JP2020160220A - Domain wall displacement type spatial optical modulation element and domain wall displacement type spatial light modulator - Google Patents

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信彦 船橋
Nobuhiko Funabashi
信彦 船橋
諒 東田
Ryo Higashida
諒 東田
賢一 青島
Kenichi Aoshima
賢一 青島
慎太郎 麻生
Shintaro Aso
慎太郎 麻生
柴崎 純一
Junichi Shibazaki
純一 柴崎
町田 賢司
Kenji Machida
賢司 町田
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  • Optical Modulation, Optical Deflection, Nonlinear Optics, Optical Demodulation, Optical Logic Elements (AREA)

Abstract

To provide a domain wall displacement type spatial optical modulation element that can be improved in opening rate without being accompanied by increase of a drive current, and a domain wall displacement type spatial light modulator using the element.SOLUTION: A domain wall displacement type spatial optical modulation element comprises a plurality of optical modulation bodies such that a through hole electrode is employed as an electrode and a transparent electrode is arranged over an optical modulation part. Specifically, a first ferromagnetic exchange coupling part A has through hole electrodes 511, 514 arranged between first ferromagnetic layers 501, 502 and second ferromagnetic layers 504a, 504b, and a second ferromagnetic exchange coupling part B has through hole electrodes 512, 513 arranged between second ferromagnetic layers 504a, 504b and a transparent electrode layer 510.SELECTED DRAWING: Figure 5B

Description

本発明は、視域の広い立体ホログラフィ用空間光変調器として有望な、磁壁移動により光変調領域の磁区構造を制御することで、光の明暗を表示する磁気光学式空間光変調器(以下、「磁壁移動型空間光変調器」と言う。)を構成する磁壁移動型空間光変調素子、および当該磁壁移動型空間光変調素子を備える磁壁移動型空間光変調器に関する。 The present invention is a magneto-optical spatial light modulator that displays the brightness and darkness of light by controlling the magnetic domain structure of the optical domain by moving the domain wall, which is promising as a spatial light modulator for three-dimensional holography with a wide field of view (hereinafter referred to as “spatial light modulator”). The present invention relates to a magnetic domain moving spatial light modulator constituting the “domain wall moving spatial light modulator”) and a magnetic domain moving spatial light modulator including the domain wall moving spatial light modulator.

従来、立体ホログラフィにおいて実用に足る30度以上の視域を確保するためには、表示装置である空間光変調器(SLM)の画素ピッチを1ミクロン以下にする必要がある。液晶やデジタルマイクロミラーデバイス(DMD)等、既存のSLMは、画素ピッチが5ミクロン程度であり、これ以上の微細化は困難な状況にある。 Conventionally, in order to secure a viewing range of 30 degrees or more, which is practical in stereoscopic holography, it is necessary to set the pixel pitch of the spatial light modulator (SLM), which is a display device, to 1 micron or less. Existing SLMs such as liquid crystals and digital micromirror devices (DMDs) have a pixel pitch of about 5 microns, and further miniaturization is difficult.

一方で、画素の書き換えにスピン注入磁化反転や磁壁移動を用いた磁気光学式空間光変調器(MOSLM)は、光利用効率や動作電流等の観点で性能改善の必要はあるものの、1ミクロン程度の画素ピッチを実現することができる(特許文献1参照)。 On the other hand, a magneto-optical spatial optical modulator (MOSLM) that uses spin injection magnetization reversal and domain wall movement to rewrite pixels needs to improve performance from the viewpoint of light utilization efficiency and operating current, but it is about 1 micron. Pixel pitch can be realized (see Patent Document 1).

MOSLMは、磁化の向きに応じた光の偏光面の回転を明暗に割り当てることにより、光の変調を実現するデバイスである。ここで、出願人が提案済みである磁壁移動型SLMは、光変調層の両端に磁化固定層を配した構造により、光変調層に流す電流の向きによって磁区の拡大・縮小を制御することができる(特許文献2参照)。 MOSLM is a device that realizes light modulation by assigning light and dark rotation of a plane of polarization of light according to the direction of magnetization. Here, the domain wall moving type SLM proposed by the applicant has a structure in which magnetization fixing layers are arranged at both ends of the optical modulation layer, so that the expansion / reduction of the magnetic domain can be controlled by the direction of the current flowing through the optical modulation layer. Yes (see Patent Document 2).

磁壁移動型SLMは、スピン注入磁化反転を用いたMOSLMに比べて、低消費電力が期待できる。一方で、光変調層と両端の磁化固定層(第1磁化固定層および第2磁化固定層)という3種類の強磁性層に、十分な保磁力差を与える必要があるとともに、複雑なデバイス構造を精密に作製する必要がある等、1ミクロン以下を前提とする1画素内で、高度なデバイス設計を実現する必要がある。 The domain wall moving type SLM can be expected to consume less power than the MOSLM using spin injection magnetization reversal. On the other hand, it is necessary to give a sufficient coercive force difference to the three types of ferromagnetic layers, the photomodulation layer and the magnetization fixing layers at both ends (first magnetization fixation layer and second magnetization fixation layer), and a complicated device structure. It is necessary to realize advanced device design within one pixel, which is premised on 1 micron or less, such as the need to precisely manufacture.

ここで、磁化固定層1と磁化固定層2の保磁力に差を設計するためには、両者に、保磁力の異なる材料や層構成の強磁性部材を適用するか、片方の磁化固定層のみに、イオンビームを照射する方法等が考えられる。しかしながらこれらの形成プロセスは、手順が複雑になることに加え、微細加工に高精度な位置合わせが要求される。 Here, in order to design a difference in the coercive force between the magnetization fixing layer 1 and the magnetization fixing layer 2, a material having a different coercive force or a ferromagnetic member having a layer structure is applied to both, or only one magnetization fixing layer is used. Alternatively, a method of irradiating an ion beam or the like can be considered. However, these forming processes require high-precision alignment for microfabrication in addition to complicated procedures.

これに対して、出願人が提案済みである磁壁移動型SLMは、特定の構造を有する2つの磁化固定層を一度のプロセスで形成し、磁化固定層1と磁化固定層2との間に保磁力差を与える(特許文献3および4参照)。そして、このような構成とすることで、作製手順を簡易化し、高精度な位置合わせの回数を省略することができるため、作製が困難であった磁壁移動型SLMを、比較的容易に作製することができる。 On the other hand, in the domain wall moving type SLM proposed by the applicant, two magnetization-fixing layers having a specific structure are formed in one process and maintained between the magnetization-fixing layer 1 and the magnetization-fixing layer 2. Gives a magnetic force difference (see Patent Documents 3 and 4). With such a configuration, the manufacturing procedure can be simplified and the number of highly accurate alignments can be omitted, so that the domain wall movable type SLM, which has been difficult to manufacture, can be manufactured relatively easily. be able to.

特開2012−141402号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2012-141402 特願2017−109478号明細書Japanese Patent Application No. 2017-109478 特願2018−115881号明細書Japanese Patent Application No. 2018-115881 特願2018−127489号明細書Japanese Patent Application No. 2018-127489 特開2017−167430号公報JP-A-2017-167430 特開2005−191032号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2005-191032

A. Yamaguchi, T. Ono, S. Nasu, K. Miyake, K. Mibu, and T. Shinjo, “Real−Space Observation of Current−Driven Domain Wall Motion in Submicron Magnetic Wires”, Physical Review Letters, United States of America, American Physical Society, 20 February 2004, Volume 92, Number 7, pp.077205−1−077205−4A. Yamaguchi, T.M. Ono, S.M. Nasu, K.K. Miyake, K.K. Mibu, and T. et al. Shinjo, "Real-Space Observation of Current-Driven Domain Wall Motion in Submicron Magnetic Wires", Physical Review Letters, United States of America, American Physical Society, 20 February 2004, Volume 92, Number 7, pp. 077205-1-077205-4 K. Aoshima, R. Ebisawa, N. Funabashi, K. Kuga, and K. Machida, “Current−induced domain−wall motion in patterned nanowires with various Gd−Fe compositions for magneto−optical light modulator applications”, Japanese Journal of Applied Physics, Japan, The Japan Society of Applied Physics, 7 August 2018, Volume 57, pp.09TC03−1−09TC03−4K. Aoshima, R.M. Ebisawa, N.M. Funabashi, K.K. Kuga, and K. Machida, "Current-induced domain-wall motion in patterned nanowires with various Gd-Fe compositions for magneto-optical light modulator applications", Japanese Journal of Applied Physics, Japan, The Japan Society of Applied Physics, 7 August 2018, Volume 57, pp. 09TC03-1-09TC03-4

磁壁移動型SLMは、開口率を向上させることで、有効な光変調領域が増加するため、より明るい立体像を再生することが可能となる。 In the domain wall moving type SLM, the effective optical modulation region is increased by improving the aperture ratio, so that a brighter stereoscopic image can be reproduced.

ここで、磁壁移動型空間光変調器の1画素は、磁化固定層と光変調層とからなる磁壁移動型空間光変調素子であるが、開口率を向上させるために光変調層の幅を広げると、駆動電流が増加する。これに対して、光変調層を画素内で細長く配置することで、駆動電流の増加を抑制しつつ、開口率を向上させる方法が提案されている(例えば、特許文献5参照)。 Here, one pixel of the domain wall moving space light modulator is a domain wall moving space light modulation element composed of a magnetization fixing layer and a light modulation layer, but the width of the light modulation layer is widened in order to improve the aperture ratio. Then, the drive current increases. On the other hand, there has been proposed a method of improving the aperture ratio while suppressing an increase in the drive current by arranging the optical modulation layer elongated in the pixel (see, for example, Patent Document 5).

しかしながら、長方形以外の形状となる光変調層は、磁壁がトラップされることが知られている(特許文献6)。また、磁壁の移動距離と駆動電流密度とは比例する(非特許文献1、2)ため、光変調層を細長く配置したことによる低電流化の効果は、限定的なものであった。 However, it is known that the domain wall is trapped in the photomodulation layer having a shape other than the rectangle (Patent Document 6). Further, since the moving distance of the domain wall is proportional to the driving current density (Non-Patent Documents 1 and 2), the effect of reducing the current by arranging the optical modulation layer in an elongated manner is limited.

本発明は上記に鑑みてなされたものであり、その目的は、駆動電流の増加をともなうことなく、開口率の向上が可能な、磁壁移動型空間光変調器を構成するための磁壁移動型空間光変調素子、および当該磁壁移動型空間光変調素子を備える磁壁移動型空間光変調器を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above, and an object of the present invention is a domain wall moving space for constructing a domain wall moving spatial light modulator capable of improving the aperture ratio without increasing the driving current. An object of the present invention is to provide a light modulation element and a domain wall moving space light modulator including the domain wall moving space light modulation element.

本発明者らは、上記課題を解決するため鋭意検討を行った。そして、磁壁移動型空間光変調器を構成する磁壁移動型空間光変調素子において、電極をスルーホール電極にするとともに、光変調部の上部に透明電極を配置した光変調体を複数備えさせれば、磁壁の移動距離を短くすることができ、その結果、駆動電流密度が小さい素子を形成できることを見出し、本発明を完成させるに至った。 The present inventors have conducted diligent studies to solve the above problems. Then, in the domain wall moving space light modulator constituting the domain wall moving space light modulator, if the electrode is a through-hole electrode and a plurality of light modulators in which transparent electrodes are arranged above the optical modulation unit are provided. , It has been found that the moving distance of the domain wall can be shortened, and as a result, an element having a small drive current density can be formed, and the present invention has been completed.

(1) すなわち本発明は、入射した光の偏光の向きを変化させて出射する光変調部(例えば、後述の光変調部C)と、前記光変調部の両端に配置され、互いに異なる保磁力を有する、第1強磁性交換結合部(例えば、後述の第1強磁性交換結合部A)と第2強磁性交換結合部(例えば、後述の第2強磁性交換結合部B)と、を有する光変調体を複数備える磁壁移動型空間光変調素子であって、前記第1強磁性交換結合部および前記第2強磁性交換結合部はいずれも、強磁性材料からなる第1強磁性層(例えば、後述の第1強磁性層501、502)と、前記第1強磁性層上に形成され、強磁性材料からなることで前記第1強磁性層と強磁性交換結合する第2強磁性層(例えば、後述の第2強磁性層504a、504b)と、スルーホール電極(例えば、後述のスルーホール電極511、512、513、514)と、を備え、前記第2強磁性層の前記第1強磁性層とは反対の面には、透明電極層(例えば、後述の透明電極層510)を備え、前記第1強磁性交換結合部では、前記第1強磁性層と前記第2強磁性層との間に、前記スルーホール電極が配置され、前記第2強磁性交換結合部では、前記第2強磁性層と前記透明電極層との間に、前記スルーホール電極が配置されている、磁壁移動型空間光変調素子である。 (1) That is, in the present invention, an optical modulation unit (for example, an optical modulation unit C described later) that changes the direction of polarization of incident light and emits the light, and a coerking force that is arranged at both ends of the optical modulation unit and is different from each other. It has a first ferromagnetic exchange coupling portion (for example, a first ferromagnetic exchange coupling portion A described later) and a second ferromagnetic exchange coupling portion (for example, a second ferromagnetic exchange coupling portion B described later). A magnetic wall moving space optical modulation element including a plurality of optical modulators, wherein both the first ferromagnetic exchange coupling portion and the second ferromagnetic exchange coupling portion are first ferromagnetic layers (for example,) made of a ferromagnetic material. , The first ferromagnetic layer 501, 502), which will be described later, and the second ferromagnetic layer (which is formed on the first ferromagnetic layer and is made of a ferromagnetic material to be ferromagnetically exchange-coupled with the first ferromagnetic layer. For example, the second ferromagnetic layers 504a and 504b described later) and through-hole electrodes (for example, through-hole electrodes 511, 512, 513, 514 described later) are provided, and the first strength of the second ferromagnetic layer is provided. A transparent electrode layer (for example, a transparent electrode layer 510 described later) is provided on the surface opposite to the magnetic layer, and the first ferromagnetic exchange coupling portion includes the first ferromagnetic layer and the second ferromagnetic layer. The through-hole electrode is arranged between the two, and in the second ferromagnetic exchange coupling portion, the through-hole electrode is arranged between the second ferromagnetic layer and the transparent electrode layer. It is a type space light modulation element.

(2) (1)の磁壁移動型空間光変調素子において、前記光変調部は、略長方形であり、長辺が略平行に配置され、かつ、隣り合った前記光変調体では、前記第1強磁性交換結合部と前記第2強磁性交換結合部とが交互に配置されており、隣り合った前記光変調体において、前記第1強磁性交換結合部および前記第2強磁性交換結合部の前記第1強磁性層は、共有されていてもよい。 (2) In the magnetic wall moving type spatial optical modulator of (1), the optical modulator is substantially rectangular, the long sides are arranged substantially parallel, and in the adjacent optical modulator, the first The ferromagnetic exchange coupling portion and the second ferromagnetic exchange coupling portion are alternately arranged, and in the adjacent optical modulator, the first ferromagnetic exchange coupling portion and the second ferromagnetic exchange coupling portion The first ferromagnetic layer may be shared.

