JP2019134408A - Magnetoresistive effect device and magnetoresistive effect module - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、磁気抵抗効果デバイス及び磁気抵抗効果モジュールに関する。 The present invention relates to a magnetoresistive effect device and a magnetoresistive effect module.
近年、携帯電話等の移動通信端末の高機能化に伴い、無線通信の高速化が進められている。通信速度は使用する周波数の帯域幅に比例するため、通信に必要な周波数バンドは増加している。それに伴い、移動通信端末に必要な高周波フィルタの搭載数も増加している。 In recent years, with the enhancement of functions of mobile communication terminals such as mobile phones, the speed of wireless communication has been increased. Since the communication speed is proportional to the bandwidth of the frequency used, the frequency band required for communication is increasing. Accordingly, the number of high frequency filters required for mobile communication terminals is also increasing.
近年新しい高周波用部品に応用できる可能性のある分野として研究されているのがスピントロニクスである。その中で注目されている現象の一つが、磁気抵抗効果素子による強磁性共鳴現象である。 In recent years, spintronics has been studied as a field that may be applied to new high-frequency components. One of the phenomena attracting attention among them is a ferromagnetic resonance phenomenon caused by a magnetoresistive effect element.
磁気抵抗効果素子に含まれる強磁性層に交流電流または交流磁場を印加すると、強磁性層の磁化に強磁性共鳴を起こすことができる。強磁性共鳴が生じると、強磁性共鳴周波数で周期的に磁気抵抗効果素子の抵抗値が振動する。強磁性層に印加される磁場の強さによって、この強磁性共鳴周波数は変化し、一般的にその強磁性共鳴周波数は数〜数十GHzの高周波帯域である。 When an alternating current or an alternating magnetic field is applied to the ferromagnetic layer included in the magnetoresistive element, ferromagnetic resonance can be caused in the magnetization of the ferromagnetic layer. When ferromagnetic resonance occurs, the resistance value of the magnetoresistive element periodically oscillates at the ferromagnetic resonance frequency. This ferromagnetic resonance frequency changes depending on the strength of the magnetic field applied to the ferromagnetic layer, and generally the ferromagnetic resonance frequency is a high frequency band of several to several tens GHz.
例えば特許文献1には、強磁性共鳴現象を利用した高周波フィルタ等の高周波デバイスとして利用できる磁気抵抗効果デバイスが記載されている。 For example, Patent Document 1 describes a magnetoresistive effect device that can be used as a high-frequency device such as a high-frequency filter using a ferromagnetic resonance phenomenon.
しかしながら、磁気抵抗効果デバイスを用いた高周波フィルタは、カットオフ周波数近傍における周波数特性(肩特性)が充分とは言えなかった。 However, the high frequency filter using the magnetoresistive effect device cannot be said to have sufficient frequency characteristics (shoulder characteristics) in the vicinity of the cutoff frequency.
本発明は上記問題に鑑みてなされたものであり、カットオフ周波数近傍における周波数特性に優れた磁気抵抗効果デバイスを提供する。 The present invention has been made in view of the above problems, and provides a magnetoresistive effect device having excellent frequency characteristics in the vicinity of a cutoff frequency.
上記課題を解決するため、所定の特性を示す回路ユニット(素子)を組み合わせることで、それぞれの特性が重なりあい、磁気抵抗効果デバイスの肩特性を向上させることができることを見出した。
すなわち、本発明は、上記課題を解決するため、以下の手段を提供する。
In order to solve the above problems, it has been found that by combining circuit units (elements) exhibiting predetermined characteristics, the respective characteristics are overlapped, and the shoulder characteristics of the magnetoresistive effect device can be improved.
That is, this invention provides the following means in order to solve the said subject.
(1)第1の態様にかかる磁気抵抗効果デバイスは、第1のポートと、第2のポートと、前記第1のポートと前記第2のポートとの間に接続された第1回路ユニット及び第2回路ユニットと、前記第1回路ユニット及び前記第2回路ユニットに、それぞれ又は共通して接続された基準電位端子と、前記第1回路ユニットの第1磁気抵抗効果素子及び前記第2回路ユニットの第2磁気抵抗効果素子に、直流電流又は直流電圧を印加するための電源をそれぞれ又は共通して接続できる直流印加端子と、を備え、前記第1回路ユニットは、磁化固定層と磁化自由層とこれらに挟まれたスペーサ層とを備える前記第1磁気抵抗効果素子を備え、前記第1磁気抵抗効果素子の一端は高周波電流の前記第1回路ユニットにおける入力側に接続され、前記第1磁気抵抗効果素子の他端が高周波電流の前記第1回路ユニットにおける出力側に接続され、前記第2回路ユニットは、磁化固定層と磁化自由層とこれらに挟まれたスペーサ層とを備える前記第2磁気抵抗効果素子と、前記第2磁気抵抗効果素子との間に絶縁体を介して離間して配置された第1導体とを備え、前記第1導体の第1端部は、前記第1導体を流れる高周波電流により生じる高周波磁場が前記第2磁気抵抗効果素子の前記磁化自由層に印加されるように、高周波電流の入力側に接続されている。 (1) A magnetoresistive effect device according to a first aspect includes a first port, a second port, a first circuit unit connected between the first port and the second port, and A second circuit unit; a reference potential terminal connected to or in common with the first circuit unit and the second circuit unit; the first magnetoresistive element of the first circuit unit; and the second circuit unit. A DC application terminal to which a power source for applying a DC current or a DC voltage can be connected in common or in common to the second magnetoresistive element, wherein the first circuit unit includes a magnetization fixed layer and a magnetization free layer And a spacer layer sandwiched between the first magnetoresistive elements, and one end of the first magnetoresistive element is connected to an input side of the first circuit unit for high-frequency current, The other end of the magnetoresistive effect element is connected to the output side of the first circuit unit for high-frequency current, and the second circuit unit includes a magnetization fixed layer, a magnetization free layer, and a spacer layer sandwiched therebetween. 2 magnetoresistive effect element and a first conductor spaced apart via an insulator between the second magnetoresistive effect element, and the first end of the first conductor is the first conductor The high-frequency magnetic field generated by the high-frequency current flowing through the conductor is connected to the input side of the high-frequency current so that it is applied to the magnetization free layer of the second magnetoresistance effect element.
(2)第2の態様にかかる磁気抵抗効果デバイスは、第1のポートと、第2のポートと、前記第1のポートと前記第2のポートとの間に接続された第1回路ユニット及び第2回路ユニットと、前記第1回路ユニット及び前記第2回路ユニットに、それぞれ又は共通して接続された基準電位端子と、前記第1回路ユニットの第3磁気抵抗効果素子及び前記第2回路ユニットの第2磁気抵抗効果素子に、直流電流又は直流電圧を印加するための電源をそれぞれ又は共通して接続できる直流印加端子と、を備え、前記第1回路ユニットは、磁化固定層と磁化自由層とこれらに挟まれたスペーサ層とを備える前記第3磁気抵抗効果素子を備え、前記第3磁気抵抗効果素子の一端は前記第1回路ユニットにおける高周波電流の入力側及び高周波電流の出力側に接続され、前記第3磁気抵抗効果素子の他端は前記基準電位端子に接続され、前記第2回路ユニットは、磁化固定層と磁化自由層とこれらに挟まれたスペーサ層とを備える前記第2磁気抵抗効果素子と、前記第2磁気抵抗効果素子との間に絶縁体を介して離間して配置された第1導体とを備え、前記第1導体の第1端部は、前記第1導体を流れる高周波電流により生じる高周波磁場が前記第2磁気抵抗効果素子の前記磁化自由層に印加されるように、高周波電流の入力側に接続されている。 (2) A magnetoresistive effect device according to a second aspect includes a first port, a second port, a first circuit unit connected between the first port and the second port, and A second circuit unit; a reference potential terminal connected to or in common with the first circuit unit and the second circuit unit; a third magnetoresistive element of the first circuit unit; and the second circuit unit. A DC application terminal to which a power source for applying a DC current or a DC voltage can be connected in common or in common to the second magnetoresistive element, wherein the first circuit unit includes a magnetization fixed layer and a magnetization free layer And a third magnetoresistive element including a spacer layer sandwiched therebetween, and one end of the third magnetoresistive element is connected to the input side of the high frequency current and the output of the high frequency current in the first circuit unit. The other end of the third magnetoresistive effect element is connected to the reference potential terminal, and the second circuit unit includes a magnetization fixed layer, a magnetization free layer, and a spacer layer sandwiched between them. A first conductor disposed between the second magnetoresistive effect element and the second magnetoresistive effect element with an insulator interposed between the first magnetoresistive effect element and the first end of the first conductor; A high frequency magnetic field generated by a high frequency current flowing through one conductor is connected to the input side of the high frequency current so that it is applied to the magnetization free layer of the second magnetoresistive element.
(3)第3の態様にかかる磁気抵抗効果デバイスは、第1の態様において、前記第1のポートと前記第2のポートとの間に接続された第3回路ユニットをさらに備え、前記第3回路ユニットは、磁化固定層と磁化自由層とこれらに挟まれたスペーサ層とを備える第4磁気抵抗効果素子を備え、前記第4磁気抵抗効果素子の一端は前記第3回路ユニットにおける高周波電流の入力側及び高周波電流の出力側に接続され、前記第4磁気抵抗効果素子の他端は前記基準電位端子に接続され、前記第4磁気抵抗効果素子は、前記第4磁気抵抗効果素子に直流電流又は直流電圧を印加するための電源を接続できる直流印加端子に接続されている。 (3) A magnetoresistive effect device according to a third aspect further includes a third circuit unit connected between the first port and the second port in the first aspect, and further includes the third circuit unit. The circuit unit includes a fourth magnetoresistance effect element including a magnetization fixed layer, a magnetization free layer, and a spacer layer sandwiched therebetween, and one end of the fourth magnetoresistance effect element is a high-frequency current in the third circuit unit. The other end of the fourth magnetoresistive element is connected to the reference potential terminal, and the fourth magnetoresistive element is connected to the fourth magnetoresistive element by a direct current. Or it is connected to the DC application terminal which can connect the power supply for applying a DC voltage.
