JP2008098618A - 磁気トランジスタ - Google Patents

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Abstract

【課題】より大きな巨大磁気抵抗現象を持つとともに複数の端子の出力能力を備えた磁気トランジスタが必要となる。
【解決手段】第１の磁性領域と、第２の磁性領域と、導電領域と、第１の金属端子と、第２の金属端子とを備えた磁気トランジスタである。導電領域は第１の磁性領域と第２の磁性領域との間に配設されるとともに、第１の磁性領域および第２の磁性領域に直接接触している。第１の金属端子は第１の磁性領域における導電領域に対向する表面の一端に配設されている。第２の金属端子は第２の磁性領域における導電領域に対向する表面の一端に配設されるとともに、第２の金属端子と第１の金属端子とはほぼ対角関係となっている。磁気トランジスタが作動すると、電流は導電領域から第１の磁性領域および第２の磁性領域に流れる。
【選択図】図２Ａ

Description

本願は２００５年１０月１７日に出願した米国臨時出願番号第６０／７２７，３４８号、および２００５年１０月１７日に出願した米国臨時出願番号第６０／７２７，３４５号の優先権を主張しており、参考としてここに上記臨時出願案の完全な開示を編入する。
本発明はトランジスタに関し、特に磁気トランジスタの構造に関する。
巨大磁気抵抗現象（ＧＭＲ）は一種の量子力学の現象であり、このような巨大磁気抵抗現象は交互となっている磁性薄膜領域と非磁性薄膜領域とを有する構造中に見られる。印加される外部磁場に基づいて、巨大磁気抵抗現象はゼロ磁場（Ｚｅｒｏ−ｆｉｅｌｄ）の高抵抗状態から高磁場（Ｈｉｇｈ−ｆｉｅｌｄ）の低抵抗状態との間の電気抵抗にかなり大きな変動を示す。
図１は公知技術における従来の磁気トランジスタ１００の構造概略である。導電領域１０６が第２の磁性領域１０４上に配設されるとともに、第１の磁性領域１０２が導電領域１０６上に配設されている。第１の金属１０８が第１の磁性領域１０２、導電領域１０６および第２の磁性領域１０４の積層構造の一方の側に隣接するとともに完全にこれを覆っている。第２の金属１１０が第１の磁性領域１０２、導電領域１０６および第２の磁性領域１０４の積層構造の他方の側に隣接するとともに完全にこれを覆っている。
従来の二端子の磁気トランジスタ１００の動作を以下のとおり説明する。例えば、磁気トランジスタ１００の動作は外部の磁場によって決まるものであり、例えば第３の金属１１２と第４の金属１１４で第１の磁性領域１０２および第２の磁性領域１０４の両極の方向を制御する。従来の二端子の磁気トランジスタ１００が作動すると、電流が生じて第１の金属１０８および第２の金属１１０の方向に流れる。電流は、例えば第１の磁性領域１０２と導電領域１０６との境目、導電領域１０６と第２の磁性領域１０４との境目、または上記した二つの境目といった何らかの磁場を流れるのを回避しつつ、僅かに一部の電流が実際にこの二つの境目を流れるのみで、かなり小さな程度の抵抗値変化のみが生じるというように、小さな巨大磁気抵抗現象が生じることを意味している。また、従来の二端子の磁気トランジスタ１００は二つの出力端しかないので、電流は第１の金属１０８または第２の金属１１０から出力されるのみである。
上記の原因に鑑みると、より大きな巨大磁気抵抗現象を持つとともに複数の端子の出力能力を備えた磁気トランジスタが必要となる。
本発明の一実施例によれば、第１の磁性領域と、第２の磁性領域と、導電領域と、第１の金属端子と、第２の金属端子とを備えた磁気トランジスタを提供するものである。導電領域は第１の磁性領域と第２の磁性領域との間に配設されるとともに、第１の磁性領域および第２の磁性領域に直接接触している。第１の金属端子は第１の磁性領域における導電領域に対向する表面の一端に配設されている。第２の金属端子は第２の磁性領域における導電領域に対向する表面の一端に配設されるとともに、第２の金属端子と第１の金属端子とはほぼ（概ね）対角関係となっている。磁気トランジスタが作動すると、電流は導電領域を介して第１の磁性領域および第２の磁性領域に流れる。