(3) また別の本発明は、入射した光の偏光の向きを変化させて出射する光変調部(例えば、後述の光変調部C)と、互いに異なる保磁力を有する、第1強磁性交換結合部(例えば、後述の第1強磁性交換結合部A)と第2強磁性交換結合部(例えば、後述の第2強磁性交換結合部B)と、を有する光変調体を備える磁壁移動型空間光変調素子であって、前記磁壁移動型空間光変調素子では、2つの前記第1強磁性交換結合部が前記光変調部の両端に配置されるとともに、1つの前記第2強磁性交換結合部が前記2つの前記第1強磁性交換結合部間に介在して配置されるか、2つの前記第2強磁性交換結合部が前記光変調部の両端に配置されるとともに、1つの前記第1強磁性交換結合部が前記2つの前記第2強磁性交換結合部間に介在して配置されており、前記第1強磁性交換結合部および前記第2強磁性交換結合部はいずれも、強磁性材料からなる第1強磁性層(例えば、後述の第1強磁性層601a、601b、602)と、前記第1強磁性層上に形成され、強磁性材料からなることで前記第1強磁性層と強磁性交換結合する第2強磁性層(例えば、後述の第2強磁性層604a、604b、604c、604d)と、スルーホール電極(例えば、後述のスルーホール電極611、612、613、614、615、616、617)と、を備え、前記第2強磁性層の前記第1強磁性層とは反対の面には、透明電極層(例えば、後述の透明電極層610a、610b)を備え、前記第1強磁性交換結合部では、前記第1強磁性層と前記第2強磁性層との間に、前記スルーホール電極が配置され、前記第2強磁性交換結合部では、前記第2強磁性層と前記透明電極層との間に、前記スルーホール電極が配置されている、磁壁移動型空間光変調素子である。 (3) In another invention, the first ferromagnetic exchange has a coercive force different from that of an optical modulation unit (for example, an optical modulation unit C described later) that changes the direction of polarization of incident light and emits the light. Magnetic wall moving type including a photomodulator having a coupling portion (for example, a first ferromagnetic exchange coupling portion A described later) and a second ferromagnetic exchange coupling portion (for example, a second ferromagnetic exchange coupling portion B described later). In the space optical modulation element, the magnetic wall moving type space optical modulation element, two first ferromagnetic exchange coupling portions are arranged at both ends of the optical modulation portion, and one second ferromagnetic exchange coupling portion is provided. The portions are arranged between the two first ferromagnetic exchange coupling portions, or the two second ferromagnetic exchange coupling portions are arranged at both ends of the optical modulation portion and one said first. 1 Ferromagnetic exchange coupling portion is arranged between the two said second ferromagnetic exchange coupling portion, and both the first ferromagnetic exchange coupling portion and the second ferromagnetic exchange coupling portion are strong. A first ferromagnet made of a magnetic material (for example, first ferromagnets 601a, 601b, 602 described later) and the first ferromagnet formed on the first ferromagnet and made of a ferromagnetic material, so that the first ferromagnetism is formed. A second ferromagnetic layer (eg, second ferromagnetic layers 604a, 604b, 604c, 604d, described below) and a through-hole electrode (eg, through-hole electrodes 611, 612, 613, 614 described below) that are ferromagnetically exchange-coupled with the layer. , 615, 616, 617), and a transparent electrode layer (for example, transparent electrode layers 610a and 610b described later) is provided on the surface of the second ferromagnetic layer opposite to the first ferromagnetic layer. In the first ferromagnetic exchange coupling portion, the through-hole electrode is arranged between the first ferromagnetic layer and the second ferromagnetic layer, and in the second ferromagnetic exchange coupling portion, the second ferromagnetic exchange coupling portion. It is a magnetic wall moving type space light modulation element in which the through-hole electrode is arranged between the ferromagnetic layer and the transparent electrode layer.

(4) (3)の磁壁移動型空間光変調素子において、前記磁壁移動型空間光変調素子は、複数の前記光変調体を備え、前記光変調部は、略長方形であり、長辺が略平行に配置され、かつ、隣り合った列の前記光変調体では、前記第1強磁性交換結合部と前記第2強磁性交換結合部とが交互に配置されており、隣り合った列の前記光変調体において、前記第1強磁性交換結合部および前記第2強磁性交換結合部の前記第1強磁性層は、共有されていてもよい。 (4) In the domain wall moving space light modulation element of (3), the domain wall moving space light modulation element includes a plurality of the light modulators, the optical modulation unit is substantially rectangular, and the long side is substantially rectangular. In the optical modulators arranged in parallel and in adjacent rows, the first ferromagnetic exchange coupling portion and the second ferromagnetic exchange coupling portion are alternately arranged, and the above-mentioned in the adjacent row. In the optical modulator, the first ferromagnetic exchange coupling portion and the first ferromagnetic layer of the second ferromagnetic exchange coupling portion may be shared.

(5) また別の本発明は、複数の(1)〜(4)いずれかの磁壁移動型空間光変調素子を備える磁壁移動型空間光変調器であって、複数の前記磁壁移動型空間光変調素子が、第1方向と、前記第1方向に直交する第2方向と、に格子状に整列して配置される、磁壁移動型空間光変調器である。 (5) Another invention is a domain wall moving space light modulator including any of the plurality (1) to (4) domain wall moving space light modulators, wherein the plurality of domain wall moving space light is generated. This is a domain wall moving spatial light modulator in which the modulation elements are arranged in a grid pattern in a first direction and a second direction orthogonal to the first direction.

本発明の磁壁移動型空間光変調器は、駆動電流の増加をともなうことなく、開口率の向上を実現することができる。 The domain wall movable spatial light modulator of the present invention can realize an improvement in the aperture ratio without increasing the drive current.

特許文献2に記載の磁壁移動型空間光変調素子の斜視図である。It is a perspective view of the domain wall moving type spatial light modulation element described in Patent Document 2. 特許文献2に記載の磁壁移動型空間光変調素子の動作を示す図である。It is a figure which shows the operation of the domain wall moving type spatial light modulation element described in Patent Document 2. 特許文献2に記載の磁壁移動型空間光変調器の上面図である。It is a top view of the domain wall moving type spatial light modulator described in Patent Document 2. 特許文献3に記載の磁壁移動型空間光変調器の上面図である。It is a top view of the domain wall moving type spatial light modulator described in Patent Document 3. 特許文献3に記載の磁壁移動型空間光変調器の上面図である。It is a top view of the domain wall moving type spatial light modulator described in Patent Document 3. 特許文献4に記載の磁壁移動型空間光変調器の上面図である。It is a top view of the domain wall moving type spatial light modulator described in Patent Document 4. 特許文献5に記載の磁壁移動型空間光変調素子の上面図である。It is a top view of the domain wall moving type spatial light modulation element described in Patent Document 5. 特許文献5に記載の磁壁移動型空間光変調素子の上面図である。It is a top view of the domain wall moving type spatial light modulation element described in Patent Document 5. 本発明の一実施形態に係る磁壁移動型空間光変調素子の上面図である。It is a top view of the domain wall moving type spatial light modulation element which concerns on one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態に係る磁壁移動型空間光変調素子の断面図である。It is sectional drawing of the magnetic domain wall movable type spatial light modulation element which concerns on one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態に係る磁壁移動型空間光変調素子の断面図である。It is sectional drawing of the magnetic domain wall movable type spatial light modulation element which concerns on one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態に係る磁壁移動型空間光変調素子の上面図である。It is a top view of the domain wall moving type spatial light modulation element which concerns on one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態に係る磁壁移動型空間光変調素子の断面図である。It is sectional drawing of the magnetic domain wall movable type spatial light modulation element which concerns on one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態に係る磁壁移動型空間光変調素子の断面図である。It is sectional drawing of the magnetic domain wall movable type spatial light modulation element which concerns on one Embodiment of this invention.

本発明の磁壁移動型空間光変調素子は、特許文献2に記載の磁壁移動型空間光変調器90(図1A〜図1Cに示す)、特許文献3に記載の磁壁移動型空間光変調器100および200(図2A〜図2Bに示す)、および特許文献4に記載の磁壁移動型空間光変調器400(図3に示す)と、同様のメカニズムによる共通した構成を有している。 The magnetic wall moving spatial light modulator 90 of the present invention includes the magnetic wall moving spatial light modulator 90 (shown in FIGS. 1A to 1C) described in Patent Document 2 and the magnetic wall moving spatial light modulator 100 described in Patent Document 3. And 200 (shown in FIGS. 2A to 2B), and the magnetic wall mobile spatial light modulator 400 (shown in FIG. 3) described in Patent Document 4, have a common configuration by the same mechanism.

このため、本発明の磁壁移動型空間光変調素子については、特許文献2〜4に記載された磁壁移動型空間光変調素子および磁壁移動型光変調器に関する説明を交えながら、詳細に説明する。なお、説明の便宜上、図中の上下左右を、磁壁移動型空間光変調素子の上下左右として説明する。 Therefore, the domain wall moving spatial light modulator of the present invention will be described in detail with the description of the domain wall moving spatial light modulator and the domain wall moving optical modulator described in Patent Documents 2 to 4. For convenience of explanation, the top, bottom, left, and right in the drawing will be described as the top, bottom, left, and right of the domain wall movable spatial light modulation element.

<磁気特性>
磁壁移動型空間光変調素子の磁気特性について、特許文献2に記載された磁壁移動型空間光変調素子91を用いて説明する。
<Magnetic characteristics>
The magnetic characteristics of the domain wall moving spatial light modulation element will be described with reference to the domain wall moving spatial light modulation element 91 described in Patent Document 2.

図1Aは、特許文献2に記載された磁壁移動型空間光変調器を構成する磁壁移動型空間光変調素子の斜視図である。図1Bは、特許文献2に記載の磁壁移動型空間光変調器を構成する磁壁移動型空間光変調素子の動作を示す図である。図1Cは、特許文献2に記載の磁壁移動型空間光変調器の上面図である。なお、図1Aおよび図1B中の矢印は、磁化方向の向きを示している。 FIG. 1A is a perspective view of a domain wall moving space light modulation element constituting the domain wall moving space light modulator described in Patent Document 2. FIG. 1B is a diagram showing the operation of the domain wall moving space light modulation element constituting the domain wall moving space light modulator described in Patent Document 2. FIG. 1C is a top view of the domain wall movable spatial light modulator described in Patent Document 2. The arrows in FIGS. 1A and 1B indicate the directions in the magnetization direction.

特許文献2に記載された磁壁移動型空間光変調器90は、磁壁移動を利用した磁壁移動型空間光変調素子91を複数備える。また、図1Aに示されるように、磁壁移動型空間光変調素子91は、第1強磁性交換結合部1と、第2強磁性交換結合部2と、光変調部3と、を有し、図示しないSi等の基板上に形成されている。 The domain wall moving space light modulator 90 described in Patent Document 2 includes a plurality of domain wall moving space light modulation elements 91 utilizing the domain wall movement. Further, as shown in FIG. 1A, the magnetic domain wall moving type spatial light modulation element 91 includes a first ferromagnetic exchange coupling portion 1, a second ferromagnetic exchange coupling portion 2, and an optical modulation portion 3. It is formed on a substrate such as Si (not shown).

第1強磁性交換結合部1と第2強磁性交換結合部2は、それぞれ図示しないCu、Al、Au、Ag、Ru、Ta、Cr等の金属やその合金のような一般的な金属電極材料で形成される下部電極を最下層に有し、この下部電極にパルス電流源9が接続されることでパルス電流を印加可能となっている。 The first ferromagnetic exchange coupling portion 1 and the second ferromagnetic exchange coupling portion 2 are general metal electrode materials such as metals such as Cu, Al, Au, Ag, Ru, Ta, and Cr and alloys thereof (not shown), respectively. The lower electrode formed by is provided in the lowermost layer, and the pulse current can be applied by connecting the pulse current source 9 to the lower electrode.

図1Bに示されるように、特許文献2に記載された磁壁移動型空間光変調素子91における第1強磁性交換結合部1は、第1磁化固定層11と光変調層30とが積層された構成である。なお、図1Bに示される第1強磁性交換結合部1においては、第1磁化固定層11と光変調層30との間に、非磁性金属層12およびバッファ層13が配置されている。 As shown in FIG. 1B, in the first ferromagnetic exchange coupling portion 1 in the domain wall moving type spatial light modulation element 91 described in Patent Document 2, the first magnetization fixed layer 11 and the light modulation layer 30 are laminated. It is a composition. In the first ferromagnetic exchange coupling portion 1 shown in FIG. 1B, the non-magnetic metal layer 12 and the buffer layer 13 are arranged between the first magnetization fixing layer 11 and the optical modulation layer 30.

磁壁移動型空間光変調素子91における第1強磁性交換結合部1では、第1磁化固定層11と光変調層30とが、非磁性金属層12およびバッファ層13を介して、強磁性交換結合されている。この強磁性交換結合により、第1磁化固定層11の磁化方向と、第1強磁性交換結合部1における光変調層30の磁化方向は、同時に反転する。 In the first ferromagnetic exchange coupling portion 1 of the domain wall moving type spatial light modulation element 91, the first magnetization fixed layer 11 and the light modulation layer 30 are ferromagnetically exchanged coupled via the non-magnetic metal layer 12 and the buffer layer 13. Has been done. Due to this ferromagnetic exchange coupling, the magnetization direction of the first magnetization fixed layer 11 and the magnetization direction of the optical modulation layer 30 in the first ferromagnetic exchange coupling portion 1 are reversed at the same time.

また、磁壁移動型空間光変調素子91における第2強磁性交換結合部2は、第2磁化固定層21と光変調層30とが積層された構成である。なお、図1Bに示される第2強磁性交換結合部2においては、第2磁化固定層21と光変調層30との間に、非磁性金属層22およびバッファ層23が配置されている。 Further, the second ferromagnetic exchange coupling portion 2 in the domain wall moving type spatial light modulation element 91 has a configuration in which the second magnetization fixing layer 21 and the light modulation layer 30 are laminated. In the second ferromagnetic exchange coupling portion 2 shown in FIG. 1B, the non-magnetic metal layer 22 and the buffer layer 23 are arranged between the second magnetization fixing layer 21 and the optical modulation layer 30.

磁壁移動型空間光変調素子91における第2強磁性交換結合部2では、第1強磁性交換結合部1と同様に、第2磁化固定層21と光変調層30とが、非磁性金属層22およびバッファ層23を介して、強磁性交換結合されている。この強磁性交換結合により、第2磁化固定層21の磁化方向と、第2強磁性交換結合部2における光変調層30の磁化方向は、同時に反転する。 In the second ferromagnetic exchange coupling portion 2 of the domain wall moving space optical modulation element 91, the second magnetization fixing layer 21 and the optical modulation layer 30 are formed of the non-magnetic metal layer 22 as in the first ferromagnetic exchange coupling portion 1. And is ferromagnetically exchange-coupled via the buffer layer 23. Due to this ferromagnetic exchange coupling, the magnetization direction of the second magnetization fixed layer 21 and the magnetization direction of the optical modulation layer 30 in the second ferromagnetic exchange coupling portion 2 are reversed at the same time.

そして、図1Aおよび図1Bに示されるように、磁壁移動型空間光変調素子91は、第1強磁性交換結合部1の磁化方向は上向きに設計されている一方で、第2強磁性交換結合部2の磁化方向は下向きに設計されている。 Then, as shown in FIGS. 1A and 1B, the domain wall moving type spatial light modulation element 91 is designed so that the magnetization direction of the first ferromagnetic exchange coupling portion 1 is upward, while the second ferromagnetic exchange coupling is performed. The magnetization direction of the part 2 is designed to face downward.

磁壁移動型空間光変調素子91の光変調部3には、両強磁性交換結合部を結ぶ方向に対して直交する面上に延びる、磁壁33が形成され、磁壁33の両側に形成される磁区31および32の磁化方向は、互いに逆方向となっている。磁壁移動型空間光変調素子91においては、図1Aおよび図1Bに示されるように、磁壁33よりも第1強磁性交換結合部1側の磁区32の磁化方向は、下向きであり、磁壁33よりも第2強磁性交換結合部2側の磁区31の磁化方向は、上向きとなっている。 A magnetic domain 33 extending on a plane orthogonal to the direction connecting the two ferromagnetic exchange coupling portions is formed in the optical domain wall 3 of the domain wall moving space optical modulation element 91, and magnetic domains formed on both sides of the magnetic wall 33. The magnetization directions of 31 and 32 are opposite to each other. In the domain wall moving type spatial optical modulation element 91, as shown in FIGS. 1A and 1B, the magnetization direction of the magnetic domain 32 on the first ferromagnetic exchange coupling portion 1 side of the domain wall 33 is downward, and the magnetization direction is downward from the domain wall 33. The magnetization direction of the magnetic domain 31 on the second ferromagnetic exchange coupling portion 2 side is upward.

このように、磁壁33を介して磁化方向の向きが異なる磁区31および32を、光変調部3に形成することにより、磁壁移動型空間光変調素子91を、空間光変調素子として機能させることができる。 By forming the magnetic domains 31 and 32 having different directions of magnetization through the domain wall 33 in the optical modulation unit 3, the domain wall moving type spatial light modulation element 91 can function as a spatial light modulation element. it can.