(4)第4の態様にかかる磁気抵抗効果モジュールは、第1の態様〜第3の態様のいずれか一つの磁気抵抗効果デバイスと、前記磁気抵抗効果デバイスの前記直流印加端子に接続された直流電流源又は直流電圧源と、を備える。 (4) A magnetoresistive effect module according to a fourth aspect includes a magnetoresistive effect device according to any one of the first aspect to the third aspect, and a direct current connected to the direct current application terminal of the magnetoresistive effect device. A current source or a DC voltage source.
上記態様にかかる磁気抵抗効果デバイスによれば、カットオフ周波数近傍における優れた周波数特性を得ることができる。 According to the magnetoresistive effect device according to the above aspect, excellent frequency characteristics in the vicinity of the cutoff frequency can be obtained.
以下、磁気抵抗効果モジュールについて、図を適宜参照しながら詳細に説明する。以下の説明で用いる図面は、特徴をわかりやすくするために便宜上特徴となる部分を拡大して示している場合があり、各構成要素の寸法比率などは実際とは異なっていることがある。以下の説明において例示される材料、寸法等は一例であって、本発明はそれらに限定されるものではなく、本発明の効果を奏する範囲で適宜変更して実施することが可能である。 Hereinafter, the magnetoresistive effect module will be described in detail with reference to the drawings as appropriate. In the drawings used in the following description, in order to make the features easier to understand, the portions that become the features may be shown in an enlarged manner for the sake of convenience, and the dimensional ratios of the respective components may differ from the actual ones. The materials, dimensions, and the like exemplified in the following description are merely examples, and the present invention is not limited to these, and can be implemented with appropriate modifications within the scope of the effects of the present invention.
(第1実施形態)
図1は、第1実施形態にかかる磁気抵抗効果モジュールの回路構成を示した模式図である。磁気抵抗効果デバイスは、第1のポート1と、第2のポート2と、第1回路ユニット10と、第2回路ユニット20と、基準電位端子3A、3B、3Cと、直流印加端子4と、を備える。直流印加端子4に電源90が接続されることで、磁気抵抗効果モジュール100となる。磁気抵抗効果モジュール100は、第1のポート1から信号が入力され、第2のポート2から信号を出力する。
(First embodiment)
FIG. 1 is a schematic diagram showing a circuit configuration of the magnetoresistive effect module according to the first embodiment. The magnetoresistive effect device includes a first port 1, a
<第1のポート及び第2のポート>
第1のポート1は、磁気抵抗効果モジュール100の入力端子である。第1のポート1に交流信号源(図示略)を接続することで、磁気抵抗効果モジュール100に交流信号(高周波信号)を印加できる。磁気抵抗効果モジュール100に印加される高周波信号は、例えば、100MHz以上の周波数を有する信号である。
第2のポート2は、磁気抵抗効果モジュール100の出力端子である。
<First port and second port>
The first port 1 is an input terminal of the
The
<第1回路ユニット>
第1回路ユニット10は、第1のポート1と第2のポート2との間に接続される。第1回路ユニット10には、直列型の電流駆動型素子11が組み込まれている。
電流駆動型素子11は、第1磁気抵抗効果素子12を備える。第1磁気抵抗効果素子12の積層方向の一端は第1回路ユニット10における高周波電流IRCの入力側に接続され、第1磁気抵抗効果素子12の積層方向の他端が第1回路ユニット10における高周波電流IRCの出力側に接続されており、高周波電流IRCは、第1磁気抵抗効果素子12内を流れる。電流駆動型素子11は、第1磁気抵抗効果素子12の積層方向の一端の第1電極14がインダクタ92を介して基準電位端子3Aと接続されているため、高周波電流IRCは基準電位端子3A側に分岐せずに第1磁気抵抗効果素子12内に流れる。
<First circuit unit>
The
The current driven
<磁気抵抗効果素子>
第1磁気抵抗効果素子12は、磁化固定層12Aと、磁化自由層12Bと、スペーサ層12Cとを有する。第1磁気抵抗効果素子12の積層方向の一端には第1電極14、積層方向の他端には対向電極15が設けられている。第1電極14及び対向電極15は、第1磁気抵抗効果素子12の積層方向に設けられた電極として機能する。第1電極14及び対向電極15は、導電性を有する材料により構成される。例えば第1電極14及び対向電極15には、Ta、Cu、Au、AuCu、Ru、Al等を用いることができる。スペーサ層12Cは、磁化固定層12Aと磁化自由層12Bとの間に位置する。磁化固定層12Aの磁化は、磁化自由層12Bの磁化より動きにくく、所定の磁場環境下では一方向に固定される。磁化固定層12Aの磁化の向きに対して磁化自由層12Bの磁化の向きが相対的に変化することで、第1磁気抵抗効果素子12として機能する。
<Magnetoresistance effect element>
The first
磁化固定層12Aは、強磁性体材料で構成されている。磁化固定層12Aは、Fe、Co、Ni、NiとFeの合金、FeとCoの合金、またはFeとCoとBの合金などの高スピン分極率材料から構成されることが好ましい。これらの材料を用いることで、第1磁気抵抗効果素子12の磁気抵抗変化率が大きくなる。また磁化固定層12Aは、ホイスラー合金で構成されても良い。磁化固定層12Aの膜厚は、1〜20nmとすることが好ましい。
The magnetization fixed
磁化固定層12Aの磁化固定方法は、特に問わない。例えば、磁化固定層12Aの磁化を固定するために磁化固定層12Aに接するように反強磁性層を付加してもよい。また、結晶構造、形状などに起因する磁気異方性を利用して磁化固定層12Aの磁化を固定してもよい。反強磁性層には、FeO、CoO、NiO、CuFeS2、IrMn、FeMn、PtMn、CrまたはMnなどを用いることができる。
The magnetization pinning method of the magnetization pinned
磁化自由層12Bは、外部印加磁場もしくはスピン偏極電流によってその磁化の方向が変化可能な強磁性体材料で構成されている。
The magnetization
磁化自由層12Bの材料として、CoFe、CoFeB、CoFeSi、CoMnGe、CoMnSi、CoMnAl、FeB、Co、CoCr系合金、Co多層膜、CoCrPt系合金、FePt系合金、希土類を含むSmCo系合金またはTbFeCo合金などを用いることができる。また、磁化自由層12Bは、ホイスラー合金で構成されても良い。
As a material for the magnetization
磁化自由層12Bの厚さは、0.5〜20nm程度とすることが好ましい。また磁化自由層12Bとスペーサ層12Cとの間には、高スピン分極率材料を挿入しても良い。高スピン分極率材料を挿入することによって、高い磁気抵抗変化率を得ることが可能となる。
The thickness of the magnetization
高スピン分極率材料としては、CoFe合金またはCoFeB合金などが挙げられる。CoFe合金またはCoFeB合金いずれの膜厚も0.2〜1.0nm程度とすることが好ましい。 Examples of the high spin polarizability material include a CoFe alloy and a CoFeB alloy. The film thickness of either the CoFe alloy or the CoFeB alloy is preferably about 0.2 to 1.0 nm.