本発明の他の実施例によれば、第１の磁性領域と、第２の磁性領域と、導電領域と、第１の金属端子と、第２の金属端子と、第３の金属端子と、第４の金属端子とを備えた磁気トランジスタを提供するものである。導電領域は第１の磁性領域と第２の磁性領域との間に配設されるとともに、第１の磁性領域および第２の磁性領域に直接接触している。第１の磁性領域、導電領域および第２の磁性領域は略同じ長さである。第１の金属端子は第１の磁性領域における導電領域に対向する表面の一端に配設されている。第２の金属端子は第２の磁性領域における導電領域に対向する表面の一端に配設されるとともに、第２の金属端子と第１の金属端子とはほぼ対角関係となっている。第３の金属端子は第１の磁性領域における導電領域に対向する表面の他端に配設されている。第４の金属端子は第２の磁性領域における導電領域に対向する表面の他端に配設されるとともに、第４の金属端子と第３の金属端子とはほぼ対角関係となっている。磁気トランジスタが作動すると、電流は導電領域を介して第１の磁性領域および第２の磁性領域を流れて、しかも第１の金属端子、第２の金属端子、第３の金属端子または第４の金属端子から出力される。
上記した概略および下記の詳細な説明は一例に過ぎず、しかも主張する発明における詳細な説明を提供するためのものであることが理解できる。
以下、本発明における好ましい実施例を説明するものであるが、好ましい実施例の説明は図面と合わせるものである。如何なる場合でも、図面と説明において用いる同一の符号は同一または相似する構成要素を意味するものである。
図面にて示すものすべては、本発明の基本的な説明を補助するためのものである。以下の説明を読んで理解した後、実施例を構成する構成要素に関する数、位置、関係および寸法の図面での拡大は、本件技術で説明され得るもの、またはその中に含まれるものである。また、下記の説明を読んで理解した後、特定の力、重量、強度および類似した要求に符合する適切な寸法および寸法比率も同様に本件技術に含まれるものである。
図２Ａは本発明の好ましい実施例に係る磁気トランジスタ２００の構造概略図である。磁気トランジスタ２００は第１の磁性領域２０２と、第２の磁性領域２０４と、導電領域２０６と、第１の金属端子２０８と、第２の金属端子２１０とを備えている。当業者であれば、第１の磁性領域２０２および第２の磁性領域２０４は多重磁性層からなることを理解できる。
導電領域２０６は第１の磁性領域２０２と第２の磁性領域２０４との間に配設されるとともに、第１の磁性領域２０２および第２の磁性領域２０４に直接接触している。例えば、導電領域２０６は第２の磁性領域２０４上に配設され、しかも第１の磁性領域２０２は導電領域２０６上に配設されている。第１の磁性領域２０２、導電領域２０６および第２の磁性領域２０４は略同じ長さである。
第１の金属端子２０８は第１の磁性領域２０２の表面の一端に配設されており、このうち第１の磁性領域２０２のこの表面は、導電領域２０６がある第１の磁性領域２０２の表面に対向している。第２の金属端子２１０は第２の磁性領域２０４の表面の一端に配設されており、このうち第２の磁性領域２０４のこの表面は導電領域２０６がある第２の磁性領域２０４の表面に対向するとともに、第２の金属端子２１０と第１の金属端子２０８との位置がほぼ対角関係となっている。例えば、第１の金属端子２０８の一部が第１の磁性領域２０２の表面の一端に配設されており、このうちの第１の磁性領域２０２のこの表面は導電領域２０６がある第１の磁性領域２０２の表面に対向し、そして第２の金属端子２１０の一部が第２の磁性領域２０４の表面の一端に配設されており、このうち第２の磁性領域２０４のこの表面は導電領域２０６がある第２の磁性領域２０４の表面に対向するとともに、第２の金属端子２１０と第１の金属端子２０８の位置がほぼ対角関係となっており、第１の金属端子２０８は第１の磁性領域２０２の左側に配設される一方で、第２の金属端子２１０は第２の磁性領域２０４の右側に配設される。
図２Ｂは磁気トランジスタ２００の構造における第１の金属端子２０８および第２の金属端子２１０の他の配設の実施例である。第１の金属端子２０８は第１の磁性領域２０２の右側に配設されて、かつ第２の金属端子２１０は第２の磁性領域２０４の左側に配設されている。