例えば、磁壁移動型空間光変調素子91を、反射型の空間光変調素子として用いる場合には、偏光の揃った光が、磁壁移動型空間光変調素子91の上方から光変調部3の上面に対して入射すると、磁化方向の向きに応じて反射光の偏光面の回転角度が異なったものとなる。このため、これら異なる偏光面の回転角度に応じた各反射光を、偏光フィルタを介してそれぞれ光の明暗に割り当てることで、光の変調が可能となる。また、基板を、ガラスやサファイア等の透光性の材料で構成することで、磁壁移動型空間光変調素子91を、透過型の空間光変調素子として機能させることも可能となる。 For example, when the magnetic wall moving type spatial light modulation element 91 is used as a reflection type spatial light modulation element, light having uniform polarization is emitted from above the magnetic wall moving space light modulation element 91 onto the upper surface of the light modulation unit 3. On the other hand, when incident light occurs, the rotation angle of the plane of polarization of the reflected light differs depending on the direction of the magnetization direction. Therefore, the light can be modulated by assigning each reflected light according to the rotation angle of these different polarizing surfaces to the light and darkness of the light through the polarizing filter. Further, by forming the substrate with a translucent material such as glass or sapphire, the domain wall moving type spatial light modulation element 91 can function as a transmission type spatial light modulation element.

(磁壁の生成メカニズム)
ここで、本発明の磁壁移動型空間光変調素子における磁壁の生成メカニズムについて、特許文献2に記載された磁壁移動型空間光変調素子91に関する、図1Aおよび図1Bを参照しながら説明する。
(Domain wall formation mechanism)
Here, the domain wall generation mechanism in the domain wall moving space light modulation element of the present invention will be described with reference to FIGS. 1A and 1B regarding the domain wall moving space light modulation element 91 described in Patent Document 2.

先ず、光変調部3に磁壁33を形成するためには、光変調層30と強磁性交換結合する第1磁化固定層11の保磁力と、光変調層30と強磁性交換結合する第2磁化固定層21の保磁力とを、互いに異ならせることが必要である。 First, in order to form the domain wall 33 in the optical modulation unit 3, the coercive force of the first magnetization fixed layer 11 that ferromagnetically exchanges and couples with the optical modulation layer 30 and the second magnetization that ferromagnetically exchanges and couples with the optical modulation layer 30 It is necessary to make the coercive force of the fixed layer 21 different from each other.

ここで、第1磁化固定層11の保磁力を、第2磁化固定層21の保磁力よりも小さく設計した場合には、第1強磁性交換結合部1の保磁力をHc1とし、第2強磁性交換結合部2の保磁力をHc2とし、光変調層の保磁力をHc_mとすると、Hc2>Hc1>Hc_mの関係が成立する。 Here, when the coercive force of the first magnetization fixed layer 11 is designed to be smaller than the coercive force of the second magnetization fixed layer 21, the coercive force of the first ferromagnetic exchange coupling portion 1 is set to Hc1 and the second strong force. Assuming that the coercive force of the magnetic exchange coupling portion 2 is Hc2 and the coercive force of the photomodulation layer is Hc_m, the relationship of Hc2> Hc1> Hc_m is established.

そして、上述の保磁力の関係が成立する構造の素子に対して、強さHが、H>Hc2である磁場を、素子に対して下向きに印加すると、第1強磁性交換結合部1、第2強磁性交換結合部2、および光変調部3のいずれにおいても、磁化方向の向きは下向きとなる。 Then, when a magnetic field having a strength H of H> Hc2 is applied downward to the element having a structure in which the above-mentioned coercive force relationship is established, the first ferromagnetic exchange coupling portion 1, the first. 2 In both the ferromagnetic exchange coupling unit 2 and the optical modulation unit 3, the direction of the magnetization direction is downward.

一方で、強さH’が、Hc2>H’>Hc1である磁場を、素子に対して上向きに印加すると、第2強磁性交換結合部2の磁化方向の向きは下向きのままであるのに対して、第1強磁性交換結合部1および光変調部3の磁化方向の向きは、いずれも上向きに変化する。 On the other hand, when a magnetic field having a strength H'of Hc2> H'> Hc1 is applied upward to the element, the direction of the magnetization direction of the second ferromagnetic exchange coupling portion 2 remains downward. On the other hand, the directions of the magnetization directions of the first ferromagnetic exchange coupling unit 1 and the optical modulation unit 3 both change upward.

このとき、光変調部3の両端には、図1Bに示されるように、初期磁区31aおよび32aが生成する。より詳しくは、光変調部3の第1強磁性交換結合部1側の端部には、第1強磁性交換結合部1からの漏れ磁界(図1B中の破線矢印)により、第1強磁性交換結合部1の上向きの磁化とは反平行な、下向きの磁化方向の初期磁区32aが生成する。また、光変調部3の第2強磁性交換結合部2側の端部には、第2強磁性交換結合部2からの漏れ磁界(図1B中の破線矢印)により、第2強磁性交換結合部2の下向きの磁化とは反平行な、上向きの磁化方向の初期磁区31aが生成する。 At this time, initial magnetic domains 31a and 32a are generated at both ends of the optical modulation unit 3, as shown in FIG. 1B. More specifically, at the end of the optical modulation unit 3 on the first ferromagnetic exchange coupling portion 1 side, the first ferromagnetism is caused by the leakage magnetic field from the first ferromagnetic exchange coupling portion 1 (broken line arrow in FIG. 1B). An initial magnetic domain 32a in the downward magnetization direction, which is antiparallel to the upward magnetization of the exchange coupling portion 1, is generated. Further, at the end of the optical modulation unit 3 on the second ferromagnetic exchange coupling portion 2 side, a second ferromagnetic exchange coupling is formed by a magnetic domain leaking from the second ferromagnetic exchange coupling portion 2 (broken line arrow in FIG. 1B). An initial magnetic domain 31a in the upward magnetization direction, which is antiparallel to the downward magnetization of part 2, is generated.

次いでこの状態で、パルス電流源9からパルス電流を印加し、第1強磁性交換結合部1から第2強磁性交換結合部2、または第2強磁性交換結合部2から第1強磁性交換結合部1に向けてパルス電流を流す。すると、初期磁区31a、および32aの生成により形成される磁壁33を、パルス電流の向きと逆向き(電子の流れと同じ向き)に、移動させることができる。これにより、図1Bに示されるように、光変調部3の両端を除く光変調領域300の磁化の向きを反転(図1Bの例では、光変調領域300の磁化の向きを上向きに反転)させることが可能となる。 Next, in this state, a pulse current is applied from the pulse current source 9, and the first ferromagnetic exchange coupling portion 1 to the second ferromagnetic exchange coupling portion 2 or the second ferromagnetic exchange coupling portion 2 to the first ferromagnetic exchange coupling portion 2 A pulse current is passed toward the part 1. Then, the domain wall 33 formed by the generation of the initial magnetic domains 31a and 32a can be moved in the direction opposite to the direction of the pulse current (the same direction as the flow of electrons). As a result, as shown in FIG. 1B, the direction of magnetization of the optical modulation region 300 excluding both ends of the optical modulation section 3 is reversed (in the example of FIG. 1B, the direction of magnetization of the optical modulation region 300 is inverted upward). It becomes possible.

<第1実施形態>
[磁壁移動型空間光変調素子の構成]
図5Aは、本発明の第1実施形態に係る磁壁移動型空間光変調素子500の上面図であり、図5Bは、磁壁移動型空間光変調素子500のD−D’断面図であり、図5Cは、磁壁移動型空間光変調素子500のE−E’断面図である。
<First Embodiment>
[Structure of domain wall moving spatial light modulation element]
FIG. 5A is a top view of the domain wall moving space light modulation element 500 according to the first embodiment of the present invention, and FIG. 5B is a cross-sectional view taken along the line DD'of the domain wall moving space light modulation element 500. 5C is a cross-sectional view taken along the line E-E'of the domain wall moving type spatial light modulation element 500.

第1実施形態に係る本発明の磁壁移動型空間光変調素子500は、2つの光変調体を有し、それぞれの光変調体は、図5Bおよび図5Cに示されるように、入射した光の偏光の向きを変化させて出射する光変調部Cと、光変調部Cの両端に配置され、互いに異なる保磁力を有する、第1強磁性交換結合部Aと第2強磁性交換結合部Bと、を有する。 The domain wall moving spatial light modulator 500 of the present invention according to the first embodiment has two light modulators, each of which is of incident light, as shown in FIGS. 5B and 5C. The light modulation section C that emits light by changing the direction of polarized light, and the first ferromagnetic exchange coupling section A and the second ferromagnetic exchange coupling section B that are arranged at both ends of the light modulation section C and have different coercive forces. Have.

第1強磁性交換結合部Aは、強磁性材料からなる第1強磁性層501、502と、第1強磁性層501、502の上に形成され、強磁性材料からなることで第1強磁性層501、502と強磁性交換結合する第2強磁性層504a、504bと、スルーホール電極511、514と、を備える。また、第2強磁性層504a、504bの第1強磁性層501、502とは反対の面には、透明電極層510を備える。 The first ferromagnetic exchange coupling portion A is formed on the first ferromagnetic layers 501 and 502 made of a ferromagnetic material and the first ferromagnetic layers 501 and 502, and is made of a ferromagnetic material to form the first ferromagnetism. It includes second ferromagnetic layers 504a and 504b that are ferromagnetically exchange-coupled to layers 501 and 502, and through-hole electrodes 511 and 514. Further, a transparent electrode layer 510 is provided on the surface of the second ferromagnetic layers 504a and 504b opposite to the first ferromagnetic layers 501 and 502.

第2強磁性交換結合部Bは、強磁性材料からなる第1強磁性層501、502と、第1強磁性層501、502の上に形成され、強磁性材料からなることで第1強磁性層501、502と強磁性交換結合する第2強磁性層504a、504bと、スルーホール電極512、513と、を備える。また、第2強磁性層504a、504bの第1強磁性層501、502とは反対の面には、透明電極層510を備える。 The second ferromagnetic exchange coupling portion B is formed on the first ferromagnetic layers 501 and 502 made of a ferromagnetic material and the first ferromagnetic layers 501 and 502, and is made of a ferromagnetic material to form the first ferromagnetism. It includes second ferromagnetic layers 504a and 504b that are ferromagnetically exchange-coupled with layers 501 and 502, and through-hole electrodes 512 and 513. Further, a transparent electrode layer 510 is provided on the surface of the second ferromagnetic layers 504a and 504b opposite to the first ferromagnetic layers 501 and 502.

そして、磁壁移動型空間光変調素子500において、第1強磁性層501、502、第2強磁性層504a、504b、スルーホール電極511、512、513、514、および透明電極層510以外の部位は、絶縁材料506で形成されている。 Then, in the domain wall moving type spatial light modulation element 500, the parts other than the first ferromagnetic layers 501 and 502, the second ferromagnetic layers 504a and 504b, the through-hole electrodes 511, 512, 513, 514, and the transparent electrode layer 510 are , Is made of insulating material 506.

第1実施形態に係る磁壁移動型空間光変調素子500を構成する光変調体における第1強磁性交換結合部Aでは、第1強磁性層501、502と第2強磁性層504a、504bとの間に、スルーホール電極511、514が配置され、第2強磁性交換結合部Bでは、第2強磁性層504a、504bと透明電極層510との間に、スルーホール電極512、513が配置されている。 In the first ferromagnetic exchange coupling portion A in the optical modulator constituting the domain wall moving space optical modulation element 500 according to the first embodiment, the first ferromagnetic layers 501 and 502 and the second ferromagnetic layers 504a and 504b Through-hole electrodes 511 and 514 are arranged between them, and in the second ferromagnetic exchange coupling portion B, through-hole electrodes 512 and 513 are arranged between the second ferromagnetic layers 504a and 504b and the transparent electrode layer 510. ing.

また、第1強磁性層501、502には、パルス電流源509が接続されることで、パルス電流を印加可能となっている。 Further, a pulse current can be applied to the first ferromagnetic layers 501 and 502 by connecting the pulse current source 509.

[第1強磁性交換結合部]
本発明の磁壁移動型空間光変調素子を構成する光変調体において、第1強磁性交換結合部は、強磁性材料からなる第1強磁性層と、第1強磁性層上に形成され、強磁性材料からなることで第1強磁性層と強磁性交換結合する第2強磁性層と、スルーホール電極と、を備え、スルーホール電極は、第1強磁性層と第2強磁性層との間に配置される。
[First ferromagnetic exchange coupling part]
In the optical modulator constituting the magnetic wall moving space optical modulator of the present invention, the first ferromagnetic exchange coupling portion is formed on the first ferromagnetic layer made of a ferromagnetic material and the first ferromagnetic layer, and is strong. A second ferromagnetic layer which is made of a magnetic material and has a ferromagnetic exchange coupling with the first ferromagnetic layer and a through-hole electrode are provided, and the through-hole electrode is composed of a first ferromagnetic layer and a second ferromagnetic layer. Placed in between.

そして、第1実施形態に係る磁壁移動型空間光変調素子500を構成する光変調体において、図5Bに示されるD−D’断面図における第1強磁性交換結合部、および図5Cに示されるE−E’断面図における第1強磁性交換結合部では、第1強磁性層501、502と第2強磁性層504a、504bとの間に、スルーホール電極511、514が配置される。 Then, in the optical modulator constituting the magnetic domain wall moving space optical modulation element 500 according to the first embodiment, the first ferromagnetic exchange coupling portion in the DD'cross-sectional view shown in FIG. 5B and FIG. 5C are shown. In the first ferromagnetic exchange coupling portion in the EE'cross-sectional view, through-hole electrodes 511 and 514 are arranged between the first ferromagnetic layers 501 and 502 and the second ferromagnetic layers 504a and 504b.

図5A〜図5Cに示される本発明の磁壁移動型空間光変調素子500においては、それぞれの光変調体における第1強磁性交換結合部Aは、光変調部Cの端に、第2強磁性交換結合部Bと対をなして配置されている。また、磁壁移動型空間光変調素子500を構成する光変調体においては、光変調部Cと第1強磁性交換結合部Aおよび第2強磁性交換結合部Bの上面は、連続して面一として形成されている。 In the magnetic domain wall moving type spatial light modulation element 500 of the present invention shown in FIGS. 5A to 5C, the first ferromagnetic exchange coupling portion A in each light modulator is located at the end of the light modulation portion C and is second ferromagnetic. It is arranged in pairs with the exchange coupling portion B. Further, in the light modulator constituting the domain wall moving type spatial light modulation element 500, the upper surfaces of the light modulation unit C, the first ferromagnetic exchange coupling portion A and the second ferromagnetic exchange coupling portion B are continuously flush with each other. Is formed as.

(第1強磁性層)
第1強磁性層は、強磁性材料からなる。第1強磁性層は、磁化方向が一方向に固定された層であり、大きな保磁力を有する。第1強磁性層は、第2強磁性層と同一方向の磁気異方性を有するものとし、第2強磁性層に垂直磁気異方性を有する強磁性材料を用いた場合には、第1強磁性層も垂直磁気異方性を有する強磁性材料を用いることが好ましい。なお
本発明においては、第1強磁性層および第2強磁性層ともに、垂直磁気異方性を有する強磁性材料で構成することが好ましい。
(First ferromagnetic layer)
The first ferromagnetic layer is made of a ferromagnetic material. The first ferromagnetic layer is a layer in which the magnetization direction is fixed in one direction and has a large coercive force. The first ferromagnetic layer shall have magnetic anisotropy in the same direction as the second ferromagnetic layer, and when a ferromagnetic material having perpendicular magnetic anisotropy is used for the second ferromagnetic layer, the first ferromagnetic layer It is preferable to use a ferromagnetic material having vertical magnetic anisotropy as the ferromagnetic layer. In the present invention, it is preferable that both the first ferromagnetic layer and the second ferromagnetic layer are made of a ferromagnetic material having vertical magnetic anisotropy.

第1強磁性層を構成する材料としては、特に限定されるものではなく、例えば、磁化が垂直方向に固定された磁化固定層と磁化の方向が反転可能な磁化自由層で非磁性層を挟持する構造の垂直磁気異方性を有するCPP−GMR(Current Perpendicular to the Plane Giant Magnetoresistance:垂直通電型巨大磁気抵抗効果)素子や、TMR素子等の磁化固定層として公知の強磁性材料によって構成することが可能である。 The material constituting the first ferromagnetic layer is not particularly limited. For example, the non-magnetic layer is sandwiched between a magnetized fixed layer in which the magnetization is fixed in the vertical direction and a magnetization free layer in which the magnetization direction can be reversed. It is composed of a CPP-GMR (Current Perpendicular to the Plane Giant Magnetoresistance) element having a vertical magnetic anisotropy of the structure to be magnetized, and a ferromagnetic material known as a magnetization fixing layer such as a TMR element. Is possible.