スペーサ層12Cは、磁化固定層12Aと磁化自由層12Bの間に配置される層(これらの間に挟まれる層)である。スペーサ層12Cは、導電体、絶縁体もしくは半導体によって構成される層、又は、絶縁体中に導体によって構成される通電点を含む層で構成される。スペーサ層12Cは、非磁性層であることが好ましい。
The
例えば、スペーサ層12Cが絶縁体からなる場合は、第1磁気抵抗効果素子12はトンネル磁気抵抗(TMR:Tunneling Magnetoresistance)効果素子となり、スペーサ層12Cが金属からなる場合は巨大磁気抵抗(GMR:Giant Magnetoresistance)効果素子となる。
For example, when the
スペーサ層12Cとして絶縁材料を適用する場合、Al2O3、MgOまたはMgAl2O4等の絶縁材料を用いることができる。磁化固定層12Aと磁化自由層12Bとの間にコヒーレントトンネル効果が発現するように、スペーサ層12Cの膜厚を調整することで高い磁気抵抗変化率が得られる。TMR効果を効率よく利用するためには、スペーサ層12Cの膜厚は、0.5〜3.0nm程度が好ましい。
When an insulating material is applied as the
スペーサ層12Cを導電材料で構成する場合、Cu、Ag、Au又はRu等の導電材料を用いることができる。GMR効果を効率よく利用するためには、スペーサ層12Cの膜厚は、0.5〜3.0nm程度が好ましい。
When the
スペーサ層12Cを半導体材料で構成する場合、ZnO、In2O3、SnO2、ITO、GaOx又はGa2Ox等の材料を用いることができる。この場合、スペーサ層12Cの膜厚は1.0〜4.0nm程度が好ましい。
When the
スペーサ層12Cとして非磁性絶縁体中の導体によって構成される通電点を含む層を適用する場合、Al2O3またはMgO等によって構成される非磁性絶縁体中に、CoFe、CoFeB、CoFeSi、CoMnGe、CoMnSi、CoMnAl、Fe、Co、Au、Cu、AlまたはMgなどの導体によって構成される通電点を含む構造とすることが好ましい。この場合、スペーサ層12Cの膜厚は、0.5〜2.0nm程度が好ましい。
When a layer including a conduction point constituted by a conductor in the nonmagnetic insulator is applied as the
磁化自由層12Bのスペーサ層12C側とは反対側(磁化自由層12Bと第1電極14との間)には、キャップ層を設けてもよい。磁化自由層12Bとキャップ層は接していることが好ましい。また第1磁気抵抗効果素子12と対向電極15との間には、シード層またはバッファー層を配設しても良い。キャップ層、シード層またはバッファー層としては、Ru、Ta、Cu、Cr等の金属膜、MgO等の酸化物膜またはこれらの積層膜などが挙げられる。これらの層が酸化物膜からなる場合は、これらの層厚は電流を流すことができる程度に薄い。例えば、第1磁気抵抗効果素子12の積層方向に3Vの電圧を印加した際に電流(トンネル電流を含む)が流れる程度の厚みであることが好ましく、具体的には5nm以下であることが好ましい。
A cap layer may be provided on the opposite side of the magnetization
また第1磁気抵抗効果素子12の大きさは、第1磁気抵抗効果素子12の平面視形状の長辺を250nm以下にすることが望ましい。また、第1磁気抵抗効果素子12の平面視形状の短辺は20nm以上にすることが望ましい。電流駆動型素子11の場合、第1磁気抵抗効果素子12の大きさは小さい方が好ましい。第1磁気抵抗効果素子12の大きさが小さい方が、スピントランスファートルクの効果が大きくなり、高効率な強磁性共鳴現象が得られる。第1磁気抵抗効果素子12の平面視形状の面積は、後述する第2磁気抵抗効果素子22の平面視形状の面積よりも小さいことが好ましい。
なお、第1磁気抵抗効果素子12の平面視形状が長方形(正方形を含む)ではない場合は、第1磁気抵抗効果素子12の平面視形状に最小の面積で外接する長方形の長辺を、第1磁気抵抗効果素子12の平面視形状の長辺と定義し、第1磁気抵抗効果素子12の平面視形状に最小の面積で外接する長方形の短辺を、第1磁気抵抗効果素子12の平面視形状の短辺と定義する。
ここで、「平面視形状」とは、第1磁気抵抗効果素子12を構成する各層の積層方向から見た形状のことである。
In addition, the size of the
When the planar view shape of the first
Here, the “planar shape” is a shape viewed from the stacking direction of each layer constituting the first
<第2回路ユニット>
第2回路ユニット20は、第1のポート1と第2のポート2との間に接続される。図1における第2回路ユニット20は、第1回路ユニット10と第2のポート2との間に接続されており、第1回路ユニット10と第2回路ユニット20とが直列に接続されているが、第1のポート1と第1回路ユニット10との間に接続されていてもよい。第2回路ユニット20には、磁場駆動型素子21が組み込まれている。磁場駆動型素子21は、第2磁気抵抗効果素子22と第1導体24とを備える。
ここで、第1導体24の材料は、例えば、第1電極14で例示したものと同様のものを用いることができる。
<Second circuit unit>
The
Here, as the material of the
第2磁気抵抗効果素子22は、磁化固定層22Aと、磁化自由層22Bと、スペーサ層22Cとを有する。第2磁気抵抗効果素子22の積層方向の一端には第1電極27、積層方向の他端には対向電極28が設けられている。第2磁気抵抗効果素子22は、第2磁気抵抗効果素子22に直流電流又は直流電圧を印加するための電源90を接続できる直流印加端子4に接続されている。
The second
第1導体24は、第2磁気抵抗効果素子22との間に絶縁体26を介して離間して配置されている。絶縁体26は、第1導体24と第1電極27間の絶縁性を維持できる程度に厚い。例えば、第2磁気抵抗効果素子22の積層方向に4.5Vの電圧を印加した際に電流(トンネル電流を含む)が流れない程度の厚みであることが好ましく、具体的には10nm以上であることが好ましい。第1導体24の第1端部24aは、第2回路ユニット20における高周波電流IRCの入力側に接続されている。第1導体24の第2端部24bは、基準電位端子3Cに接続され、基準電位端子3Cを介して基準電位に接続されている。図1の例では、第1回路ユニット10から出力された高周波電流IRCが第2回路ユニット20に入力される。第1導体24に高周波電流IRCが流れることで高周波磁場が発生し、発生した高周波磁場は、第2磁気抵抗効果素子22の磁化自由層22Bに印加される。高周波磁場が第2磁気抵抗効果素子22の磁化自由層22Bに効率よく印加されるためには絶縁体26の厚みは1000nm以下であることが好ましい。
第2磁気抵抗効果素子22の大きさは、第2磁気抵抗効果素子22の平面視形状の長辺を500nm以下にすることが望ましい。また、第2磁気抵抗効果素子22の平面視形状の短辺は50nm以上にすることが望ましい。長辺が500nm以下と小さい場合、磁化自由層22Bの体積が小さくなり、高効率な強磁性共鳴現象の実現が可能となる。
The
As for the size of the second
<基準電位端子>
基準電位端子3A、3B、3Cは、第1回路ユニット10及び第2回路ユニット20のそれぞれに、直接的又は間接的に接続される。基準電位端子3A、3B、3Cは基準電位に接続され、磁気抵抗効果モジュール100の基準電位を決める。図1では、基準電位としてグラウンドGNDに接続している。グラウンドGNDは磁気抵抗効果モジュール100の外部に設けられる。第1のポート1に入力される高周波電流IRCは、基準電位との電位差に応じて、第1回路ユニット10及び第2回路ユニット20内を流れる。図1では、基準電位端子3Aは第1回路ユニット10に接続されており、基準電位端子3B、3Cは第2回路ユニット20に接続されている。基準電位端子は、第1回路ユニット10及び第2回路ユニット20に対して共通に一つにまとめてもよい。
<Reference potential terminal>
The reference
<直流印加端子>
直流印加端子4は、電源90に接続され、第1磁気抵抗効果素子12及び第2磁気抵抗効果素子22の積層方向に直流電流又は直流電圧を印加する。第1磁気抵抗効果素子12は、第1磁気抵抗効果素子12に直流電流又は直流電圧を印加するための電源90を接続できる直流印加端子4に接続されている。第2磁気抵抗効果素子22は、第2磁気抵抗効果素子22に直流電流又は直流電圧を印加するための電源90を接続できる直流印加端子4に接続されている。本明細書において直流電流とは、時間によって方向が変化しない電流であり、時間によって大きさが変化する電流を含む。また、直流電圧とは、時間によって方向が変化しない電圧であり、時間によって大きさが変化する電圧も含む。電源90は直流電流源でも、直流電圧源でもよい。電源90は、一定の直流電流を発生可能な直流電流源でも、一定の直流電圧を発生可能な直流電圧源でもよい。また、電源90は、発生する直流電流値の大きさが変化可能な直流電流源でもよく、発生する直流電圧値の大きさが変化可能な直流電圧源でもよい。
<DC application terminal>
The
第1磁気抵抗効果素子12及び第2磁気抵抗効果素子22に印加される直流電流の電流密度は、第1磁気抵抗効果素子12及び第2磁気抵抗効果素子22の発振閾値電流密度よりも小さいことが好ましい。第1磁気抵抗効果素子12及び第2磁気抵抗効果素子22の発振閾値電流密度とは、この値以上の電流密度の電流が印加されることにより、磁化自由層12B、22Bの磁化が一定周波数及び一定の振幅で歳差運動を開始し、第1磁気抵抗効果素子12及び第2磁気抵抗効果素子22が発振する(第1磁気抵抗効果素子12及び第2磁気抵抗効果素子22の出力(抵抗値)が一定周波数及び一定の振幅で変動する)閾値の電流密度のことである。
The current density of the direct current applied to the first
図1に示す例では、直流電流IDCが第1磁気抵抗効果素子12の中を磁化自由層12Bから磁化固定層12Aに向かって流れるように、電源90を直流印加端子4に接続しているが、第1磁気抵抗効果素子12に印加される電流の流れ方向は、特に問わない。また、図1に示す例では、直流電流IDCが第2磁気抵抗効果素子22の中を磁化固定層22Aから磁化自由層22Bに向かって流れるように、電源90を直流印加端子4に接続しているが、第2磁気抵抗効果素子22に印加される電流の流れ方向は、特に問わない。
In the example shown in FIG. 1, the direct current I DC is to flow toward the fixed
<その他の構成>
磁気抵抗効果モジュール100には、インダクタ92及びコンデンサ94が配設されている。インダクタ92は、電流の高周波成分をカットし、電流の不変成分を通す。コンデンサ94は、電流の高周波成分を通し、電流の不変成分をカットする。インダクタ92は高周波電流IRCの流れを抑制したい部分に配設し、コンデンサ94は直流電流IDCの流れを抑制したい部分に配設する。図1ではインダクタ92により、対向電極15から出力された高周波電流IRCは分岐することなく第1導体24に流れるように制御され、第1電極27から出力された高周波電流IRCは分岐することなく第2のポート2に流れるように制御されている。またコンデンサ94により、第1磁気抵抗効果素子12内を流れる直流電流IDCは第1のポート1及び第2磁気抵抗効果素子22に流れることが抑制され、第2磁気抵抗効果素子22内を流れる直流電流IDCは第2のポート2に流れることが抑制されている。
<Other configurations>
The
インダクタ92には、チップインダクタ、パターン線路によるインダクタ、インダクタ成分を有する抵抗素子等を用いることができる。インダクタ92のインダクタンスは10nH以上であることが好ましい。コンデンサ94には、公知のものを用いることができる。
As the
各回路ユニット及び各端子は、信号線路によって接続されている。信号線路の形状は、マイクロストリップライン(MSL)型やコプレーナウェーブガイド(CPW)型に規定することが好ましい。マイクロストリップライン(MSL)型やコプレーナウェーブガイド(CPW)型に設計する場合、信号線路の特性インピーダンスと、回路系のインピーダンスとが等しくなるように、線路幅やグラウンド間距離を設計することが好ましい。このように設計することによって信号線路の伝送損失を抑えることができる。 Each circuit unit and each terminal are connected by a signal line. The shape of the signal line is preferably defined as a microstrip line (MSL) type or a coplanar waveguide (CPW) type. When designing the microstrip line (MSL) type or the coplanar waveguide (CPW) type, it is preferable to design the line width and the distance between the grounds so that the characteristic impedance of the signal line is equal to the impedance of the circuit system. . By designing in this way, the transmission loss of the signal line can be suppressed.
