  2. 【請求項2】 入力トランスデューサと出力トランスデ
    ューサの間で、前記同一組成の強磁性体の配列が各組成
    毎に並列に配置されている請求項1に記載の静磁波素
    子。
  3. 【請求項3】 前記強磁性体がストライプ形状を有して
    おり、該ストライプ形状の長手方向に対し略垂直な方向
    に並ぶように各強磁性体が配置されている請求項1また
    は2に記載の静磁波素子。
  4. 【請求項4】 前記各組成毎の強磁性体の配列に応じた
    複数の周波数で動作することを特徴とする請求項1〜3
    のいずれか1項に記載の静磁波素子。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU224405U1 (ru) * 2023-11-02 2024-03-21 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Саратовский национальный исследовательский государственный университет имени Н.Г. Чернышевского" Управляемая линия задержки на нутационных спиновых волнах

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU224405U1 (ru) * 2023-11-02 2024-03-21 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Саратовский национальный исследовательский государственный университет имени Н.Г. Чернышевского" Управляемая линия задержки на нутационных спиновых волнах

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