具体的には、Fe、Co、Niのような遷移金属およびそれらを含む合金、例えば、TbFe系、TbFeCo系、CoCr系、CoPt系、CoPd系、FePt系の合金が挙げられる。これらの材料によって形成することにより、第1強磁性層の保磁力を大きくすることができ、第1強磁性層の磁化方向が、外部磁場によって容易に変化しないように固定することが可能となる。 Specific examples thereof include transition metals such as Fe, Co and Ni and alloys containing them, for example, TbFe-based, TbFeCo-based, CoCr-based, CoPt-based, CoPd-based and FePt-based alloys. By forming with these materials, the coercive force of the first ferromagnetic layer can be increased, and the magnetization direction of the first ferromagnetic layer can be fixed so as not to be easily changed by an external magnetic field. ..

また、第1強磁性層は、これらの遷移金属の層と非磁性金属の層とを交互に積層した多層の積層体としてもよい。このような構成としては、例えば、Co/Pt、Fe/Pt、Co/Pd等の多層膜が挙げられる。これらの強磁性材料を用いた積層体とすることにより、強い垂直磁気異方性を有するとともに、大きな保磁力を有する第1強磁性層を得ることができる。 Further, the first ferromagnetic layer may be a multi-layered laminate in which layers of these transition metals and layers of non-magnetic metals are alternately laminated. Examples of such a configuration include multilayer films such as Co / Pt, Fe / Pt, and Co / Pd. By forming a laminate using these ferromagnetic materials, a first ferromagnetic layer having a strong perpendicular magnetic anisotropy and a large coercive force can be obtained.

ここで、上述の多層膜は、熱処理することにより保磁力が増大する特性を有する。このため、多層膜からなる第1強磁性層を熱処理した場合には、第2強磁性層と結合した後の強磁性交換結合部Aの保磁力も増大するため、光変調部Cとの保磁力差をより大きくすることができる。 Here, the above-mentioned multilayer film has a property that the coercive force is increased by heat treatment. Therefore, when the first ferromagnetic layer made of the multilayer film is heat-treated, the coercive force of the ferromagnetic exchange coupling portion A after coupling with the second ferromagnetic layer also increases, so that the coercive force with the photomodulator C is maintained. The magnetic force difference can be made larger.

図5Bに示される本発明の第1実施形態に係る磁壁移動型空間光変調素子500を構成する光変調体において、第1強磁性交換結合部Aにおける第1強磁性層501は、第2強磁性層504aの下に形成されている。また、図5Cに示される光変調体においては、第1強磁性交換結合部Aにおける第1強磁性層502は、第2強磁性層504bの下に形成されている。 In the light modulator constituting the magnetic domain wall moving type spatial light modulation element 500 according to the first embodiment of the present invention shown in FIG. 5B, the first ferromagnetic layer 501 in the first ferromagnetic exchange coupling portion A is the second strong. It is formed under the magnetic layer 504a. Further, in the optical modulator shown in FIG. 5C, the first ferromagnetic layer 502 in the first ferromagnetic exchange coupling portion A is formed under the second ferromagnetic layer 504b.

また、図5A〜図5Cに示されるように、本発明の第1実施形態に係る磁壁移動型空間光変調素子500においては、光変調部Cの両端に配置される第1強磁性交換結合部Aと第2強磁性交換結合部Bの第1強磁性層501、502には、パルス電流源509が接続されており、パルス電流を印加可能となっている。 Further, as shown in FIGS. 5A to 5C, in the magnetic domain wall moving space optical modulation element 500 according to the first embodiment of the present invention, the first ferromagnetic exchange coupling portion arranged at both ends of the optical modulation portion C. A pulse current source 509 is connected to the first ferromagnetic layers 501 and 502 of A and the second ferromagnetic exchange coupling portion B, and a pulse current can be applied.

(第2強磁性層)
第2強磁性層は、上記の第1強磁性層上に形成され、強磁性材料からなる。上記の通り、第2強磁性層は、第1強磁性層と同一方向の磁気異方性を有するものとし、第1強磁性層に垂直磁気異方性を有する強磁性材料を用いた場合には、第2強磁性層も垂直磁気異方性を有する強磁性材料を用いることが好ましい。なお、本発明においては、第1強磁性層および第2強磁性層ともに、垂直磁気異方性を有する強磁性材料で構成することが好ましい。
(Second ferromagnetic layer)
The second ferromagnetic layer is formed on the first ferromagnetic layer and is made of a ferromagnetic material. As described above, the second ferromagnetic layer shall have magnetic anisotropy in the same direction as the first ferromagnetic layer, and when a ferromagnetic material having vertical magnetic anisotropy is used for the first ferromagnetic layer. It is preferable to use a ferromagnetic material having vertical magnetic anisotropy for the second ferromagnetic layer as well. In the present invention, it is preferable that both the first ferromagnetic layer and the second ferromagnetic layer are made of a ferromagnetic material having vertical magnetic anisotropy.

第2強磁性層は、公知の強磁性材料を適用することができ、中では、磁気光学効果(カー効果)の大きい材料を適用することが好ましい。磁気光学効果を大きくするためには、垂直磁気異方性を有する磁性層を用いることが好ましく、例えば、遷移金属とPd、Pt、Cuとを繰り返し積層したCo/Pd多層膜等の多層膜、またはTbFeCo、GdFe等の希土類金属と遷移金属との合金(RE−TM合金)が挙げられる。中では、GdFeからなるGdFe層を好ましく用いることができる。 A known ferromagnetic material can be applied to the second ferromagnetic layer, and it is preferable to apply a material having a large magneto-optical effect (Kerr effect). In order to increase the magnetic optical effect, it is preferable to use a magnetic layer having vertical magnetic anisotropy. For example, a multilayer film such as a Co / Pd multilayer film in which a transition metal and Pd, Pt, and Cu are repeatedly laminated. Alternatively, an alloy (RE-TM alloy) of a rare earth metal such as TbFeCo or GdFe and a transition metal can be mentioned. Among them, a GdFe layer made of GdFe can be preferably used.

図5Bに示される本発明の第1実施形態に係る磁壁移動型空間光変調素子500を構成する光変調体において、第1強磁性交換結合部Aにおける第2強磁性層504aは、第1強磁性層501の上に形成されている。また、図5Cに示される光変調体においては、第1強磁性交換結合部Aにおける第2強磁性層504bは、第1強磁性層502の上に形成されている。 In the light modulator constituting the magnetic domain wall moving type spatial light modulation element 500 according to the first embodiment of the present invention shown in FIG. 5B, the second ferromagnetic layer 504a in the first ferromagnetic exchange coupling portion A is the first strong. It is formed on the magnetic layer 501. Further, in the optical modulator shown in FIG. 5C, the second ferromagnetic layer 504b in the first ferromagnetic exchange coupling portion A is formed on the first ferromagnetic layer 502.

(スルーホール電極)
本発明の磁壁移動型空間光変調素子を構成する光変調体は、第1強磁性交換結合部および第2強磁性交換結合部に、スルーホール電極を備える。本発明の磁壁移動型空間光変調素子は、素子の内部に、スルーホール電極を備えることを特徴とする。これにより、例えば、複数の光変調体を備えさせて、それらの光変調層を平行に配置した場合に、光変調層に流れる電流の向きを同じにすることができる。したがって、光変調層内の電流経路を直線かつ最短距離として素子設計することが可能となり、低電流かつ高開口率な素子を実現できる。
(Through hole electrode)
The light modulator constituting the magnetic wall moving type spatial light modulation element of the present invention includes through-hole electrodes in the first ferromagnetic exchange coupling portion and the second ferromagnetic exchange coupling portion. The domain wall moving type spatial light modulation element of the present invention is characterized in that a through-hole electrode is provided inside the element. Thereby, for example, when a plurality of optical modulators are provided and the optical modulation layers are arranged in parallel, the direction of the current flowing through the optical modulation layers can be the same. Therefore, the device can be designed with the current path in the optical modulation layer as a straight line and the shortest distance, and a device with a low current and a high aperture ratio can be realized.

スルーホール電極におけるスルーホールの大きさは、磁壁移動型空間光変調素子における駆動電流を接続できる状況であれば、特に限定されるものではない。また、その製造方法も特に限定されるものではない。 The size of the through hole in the through hole electrode is not particularly limited as long as the drive current in the domain wall moving type spatial light modulation element can be connected. Further, the manufacturing method thereof is not particularly limited.

スルーホール電極における貫通孔に充填する金属についても、特に限定されるものではなく、導電性のある安定な金属であり、電極として公知の材料を用いることができる。例えば、ルテニウム、タンタル、タングステン、金、銀、銅、アルミニウム、あるいは一般的な透明電極材料として公知のインジウム、錫、亜鉛、ガリウム等を含む酸化物等を挙げることができる。 The metal to be filled in the through hole in the through-hole electrode is not particularly limited, and is a conductive and stable metal, and a known material can be used as the electrode. For example, ruthenium, tantalum, tungsten, gold, silver, copper, aluminum, oxides containing indium, tin, zinc, gallium and the like known as general transparent electrode materials can be mentioned.

図5A〜図5Cに示される本発明の第1実施形態に係る磁壁移動型空間光変調素子500を構成する光変調体において、第1強磁性交換結合部Aには、スルーホール電極511、514を備える。 In the light modulator constituting the magnetic domain wall moving type spatial light modulation element 500 according to the first embodiment of the present invention shown in FIGS. 5A to 5C, the first ferromagnetic exchange coupling portion A has through-hole electrodes 511 and 514. To be equipped.

図5Bに示される磁壁移動型空間光変調素子500を構成する光変調体の第1強磁性交換結合部Aでは、スルーホール電極511は、第1強磁性層501と、第2強磁性層504aとの間に配置されている。また、図5Cに示される光変調体において、第1強磁性交換結合部Aにおけるスルーホール電極514は、第1強磁性層502と、第2強磁性層504bとの間に配置されている。 In the first ferromagnetic exchange coupling portion A of the light modulator constituting the magnetic wall moving type spatial light modulation element 500 shown in FIG. 5B, the through-hole electrode 511 has the first ferromagnetic layer 501 and the second ferromagnetic layer 504a. It is placed between and. Further, in the optical modulator shown in FIG. 5C, the through-hole electrode 514 in the first ferromagnetic exchange coupling portion A is arranged between the first ferromagnetic layer 502 and the second ferromagnetic layer 504b.

なお、第1実施形態に係る磁壁移動型空間光変調素子500においては、スルーホール電極511、512、513、514は、絶縁部材506からなる層に形成され、磁壁移動型空間光変調素子500の所定の位置に積層配置されている。 In the domain wall moving space light modulation element 500 according to the first embodiment, the through-hole electrodes 511, 512, 513, 514 are formed in a layer made of an insulating member 506, and the domain wall moving space light modulation element 500 It is stacked and arranged at a predetermined position.

スルーホール電極511、512、513、514が形成される層を形成する絶縁部材506は、絶縁性のある材料であれば特に限定されるものではない。例えば、SiO、SiN、MgO等を挙げることができる。また、その作製方法も特に限定されるものではなく、スルーホール電極の作製方法として、公知の方法により作製することができる。 The insulating member 506 forming the layer on which the through-hole electrodes 511, 512, 513, 514 are formed is not particularly limited as long as it is made of an insulating material. For example, SiO 2 , SiN, MgO and the like can be mentioned. Further, the manufacturing method thereof is not particularly limited, and the through-hole electrode can be manufactured by a known method.

[第2強磁性交換結合部]
本発明の磁壁移動型空間光変調素子を構成する光変調体において、第2強磁性交換結合部は、強磁性材料からなる第1強磁性層と、第1強磁性層上に形成され、強磁性材料からなることで第1強磁性層と強磁性交換結合する第2強磁性層と、スルーホール電極と、を備え、スルーホール電極は、第2強磁性層と透明電極層との間に配置される。
[Second ferromagnetic exchange coupling part]
In the optical modulator constituting the domain wall moving space optical modulator of the present invention, the second ferromagnetic exchange coupling portion is formed on the first ferromagnetic layer made of a ferromagnetic material and the first ferromagnetic layer, and is strong. A second ferromagnetic layer, which is made of a magnetic material and is ferromagnetically exchange-coupled with the first ferromagnetic layer, and a through-hole electrode are provided, and the through-hole electrode is located between the second ferromagnetic layer and the transparent electrode layer. Be placed.

そして、第1実施形態に係る磁壁移動型空間光変調素子500を構成する光変調体において、図5Bに示されるD−D’断面図における第2強磁性交換結合部、および図5Cに示されるE−E’断面図における第2強磁性交換結合部では、第2強磁性層504a、504bと透明電極層510との間に、スルーホール電極512、513が配置される。 Then, in the optical modulator constituting the domain wall movable space optical modulation element 500 according to the first embodiment, the second ferromagnetic exchange coupling portion in the DD'cross-sectional view shown in FIG. 5B and FIG. 5C are shown. In the second ferromagnetic exchange coupling portion in the EE'cross-sectional view, through-hole electrodes 512 and 513 are arranged between the second ferromagnetic layers 504a and 504b and the transparent electrode layer 510.

図5A〜図5Cに示される本発明の磁壁移動型空間光変調素子500においては、それぞれの光変調体における第2強磁性交換結合部Bは、光変調部Cの端に、第1強磁性交換結合部Aと対をなして配置されている。また、磁壁移動型空間光変調素子500を構成する光変調体においては、光変調部Cと第1強磁性交換結合部Aおよび第2強磁性交換結合部Bの上面は、連続して面一として形成されている。 In the magnetic domain wall moving type spatial light modulation element 500 of the present invention shown in FIGS. 5A to 5C, the second ferromagnetic exchange coupling portion B in each light modulator is located at the end of the light modulation portion C and is first ferromagnetic. It is arranged in pairs with the exchange coupling portion A. Further, in the light modulator constituting the domain wall moving type spatial light modulation element 500, the upper surfaces of the light modulation unit C, the first ferromagnetic exchange coupling portion A and the second ferromagnetic exchange coupling portion B are continuously flush with each other. Is formed as.

(第1強磁性層)
第2強磁性交換結合部における第1強磁性層は、強磁性材料からなる。第2強磁性交換結合部における第1強磁性層を構成する材料は、上記した第1強磁性交換結合部における第1強磁性層として使用可能な材料の中から、選択して用いることができる。
(First ferromagnetic layer)
The first ferromagnetic layer in the second ferromagnetic exchange coupling portion is made of a ferromagnetic material. The material constituting the first ferromagnetic layer in the second ferromagnetic exchange coupling portion can be selected and used from the materials that can be used as the first ferromagnetic layer in the first ferromagnetic exchange coupling portion described above. ..

なお、本発明の磁壁移動型空間光変調素子において、第1強磁性交換結合部と第2強磁性交換結合部とは、後述する磁壁および光変調部を形成するために、互いの保磁力が異なるように設計する必要がある。第1強磁性交換結合部と第2強磁性交換結合部の保磁力差により、光変調制御に必須となる光変調部の両端の互いに反平行な初期磁化方向を、外部磁界により実現することが可能となる。 In the magnetic wall moving type spatial light modulation element of the present invention, the first ferromagnetic exchange coupling portion and the second ferromagnetic exchange coupling portion have coercive forces with each other in order to form the magnetic wall and the light modulation portion described later. Must be designed differently. Due to the difference in coercive force between the first ferromagnetic exchange coupling part and the second ferromagnetic exchange coupling part, it is possible to realize the initial magnetization direction antiparallel to each other at both ends of the optical modulation part, which is essential for optical modulation control, by an external magnetic field. It will be possible.