また磁気抵抗効果モジュール100は、周波数設定機構80を有することが好ましい。周波数設定機構80は、第1磁気抵抗効果素子12及び第2磁気抵抗効果素子22に静磁場である外部磁場を印加する磁場印加機構である。周波数設定機構80は、第1磁気抵抗効果素子12及び第2磁気抵抗効果素子22の磁化自由層12B、22Bの強磁性共鳴周波数を設定する。磁気抵抗効果モジュール100が出力する信号の周波数は、磁化自由層12B、22Bの強磁性共鳴周波数により変動する。つまり、周波数設定機構80により出力信号の周波数を設定できる。
The
周波数設定機構80は、第1磁気抵抗効果素子12と第2磁気抵抗効果素子22のそれぞれに設けてもよいし、共通して設けてもよい。周波数設定機構80は、例えば、電圧又は電流のいずれかにより印加磁場強度を可変制御できる電磁石型又はストリップライン型の磁場印加機構で構成される。また、印加磁場強度を可変制御できる電磁石型又はストリップライン型の磁場印加機構と、一定磁場のみを供給する永久磁石と、の組み合わせにより構成されてもよい。
The
<磁気抵抗効果デバイスの機能>
磁気抵抗効果モジュール100に第1のポート1から高周波信号が入力されると、高周波信号に対応する高周波電流IRCが第1回路ユニット10に流れる。高周波電流IRCは、第1磁気抵抗効果素子12に流れる。
<Function of magnetoresistive device>
When a high frequency signal is input to the
磁化自由層12Bの磁化は、第1磁気抵抗効果素子12内を流れる高周波電流IRCに伴うスピントランスファートルクを受けて振動する。強磁性共鳴現象により、磁化自由層12Bの磁化は、高周波電流IRCの周波数が、磁化自由層12Bの強磁性共鳴周波数の近傍の場合に大きく振動する。磁化自由層12Bの磁化の振動が大きくなると、第1磁気抵抗効果素子12における抵抗値変化が大きくなる。この抵抗値変化は、第1磁気抵抗効果素子12の積層方向に直流電流IDCを印加することで、第1磁気抵抗効果素子12(第1回路ユニット10)から出力される。この強磁性共鳴現象に起因した抵抗値変化による出力と、第1磁気抵抗効果素子12に流れる高周波電流IRCによる出力との和が、第1磁気抵抗効果素子12(第1回路ユニット10)から出力される。強磁性共鳴現象に起因した抵抗値変化による出力は、抵抗値変化が大きいほど大きくなる。つまり、第1磁気抵抗効果素子12(第1回路ユニット10)からの出力は、磁化自由層12Bの強磁性共鳴周波数近傍の周波数の信号については大きくなり、磁化自由層12Bの強磁性共鳴周波数近傍から外れた周波数の信号については、第1磁気抵抗効果素子12の抵抗値の変動量が小さいため、小さくなる。
The magnetization of the magnetization
次いで、第1回路ユニット10から出力された高周波電流IRCは、コンデンサ94を通過し、第2回路ユニット20に流れる。第2回路ユニット20の第1導体24に高周波電流IRCが流れることで高周波磁場が発生する。発生した高周波磁場は、第2磁気抵抗効果素子22の磁化自由層22Bに印加される。磁化自由層22Bの磁化は、第1導体24を流れる高周波電流IRCが生み出す高周波磁場を受けて振動する。磁化自由層22Bの磁化は、高周波電流IRCの周波数が、磁化自由層22Bの強磁性共鳴周波数の近傍の場合に大きく振動する。
Next, the high-frequency current I RC output from the
磁化自由層22Bの磁化の振動が大きくなると、第2磁気抵抗効果素子22における抵抗値変化が大きくなる。この抵抗値変化は、第2磁気抵抗効果素子22の積層方向に直流電流IDCを印加することで、第2磁気抵抗効果素子22(第2回路ユニット20)から出力され、第2のポート2から出力される。第2磁気抵抗効果素子22(第2回路ユニット20)からの出力は、磁化自由層22Bの強磁性共鳴周波数近傍の周波数の信号については大きくなり、磁化自由層22Bの強磁性共鳴周波数近傍から外れた周波数の信号については、第2磁気抵抗効果素子22の抵抗値の変動量が小さいため、小さくなる。
When the vibration of magnetization of the magnetization
図2は、第1回路ユニット10及び第2回路ユニット20が単独の場合の信号特性と、これらを含む磁気抵抗効果モジュール100の信号特性を示す模式図である。信号特性は、入力電力に対する出力電力の比に対応する。図2(a)に示すように、第1回路ユニット10は、単独ではアンチローレンチアン状の信号特性を示す。アンチローレンチアンの信号特性とは、反対称型のコーシー・ローレンツ分布によりフィッティングできる信号特性であり、アンチローレンチアン状の信号特性とは、通過特性が向上するピーク(上に凸のピーク)と低下するピーク(下に凸のピーク)との二つのピークを有する信号特性である。第1回路ユニット10が単独の場合の信号特性は、上に凸のピークと下に凸のピークとの間で急峻に変化する。
FIG. 2 is a schematic diagram showing signal characteristics when the
これに対し、磁場駆動型素子21が組み込まれた第2回路ユニット20は、単独ではローレンチアン状の信号特性を示す。ローレンチアンの信号特性は、コーシー・ローレンツ分布によりフィッティングできる信号特性であり、ローレンチアン状の信号特性は通過特性が向上するピーク又は低下するピークのいずれか一方を有する信号特性である。第1回路ユニット10との信号特性の違いは、素子構成、磁気抵抗効果素子に対する高周波電流の流れ方の違い等に起因すると考えられる。
On the other hand, the
第1回路ユニット10の信号特性及び第2回路ユニット20の信号特性が重ね合わさると、磁気抵抗効果モジュール100の信号特性が得られる。図2に示すように、磁気抵抗効果モジュール100の信号特性は、第1回路ユニット10の信号ピーク位置(上に凸のピーク)と第2回路ユニット20の信号ピーク位置との近傍に、高周波数側の肩特性に優れた通過帯域を有するものとなる。この信号特性を利用して、磁気抵抗効果モジュール100(または磁気抵抗効果デバイス)は、特定の周波数の高周波信号を選択的に通過させることができる高周波フィルタとして用いることができる。
When the signal characteristics of the
第1回路ユニット10の信号ピーク位置(第1磁気抵抗効果素子12の磁化自由層12Bの強磁性共鳴周波数)と、第2回路ユニット20の信号ピーク位置(第2磁気抵抗効果素子22の磁化自由層22Bの強磁性共鳴周波数)とは一致していても異なっていてもよい。信号ピーク位置が異なる場合、2つの信号ピークの周波数の差は、信号ピークの中心周波数(2つの信号ピークの周波数の平均値)に対して15%以下の範囲であることが好ましく、7.5%以下の範囲であることがより好ましい。また2つの信号ピークの周波数の差は、具体的な数値で言うと、200MHz以下であることが好ましく、100MHz以下であることがより好ましい。また2つの信号ピークの周波数の差は、中心周波数に対して0.5%以上の範囲であることが好ましく、5MHz以上であることが好ましい。アンチローレンチアン状の信号特性において信号ピークは上に凸のピークと下に凸のピークがあるが、この2つの信号ピークの周波数の差は、アンチローレンチアン状の信号特性における下に凸のピークの周波数と第2回路ユニット20の信号ピークの周波数との差とした。第1回路ユニット10は単独では図2(a)に示すような信号特性を示すが、この場合は、第1磁気抵抗効果素子12の磁化自由層12Bの強磁性共鳴周波数は、第2磁気抵抗効果素子22の磁化自由層22Bの強磁性共鳴周波数よりも高いか、同じであることが好ましい。また第1回路ユニット10及び第2回路ユニット20の信号ピーク位置は、周波数設定機構80により制御できる。また、回路ユニットの信号ピークの位置(磁気抵抗効果素子の磁化自由層の強磁性共鳴周波数)は、磁気抵抗効果素子の平面視形状や、磁気抵抗効果素子の層構成によっても変化させることができる。
The signal peak position of the first circuit unit 10 (ferromagnetic resonance frequency of the magnetization
以上、本発明の実施形態について図面を参照して詳述したが、各実施形態における各構成及びそれらの組み合わせ等は一例であり、本発明の趣旨から逸脱しない範囲内で、構成の付加、省略、置換、及びその他の変更が可能である。 Although the embodiments of the present invention have been described in detail with reference to the drawings, the configurations and combinations of the embodiments in the embodiments are examples, and the addition and omission of configurations are within the scope not departing from the gist of the present invention. , Substitutions, and other changes are possible.