磁気トランジスタ２００の構造の動作を以下のように開示する。当業者であれば、例えば第１の金属２３０および第２の金属２４０により第１の磁性領域２０２および第２の磁性領域２０４の両極の方向を制御するという具合に磁気トランジスタの動作は外部に印加される磁場により決まるものであることを理解できる。磁気トランジスタ２００が作動すると、電流は導電領域２０６を介して第１の磁性領域２０２および第２の磁性領域２０４を流れるような形態で、第１の金属端子２０８または第２の金属端子２１０から出力される。例えば、電流は第１の金属端子２０８から第２の金属端子２１０の方向に流れるか、または電流は第２の金属端子２１０から第１の金属端子２０８の方向に流れる。
実施例では、第１の金属端子２０８を第１の磁性領域２０２における導電領域２０６に対する表面の一端に配置するとともに、第２の金属端子２１０を第２の磁性領域２０４における導電領域２０６の表面に対する一端に配置しており、このうち第２の金属端子２１０と第１の金属端子２０８との位置がほぼ対角関係となることにより、電流が第１の磁性領域２０２と導電領域２０６との間の境目、および導電領域２０６と第２の磁性領域２０４との間の境目を流れることを説明している。したがって、磁気トランジスタ２００の構造ではより高い抵抗値変化率を示すことになる。
図３は本発明の他の好ましい実施例に係る磁気トランジスタ３００の構造概略図である。磁気トランジスタ３００は第１の磁性領域２０２と、第２の磁性領域２０４と、導電領域２０６と、第１の金属端子２０８と、第２の金属端子２１０と、第３の金属端子２１２と、第４の金属端子２１４とを備えている。
第１の金属端子２０８は第１の磁性領域２０２における導電領域２０６に対向する表面の一端に配設されている。第２の金属端子２１０は第２の磁性領域２０４における導電領域２０６に対向する表面の一端に配設されており、このうち第２の金属端子２１０と第１の金属端子２０８との位置がほぼ対角関係となっている。第３の金属端子２１２は第１の磁性領域２０２における導電領域２０６に対向する表面の他端に配設されている。第４の金属端子２１４は第２の磁性領域２０４における導電領域２０６に対向する表面の他端に配設されており、このうち第４の金属端子２１４と第３の金属端子２１２との位置がほぼ対角関係となっている。例えば、第１の金属端子２０８の一部が第１の磁性領域２０２における導電領域２０６に対向する表面の一端に配設されている。第２の金属端子２１０の一部が第２の磁性領域２０４における導電領域２０６に対向する表面の一端に配設されており、このうち第２の金属端子２１０と第１の金属端子２０８との位置がほぼ対角関係となっている。第３の金属端子２１２の一部が第１の磁性領域２０２における導電領域２０６に対向する表面の他端に配設されている。第４の金属端子２１４の一部が第２の磁性領域２０４における導電領域２０６に対向する表面の他端に配設されており、第４の金属端子２１４と第３の金属端子２１２との位置がほぼ対角関係となっている。
また、第１の磁性領域２０２に配設されている第１の金属端子２０８と第３の金属端子２１２との間に空間が設けられるとともに、第２の磁性領域２０４に配設されている第２の金属端子２１０と第４の金属端子２１４との間に空間が設けられている。
磁気トランジスタ３００の動作を以下のように開示する。磁気トランジスタ３００が作動すると、電流は第１の金属端子２０８、第２の金属端子２１０、第３の金属端子２１２または第４の金属端子２１４から出力される。
実施例では、第１の金属端子が第１の磁性領域２０２における導電領域２０６に対向する表面の一端に配設され、第２の金属端子２１０が第２の磁性領域２０４における導電領域２０６に対向する表面の一端に配設されており、このうち第２の金属端子２１０と第１の金属端子２０８との位置がほぼ対角関係となることにより、磁気トランジスタ３００が作動すると、電流が導電領域２０６を介して第１の磁性領域２０２と第２の磁性領域２０４とを流れることを説明している。第１の金属端子２０８および第２の金属端子２１０の上記のような設計で、電流が第２の金属端子２１０から流れて第１の金属端子２０８から出力されるか、または電流が第１の金属端子２０８から流れて第２の金属端子２１０から出力されることになる。