第1強磁性交換結合部と第2強磁性交換結合部の保磁力を異ならせる手法としては、例えば、第1強磁性交換結合部の第1強磁性層と、第2強磁性交換結合部の第1強磁性層とを、互いに異なる形状とする方法(例えば、第1強磁性交換結合部の第1強磁性層の幅を広くすると、第1強磁性交換結合部の保磁力は小さくなる)、一方のみを熱処理する方法、あるいは互いの層構成を異ならせる方法等が挙げられる。 As a method of making the coercive force of the first ferromagnetic exchange coupling portion and the second ferromagnetic exchange coupling portion different, for example, the first ferromagnetic layer of the first ferromagnetic exchange coupling portion and the second ferromagnetic exchange coupling portion A method in which the first ferromagnetic layer and the first ferromagnetic layer have different shapes (for example, when the width of the first ferromagnetic layer of the first ferromagnetic exchange coupling portion is widened, the coercive force of the first ferromagnetic exchange coupling portion becomes small). , A method of heat-treating only one of them, a method of different layer structures from each other, and the like.

図5Bに示される本発明の第1実施形態に係る磁壁移動型空間光変調素子500を構成する光変調体において、第2強磁性交換結合部Bにおける第1強磁性層502は、第2強磁性層504aの下に形成されている。また、図5Cに示される光変調体において、第2強磁性交換結合部Bにおける第1強磁性層501は、第2強磁性層504bの下に形成されている。 In the light modulator constituting the magnetic domain wall moving type spatial light modulation element 500 according to the first embodiment of the present invention shown in FIG. 5B, the first ferromagnetic layer 502 in the second ferromagnetic exchange coupling portion B is the second strong. It is formed under the magnetic layer 504a. Further, in the optical modulator shown in FIG. 5C, the first ferromagnetic layer 501 in the second ferromagnetic exchange coupling portion B is formed under the second ferromagnetic layer 504b.

(第2強磁性層)
第2強磁性交換結合部における第2強磁性層は、上記の第1強磁性層上に形成され、強磁性材料からなる。第1強磁性交換結合部と同様に、第2強磁性層は、第1強磁性層と同一方向の磁気異方性を有するものとし、第1強磁性層に垂直磁気異方性を有する強磁性材料を用いた場合には、第2強磁性層も垂直磁気異方性を有する強磁性材料を用いることが好ましい。なお、本発明においては、第1強磁性層および第2強磁性層ともに、垂直磁気異方性を有する強磁性材料で構成することが好ましい。
(Second ferromagnetic layer)
The second ferromagnetic layer in the second ferromagnetic exchange coupling portion is formed on the first ferromagnetic layer and is made of a ferromagnetic material. Similar to the first ferromagnetic exchange coupling portion, the second ferromagnetic layer is assumed to have magnetic anisotropy in the same direction as the first ferromagnetic layer, and the first ferromagnetic layer has strong perpendicular magnetic anisotropy. When a magnetic material is used, it is preferable to use a ferromagnetic material having vertical magnetic anisotropy for the second ferromagnetic layer as well. In the present invention, it is preferable that both the first ferromagnetic layer and the second ferromagnetic layer are made of a ferromagnetic material having vertical magnetic anisotropy.

第2強磁性交換結合部における第2強磁性層を構成する材料は、上記した第1強磁性交換結合部における第2強磁性層として使用可能な材料の中から、選択して用いることができる。 The material constituting the second ferromagnetic layer in the second ferromagnetic exchange coupling portion can be selected and used from the materials that can be used as the second ferromagnetic layer in the first ferromagnetic exchange coupling portion described above. ..

図5Bに示される本発明の第1実施形態に係る磁壁移動型空間光変調素子500を構成する光変調体において、第2強磁性交換結合部Bにおける第2強磁性層504aは、第1強磁性層502の上に形成されている。また、図5Cに示される光変調体において、第2強磁性交換結合部Bにおける第2強磁性層504bは、第1強磁性層501の上に形成されている。 In the light modulator constituting the magnetic domain wall moving type spatial light modulation element 500 according to the first embodiment of the present invention shown in FIG. 5B, the second ferromagnetic layer 504a in the second ferromagnetic exchange coupling portion B is the first strong. It is formed on the magnetic layer 502. Further, in the optical modulator shown in FIG. 5C, the second ferromagnetic layer 504b in the second ferromagnetic exchange coupling portion B is formed on the first ferromagnetic layer 501.

(スルーホール電極)
上記の通り、本発明の磁壁移動型空間光変調素子を構成する光変調体は、第1強磁性交換結合部および第2強磁性交換結合部に、スルーホール電極を備える。第2強磁性交換結合部におけるスルーホール電極の構成は、第1強磁性交換結合部におけるスルーホール電極の構成と同様である。
(Through hole electrode)
As described above, the light modulator constituting the magnetic wall moving type spatial light modulation element of the present invention includes through-hole electrodes in the first ferromagnetic exchange coupling portion and the second ferromagnetic exchange coupling portion. The configuration of the through-hole electrode in the second ferromagnetic exchange coupling portion is the same as the configuration of the through-hole electrode in the first ferromagnetic exchange coupling portion.

図5A〜図5Cに示される本発明の第1実施形態に係る磁壁移動型空間光変調素子500において、第2強磁性交換結合部Bには、スルーホール電極512、513を備える。 In the magnetic domain wall moving type spatial light modulation element 500 according to the first embodiment of the present invention shown in FIGS. 5A to 5C, the second ferromagnetic exchange coupling portion B includes through-hole electrodes 512 and 513.

図5Bに示される磁壁移動型空間光変調素子500を構成する光変調体の第2強磁性交換結合部Bでは、スルーホール電極512は、第2強磁性層504aと、透明電極層510との間に配置されている。また、図5Cに示される光変調体において、第2強磁性交換結合部Bにおけるスルーホール電極513は、第2強磁性層504bと、透明電極層510との間に配置されている。 In the second ferromagnetic exchange coupling portion B of the light modulator constituting the magnetic wall moving type spatial light modulation element 500 shown in FIG. 5B, the through-hole electrode 512 is formed by the second ferromagnetic layer 504a and the transparent electrode layer 510. It is placed in between. Further, in the optical modulator shown in FIG. 5C, the through-hole electrode 513 in the second ferromagnetic exchange coupling portion B is arranged between the second ferromagnetic layer 504b and the transparent electrode layer 510.

[光変調部]
本発明の磁壁移動型空間光変調素子を構成する光変調体において、光変調部は、入射した光の偏光の向きを変化させて出射する部位となる。そして、光変調部の両端には、互いに異なる保磁力を有する、上記した第1強磁性交換結合部と第2強磁性交換結合部とを有する。
[Optical modulator]
In the light modulator constituting the magnetic wall moving type spatial light modulation element of the present invention, the light modulation unit is a portion that changes the direction of polarization of the incident light and emits the light. At both ends of the optical modulation section, the first ferromagnetic exchange coupling section and the second ferromagnetic exchange coupling section described above have coercive forces different from each other.

図5A〜図5Cに示される第1実施形態に係る磁壁移動型空間光変調素子500を構成するそれぞれの光変調体においては、光変調部Cは、所定方向に延びる平板状(長方形)に形成され、その両端に第1強磁性交換結合部Aおよび第2強磁性交換結合部Bが配置されている。そして、光変調部Cと、第1強磁性交換結合部Aおよび第2強磁性交換結合部Bの上面は、連続して面一として形成されている。 In each of the light modulators constituting the domain wall moving type spatial light modulation element 500 according to the first embodiment shown in FIGS. 5A to 5C, the light modulation unit C is formed in a flat plate shape (rectangular shape) extending in a predetermined direction. A first ferromagnetic exchange coupling portion A and a second ferromagnetic exchange coupling portion B are arranged at both ends thereof. The optical modulation section C and the upper surfaces of the first ferromagnetic exchange coupling section A and the second ferromagnetic exchange coupling section B are continuously formed to be flush with each other.

すなわち、第1実施形態に係る磁壁移動型空間光変調素子500を構成するそれぞれの光変調体において、光変調部Cは、第2強磁性層504aの連続層、および504bの連続層となっており、それぞれの光変調体において、第1強磁性交換結合部Aにおける第2強磁性層、および第2強磁性交換結合部Bにおける第2強磁性層と、同一層として構成されている。 That is, in each of the optical modulators constituting the domain wall moving space optical modulator 500 according to the first embodiment, the optical modulator C is a continuous layer of the second ferromagnetic layer 504a and a continuous layer of 504b. Each optical modulator is configured as the same layer as the second ferromagnetic layer in the first ferromagnetic exchange coupling portion A and the second ferromagnetic layer in the second ferromagnetic exchange coupling portion B.

なお、磁壁移動型空間光変調素子の光変調部には、磁壁と、磁区が形成される。これについては、後述する。 A magnetic domain wall and a magnetic domain are formed in the optical modulation section of the domain wall moving type spatial light modulation element. This will be described later.

本発明の磁壁移動型空間光変調素子を構成する光変調体において、光変調部の形状は特に限定されないが、第1実施形態の磁壁移動型空間光変調素子500を構成する光変調体のように、所定方向に延びる平板状(長方形)に形成することが好ましい。 In the light modulator constituting the magnetic wall moving spatial light modulation element of the present invention, the shape of the optical modulation unit is not particularly limited, but it is similar to the optical modulator constituting the magnetic wall moving spatial light modulation element 500 of the first embodiment. In addition, it is preferable to form a flat plate (rectangular) extending in a predetermined direction.

ここで、図4Aおよび図4Bに、従来技術となる特許文献5に記載された磁壁移動型空間光変調素子の上面図を示す。図4Aおよび図4Bに示される磁壁移動型空間光変調素子50および60における光変調部(光変調層)54、64は、屈曲部を有する細長い形状で構成されている。 Here, FIGS. 4A and 4B show top views of the domain wall movable spatial light modulation element described in Patent Document 5, which is a prior art. The light modulation portions (light modulation layers) 54 and 64 in the domain wall movable spatial light modulation elements 50 and 60 shown in FIGS. 4A and 4B are formed in an elongated shape having a bent portion.

特許文献5においては、光変調層54、64を細長く配置することで、駆動電流の増加を抑えつつ、開口率を向上させることを目的とする。しかしながら、特許文献5に記載された磁壁移動型空間光変調素子50および60において形成される磁壁53および63は、光変調層54、64の形状に沿って、屈曲部を通過して移動することとなる。また、光変調層54、64の長さが長くなるため、磁壁53および63の移動距離も、長いものとなる。 The purpose of Patent Document 5 is to improve the aperture ratio while suppressing an increase in the drive current by arranging the optical modulation layers 54 and 64 in an elongated manner. However, the domain walls 53 and 63 formed in the domain wall moving spatial light modulation elements 50 and 60 described in Patent Document 5 move through the bent portion along the shapes of the light modulation layers 54 and 64. It becomes. Further, since the lengths of the optical modulation layers 54 and 64 are long, the moving distance of the domain walls 53 and 63 is also long.

ここで、磁壁の移動距離と駆動電流密度とは、比例することが知られており(非特許文献1、2)、また、光変調層を長方形以外の形状とする場合には、磁壁が捕捉(トラップ)されることも知られている(特許文献6)。したがって、特許文献5に記載された光変調層の変形による低電流化の効果には、限界があった。 Here, it is known that the moving distance of the domain wall is proportional to the drive current density (Non-Patent Documents 1 and 2), and when the optical modulation layer has a shape other than a rectangle, the domain wall captures the layer. It is also known to be (trapped) (Patent Document 6). Therefore, there is a limit to the effect of reducing the current due to the deformation of the optical modulation layer described in Patent Document 5.

これに対して、本発明の磁壁移動型空間光変調素子を構成する光変調体は、光変調部の形状を長方形とすることができる。長方形とすることにより、磁壁を直線的に最短距離で移動させて、磁壁の移動距離を短くすることができ、その結果、駆動電流の増加を抑制することができる。 On the other hand, in the light modulator constituting the magnetic wall moving type spatial light modulation element of the present invention, the shape of the light modulation unit can be rectangular. By making it rectangular, the domain wall can be linearly moved by the shortest distance, and the domain wall can be shortened, and as a result, an increase in the drive current can be suppressed.

また、第1実施形態に係る磁壁移動型空間光変調素子500は、2つの光変調体を有しており、略長方形の2個の光変調部Cが、2列に、長方形の長辺が略平行となるように配置されている。そして、列間で隣り合った光変調体の端部は、第1強磁性交換結合部と第2強磁性交換結合部とが交互に配置され、隣り合った光変調体において、第1強磁性交換結合部および第2強磁性交換結合部の第1強磁性層は、共有されている。 Further, the magnetic wall moving type spatial light modulation element 500 according to the first embodiment has two light modulators, and two substantially rectangular light modulation units C are arranged in two rows with long sides of the rectangle. They are arranged so as to be substantially parallel. At the ends of the optical modulators adjacent to each other between the rows, the first ferromagnetic exchange coupling portion and the second ferromagnetic exchange coupling portion are alternately arranged, and the first ferromagnetism in the adjacent optical modulators. The exchange coupling portion and the first ferromagnetic layer of the second ferromagnetic exchange coupling portion are shared.

本発明の磁壁移動型空間光変調素子は、上記の通り、構成する光変調体の光変調部の形状を長方形とすることにより、磁壁を直線的に移動させて移動距離を短くすることができる。そして、第1実施形態に係る磁壁移動型空間光変調素子500のように、1つの素子に複数の光変調体を配置して、それぞれの光変調体に長方形の光変調部を備えさせて、光変調体を直列に配置することにより、駆動電流の増加をともなうことなく、開口率の向上が可能な磁壁移動型空間光変調素子を実現することができる。 As described above, the magnetic wall moving type spatial light modulation element of the present invention can linearly move the magnetic wall and shorten the moving distance by making the shape of the light modulation portion of the constituent optical modulator rectangular. .. Then, as in the magnetic wall moving type spatial light modulation element 500 according to the first embodiment, a plurality of light modulators are arranged in one element, and each light modulator is provided with a rectangular light modulation unit. By arranging the light modulators in series, it is possible to realize a magnetic wall moving type spatial light modulation element capable of improving the aperture ratio without increasing the drive current.

[透明電極層]
本発明の磁壁移動型空間光変調素子は、第1強磁性交換結合部と第2強磁性交換結合部における第2強磁性層の第1強磁性層とは反対の面に、透明電極層を備える。
[Transparent electrode layer]
In the magnetic wall moving type spatial light modulation element of the present invention, a transparent electrode layer is provided on the surface of the first ferromagnetic exchange coupling portion and the second ferromagnetic exchange coupling portion opposite to the first ferromagnetic layer of the second ferromagnetic layer. Be prepared.

本発明の磁壁移動型空間光変調素子は、スルーホール電極と透明電極層とを同時に備えることで、透明電極層の内部を駆動電流が流れる構成となっている。すなわち、透明電極層の内部のみで駆動電流の流れに屈曲が生じており、磁壁の移動には屈曲を与えることがない。このため、それぞれの光変調体で形成される磁壁は、光変調体の中を直線的に短い距離で移動する。その結果、素子の開口率を向上させても、駆動電流の増大をともなうことがない。 The magnetic domain wall moving type spatial light modulation element of the present invention is provided with a through-hole electrode and a transparent electrode layer at the same time, so that a driving current flows inside the transparent electrode layer. That is, the flow of the driving current is bent only inside the transparent electrode layer, and the movement of the domain wall is not bent. Therefore, the domain wall formed by each optical modulator moves linearly in the optical modulator at a short distance. As a result, even if the aperture ratio of the element is improved, the drive current is not increased.

(駆動電流)
図5A〜図5Cに示される第1実施形態に係る磁壁移動型空間光変調素子500においては、透明電極層510は、第2強磁性層504a、504bの上に、第1強磁性層501、502とは反対の面に、配置されている。
(Drive current)
In the magnetic domain wall moving type spatial light modulation element 500 according to the first embodiment shown in FIGS. 5A to 5C, the transparent electrode layer 510 is placed on the second ferromagnetic layers 504a and 504b, and the first ferromagnetic layer 501, It is arranged on the opposite side of the 502.