図3は、第1実施形態にかかる磁気抵抗効果モジュールの別の例の回路構成を示した模式図である。図3において、図1と同様の構成には同一の符号を付す。図3に示す磁気抵抗効果モジュール101は、電流駆動型素子11と磁場駆動型素子21とで、直流印加端子4及び電源90を共有している点が、図1に示す磁気抵抗効果モジュール100と異なる。図3では、基準電位端子3B、3Cは第2回路ユニット20に接続されている。また図3では、基準電位端子3Bは、第2回路ユニット20及びインダクタ92を介して第1回路ユニット10に接続されている。図3に示すように直流印加端子4及び電源90を共有する場合でも、信号特性に変化は生じない。そのため、第1回路ユニット10と第2回路ユニット20の信号特性が重ね合わさり、磁気抵抗効果モジュール101において優れた肩特性を持つ信号特性が得られる。
FIG. 3 is a schematic view showing a circuit configuration of another example of the magnetoresistive effect module according to the first embodiment. 3, the same components as those in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals. The
図4は、第1実施形態にかかる磁気抵抗効果モジュールの別の例の回路構成を示した模式図である。図4において、図1と同様の構成には同一の符号を付す。図4に示す磁気抵抗効果モジュール102は、第1回路ユニット10に並列型の電流駆動型素子31が組み込まれている点が、図1に示す磁気抵抗効果モジュール100と異なる。
FIG. 4 is a schematic diagram showing a circuit configuration of another example of the magnetoresistive effect module according to the first embodiment. In FIG. 4, the same components as those in FIG. The
電流駆動型素子31は、第3磁気抵抗効果素子32を備える。
第3磁気抵抗効果素子32は、磁化固定層32Aと、磁化自由層32Bと、スペーサ層32Cとを有する。磁化自由層32Bのスペーサ層32C側とは反対側(磁化自由層32Bと第1電極34との間)には、キャップ層を設けてもよい。磁化自由層32Bとキャップ層は接していることが好ましい。第3磁気抵抗効果素子32の積層方向の一端には第1電極34、積層方向の他端には対向電極35が設けられている。第3磁気抵抗効果素子32の一端は第1回路ユニット10における高周波電流IRCの入力側(第1のポート1)及び出力側(第2回路ユニット20側)に接続され、第3磁気抵抗効果素子32の他端は基準電位端子3Aに接続されている。第1回路ユニット10における高周波電流IRCの入力側から見て高周波電流IRCの出力側(第2回路ユニット20)と基準電位端子3Aとは並列な位置関係にある。つまり、高周波電流IRCにとって、第2回路ユニット20と基準電位端子3Aとは並列な位置関係にある。言い換えると、第3磁気抵抗効果素子32は、第1のポート1に対して並列に接続されている。高周波電流IRCは、第1回路ユニット10における高周波電流IRCの出力側と第3磁気抵抗効果素子32に分岐して流れる。図4の例では、第1のポート1から入力された高周波電流IRCが第1回路ユニット10に入力される。また、第3磁気抵抗効果素子32は、第3磁気抵抗効果素子32に直流電流又は直流電圧を印加するための電源90を接続できる直流印加端子4に接続されている。図4に示す電流駆動型素子31において、直流電流IDCは第3磁気抵抗効果素子32の中を磁化固定層32Aから磁化自由層32Bに向かって流れるが、第3磁気抵抗効果素子32の中を流れる電流の方向は、特に問わない。
The current driven
The third
磁化自由層32Bの磁化は、第3磁気抵抗効果素子32内を流れる高周波電流IRCに伴うスピントランスファートルクを受けて振動する。磁化自由層32Bの磁化は、高周波電流IRCの周波数が、磁化自由層32Bの強磁性共鳴周波数の近傍の場合に大きく振動する。磁化自由層32Bの磁化の振動が大きくなると、第3磁気抵抗効果素子32における抵抗値変化が大きくなる。この抵抗値変化は、第3磁気抵抗効果素子32の積層方向に直流電流IDCを印加することで、第3磁気抵抗効果素子32から出力される。この強磁性共鳴現象に起因した抵抗値変化による出力と、第1回路ユニット10における高周波電流IRCの出力側に流れる高周波電流IRCによる出力との和が、第1回路ユニット10から出力される。
The magnetization of the magnetization
また第3磁気抵抗効果素子32の大きさは、第3磁気抵抗効果素子32の平面視形状の長辺を250nm以下にすることが望ましい。また、第3磁気抵抗効果素子32の平面視形状の短辺は20nm以上にすることが望ましい。電流駆動型素子31の場合、第3磁気抵抗効果素子32の大きさは小さい方が好ましい。第3磁気抵抗効果素子32の大きさが小さい方が、スピントランスファートルクの効果が大きくなり、高効率な強磁性共鳴現象が得られる。第3磁気抵抗効果素子32の平面視形状の面積は、第2磁気抵抗効果素子22の平面視形状の面積よりも小さいことが好ましい。
In addition, the size of the third
図4に示す第1回路ユニット10の並列型の電流駆動型素子31の第3磁気抵抗効果素子32は、図1に示す第1回路ユニット10の直列型の電流駆動型素子11の第1磁気抵抗効果素子12とは、第1回路ユニット10における高周波電流の入力側及び出力側に対する接続のされ方が異なる。そのため、図4に示す第1回路ユニット10が単独の場合の信号特性の傾向は、図5(a)に示されるように、図1に示す第1回路ユニット10が単独の場合の信号特性の傾向から反転する。第1回路ユニット10の信号特性及び第2回路ユニット20の信号特性が重ね合わさることにより、図5(b)に示されるように、磁気抵抗効果モジュール102の信号特性は、低周波数側の肩特性に優れた通過帯域を有するものとなる。この場合のように、第1回路ユニット10に組み込まれる素子が並列型の電流駆動型素子31の場合、第3磁気抵抗効果素子32の磁化自由層32Bの強磁性共鳴周波数は、第2磁気抵抗効果素子22の磁化自由層22Bの強磁性共鳴周波数よりも低いか、同じであることが好ましい。
The third
図4に示すように、第1回路ユニット10に組み込まれる素子は直列型の電流駆動型素子ではなく、並列型の電流駆動型素子31でもよい。図4に示す磁気抵抗効果モジュール102においても、図1に示す磁気抵抗効果モジュール100と同様に、電流駆動型素子31及び磁場駆動型素子21の信号特性が重ね合わさり、優れた肩特性を持つ信号特性が得られる。
As shown in FIG. 4, the element incorporated in the
図6は、第1実施形態にかかる磁気抵抗効果モジュールの別の例の回路構成を示した模式図である。図6において、図4と同様の構成には同一の符号を付す。図6に示す磁気抵抗効果モジュール103は、第2磁気抵抗効果素子22と第3磁気抵抗効果素子32とで、直流印加端子4及び電源90を共有している点が、図4に示す磁気抵抗効果モジュール102と異なる。また、図6に示す磁気抵抗効果モジュール103では、第1回路ユニット10における高周波電流の入力側及び高周波電流の出力側に接続された第3磁気抵抗効果素子32の積層方向の一端には対向電極35が設けられ、基準電位端子3Aに接続された第3磁気抵抗効果素子32の積層方向の他端には第1電極34が設けられている。図6では、基準電位端子3Aはコンデンサ94を介して第1回路ユニット10に接続されて(交流的に(高周波的に)接続されて)おり、基準電位端子3B、3Cは第2回路ユニット20に接続されている。また図6では、基準電位端子3Bは、第2回路ユニット20及びインダクタ92を介して第1回路ユニット10に接続されている(直流的に接続されている)。図6に示す磁気抵抗効果モジュール103の信号特性は、図4に示す磁気抵抗効果モジュール102の信号特性と同様の傾向のものになる。
FIG. 6 is a schematic view showing a circuit configuration of another example of the magnetoresistive effect module according to the first embodiment. In FIG. 6, the same components as those in FIG. The
また図7は、第1実施形態にかかる磁気抵抗効果モジュールの別の例の回路構成を示した模式図である。図7において、図1と同様の構成には同一の符号を付す。図7に示す磁気抵抗効果モジュール104は、第1回路ユニット10と第2回路ユニット20とが第1のポート1に対して互いに並列に接続されている点が、図1に示す磁気抵抗効果モジュール100と異なる。図7では、基準電位端子3B、3Cは第2回路ユニット20に接続されている。また図7では、基準電位端子3Cは、第2回路ユニット20(第1導体24)を介して第1回路ユニット10に接続されている。
FIG. 7 is a schematic view showing a circuit configuration of another example of the magnetoresistive effect module according to the first embodiment. In FIG. 7, the same components as those in FIG. The
図7に示すように、第1回路ユニット10と第2回路ユニット20とは直列接続ではなく、並列接続でもよい。図7に示す磁気抵抗効果モジュール104においても、第1回路ユニット10と第2回路ユニット20の信号特性が重ね合わさり、優れた肩特性を持つ信号特性が得られる。図7に示す磁気抵抗効果モジュール104の信号特性は、図1に示す磁気抵抗効果モジュール100の信号特性と同様の傾向のものになる。
As shown in FIG. 7, the
また図8は、第1実施形態にかかる磁気抵抗効果モジュールの別の例の回路構成を示した模式図である。図8において、図4と同様の構成には同一の符号を付す。図8に示す磁気抵抗効果モジュール105は、第1回路ユニット10と第2回路ユニット20とが第1のポート1に対して互いに並列に接続されている点が、図4に示す磁気抵抗効果モジュール102と異なる。
FIG. 8 is a schematic diagram showing a circuit configuration of another example of the magnetoresistive effect module according to the first embodiment. In FIG. 8, the same components as those in FIG. The
図8に示すように、第1回路ユニット10と第2回路ユニット20とは直列接続ではなく、並列接続でもよい。図8に示す磁気抵抗効果モジュール105においても、第1回路ユニット10と第2回路ユニット20の信号特性が重ね合わさり、優れた肩特性を持つ信号特性が得られる。図8に示す磁気抵抗効果モジュール105の信号特性は、図4に示す磁気抵抗効果モジュール102の信号特性と同様の傾向のものになる。
As shown in FIG. 8, the
(第2実施形態)
第2実施形態では、2個の電流駆動型素子を用いることで、低周波数側及び高周波数側の両方の信号特性の肩特性を向上させる。
(Second Embodiment)
In the second embodiment, the shoulder characteristics of the signal characteristics on both the low frequency side and the high frequency side are improved by using two current-driven elements.