第３の金属端子２１２は第１の磁性領域２０２における導電領域２０６に対向する表面の他端に配設されるとともに、第４の金属端子２１４は第２の磁性領域２０４における導電領域２０６に対向する表面の他端に配設されており、このうち第４の金属端子２１４と第３の金属端子２１２との位置がほぼ対角関係となることにより、磁気トランジスタ３００が作動すると、電流が導電領域２０６を介して第１の磁性領域２０２および第２の磁性領域２０４に流れることになる。第３の金属端子２１２および第４の金属端子２１４の上記のような設計で、電流が第３の金属端子２１２から流れて第４の金属端子２１４から出力されるか、または電流が第４の金属端子２１４から流れて第３の金属端子２１２から出力される。
したがって、磁気トランジスタ３００は四つの端子（電流は第１の金属端子２０８、第２の金属端子２１０、第３の金属端子２１２および第４の金属端子２１４から出力される）の出力能力を備え、より高い抵抗値変化率を示すことになる。
本発明は実施例において上記のように開示したが、これは本発明を限定するためのものではなく、当業者であれば、本発明の技術的思想および範囲を逸脱することなく、各種の変更および付加を行うことができるので、本発明の保護範囲は別紙の特許請求の範囲による限定を基準とする。
図面は本発明を説明するために補助的に用いるものであり、本明細書に加えて本発明の一部を構成するものである。これら図面と説明とで本発明の実施例を例示することで、本発明の原理を説明する。これら図面は以下のとおりである。
公知技術の磁気トランジスタの構造概略図である。 本発明の好ましい実施例に係る磁気トランジスタの構造概略図である。 本発明の他の好ましい実施例に係る磁気トランジスタの構造概略図である。 本発明の更に他の好ましい実施例に係る磁気トランジスタの構造概略図である。
符号の説明
１００ 磁気トランジスタ
１０２ 第１の磁性領域
１０４ 第２の磁性領域
１０６ 導電領域
１０８ 第１の金属
１１０ 第２の金属
１１２ 第３の金属
１１４ 第４の金属
２００ 磁気トランジスタ
２０２ 第１の磁性領域
２０４ 第２の磁性領域
２０６ 導電領域
２０８ 第１の金属端子
２１０ 第２の金属端子
２１２ 第３の金属端子
２１４ 第４の金属端子
２３０ 第１の金属
２４０ 第２の金属
３００ 磁気トランジスタ

Claims (18)

  1. 第１の磁性領域と、
    第２の磁性領域と、
    前記第１の磁性領域と前記第２の磁性領域との間に配設されるとともに、前記第１の磁性領域および前記第２の磁性領域のいずれにも直接接触している導電領域と、
    前記第１の磁性領域における前記導電領域に対向する表面の一端に配設されている第１の金属端子と、
    前記第２の磁性領域における前記導電領域に対向する表面の一端に配設されるとともに、前記第１の金属端子とほぼ対角関係となる第２の金属端子と、を少なくとも備えた磁気トランジスタであって、
    前記磁気トランジスタが作動すると、電流は前記導電領域を介して前記第１の磁性領域および前記第２の磁性領域に流れる、ことを特徴とする磁気トランジスタ。
  2. 前記第１の磁性領域、前記導電領域および前記第２の磁性領域は略同じ長さである、ことを特徴とする請求項１に記載の磁気トランジスタ。
  3. 前記第１の金属端子が前記第１の磁性領域の右端に配設されるとともに、前記第２の金属端子が前記第２の磁性領域の左端に配設される、ことを特徴とする請求項１に記載の磁気トランジスタ。
  4. 前記磁気トランジスタが作動すると、前記電流が第２の金属端子から流れて前記第１の金属端子から出力される、ことを特徴とする請求項３に記載の磁気トランジスタ。
  5. 前記磁気トランジスタが作動すると、前記電流が第１の金属端子から流れて前記第２の金属端子から出力される、ことを特徴とする請求項３に記載の磁気トランジスタ。