図5A〜図5Cにおいて、第1実施形態に係る磁壁移動型空間光変調素子500における駆動電流505は、図5BにD−D’断面図として示される光変調体においては、第1強磁性交換結合部Aの第1強磁性層501から第2強磁性層504aに入り、光変調層Cの中を左から右に移動する。その後、第2強磁性交換結合部Bに到達すると、スルーホール電極512を通って透明電極層510に入り、透明電極層510の内部を右から左に折り返して移動する。 In FIGS. 5A to 5C, the drive current 505 in the magnetic domain wall moving type spatial light modulation element 500 according to the first embodiment is the first ferromagnetic exchange in the light modulator shown as a DD'cross section in FIG. 5B. It enters the second ferromagnetic layer 504a from the first ferromagnetic layer 501 of the coupling portion A and moves in the light modulation layer C from left to right. After that, when it reaches the second ferromagnetic exchange coupling portion B, it enters the transparent electrode layer 510 through the through-hole electrode 512, and moves by turning back from right to left inside the transparent electrode layer 510.

続いて、図5CにE−E’断面図として示される光変調体においては、透明電極層510から、端部のスルーホール電極513を通って第2強磁性交換結合部Bの第2強磁性層504bに入り、光変調層Cの中を左から右に移動し、光変調層Cの端部の第1強磁性交換結合部Aに到達した後、第1強磁性交換結合部Aの第1強磁性層502から流出する。 Subsequently, in the photomodulator shown as an EE'cross-sectional view in FIG. 5C, the second ferromagnetism of the second ferromagnetism exchange coupling portion B from the transparent electrode layer 510 through the through-hole electrode 513 at the end. After entering the layer 504b, moving through the optical modulation layer C from left to right and reaching the first ferromagnetic exchange coupling portion A at the end of the optical modulation layer C, the first ferromagnetic exchange coupling portion A 1 Outflow from the ferromagnetic layer 502.

透明電極層を構成する材料は、特に限定されるものではなく、透明電極として公知の材料を用いることができる。例えば、インジウム、錫、亜鉛、ガリウム等を含む酸化物等を挙げることができる。 The material constituting the transparent electrode layer is not particularly limited, and a known material can be used as the transparent electrode. For example, oxides containing indium, tin, zinc, gallium and the like can be mentioned.

また、透明電極層の厚みについても、特に限定されるものではないが、例えば、0.01〜1μmの範囲とすることが好ましい。この範囲であれば、本発明を実現するために必要となる透明電極の微細加工が容易となる。また、透明電極の抵抗値が光変調層と同程度以下となるため、トランジスタ等で印加可能な電圧値によって、所望の駆動に必要な電流値を得ることができる。 The thickness of the transparent electrode layer is also not particularly limited, but is preferably in the range of 0.01 to 1 μm, for example. Within this range, microfabrication of the transparent electrode required for realizing the present invention becomes easy. Further, since the resistance value of the transparent electrode is equal to or less than that of the optical modulation layer, the current value required for desired driving can be obtained depending on the voltage value that can be applied by a transistor or the like.

[その他の構成]
本発明の磁壁移動型空間光変調素子は、第1強磁性層、第2強磁性層、透明電極層、スルーホール電極が形成された層以外に、必要に応じて任意の層を有していてもよい。
[Other configurations]
The magnetic domain wall moving type spatial light modulation element of the present invention has an arbitrary layer, if necessary, in addition to the first ferromagnetic layer, the second ferromagnetic layer, the transparent electrode layer, and the layer on which the through-hole electrode is formed. You may.

[磁気特性]
第1実施形態に係る磁壁移動型空間光変調素子500の磁気特性について、以下に説明する。
[Magnetic characteristics]
The magnetic characteristics of the domain wall movable spatial light modulation element 500 according to the first embodiment will be described below.

磁壁移動型空間光変調素子500におけるそれぞれの光変調体の第1強磁性交換結合部Aについてみると、図5Bに示される光変調体においては、第1強磁性交換結合部Aにおける第2強磁性層504aが、第1強磁性層501の上に形成され、また、図5Cに示される光変調体においては、第1強磁性交換結合部Aにおける第2強磁性層504bは、第1強磁性層502の上に形成されている。そして、第2強磁性層504aおよび層504bは、第1強磁性層501および502と、強磁性交換結合している。 Looking at the first ferromagnetic exchange coupling portion A of each optical modulator in the domain wall moving space optical modulation element 500, in the optical modulator shown in FIG. 5B, the second strength in the first ferromagnetic exchange coupling portion A The magnetic layer 504a is formed on the first ferromagnetic layer 501, and in the photomodulator shown in FIG. 5C, the second ferromagnetic layer 504b in the first ferromagnetic exchange coupling portion A is the first strong. It is formed on the magnetic layer 502. The second ferromagnetic layer 504a and the layer 504b are ferromagnetically exchange-coupled with the first ferromagnetic layers 501 and 502.

また同様に、磁壁移動型空間光変調素子500におけるそれぞれの光変調体の第2強磁性交換結合部Bについてみると、図5Bに示される光変調体においては、第2強磁性交換結合部Bにおける第2強磁性層504aが、第1強磁性層502の上に形成され、また、図5Cに示される光変調体においては、第2強磁性交換結合部Bにおける第2強磁性層504bは、第1強磁性層501の上に形成されている。そして、第2強磁性層504aおよび層504bは、第1強磁性層501および502と、強磁性交換結合している。 Similarly, looking at the second ferromagnetic exchange coupling portion B of each optical modulator in the domain wall moving space optical modulation element 500, in the optical modulator shown in FIG. 5B, the second ferromagnetic exchange coupling portion B The second ferromagnetic layer 504a in the above is formed on the first ferromagnetic layer 502, and in the photomodulator shown in FIG. 5C, the second ferromagnetic layer 504b in the second ferromagnetic exchange coupling portion B is , Is formed on the first ferromagnetic layer 501. The second ferromagnetic layer 504a and the layer 504b are ferromagnetically exchange-coupled with the first ferromagnetic layers 501 and 502.

そして、上述した磁壁発生メカニズムに基づき、形成した強磁性交換結合を利用して、磁壁移動型空間光変調素子500におけるそれぞれの光変調体の光変調部Cに、磁壁503aおよび503bを形成することで、磁壁移動型空間光変調素子として機能させる。 Then, the magnetic walls 503a and 503b are formed in the optical modulation section C of each light modulator in the magnetic wall moving type spatial light modulation element 500 by utilizing the ferromagnetic exchange coupling formed based on the above-mentioned domain wall generation mechanism. Then, it functions as a domain wall moving type spatial light modulation element.

具体的には、磁壁移動型空間光変調素子500において、図5BにD−D’断面図として示される光変調体の光変調部においては、第1強磁性交換結合部Aの磁化方向は上向きに設計されている一方で、第2強磁性交換結合部Bの磁化方向は下向きに設計されている。 Specifically, in the magnetic wall moving type spatial light modulation element 500, in the light modulation section of the light modulator shown as a DD'cross-sectional view in FIG. 5B, the magnetization direction of the first ferromagnetic exchange coupling section A is upward. On the other hand, the magnetization direction of the second ferromagnetic exchange coupling portion B is designed to be downward.

また、磁壁移動型空間光変調素子500において、図5CにE−E’断面図として示される光変調体の光変調部では、第1強磁性交換結合部Aの磁化方向は下向きに設計されている一方で、第2強磁性交換結合部Bの磁化方向は上向きに設計されている。 Further, in the magnetic wall moving type spatial light modulation element 500, in the light modulation section of the light modulator shown as an EE'cross-sectional view in FIG. 5C, the magnetization direction of the first ferromagnetic exchange coupling section A is designed to be downward. On the other hand, the magnetization direction of the second ferromagnetic exchange coupling portion B is designed to be upward.

磁壁移動型空間光変調素子500のそれぞれの光変調体における光変調部Cには、両強磁性交換結合部を結ぶ方向に対して直交する面上に延びる、磁壁503aおよび503bが形成され、磁壁503aおよび503bそれぞれの両側に形成される磁区の磁化方向は、互いに逆方向となっている。このような磁壁503aおよび503bを有する光変調部Cを形成することで、磁壁移動型空間光変調素子として機能させることができる。 The domain wall 503a and 503b extending on a plane orthogonal to the direction connecting the two ferromagnetic exchange coupling portions are formed in the domain wall C in each optical modulator of the domain wall moving space optical modulator 500, and the domain wall is formed. The magnetization directions of the magnetic domains formed on both sides of 503a and 503b are opposite to each other. By forming the optical modulation unit C having such domain walls 503a and 503b, it can function as a domain wall moving type spatial light modulation element.

すなわち、磁壁移動型空間光変調素子500において、図5BにD−D’断面図として示される光変調体の光変調部においては、磁壁503aよりも第1強磁性交換結合部A側の磁区の磁化方向D51は、下向きであり、磁壁503aよりも第2強磁性交換結合部B側の磁区の磁化方向D52は、上向きとなっている。 That is, in the domain wall moving type space optical modulation element 500, in the optical domain of the optical modulator shown as a DD'cross-sectional view in FIG. 5B, the magnetic domain on the first ferromagnetic exchange coupling portion A side of the domain wall 503a. The magnetization direction D51 is downward, and the magnetization direction D52 of the magnetic domain on the second ferromagnetic exchange coupling portion B side with respect to the domain wall 503a is upward.

また、磁壁移動型空間光変調素子500において、図5CにE−E’断面図として示される光変調体の光変調部においては、磁壁503bよりも第1強磁性交換結合部A側の磁区の磁化方向D54は、上向きであり、磁壁503bよりも第2強磁性交換結合部B側の磁区の磁化方向D53は、下向きとなっている。 Further, in the domain wall moving type space optical modulation element 500, in the optical domain of the optical modulator shown as an EE'cross-sectional view in FIG. 5C, the magnetic domain on the first ferromagnetic exchange coupling portion A side of the domain wall 503b. The magnetization direction D54 is upward, and the magnetization direction D53 of the magnetic domain on the second ferromagnetic exchange coupling portion B side with respect to the domain wall 503b is downward.

[磁壁移動型空間光変調素子の製造方法]
第1実施形態に係る本発明の磁壁移動型空間光変調素子の製造方法は、特に限定されるものではない。例えば、基板上に、第1強磁性層を含む層を形成した後に、スルーホール電極を有する絶縁層を積層し、次いで第2強磁性層を含む層を積層形成し、さらに、スルーホール電極を有する絶縁層を積層し、最後に、透明電極層を積層形成する方法が挙げられる。
[Manufacturing method of domain wall moving spatial light modulation element]
The method for manufacturing the domain wall moving type spatial light modulation element according to the first embodiment is not particularly limited. For example, after forming a layer including a first ferromagnetic layer on a substrate, an insulating layer having a through-hole electrode is laminated, then a layer including a second ferromagnetic layer is laminated, and further, a through-hole electrode is formed. A method of laminating the insulating layers to be provided and finally laminating and forming a transparent electrode layer can be mentioned.

<第2実施形態>
[磁壁移動型空間光変調素子の構成]
図6Aは、本発明の第2実施形態に係る磁壁移動型空間光変調素子600の上面図であり、図6Bは、磁壁移動型空間光変調素子600のF−F’断面図であり、図6Cは、磁壁移動型空間光変調素子600のG−G’断面図である。
<Second Embodiment>
[Structure of domain wall moving spatial light modulation element]
FIG. 6A is a top view of the domain wall moving space light modulation element 600 according to the second embodiment of the present invention, and FIG. 6B is a sectional view taken along line FF'of the domain wall moving space light modulation element 600. 6C is a cross-sectional view taken along the line GG'of the domain wall moving type spatial light modulation element 600.

第2実施形態に係る本発明の磁壁移動型空間光変調素子は、磁壁移動型空間光変調素子600aおよび磁壁移動型空間光変調素子600bで構成される、2画素の素子である。そして、1画素となる磁壁移動型空間光変調素子600aおよび磁壁移動型空間光変調素子600bには、それぞれ2つの光変調体を備える。すなわち、第2実施形態に係る本発明の磁壁移動型空間光変調素子(600a+600b)には、合計で4つの光変調体が備えられている。 The domain wall moving space light modulation element of the present invention according to the second embodiment is a two-pixel element composed of a domain wall moving space light modulation element 600a and a domain wall moving space light modulation element 600b. The domain wall moving type spatial light modulation element 600a and the domain wall moving space light modulation element 600b each having one pixel are provided with two light modulators. That is, the magnetic domain wall moving type spatial light modulation element (600a + 600b) of the present invention according to the second embodiment is provided with a total of four light modulators.

第2実施形態に係る本発明の磁壁移動型空間光変調素子(600a+600b)を構成する光変調体は、図6Bおよび図6Cに示されるように、入射した光の偏光の向きを変化させて出射する光変調部Cと、光変調部Cの両端に配置され、互いに異なる保磁力を有する、第1強磁性交換結合部Aと第2強磁性交換結合部Bと、を有する。なお、図6Bおよび図6Cには、直線上に配置された、磁壁移動型空間光変調素子600aを構成する光変調体の1つと、磁壁移動型空間光変調素子600bを構成する光変調体の1つとが、それぞれ示されている。 As shown in FIGS. 6B and 6C, the light modulator constituting the magnetic domain wall movable spatial light modulation element (600a + 600b) according to the second embodiment emits light by changing the direction of polarization of the incident light. It has a light modulation section C to be used, and a first ferromagnetic exchange coupling section A and a second ferromagnetic exchange coupling section B arranged at both ends of the light modulation section C and having different coercive forces. In addition, in FIG. 6B and FIG. 6C, one of the optical modulators constituting the magnetic wall moving type spatial light modulation element 600a and the optical modulators constituting the magnetic wall moving spatial light modulation element 600b arranged on a straight line are shown. One is shown respectively.

1つ目の画素となる磁壁移動型空間光変調素子600aにおいて、第1強磁性交換結合部Aは、強磁性材料からなる第1強磁性層601a、602と、第1強磁性層601a、602の上に形成され、強磁性材料からなることで第1強磁性層601a、602と強磁性交換結合する第2強磁性層604a、604cと、スルーホール電極611、614と、を備える。また、第2強磁性層604a、604cの第1強磁性層601a、602とは反対の面には、透明電極層610aを備える。 In the domain wall moving type space light modulation element 600a to be the first pixel, the first ferromagnetic exchange coupling portion A is the first ferromagnetic layers 601a and 602 made of a ferromagnetic material and the first ferromagnetic layers 601a and 602. The second ferromagnetic layers 604a and 604c, which are formed on the surface and are made of a ferromagnetic material and are ferromagnetically exchange-coupled with the first ferromagnetic layers 601a and 602, and through-hole electrodes 611 and 614 are provided. Further, a transparent electrode layer 610a is provided on the surface of the second ferromagnetic layers 604a and 604c opposite to the first ferromagnetic layers 601a and 602.

磁壁移動型空間光変調素子600aにおける第1強磁性交換結合部Aでは、第1強磁性層601a、602と、第2強磁性層604a、604cとの間に、スルーホール電極611、614が配置されている。 In the first ferromagnetic exchange coupling portion A of the domain wall moving type spatial light modulation element 600a, through-hole electrodes 611 and 614 are arranged between the first ferromagnetic layers 601a and 602 and the second ferromagnetic layers 604a and 604c. Has been done.

磁壁移動型空間光変調素子600aにおいて、第2強磁性交換結合部Bは、強磁性材料からなる第1強磁性層601a、602と、第1強磁性層601a、602の上に形成され、強磁性材料からなることで第1強磁性層601a、602と強磁性交換結合する第2強磁性層604a、604cと、スルーホール電極612、613と、を備える。また、第2強磁性層604a、604cの第1強磁性層601a、602とは反対の面には、透明電極層610aを備える。 In the domain wall moving type space optical modulation element 600a, the second ferromagnetic exchange coupling portion B is formed on the first ferromagnetic layers 601a and 602 and the first ferromagnetic layers 601a and 602 made of a ferromagnetic material, and is strong. The second ferromagnetic layers 604a and 604c, which are made of a magnetic material and are ferromagnetically exchange-coupled with the first ferromagnetic layers 601a and 602, and through-hole electrodes 612 and 613 are provided. Further, a transparent electrode layer 610a is provided on the surface of the second ferromagnetic layers 604a and 604c opposite to the first ferromagnetic layers 601a and 602.

磁壁移動型空間光変調素子600aにおける第2強磁性交換結合部Bでは、第2強磁性層604a、604cと、透明電極層610aとの間に、スルーホール電極612、613が配置されている。 In the second ferromagnetic exchange coupling portion B of the domain wall moving type spatial light modulation element 600a, through-hole electrodes 612 and 613 are arranged between the second ferromagnetic layers 604a and 604c and the transparent electrode layer 610a.