図9は、第2実施形態にかかる磁気抵抗効果モジュール106の回路構成を示した模式図である。図9に示す磁気抵抗効果モジュール106は、第3回路ユニット30が接続されている点が、図1に示す磁気抵抗効果モジュール100と異なる。図9において、図1と同一の構成については、同一の符号を付す。
FIG. 9 is a schematic diagram showing a circuit configuration of the
図9に示す第3回路ユニット30は、第1のポート1と第2のポート2との間に接続され、第1のポート1に対して第1回路ユニット10と第2回路ユニット20と直列に接続されている。第3回路ユニット30には、図4に示す磁気抵抗効果モジュール103の電流駆動型素子31と同様の並列型の電流駆動型素子41が組み込まれている。
The
第1回路ユニット10、第2回路ユニット20および第3回路ユニット30が直列に接続されている。図9では、一例として第1回路ユニット10、第3回路ユニット30、第2回路ユニット20の順で接続したが、これらの接続順は問わない。
The
電流駆動型素子41は、第4磁気抵抗効果素子42を備える。第4磁気抵抗効果素子42は、磁化固定層42Aと磁化自由層42Bとこれらの間に設けられたスペーサ層42Cとを備える。磁化自由層42Bのスペーサ層42C側とは反対側(磁化自由層42Bと第1電極44との間)には、キャップ層を設けてもよい。磁化自由層42Bとキャップ層は接していることが好ましい。第4磁気抵抗効果素子42の積層方向の一端には第1電極44、積層方向の他端には対向電極45が設けられている。図9の例では、第1回路ユニット10から出力された高周波電流IRCが第3回路ユニット30に入力される。第4磁気抵抗効果素子42の一端は第3回路ユニット30における高周波電流IRCの入力側(第1回路ユニット10側)及び出力側(第2回路ユニット20側)に接続され、第4磁気抵抗効果素子42の他端は基準電位端子3Aに接続されている。第3回路ユニット30における高周波電流IRCの入力側から見て高周波電流IRCの出力側(第2回路ユニット20)と基準電位端子3Aとは並列な位置関係にある。つまり、高周波電流IRCにとって、第2回路ユニット20と基準電位端子3Aとは並列な位置関係にある。言い換えると、第4磁気抵抗効果素子42は、第1のポート1に対して並列に接続されている。高周波電流IRCは、第3回路ユニット30における高周波電流IRCの出力側と第4磁気抵抗効果素子42に分岐して流れる。また、第4磁気抵抗効果素子42は、第4磁気抵抗効果素子42に直流電流又は直流電圧を印加するための電源90を接続できる直流印加端子4に接続されている。図9に示す磁気抵抗効果モジュール106では、第1磁気抵抗効果素子12、第4磁気抵抗効果素子42及び第2磁気抵抗効果素子22とで、直流印加端子4及び電源90を共有している。図9では、基準電位端子3Aはコンデンサ94を介して第3回路ユニット30に接続されて(交流的に(高周波的に)接続されて)おり、基準電位端子3B、3Cは第2回路ユニット20に接続されている。また図9では、基準電位端子3Bは、第2回路ユニット20及びインダクタ92を介して第3回路ユニット30に接続されている(直流的に接続されている)。また図9では、基準電位端子3Bは、第2回路ユニット20、インダクタ92及び第3回路ユニット30を介して第1回路ユニット10に接続されている。
The current driven
なお、第3回路ユニット30の電流駆動型素子41における第1電極44、対向電極45、第4磁気抵抗効果素子42(磁化固定層42A、スペーサ層42C、磁化自由層42B、キャップ層等の層構成および大きさ等)の構成は、例えば、第1回路ユニット10の電流駆動型素子11で説明したものと同様のものとすることができる。
The
図9に示す例では、直流電流IDCが第1磁気抵抗効果素子12の中を磁化自由層12Bから磁化固定層12Aに向かって流れ、第4磁気抵抗効果素子42の中を磁化自由層42Bから磁化固定層42Aに向かって流れるように、電源90を直流印加端子4に接続しているが、第1磁気抵抗効果素子12及び第4磁気抵抗効果素子42の中を流れる電流の方向は、特に問わない。
In the example shown in FIG. 9, the direct current I DC flows toward the fixed
第1回路ユニット10から出力された高周波電流IRCは、第3回路ユニット30に流れる。第3回路ユニット30において、高周波電流IRCは、第3回路ユニット30における高周波電流IRCの出力側と第4磁気抵抗効果素子42に分岐して流れる。そして、磁化自由層42Bの磁化は、第4磁気抵抗効果素子42内を流れる高周波電流IRCに伴うスピントランスファートルクを受けて振動する。強磁性共鳴現象により磁化自由層42Bの磁化は、高周波電流IRCの周波数が、磁化自由層42Bの強磁性共鳴周波数の近傍の場合に大きく振動する。磁化自由層42Bの磁化の振動が大きくなると、第4磁気抵抗効果素子42における抵抗値変化が大きくなる。この抵抗値変化は、第4磁気抵抗効果素子42の積層方向に直流電流IDCを印加することで、第4磁気抵抗効果素子42(第3回路ユニット30)から出力される。この強磁性共鳴現象に起因した抵抗値変化による出力と、第3回路ユニット30における高周波電流IRCの出力側に流れる高周波電流IRCによる出力との和が、第3回路ユニット30から出力される。
The high-frequency current I RC output from the
図10は、直列型の電流駆動型素子11が組み込まれた第1回路ユニット10、並列型の電流駆動型素子41が組み込まれた第3回路ユニット30及び磁場駆動型素子21が組み込まれた第2回路ユニット20が単独の場合の信号特性と、これらを含む磁気抵抗効果モジュール106の信号特性を示す模式図である。信号特性は、入力電力に対する出力電力の比に対応する。図10(a)は第1回路ユニット10、第2回路ユニット20及び第3回路ユニット30が単独の場合の信号特性であり、図10(b)は磁気抵抗効果モジュール106の信号特性である。
FIG. 10 shows a
上述のように、第1回路ユニット10及び第3回路ユニット30は、単独ではアンチローレンチアン状の信号特性を示す。これに対し、磁場駆動型素子21が組み込まれた第2回路ユニット20は、単独ではローレンチアン状の信号特性を示す。
As described above, the
第1回路ユニット10には直列型の電流駆動型素子11が組み込まれ、第3回路ユニット30には並列型の電流駆動型素子41が組み込まれている。そのため、第1回路ユニット10の信号特性と第3回路ユニット30の信号特性とは、概ね線対称な関係となる。
The
第1回路ユニット10の信号特性、第2回路ユニット20の信号特性及び第3回路ユニット30の信号特性が重ね合わさると、磁気抵抗効果モジュール106の信号特性が得られる。第3回路ユニット30の信号特性が重ね合わさることで、磁気抵抗効果モジュール106の信号特性は、低周波数側及び高周波数側の肩特性に優れた通過帯域を有するものとなる。第1回路ユニット10の信号ピーク位置(第1磁気抵抗効果素子12の磁化自由層12Bの強磁性共鳴周波数)と、第3回路ユニット30の信号ピーク位置(第4磁気抵抗効果素子42の磁化自由層42Bの強磁性共鳴周波数)とは異なっており、第1磁気抵抗効果素子12の磁化自由層12Bの強磁性共鳴周波数は、第4磁気抵抗効果素子42の磁化自由層42Bの強磁性共鳴周波数よりも大きくなっている。第2回路ユニット20の信号ピーク位置(第2磁気抵抗効果素子22の磁化自由層22Bの強磁性共鳴周波数)は、第1回路ユニット10の信号ピーク位置と第3回路ユニット30の信号ピーク位置との間に位置することが好ましい。
When the signal characteristics of the
第1回路ユニット10の信号ピーク位置の周波数と、第3回路ユニット30の信号ピーク位置の周波数との差(信号ピークの周波数の差)は、2つの信号ピークの中心周波数に対して30%以下の範囲であることが好ましく、15%以下の範囲であることがより好ましい。また2つの信号ピークの周波数の差は、具体的な数値で言うと、400MHz以下であることが好ましく、200MHz以下であることがより好ましい。また2つの信号ピークの周波数の差は、中心周波数に対して0.5%以上の範囲であることが好ましく、5MHz以上であることが好ましい。アンチローレンチアン状の信号特性において信号ピークは上に凸のピークと下に凸のピークがあるが、この2つの信号ピークの周波数の差は下に凸の2つのピークの周波数間の差とした。第1回路ユニット10、第2回路ユニット20及び第3回路ユニット30の信号ピーク位置は、周波数設定機構80により自由に制御できる。また、回路ユニットの信号ピークの位置(磁気抵抗効果素子の磁化自由層の強磁性共鳴周波数)は、磁気抵抗効果素子の平面視形状や、磁気抵抗効果素子の層構成によっても変化させることができる。
The difference between the frequency of the signal peak position of the
図9に示す磁気抵抗効果モジュール106は、第3回路ユニット30が、高周波電流IRCの流れ方向において、第1回路ユニット10及び第2回路ユニット20に対し直列に接続されている。第3回路ユニット30は、第1回路ユニット10と第2回路ユニット20とのうち少なくとも一方と、直列又は並列に接続されていればよく、図9に示す磁気抵抗効果モジュール106に限られない。
In the
図11は、第1回路ユニット10、第2回路ユニット20及び第3回路ユニット30の接続の仕方を示す模式図である。図11(a)は、全てが直列に接続されており、直列の接続順は問わないため、図9に対応する。図11(b)は、第1回路ユニット10と第2回路ユニット20とが直列に接続され、第3回路ユニット30は第1回路ユニット10のみと並列な関係にある。図11(c)は、第1回路ユニット10と第2回路ユニット20とが直列に接続され、第3回路ユニット30は第2回路ユニット20のみと並列な関係にある。図11(d)は、第1回路ユニット10と第2回路ユニット20が直列に接続され、第3回路ユニット30は第1回路ユニット10及び第2回路ユニット20と並列な関係にある。図11(e)は、全てが並列に接続されている。図11(f)は、第1回路ユニット10と第2回路ユニット20が並列に接続され、第3回路ユニット30は第1回路ユニット10及び第2回路ユニット20と直列な関係にある。図11(g)は、第1回路ユニット10と第2回路ユニット20が並列に接続され、第3回路ユニット30は第2回路ユニット20のみと直列な関係にある。図11(h)は、第1回路ユニット10と第2回路ユニット20が並列に接続され、第3回路ユニット30は第1回路ユニット10のみと直列な関係にある。
FIG. 11 is a schematic diagram showing how to connect the
また図9では、高周波電流IRCの入力側である第1のポート1側に直流印加端子4及び電源90を接続したが、図12に示す磁気抵抗効果モジュール107のように高周波電流IRCの出力側である第2のポート2側に直流印加端子4及び電源90を接続してもよい。図12では、基準電位端子3Aは第1回路ユニット10に接続されており、基準電位端子3Bはコンデンサ94を介して第3回路ユニット30に接続されて(交流的に(高周波的に)接続されて)おり、基準電位端子3Cはコンデンサ94を介して第2回路ユニット20に接続されて(交流的に(高周波的に)接続されて)おり、基準電位端子3Dは第2回路ユニット20に接続されている。また図12では、基準電位端子3Aは、第1回路ユニット10及びインダクタ92を介して第3回路ユニット30に接続されている(直流的に接続されている)。また図12では、基準電位端子3Aは、第1回路ユニット10、インダクタ92及び第3回路ユニット30を介して第2回路ユニット20に接続されている(直流的に接続されている)。
In FIG. 9, although the connection of the first port 1 side
また図9では一つの電源90(直流電流IDCの流れ方向)に対して、第1磁気抵抗効果素子12、第2磁気抵抗効果素子22及び第4磁気抵抗効果素子42が直列な位置関係となっている。これに対し、図13に示す磁気抵抗効果モジュール108のように、一つの電源90(直流電流IDCの流れ方向)に対して、第1磁気抵抗効果素子12、第2磁気抵抗効果素子22及び第4磁気抵抗効果素子42が並列な位置関係となっていてもよい。図13では、基準電位端子3Aは第1回路ユニット10に接続されており、基準電位端子3Bは第3回路ユニット30に接続されており、基準電位端子3C、3Dは第2回路ユニット20に接続されている。この場合、それぞれの磁気抵抗効果素子に同じ電圧が印加されるため、電源90を直流電圧源とすると、制御が容易になる。
Also with respect to Figure 9 a
また図11に示す回路ユニットの各接続状態においても、各回路ユニットの磁気抵抗効果素子で直流印加端子4及び電源90を共有できる。
Also, in each connection state of the circuit units shown in FIG. 11, the
なお、第1のポート1と第2のポート2との間に接続される第1回路ユニット10、第2回路ユニット20及び第3回路ユニット30の接続順は、任意の順序としてもよい。
また第1回路ユニット10、第2回路ユニット20、第3回路ユニット30の各磁気抵抗効果素子に直流電流又は直流電圧を印加するための電源としては、例えば、それぞれが独立な電源であってもよく、二つのみが共通な電源であってもよく、あるいは、三つの全てが共通な電源であってもよい。
The connection order of the
Moreover, as a power supply for applying a direct current or a direct current voltage to each magnetoresistive effect element of the
上述のように、本実施形態にかかる磁気抵抗効果モジュール106によると、磁気抵抗効果モジュール106の信号特性は、低周波数側及び高周波数側の肩特性に優れた通過帯域を有するものとなる。
As described above, according to the