  6. 前記第１の金属端子が前記第１の磁性領域の左端に配設されるとともに、前記第２の金属端子が前記第２の磁性領域の右端に配設される、ことを特徴とする請求項１に記載の磁気トランジスタ。
  7. 前記磁気トランジスタが作動すると、前記電流が第２の金属端子から流れて前記第１の金属端子から出力される、ことを特徴とする請求項６に記載の磁気トランジスタ。
  8. 前記磁気トランジスタが作動すると、前記電流が第１の金属端子から流れて前記第２の金属端子から出力される、ことを特徴とする請求項６に記載の磁気トランジスタ。
  9. 前記磁気トランジスタが更に、前記第１の磁性領域における前記導電領域に対向する前記表面の他端に配設されている第３の金属端子と、前記第２の磁性領域における前記導電領域に対向する前記表面の他端に配設されている第４の金属端子とを少なくとも備え、前記第４の金属端子と前記第３の金属端子とがほぼ対角関係となる、ことを特徴とする請求項１に記載の磁気トランジスタ。
  10. 前記第１の磁性領域に位置している前記第１の金属端子と前記第３の金属端子との間に空間が設けられ、前記第２の磁性領域に位置している前記第２の金属端子と前記第４の金属端子との間に空間が設けられている、ことを特徴とする請求項９に記載の磁気トランジスタ。
  11. 前記磁気トランジスタが作動すると、前記電流が第４の金属端子から流れて前記第３の金属端子から出力される、ことを特徴とする請求項９に記載の磁気トランジスタ。
  12. 前記磁気トランジスタが作動すると、前記電流が第３の金属端子から流れて前記第４の金属端子から出力される、ことを特徴とする請求項１１に記載の磁気トランジスタ。
  13. 第１の磁性領域と、
    第２の磁性領域と、
    前記第１の磁性領域と前記第２の磁性領域との間に配設されるとともに、前記第１の磁性領域および前記第２の磁性領域のいずれにも直接接触しており、前記第１の磁性領域、導電領域および前記第２の磁性領域は略同じ長さである、導電領域と、
    前記第１の磁性領域における前記導電領域に対向する表面の一端に配設されている第１の金属端子と、
    前記第２の磁性領域における前記導電領域に対向する表面の一端に配設されるとともに、前記第１の金属端子とほぼ対角関係となる第２の金属端子と、
    前記第１の磁性領域における前記導電領域に対向する前記表面の他端に配設されている第３の金属端子と、
    前記第２の磁性領域における前記導電領域に対向する前記表面の他端に配設されるとともに、前記第３の金属端子とほぼ対角関係となる第４の金属端子と、を少なくとも備えた磁気トランジスタであって、
    前記磁気トランジスタが作動すると、電流が前記導電領域を介して前記第１の磁性領域および前記第２の磁性領域に流れるとともに、前記第１の金属端子、前記第２の金属端子、前記第３の金属端子または前記第４の金属端子から出力される、ことを特徴とする磁気トランジスタ。
  14. 前記第１の磁性領域に位置している前記第１の金属端子と前記第３の金属端子との間に空間が設けられ、前記第２の磁性領域に位置している前記第４の金属端子と前記第２の金属端子との間に空間が設けられている、ことを特徴とする請求項１３に記載の磁気トランジスタ。
  15. 前記磁気トランジスタが作動すると、前記電流が第２の金属端子から流れて前記第１の金属端子から出力される、ことを特徴とする請求項１３に記載の磁気トランジスタ。
  16. 前記磁気トランジスタが作動すると、前記電流が第１の金属端子から流れて前記第２の金属端子から出力される、ことを特徴とする請求項１３に記載の磁気トランジスタ。
  17. 前記磁気トランジスタが作動すると、前記電流が第４の金属端子から流れて前記第３の金属端子から出力される、ことを特徴とする請求項１３に記載の磁気トランジスタ。
  18. 前記磁気トランジスタが作動すると、前記電流が第３の金属端子から流れて前記第４の金属端子から出力される、ことを特徴とする請求項１３に記載の磁気トランジスタ。
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