2つ目の画素となる磁壁移動型空間光変調素子600bにおいて、第1強磁性交換結合部Aは、強磁性材料からなる第1強磁性層601b、602と、第1強磁性層601b、602の上に形成され、強磁性材料からなることで第1強磁性層601b、602と強磁性交換結合する第2強磁性層604b、604dと、スルーホール電極611、617と、を備える。また、第2強磁性層604b、604dの第1強磁性層601b、602とは反対の面には、透明電極層610bを備える。 In the domain wall moving type space light modulation element 600b to be the second pixel, the first ferromagnetic exchange coupling portion A is the first ferromagnetic layers 601b and 602 made of a ferromagnetic material and the first ferromagnetic layers 601b and 602. The second ferromagnetic layers 604b and 604d, which are formed on the surface and are made of a ferromagnetic material and are ferromagnetically exchange-coupled with the first ferromagnetic layers 601b and 602, and through-hole electrodes 611 and 617 are provided. Further, a transparent electrode layer 610b is provided on the surface of the second ferromagnetic layers 604b and 604d opposite to the first ferromagnetic layers 601b and 602.

磁壁移動型空間光変調素子600bにおける第1強磁性交換結合部Aでは、第1強磁性層601b、602と、第2強磁性層604b、604dとの間に、スルーホール電極611、617が配置されている。 In the first ferromagnetic exchange coupling portion A of the domain wall moving type spatial light modulation element 600b, through-hole electrodes 611 and 617 are arranged between the first ferromagnetic layers 601b and 602 and the second ferromagnetic layers 604b and 604d. Has been done.

磁壁移動型空間光変調素子600bにおいて、第2強磁性交換結合部Bは、強磁性材料からなる第1強磁性層601b、602と、第1強磁性層601b、602の上に形成され、強磁性材料からなることで第1強磁性層601b、602と強磁性交換結合する第2強磁性層604b、604dと、スルーホール電極615、616と、を備える。また、第2強磁性層604b、604dの第1強磁性層601b、602とは反対の面には、透明電極層610bを備える。 In the domain wall moving type space optical modulation element 600b, the second ferromagnetic exchange coupling portion B is formed on the first ferromagnetic layers 601b and 602 and the first ferromagnetic layers 601b and 602 made of a ferromagnetic material, and is strong. The second ferromagnetic layers 604b and 604d, which are made of a magnetic material and are ferromagnetically exchange-coupled with the first ferromagnetic layers 601b and 602, and through-hole electrodes 615 and 616 are provided. Further, a transparent electrode layer 610b is provided on the surface of the second ferromagnetic layers 604b and 604d opposite to the first ferromagnetic layers 601b and 602.

磁壁移動型空間光変調素子600bにおける第2強磁性交換結合部Bでは、第2強磁性層604b、604dと、透明電極層610bとの間に、スルーホール電極615、616が配置されている。 In the second ferromagnetic exchange coupling portion B of the domain wall moving type spatial light modulation element 600b, through-hole electrodes 615 and 616 are arranged between the second ferromagnetic layers 604b and 604d and the transparent electrode layer 610b.

そして、磁壁移動型空間光変調素子600aおよび600bにおいて、第1強磁性層601a、601b、および602、第2強磁性層604a、604b、604c、および604d、スルーホール電極611、612、613、614、615、616、および617、および透明電極層610a、610b以外の部位は、絶縁材料606で形成されている。 Then, in the domain wall moving type spatial light modulation elements 600a and 600b, the first ferromagnetic layers 601a, 601b, and 602, the second ferromagnetic layers 604a, 604b, 604c, and 604d, and the through-hole electrodes 611, 612, 613, 614 , 615, 616, and 617, and the parts other than the transparent electrode layers 610a and 610b are formed of the insulating material 606.

また、磁壁移動型空間光変調素子600aにおいては、第1強磁性層601a、および602に、パルス電流源609aが接続されることで、パルス電流を印加可能となっている。また、磁壁移動型空間光変調素子600bにおいては、第1強磁性層601b、および602に、パルス電流源609bが接続されることで、パルス電流を印加可能となっている。 Further, in the domain wall moving type spatial light modulation element 600a, the pulse current can be applied by connecting the pulse current source 609a to the first ferromagnetic layers 601a and 602. Further, in the domain wall moving type spatial light modulation element 600b, a pulse current can be applied by connecting the pulse current source 609b to the first ferromagnetic layer 601b and 602.

[第1強磁性交換結合部]
図6Bに示される本発明の磁壁移動型空間光変調素子(600a+600b)のF−F’断面には、直線状に配置された、磁壁移動型空間光変調素子600aを構成する1つの光変調体と、磁壁移動型空間光変調素子600bを構成する1つの光変調体と、が示されている。そして、1つの第1強磁性交換結合部Aが、光変調部Cの両端に配置された2つの第2強磁性交換結合部Bの間に介在して配置されている。
[First ferromagnetic exchange coupling part]
One light modulator constituting the magnetic wall moving space light modulation element 600a arranged linearly on the FF'cross section of the magnetic wall moving space light modulation element (600a + 600b) shown in FIG. 6B. And one light modulator constituting the magnetic wall moving type spatial light modulation element 600b are shown. Then, one first ferromagnetic exchange coupling portion A is arranged between the two second ferromagnetic exchange coupling portions B arranged at both ends of the optical modulation portion C.

図6Cに示される本発明の磁壁移動型空間光変調素子(600a+600b)のG−G’断面には、直線状に配置された、磁壁移動型空間光変調素子600aを構成するもう1つの光変調体と、磁壁移動型空間光変調素子600bを構成するもう1つの光変調体と、が示されている。そして、1つの第1強磁性交換結合部Bが、光変調部Cの両端に配置された2つの第2強磁性交換結合部Aの間に介在して配置されている。 Another light modulation constituting the magnetic wall moving space light modulation element 600a arranged linearly on the GG'cross section of the magnetic wall moving space light modulation element (600a + 600b) shown in FIG. 6C. A body and another light modulator that constitutes the magnetic wall moving spatial light modulator 600b are shown. Then, one first ferromagnetic exchange coupling portion B is arranged between the two second ferromagnetic exchange coupling portions A arranged at both ends of the optical modulation portion C.

そして、磁壁移動型空間光変調素子(600a+600b)を構成するそれぞれの光変調体においては、光変調部Cと第1強磁性交換結合部Aおよび第2強磁性交換結合部Bの上面は、連続して面一として形成されている。 Then, in each of the light modulators constituting the domain wall moving type spatial light modulation element (600a + 600b), the upper surfaces of the light modulation unit C, the first ferromagnetic exchange coupling portion A, and the second ferromagnetic exchange coupling portion B are continuous. It is formed flush with each other.

(第1強磁性層)
図6Bに示される本発明の第2実施形態において、磁壁移動型空間光変調素子600aの第1強磁性交換結合部Aにおける第1強磁性層602は、第2強磁性層604aの下に形成されている。また、図6Cにおいて、磁壁移動型空間光変調素子600aの第1強磁性交換結合部Aにおける第1強磁性層601aは、第2強磁性層604cの下に形成されている。
(First ferromagnetic layer)
In the second embodiment of the present invention shown in FIG. 6B, the first ferromagnetic layer 602 in the first ferromagnetic exchange coupling portion A of the domain wall moving spatial light modulation element 600a is formed under the second ferromagnetic layer 604a. Has been done. Further, in FIG. 6C, the first ferromagnetic layer 601a in the first ferromagnetic exchange coupling portion A of the domain wall moving spatial light modulation element 600a is formed under the second ferromagnetic layer 604c.

図6Bに示される本発明の第2実施形態において、磁壁移動型空間光変調素子600bの第1強磁性交換結合部Aにおける第1強磁性層602は、第2強磁性層604bの下に形成されている。また、図6Cにおいて、磁壁移動型空間光変調素子600bの第1強磁性交換結合部Aにおける第1強磁性層601bは、第2強磁性層604dの下に形成されている。 In the second embodiment of the present invention shown in FIG. 6B, the first ferromagnetic layer 602 in the first ferromagnetic exchange coupling portion A of the domain wall moving spatial light modulation element 600b is formed under the second ferromagnetic layer 604b. Has been done. Further, in FIG. 6C, the first ferromagnetic layer 601b in the first ferromagnetic exchange coupling portion A of the domain wall moving spatial light modulation element 600b is formed under the second ferromagnetic layer 604d.

また、図6A〜図6Cに示されるように、本発明の第2実施形態に係る磁壁移動型空間光変調素子600aにおいては、第1強磁性層601a、および602に、パルス電流源609aが接続されることで、パルス電流を印加可能となっている。また、磁壁移動型空間光変調素子600bにおいては、第1強磁性層601b、および602に、パルス電流源609bが接続されることで、パルス電流を印加可能となっている。 Further, as shown in FIGS. 6A to 6C, in the magnetic domain wall moving type spatial light modulation element 600a according to the second embodiment of the present invention, the pulse current source 609a is connected to the first ferromagnetic layer 601a and 602. By doing so, it is possible to apply a pulse current. Further, in the domain wall moving type spatial light modulation element 600b, a pulse current can be applied by connecting the pulse current source 609b to the first ferromagnetic layer 601b and 602.

(第2強磁性層)
図6Bに示される本発明の第2実施形態において、磁壁移動型空間光変調素子600aの第1強磁性交換結合部Aにおける第2強磁性層604aは、第1強磁性層602の上に形成されている。また、図6Cにおいては、磁壁移動型空間光変調素子600aの第1強磁性交換結合部Aにおける第2強磁性層604cは、第1強磁性層601aの上に形成されている。
(Second ferromagnetic layer)
In the second embodiment of the present invention shown in FIG. 6B, the second ferromagnetic layer 604a in the first ferromagnetic exchange coupling portion A of the magnetic domain wall moving spatial light modulation element 600a is formed on the first ferromagnetic layer 602. Has been done. Further, in FIG. 6C, the second ferromagnetic layer 604c in the first ferromagnetic exchange coupling portion A of the domain wall moving spatial light modulation element 600a is formed on the first ferromagnetic layer 601a.

図6Bに示される本発明の第2実施形態において、磁壁移動型空間光変調素子600bの第1強磁性交換結合部Aにおける第2強磁性層604bは、第1強磁性層602の上に形成されている。また、図6Cにおいて、磁壁移動型空間光変調素子600bの第1強磁性交換結合部Aにおける第2強磁性層604dは、第1強磁性層601bの上に形成されている。 In the second embodiment of the present invention shown in FIG. 6B, the second ferromagnetic layer 604b in the first ferromagnetic exchange coupling portion A of the magnetic domain wall moving spatial light modulation element 600b is formed on the first ferromagnetic layer 602. Has been done. Further, in FIG. 6C, the second ferromagnetic layer 604d in the first ferromagnetic exchange coupling portion A of the domain wall moving spatial light modulation element 600b is formed on the first ferromagnetic layer 601b.

(スルーホール電極)
図6Bに示される本発明の第2実施形態において、磁壁移動型空間光変調素子600aの第1強磁性交換結合部Aでは、スルーホール電極611は、第1強磁性層602と、第2強磁性層604aとの間に配置されている。また、図6Cにおいて、磁壁移動型空間光変調素子600aの第1強磁性交換結合部Aにおけるスルーホール電極614は、第1強磁性層601aと第2強磁性層604cとの間に配置されている。
(Through hole electrode)
In the second embodiment of the present invention shown in FIG. 6B, in the first ferromagnetic exchange coupling portion A of the domain wall moving type spatial light modulation element 600a, the through-hole electrode 611 has the first ferromagnetic layer 602 and the second strong. It is arranged between the magnetic layer 604a and the magnetic layer 604a. Further, in FIG. 6C, the through-hole electrode 614 in the first ferromagnetic exchange coupling portion A of the domain wall moving spatial light modulation element 600a is arranged between the first ferromagnetic layer 601a and the second ferromagnetic layer 604c. There is.

図6Bに示される本発明の第2実施形態において、磁壁移動型空間光変調素子600bの第1強磁性交換結合部Aでは、スルーホール電極611は、第1強磁性層602と、第2強磁性層604bとの間に配置されている。また、図6Cにおいて、磁壁移動型空間光変調素子600bの第1強磁性交換結合部Aにおけるスルーホール電極617は、第1強磁性層601bと第2強磁性層604dとの間に配置されている。 In the second embodiment of the present invention shown in FIG. 6B, in the first ferromagnetic exchange coupling portion A of the magnetic domain wall moving type spatial light modulation element 600b, the through-hole electrode 611 has the first ferromagnetic layer 602 and the second strong. It is arranged between the magnetic layer 604b and the magnetic layer 604b. Further, in FIG. 6C, the through-hole electrode 617 in the first ferromagnetic exchange coupling portion A of the magnetic domain wall moving spatial light modulation element 600b is arranged between the first ferromagnetic layer 601b and the second ferromagnetic layer 604d. There is.

なお、第2実施形態に係る磁壁移動型空間光変調素子(600a+600b)においては、スルーホール電極611、612、613、614、615、616、617は、絶縁部材606からなる層に形成され、磁壁移動型空間光変調素子600の所定の位置に積層配置されている。 In the magnetic wall moving type spatial light modulation element (600a + 600b) according to the second embodiment, the through-hole electrodes 611, 612, 613, 614, 615, 616, and 617 are formed in a layer made of an insulating member 606, and the magnetic wall. The mobile spatial light modulation elements 600 are stacked and arranged at predetermined positions.

[第2強磁性交換結合部]
上記の通り、図6Bに示される本発明の第2実施形態に係る磁壁移動型空間光変調素子(600a+600b)のF−F’断面には、直線状に配置された、磁壁移動型空間光変調素子600aを構成する1つの光変調体と、磁壁移動型空間光変調素子600bを構成する1つの光変調体と、が示されており、1つの第1強磁性交換結合部Aが、光変調部Cの両端に配置された2つの第2強磁性交換結合部Bの間に介在して配置されている。
[Second ferromagnetic exchange coupling part]
As described above, the domain wall moving spatial light modulation element (600a + 600b) according to the second embodiment of the present invention shown in FIG. 6B is linearly arranged on the FF'cross section. One optical modulator constituting the element 600a and one optical modulator constituting the domain wall moving spatial light modulator 600b are shown, and one first ferromagnetic exchange coupling portion A is optically modulated. It is arranged between two second ferromagnetic exchange coupling portions B arranged at both ends of the portion C.

また、図6Cに示される本発明の第2実施形態に係る磁壁移動型空間光変調素子(600a+600b)のG−G’断面には、直線状に配置された、磁壁移動型空間光変調素子600aを構成するもう1つの光変調体と、磁壁移動型空間光変調素子600bを構成するもう1つの光変調体と、が示されており、1つの第1強磁性交換結合部Bが、光変調部Cの両端に配置された2つの第2強磁性交換結合部Aの間に介在して配置されている。 Further, the magnetic wall moving spatial light modulation element 600a is linearly arranged on the GG'cross section of the magnetic wall moving spatial light modulation element (600a + 600b) according to the second embodiment of the present invention shown in FIG. 6C. Another light modulator constituting the above and another optical modulator constituting the domain wall moving spatial light modulation element 600b are shown, and one first ferromagnetic exchange coupling portion B is optical modulation. It is arranged between two second ferromagnetic exchange coupling parts A arranged at both ends of the part C.

そして、磁壁移動型空間光変調素子(600a+600b)を構成するそれぞれの光変調体においては、光変調部Cと第1強磁性交換結合部Aおよび第2強磁性交換結合部Bの上面は、連続して面一として形成されている。 Then, in each of the light modulators constituting the domain wall moving type spatial light modulation element (600a + 600b), the upper surfaces of the light modulation unit C, the first ferromagnetic exchange coupling portion A, and the second ferromagnetic exchange coupling portion B are continuous. It is formed flush with each other.