また図14は、図1に示す磁気抵抗効果モジュール100の変形例の回路構成を示した模式図である。図15は、図3に示す磁気抵抗効果モジュール101の変形例の回路構成を示した模式図である。図16は、図4に示す磁気抵抗効果モジュール102の変形例の回路構成を示した模式図である。図17は、図6に示す磁気抵抗効果モジュール103の変形例の回路構成を示した模式図である。図18は、図7に示す磁気抵抗効果モジュール104の変形例の回路構成を示した模式図である。図19は、図8に示す磁気抵抗効果モジュール105の変形例の回路構成を示した模式図である。図20は、図9に示す磁気抵抗効果モジュール106の変形例の回路構成を示した模式図である。図14〜19に示す磁気抵抗効果モジュール100A、101A、102A、103A、104A、105Aは、第1回路ユニット10及び第2回路ユニット20に対して基準電位端子3が共通して一つにまとめられている。図20に示す磁気抵抗効果モジュール106Aは、第1回路ユニット10、第2回路ユニット20及び第3回路ユニット30に対して基準電位端子3が共通して一つにまとめられている。また電源90が、磁気抵抗効果モジュール100A、101A、102A、103A、104A、105A、106Aの回路内に組み込まれている。これらの変形例の構成でも、磁気抵抗効果モジュールは、低周波数側及び高周波数側の肩特性に優れた通過帯域を有する。
FIG. 14 is a schematic diagram showing a circuit configuration of a modification of the
上記実施形態におけるインダクタ92は、抵抗素子に変えることができる。この抵抗素子は、抵抗成分により電流の高周波成分をカットする機能を有する。この抵抗素子は、チップ抵抗またはパターン線路による抵抗のいずれでもよい。この抵抗素子の抵抗値は、磁気抵抗効果素子から出力される信号線路の特性インピーダンス以上であることが好ましい。例えば、信号線路の特性インピーダンスが50Ωであり、抵抗素子の抵抗値が50Ωの場合は、45%の高周波電力を抵抗素子によりカットできる。また信号線路の特性インピーダンスが50Ωであり、抵抗素子の抵抗値が500Ωの場合は、90%の高周波電力を抵抗素子によりカットできる。この場合でも、磁気抵抗効果素子から出力された出力信号を第2のポート2に効率的に流すことができる。
The
また、上記実施形態において、直流印加端子4に接続される電源90が、電流の高周波成分をカットすると同時に電流の不変成分を通す機能を有する場合、インダクタ92は無くても良い。この場合でも、磁気抵抗効果素子から出力された出力信号を第2のポート2に効率的に流すことができる。
In the above embodiment, when the
また、上記実施形態では、周波数設定機構80を磁場印加機構とする例を基に説明したが、周波数設定機構80には以下のような他の例も用いることができる。例えば、周波数設定機構として磁気抵抗効果素子に電場を印加する電場印加機構を用いてもよい。電場印加機構により、磁気抵抗効果素子の磁化自由層に印加される電場を変化させると、磁化自由層における異方性磁場が変化し、磁化自由層における有効磁場が変化する。そして、磁化自由層の強磁性共鳴周波数が設定される。
Moreover, although the said embodiment demonstrated based on the example which uses the
また例えば、周波数設定機構として圧電体と電場印加機構を組み合わせてもよい。磁気抵抗効果素子の磁化自由層の近傍に圧電体を設け、その圧電体に電場を印加する。電場が印加された圧電体は変形し、磁化自由層を歪ませる。磁化自由層が歪むと、磁化自由層における異方性磁場が変化し、磁化自由層における有効磁場が変化する。そして、磁化自由層の強磁性共鳴周波数が設定される。 For example, a piezoelectric body and an electric field application mechanism may be combined as the frequency setting mechanism. A piezoelectric body is provided in the vicinity of the magnetization free layer of the magnetoresistive effect element, and an electric field is applied to the piezoelectric body. The piezoelectric body to which the electric field is applied is deformed and distorts the magnetization free layer. When the magnetization free layer is distorted, the anisotropic magnetic field in the magnetization free layer changes, and the effective magnetic field in the magnetization free layer changes. Then, the ferromagnetic resonance frequency of the magnetization free layer is set.
また例えば、周波数設定機構として、電気磁気効果を有する反強磁性体又はフェリ磁性体である制御膜、制御膜に磁場を印加する機構、及び、制御膜に電場を印加する機構を用いてもよい。磁化自由層と磁気的に結合するように設けられた制御膜に電場及び磁場を印加する。制御膜に印加する電場及び磁場の少なくとも一方を変化させると、磁化自由層における交換結合磁場が変化し、磁化自由層における有効磁場が変化する。そして、磁化自由層の強磁性共鳴周波数が設定される。 For example, as the frequency setting mechanism, a control film that is an antiferromagnetic material or a ferrimagnetic material having an electromagnetic effect, a mechanism that applies a magnetic field to the control film, and a mechanism that applies an electric field to the control film may be used. . An electric field and a magnetic field are applied to a control film provided to be magnetically coupled to the magnetization free layer. When at least one of an electric field and a magnetic field applied to the control film is changed, the exchange coupling magnetic field in the magnetization free layer changes, and the effective magnetic field in the magnetization free layer changes. Then, the ferromagnetic resonance frequency of the magnetization free layer is set.
また周波数設定機構80が無くても(磁場印加機構から静磁場が印加されなくても)、磁気抵抗効果素子の磁化自由層の強磁性共鳴周波数が所望の周波数である場合は、周波数設定機構80を有さなくてもよい。
Further, even if there is no frequency setting mechanism 80 (even if a static magnetic field is not applied from the magnetic field application mechanism), if the ferromagnetic resonance frequency of the magnetization free layer of the magnetoresistive effect element is a desired frequency, the
周波数設定機構80として磁場印加機構を用いる場合、各磁気抵抗効果素子に対して共通して設けると、製造コストが低減されて好ましい。また、各磁気抵抗効果素子に同じ方向の外部磁場が磁場印加機構から印加されるようにしても良い。また、各磁気抵抗効果素子の磁化固定層の磁化の固定方向は互いに同じ方向とすることができる。
When a magnetic field application mechanism is used as the
また、磁場印加機構から印加される外部磁界は、各磁気抵抗効果素子の面内方向成分を有する例で説明しているが、各磁気抵抗効果素子に磁場印加機構から印加される外部磁場の方向の面内方向成分と各磁気抵抗効果素子の磁化固定層の磁化の固定方向の面内方向成分とのなす角(以降、回転角という)は、各磁気抵抗効果素子の磁化自由層の磁化の振動に伴う各磁気抵抗効果素子の抵抗値変化量が大きくなるという点で、90°近傍が好ましいが、鋭角であっても鈍角であってもよい。例えば、第1磁気抵抗効果素子12と第4磁気抵抗効果素子42とにおいて、回転角が共に90°であってもよいし、共に鋭角であってもよいし、共に鈍角であってもよい。また、第1磁気抵抗効果素子12において回転角が鋭角及び鈍角のいずれか一方であり、第4磁気抵抗効果素子42において回転角が鋭角及び鈍角のいずれか他方であってもよい。また、第1磁気抵抗効果素子12において回転角が鋭角及び鈍角のいずれか一方であり、第4磁気抵抗効果素子42において回転角が90°であってもよい。また、第1磁気抵抗効果素子12において回転角が90°であり、第4磁気抵抗効果素子42において回転角が鋭角及び鈍角のいずれか一方であってもよい。
Further, the external magnetic field applied from the magnetic field application mechanism is described as an example having an in-plane direction component of each magnetoresistive effect element, but the direction of the external magnetic field applied to each magnetoresistive effect element from the magnetic field application mechanism The angle between the in-plane direction component and the in-plane direction component of the magnetization fixed direction of the magnetization fixed layer of each magnetoresistive effect element (hereinafter referred to as the rotation angle) is the magnetization of the magnetization free layer of each magnetoresistive effect element. Nearly 90 ° is preferable in that the amount of change in the resistance value of each magnetoresistive element due to vibration becomes large, but it may be an acute angle or an obtuse angle. For example, in the first
また、磁場印加機構から印加される外部磁界は、各磁気抵抗効果素子の積層方向成分を有するものでもよい。各磁気抵抗効果素子に磁場印加機構から印加される外部磁場の方向の積層方向成分と各磁気抵抗効果素子の磁化固定層の磁化の固定方向の面内方向成分(磁化固定層の膜面内方向)とのなす角(以降、仰角という)は、鋭角であっても鈍角であってもよい。例えば、第1磁気抵抗効果素子12と第4磁気抵抗効果素子42とにおいて、仰角が共に鋭角であってもよいし、共に鈍角であってもよい。また、第1磁気抵抗効果素子12において仰角が鋭角及び鈍角のいずれか一方であり、第4磁気抵抗効果素子42において仰角が鋭角及び鈍角のいずれか他方であってもよい。
Further, the external magnetic field applied from the magnetic field application mechanism may have a component in the stacking direction of each magnetoresistive effect element. The lamination direction component in the direction of the external magnetic field applied to each magnetoresistive element from the magnetic field application mechanism and the in-plane direction component of the magnetization fixed direction of the magnetization fixed layer of each magnetoresistive element (the in-plane direction of the magnetization fixed layer) ) (Hereinafter referred to as an elevation angle) may be an acute angle or an obtuse angle. For example, in the first
<他の用途>
また上記では磁気抵抗効果デバイスを高周波フィルタとして用いる場合を例に提示したが、磁気抵抗効果デバイスは増幅器(アンプ)等の高周波デバイスとしても利用できる。
<Other uses>
Moreover, although the case where a magnetoresistive effect device is used as a high frequency filter was shown as an example above, the magnetoresistive effect device can also be used as a high frequency device such as an amplifier.
また磁気抵抗効果デバイスを増幅器として用いる場合は、電源90から印加する直流電流又は直流電圧を所定の大きさ以上にする。このようにすることで、第1のポート1から入力される信号より第2のポート2から出力される信号が大きくなり、増幅器として機能する。
When the magnetoresistive effect device is used as an amplifier, the direct current or direct current voltage applied from the
上述のように、磁気抵抗効果デバイスは、増幅器等の高周波デバイスとして機能できる。 As described above, the magnetoresistive effect device can function as a high-frequency device such as an amplifier.
1 第1のポート
2 第2のポート
3A、3B、3C、3D 基準電位端子
4 直流印加端子
10 第1回路ユニット
20 第2回路ユニット
30 第3回路ユニット
11 電流駆動型素子(直列)
21 磁場駆動型素子
31、41 電流駆動型素子(並列)
12 第1磁気抵抗効果素子
22 第2磁気抵抗効果素子
32 第3磁気抵抗効果素子
42 第4磁気抵抗効果素子
12A、22A、32A、42A 磁化固定層
12B、22B、32B、42B 磁化自由層
12C、22C、32C、42C スペーサ層
14、27、34、44 第1電極
15、28、35、45 対向電極
24 第1導体
24a 第1端部
26 絶縁体
80 周波数設定機構
90 電源
92 インダクタ
94 コンデンサ
100〜106、101A〜106A 磁気抵抗効果モジュール
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
21 Magnetic-field driven
12 1st
Claims (4)
第2のポートと、
前記第1のポートと前記第2のポートとの間に接続された第1回路ユニット及び第2回路ユニットと、
前記第1回路ユニット及び前記第2回路ユニットに、それぞれ又は共通して接続された基準電位端子と、
前記第1回路ユニットの第1磁気抵抗効果素子及び前記第2回路ユニットの第2磁気抵抗効果素子に、直流電流又は直流電圧を印加するための電源をそれぞれ又は共通して接続できる直流印加端子と、を備え、
前記第1回路ユニットは、磁化固定層と磁化自由層とこれらに挟まれたスペーサ層とを備える前記第1磁気抵抗効果素子を備え、
前記第1磁気抵抗効果素子の一端は高周波電流の前記第1回路ユニットにおける入力側に接続され、前記第1磁気抵抗効果素子の他端が高周波電流の前記第1回路ユニットにおける出力側に接続され、
前記第2回路ユニットは、磁化固定層と磁化自由層とこれらに挟まれたスペーサ層とを備える前記第2磁気抵抗効果素子と、前記第2磁気抵抗効果素子との間に絶縁体を介して離間して配置された第1導体とを備え、
前記第1導体の第1端部は、前記第1導体を流れる高周波電流により生じる高周波磁場が前記第2磁気抵抗効果素子の前記磁化自由層に印加されるように、高周波電流の入力側に接続されている、磁気抵抗効果デバイス。 A first port;
A second port;
A first circuit unit and a second circuit unit connected between the first port and the second port;
A reference potential terminal connected to or in common with each of the first circuit unit and the second circuit unit;
A direct current application terminal capable of connecting a power source for applying a direct current or a direct voltage to the first magnetoresistive element of the first circuit unit and the second magnetoresistive element of the second circuit unit, respectively, or in common; With
The first circuit unit includes the first magnetoresistive element including a magnetization fixed layer, a magnetization free layer, and a spacer layer sandwiched therebetween,
One end of the first magnetoresistive element is connected to the input side of the first circuit unit for high-frequency current, and the other end of the first magnetoresistive element is connected to the output side of the first circuit unit for high-frequency current. ,
The second circuit unit includes an insulator between the second magnetoresistance effect element including a magnetization fixed layer, a magnetization free layer, and a spacer layer sandwiched therebetween, and the second magnetoresistance effect element. A first conductor spaced apart, and
The first end of the first conductor is connected to the input side of the high-frequency current so that a high-frequency magnetic field generated by the high-frequency current flowing through the first conductor is applied to the magnetization free layer of the second magnetoresistive element. A magnetoresistive effect device.
第2のポートと、
前記第1のポートと前記第2のポートとの間に接続された第1回路ユニット及び第2回路ユニットと、
前記第1回路ユニット及び前記第2回路ユニットに、それぞれ又は共通して接続された基準電位端子と、
前記第1回路ユニットの第3磁気抵抗効果素子及び前記第2回路ユニットの第2磁気抵抗効果素子に、直流電流又は直流電圧を印加するための電源をそれぞれ又は共通して接続できる直流印加端子と、を備え、
前記第1回路ユニットは、磁化固定層と磁化自由層とこれらに挟まれたスペーサ層とを備える前記第3磁気抵抗効果素子を備え、
前記第3磁気抵抗効果素子の一端は前記第1回路ユニットにおける高周波電流の入力側及び高周波電流の出力側に接続され、前記第3磁気抵抗効果素子の他端は前記基準電位端子に接続され、
前記第2回路ユニットは、磁化固定層と磁化自由層とこれらに挟まれたスペーサ層とを備える前記第2磁気抵抗効果素子と、前記第2磁気抵抗効果素子との間に絶縁体を介して離間して配置された第1導体とを備え、
前記第1導体の第1端部は、前記第1導体を流れる高周波電流により生じる高周波磁場が前記第2磁気抵抗効果素子の前記磁化自由層に印加されるように、高周波電流の入力側に接続されている、磁気抵抗効果デバイス。 A first port;
A second port;
A first circuit unit and a second circuit unit connected between the first port and the second port;
A reference potential terminal connected to or in common with each of the first circuit unit and the second circuit unit;
A direct current application terminal capable of connecting a power source for applying a direct current or a direct voltage to the third magnetoresistive element of the first circuit unit and the second magnetoresistive element of the second circuit unit, respectively, or in common; With
The first circuit unit includes the third magnetoresistive element including a magnetization fixed layer, a magnetization free layer, and a spacer layer sandwiched therebetween,
One end of the third magnetoresistance effect element is connected to a high frequency current input side and a high frequency current output side in the first circuit unit, and the other end of the third magnetoresistance effect element is connected to the reference potential terminal.
The second circuit unit includes an insulator between the second magnetoresistance effect element including a magnetization fixed layer, a magnetization free layer, and a spacer layer sandwiched therebetween, and the second magnetoresistance effect element. A first conductor spaced apart, and
The first end of the first conductor is connected to the input side of the high-frequency current so that a high-frequency magnetic field generated by the high-frequency current flowing through the first conductor is applied to the magnetization free layer of the second magnetoresistive element. A magnetoresistive effect device.
前記第3回路ユニットは、磁化固定層と磁化自由層とこれらに挟まれたスペーサ層とを備える第4磁気抵抗効果素子を備え、
前記第4磁気抵抗効果素子の一端は前記第3回路ユニットにおける高周波電流の入力側及び高周波電流の出力側に接続され、前記第4磁気抵抗効果素子の他端は前記基準電位端子に接続され、前記第4磁気抵抗効果素子は、前記第4磁気抵抗効果素子に直流電流又は直流電圧を印加するための電源を接続できる直流印加端子に接続されている、請求項1に記載の磁気抵抗効果デバイス。 A third circuit unit connected between the first port and the second port;
The third circuit unit includes a fourth magnetoresistive element including a magnetization fixed layer, a magnetization free layer, and a spacer layer sandwiched therebetween,
One end of the fourth magnetoresistance effect element is connected to a high frequency current input side and a high frequency current output side in the third circuit unit, and the other end of the fourth magnetoresistance effect element is connected to the reference potential terminal. 2. The magnetoresistive effect device according to claim 1, wherein the fourth magnetoresistive effect element is connected to a DC application terminal capable of connecting a power source for applying a DC current or a DC voltage to the fourth magnetoresistive effect element. .
前記磁気抵抗効果デバイスの前記直流印加端子に接続された直流電流源又は直流電圧源と、を備える、磁気抵抗効果モジュール。 The magnetoresistance effect device according to any one of claims 1 to 3,
A magnetoresistive effect module comprising: a DC current source or a DC voltage source connected to the DC application terminal of the magnetoresistive effect device.
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