(第1強磁性層)
図6Bに示される本発明の第2実施形態において、磁壁移動型空間光変調素子600aの第2強磁性交換結合部Bにおける第1強磁性層601bは、第2強磁性層604aの下に形成されている。また、図6Cにおいて、磁壁移動型空間光変調素子600aの第2強磁性交換結合部Bにおける第1強磁性層602は、第2強磁性層604cの下に形成されている。
(First ferromagnetic layer)
In the second embodiment of the present invention shown in FIG. 6B, the first ferromagnetic layer 601b in the second ferromagnetic exchange coupling portion B of the magnetic domain wall moving spatial light modulation element 600a is formed under the second ferromagnetic layer 604a. Has been done. Further, in FIG. 6C, the first ferromagnetic layer 602 in the second ferromagnetic exchange coupling portion B of the domain wall moving spatial light modulation element 600a is formed under the second ferromagnetic layer 604c.

図6Bに示される本発明の第2実施形態において、磁壁移動型空間光変調素子600bの第1強磁性交換結合部Bにおける第1強磁性層602は、第2強磁性層604bの下に形成されている。また、図6Cにおいて、磁壁移動型空間光変調素子600bの第2強磁性交換結合部Bにおける第1強磁性層602は、第2強磁性層604dの下に形成されている。 In the second embodiment of the present invention shown in FIG. 6B, the first ferromagnetic layer 602 in the first ferromagnetic exchange coupling portion B of the magnetic domain wall moving spatial light modulation element 600b is formed under the second ferromagnetic layer 604b. Has been done. Further, in FIG. 6C, the first ferromagnetic layer 602 in the second ferromagnetic exchange coupling portion B of the domain wall moving spatial light modulation element 600b is formed under the second ferromagnetic layer 604d.

(第2強磁性層)
図6Bに示される本発明の第2実施形態において、磁壁移動型空間光変調素子600aの第2強磁性交換結合部Bにおける第2強磁性層604aは、第1強磁性層601aの上に形成されている。また、図6Cにおいては、磁壁移動型空間光変調素子600aの第2強磁性交換結合部Bにおける第2強磁性層604cは、第1強磁性層602の上に形成されている。
(Second ferromagnetic layer)
In the second embodiment of the present invention shown in FIG. 6B, the second ferromagnetic layer 604a in the second ferromagnetic exchange coupling portion B of the domain wall moving spatial light modulation element 600a is formed on the first ferromagnetic layer 601a. Has been done. Further, in FIG. 6C, the second ferromagnetic layer 604c in the second ferromagnetic exchange coupling portion B of the magnetic domain wall moving type spatial light modulation element 600a is formed on the first ferromagnetic layer 602.

図6Bに示される本発明の第2実施形態において、磁壁移動型空間光変調素子600bの第2強磁性交換結合部Bにおける第2強磁性層604bは、第1強磁性層601bの上に形成されている。また、図6Cにおいて、磁壁移動型空間光変調素子600bの第2強磁性交換結合部Bにおける第2強磁性層604dは、第1強磁性層602の上に形成されている。 In the second embodiment of the present invention shown in FIG. 6B, the second ferromagnetic layer 604b in the second ferromagnetic exchange coupling portion B of the magnetic domain wall moving spatial light modulation element 600b is formed on the first ferromagnetic layer 601b. Has been done. Further, in FIG. 6C, the second ferromagnetic layer 604d in the second ferromagnetic exchange coupling portion B of the magnetic domain wall moving spatial light modulation element 600b is formed on the first ferromagnetic layer 602.

(スルーホール電極)
図6Bに示される本発明の第2実施形態において、磁壁移動型空間光変調素子600aの第2強磁性交換結合部Bでは、スルーホール電極612は、第2強磁性層604aと透明電極層610aとの間に配置されている。また、図6Cにおいて、磁壁移動型空間光変調素子600aの第2強磁性交換結合部Bにおけるスルーホール電極613は、第2強磁性層604cと透明電極層610aとの間に配置されている。
(Through hole electrode)
In the second embodiment of the present invention shown in FIG. 6B, in the second ferromagnetic exchange coupling portion B of the magnetic domain wall moving type spatial light modulation element 600a, the through-hole electrode 612 is the second ferromagnetic layer 604a and the transparent electrode layer 610a. It is placed between and. Further, in FIG. 6C, the through-hole electrode 613 in the second ferromagnetic exchange coupling portion B of the magnetic wall moving type spatial light modulation element 600a is arranged between the second ferromagnetic layer 604c and the transparent electrode layer 610a.

図6Bに示される本発明の第2実施形態において、磁壁移動型空間光変調素子600bの第2強磁性交換結合部Bでは、スルーホール電極615は、第2強磁性層604bと透明電極層610bとの間に配置されている。また、図6Cにおいて、磁壁移動型空間光変調素子600bの第2強磁性交換結合部Bにおけるスルーホール電極616は、第2強磁性層604dと透明電極層610bとの間に配置されている。 In the second embodiment of the present invention shown in FIG. 6B, in the second ferromagnetic exchange coupling portion B of the magnetic domain wall moving spatial light modulation element 600b, the through-hole electrode 615 is the second ferromagnetic layer 604b and the transparent electrode layer 610b. It is placed between and. Further, in FIG. 6C, the through-hole electrode 616 in the second ferromagnetic exchange coupling portion B of the magnetic domain wall moving type spatial light modulation element 600b is arranged between the second ferromagnetic layer 604d and the transparent electrode layer 610b.

[光変調部]
図6A〜図6Cに示される第2実施形態に係る磁壁移動型空間光変調素子(600a+600b)を構成する4つの光変調体においては、光変調部Cは、所定方向に延びる平板状(長方形)に形成され、その両端に第1強磁性交換結合部Aおよび第2強磁性交換結合部Bが配置されている。そして、光変調部Cと、第1強磁性交換結合部Aおよび第2強磁性交換結合部Bの上面は、連続して面一として形成されている。
[Optical modulator]
In the four light modulators constituting the domain wall movable spatial light modulation element (600a + 600b) according to the second embodiment shown in FIGS. 6A to 6C, the light modulation unit C has a flat plate shape (rectangular shape) extending in a predetermined direction. The first ferromagnetic exchange coupling portion A and the second ferromagnetic exchange coupling portion B are arranged at both ends thereof. The optical modulation section C and the upper surfaces of the first ferromagnetic exchange coupling section A and the second ferromagnetic exchange coupling section B are continuously formed to be flush with each other.

すなわち、第2実施形態に係る磁壁移動型空間光変調素子(600a+600b)を構成する4つの光変調体において、光変調部Cは、第2強磁性層604aの連続層、604bの連続層、604cの連続層、および604dの連続層となっており、それぞれの光変調体において、第1強磁性交換結合部Aにおける第2強磁性層、および第2強磁性交換結合部Bにおける第2強磁性層と、同一層として構成されている。 That is, in the four optical modulators constituting the domain wall moving space optical modulator (600a + 600b) according to the second embodiment, the optical modulator C is a continuous layer of the second ferromagnetic layer 604a, a continuous layer of 604b, and 604c. In each photomodulator, the second ferromagnet in the first ferromagnet exchange coupling part A and the second ferromagnetism in the second ferromagnetism exchange coupling part B are formed as a continuous layer of 604d and a continuous layer of 604d. It is configured as the same layer as the layer.

また、第2実施形態に係る磁壁移動型空間光変調素子(600a+600b)は、略長方形の光変調部Cを有する4個の光変調体を備えており、第1方向に2個ずつの光変調体を配置し、長方形の長辺が略平行となるように第2方向に2列に配置されている。そして、隣り合った列の光変調体の端部は、第1強磁性交換結合部と第2強磁性交換結合部とが交互に配置され、隣り合った列の光変調体において、第1強磁性交換結合部および第2強磁性交換結合部の第1強磁性層は、共有されている。 Further, the magnetic wall moving type spatial light modulation element (600a + 600b) according to the second embodiment includes four light modulators having a substantially rectangular light modulation unit C, and two light modulations are provided in each of the first directions. The bodies are arranged in two rows in the second direction so that the long sides of the rectangle are substantially parallel. Then, at the end of the optical modulators in the adjacent rows, the first ferromagnetic exchange coupling portion and the second ferromagnetic exchange coupling portion are alternately arranged, and in the optical modulators in the adjacent rows, the first strong The first ferromagnetic layer of the magnetic exchange coupling portion and the second ferromagnetic exchange coupling portion is shared.

第2実施形態に係る磁壁移動型空間光変調素子(600a+600b)は、2画素に相当する素子を上記の構成として配置することにより、駆動電流の増加をともなうことなく、より開口率が向上した磁壁移動型空間光変調素子を実現することができる。 The magnetic wall movable spatial light modulation element (600a + 600b) according to the second embodiment is a magnetic wall in which the aperture ratio is further improved without increasing the drive current by arranging the elements corresponding to two pixels in the above configuration. A mobile spatial light modulation element can be realized.

また、第2実施形態に係る磁壁移動型空間光変調素子(600a+600b)は、隣り合った光変調体において、介在する第1強磁性交換結合部および第2強磁性交換結合部の第1強磁性層が共有されることにより、磁壁移動型空間光変調素子の開口率をより向上させることができる。 Further, in the magnetic wall moving type spatial light modulation element (600a + 600b) according to the second embodiment, in the adjacent light modulator, the first ferromagnetism of the first ferromagnetism exchange coupling portion and the second ferromagnetism exchange coupling portion intervening. By sharing the layers, the aperture ratio of the domain wall movable spatial light modulation element can be further improved.

[透明電極層]
図6A〜図6Cに示される第2実施形態に係る磁壁移動型空間光変調素子(600a+600b)においては、透明電極層610a、610bは、第2強磁性層604a、604b、604c、604dの上に、第1強磁性層601a、601b、602とは反対の面に、配置されている。
[Transparent electrode layer]
In the magnetic domain wall moving type spatial light modulation element (600a + 600b) according to the second embodiment shown in FIGS. 6A to 6C, the transparent electrode layers 610a and 610b are placed on the second ferromagnetic layers 604a, 604b, 604c and 604d. , The first ferromagnetic layers 601a, 601b, 602 are arranged on the opposite surface.

(駆動電流)
図6A〜図6Cにおいて、第2実施形態に係る磁壁移動型空間光変調素子600aにおける駆動電流605aは、図6Bに示されるF−F’断面図においては、第1強磁性交換結合部Aの第1強磁性層602から第2強磁性層604aに入り、光変調層Cの中を右から左に移動する。その後、第2強磁性交換結合部Bに到達すると、スルーホール電極612を通って透明電極層610aに入り、透明電極層610aの内部を左から右に折り返して移動する。
(Drive current)
In FIGS. 6A to 6C, the drive current 605a in the magnetic domain wall moving space optical modulation element 600a according to the second embodiment is the first ferromagnetic exchange coupling portion A in the FF'cross-sectional view shown in FIG. 6B. It enters the second ferromagnetic layer 604a from the first ferromagnetic layer 602 and moves from right to left in the optical modulation layer C. After that, when it reaches the second ferromagnetic exchange coupling portion B, it enters the transparent electrode layer 610a through the through-hole electrode 612, and moves by folding back from left to right inside the transparent electrode layer 610a.

続いて、磁壁移動型空間光変調素子600aにおける駆動電流605aは、図6Cに示されるG−G’断面図に示されるように、透明電極層610aから、隣の光変調体の端部のスルーホール電極613を通って第2強磁性交換結合部Bの第2強磁性層604cに入り、光変調層Cの中を右から左に移動し、光変調層Cの端部の第1強磁性交換結合部Aに到達した後、第1強磁性交換結合部Aの第1強磁性層601aから流出する。 Subsequently, the drive current 605a in the domain wall moving type space optical modulation element 600a is passed through the end portion of the adjacent optical modulator from the transparent electrode layer 610a as shown in the GG'cross section shown in FIG. 6C. It enters the second ferromagnet layer 604c of the second ferromagnet exchange coupling portion B through the hole electrode 613, moves from right to left in the photomodulation layer C, and first ferromagnetism at the end of the photomodulation layer C. After reaching the exchange coupling portion A, it flows out from the first ferromagnetic layer 601a of the first ferromagnetic exchange coupling portion A.

同様に、第2実施形態に係る磁壁移動型空間光変調素子600bにおける駆動電流605bは、図6Bに示されるF−F’断面図においては、第1強磁性交換結合部Aの第1強磁性層602から第2強磁性層604bに入り、光変調層Cの中を左から右に移動する。その後、第2強磁性交換結合部Bに到達すると、スルーホール電極615を通って透明電極層610bに入り、透明電極層610bの内部を右から左に折り返して移動する。 Similarly, the drive current 605b in the domain wall moving space optical modulation element 600b according to the second embodiment is the first ferromagnetism of the first ferromagnetism exchange coupling portion A in the FF'cross-sectional view shown in FIG. 6B. It enters the second ferromagnetic layer 604b from the layer 602 and moves from left to right in the optical modulation layer C. After that, when it reaches the second ferromagnetic exchange coupling portion B, it enters the transparent electrode layer 610b through the through-hole electrode 615, and moves by turning back from right to left inside the transparent electrode layer 610b.

続いて、磁壁移動型空間光変調素子600bにおける駆動電流605bは、図6Cに示されるG−G’断面図に示されるように、透明電極層610bから、隣の光変調体の端部のスルーホール電極616を通って第2強磁性交換結合部Bの第2強磁性層604dに入り、光変調層Cの中を左から右に移動し、光変調層Cの端部の第1強磁性交換結合部Aに到達した後、第1強磁性交換結合部Aの第1強磁性層601bから流出する。 Subsequently, the drive current 605b in the domain wall moving type space optical modulation element 600b is passed through the end portion of the adjacent optical modulator from the transparent electrode layer 610b as shown in the GG'cross-sectional view shown in FIG. 6C. It enters the second ferromagnet layer 604d of the second ferromagnet exchange coupling portion B through the hole electrode 616, moves from left to right in the photomodulation layer C, and first ferromagnetism at the end of the photomodulation layer C. After reaching the exchange coupling portion A, it flows out from the first ferromagnetic layer 601b of the first ferromagnetic exchange coupling portion A.

[磁気特性]
第2実施形態に係る磁壁移動型空間光変調素子(600a+600b)の磁気特性について、以下に説明する。
[Magnetic characteristics]
The magnetic characteristics of the domain wall movable spatial light modulation element (600a + 600b) according to the second embodiment will be described below.

磁壁移動型空間光変調素子600aにおける、透明電極層610aを利用する第1強磁性交換結合部Aについてみると、図6Bに示されるように、第1強磁性交換結合部Aにおける第2強磁性層604aは、第1強磁性層602の上に形成され、また、図6Cに示されるように、第1強磁性交換結合部Aにおける第2強磁性層604cは、第1強磁性層601aの上に形成されている。そして、第2強磁性層604aおよび層604cは、第1強磁性層602および601aと、強磁性交換結合している。 Looking at the first ferromagnetism exchange coupling part A using the transparent electrode layer 610a in the domain wall moving type space light modulation element 600a, as shown in FIG. 6B, the second ferromagnetism in the first ferromagnetism exchange coupling part A The layer 604a is formed on the first ferromagnetic layer 602, and as shown in FIG. 6C, the second ferromagnetic layer 604c in the first ferromagnetic exchange coupling portion A is the first ferromagnetic layer 601a. Formed on top. The second ferromagnetic layer 604a and the layer 604c are ferromagnetically exchange-coupled with the first ferromagnetic layers 602 and 601a.

また同様に、磁壁移動型空間光変調素子600aにおける、透明電極層610aを利用する第2強磁性交換結合部Bについてみると、図6Bに示されるように、第1強磁性交換結合部Bにおける第2強磁性層604aが、第1強磁性層601aの上に形成され、また、図6Cに示されるように、第2強磁性交換結合部Bにおける第2強磁性層604cは、第1強磁性層602の上に形成されている。そして、第2強磁性層604aおよび層604cは、第1強磁性層601aおよび602と、強磁性交換結合している。 Similarly, looking at the second ferromagnetic exchange coupling portion B using the transparent electrode layer 610a in the domain wall moving space optical modulation element 600a, as shown in FIG. 6B, the first ferromagnetic exchange coupling portion B The second ferromagnetic layer 604a is formed on the first ferromagnetic layer 601a, and as shown in FIG. 6C, the second ferromagnetic layer 604c in the second ferromagnetic exchange coupling portion B is the first strong. It is formed on the magnetic layer 602. The second ferromagnetic layer 604a and the layer 604c are ferromagnetically exchange-coupled with the first ferromagnetic layers 601a and 602.

そして、上述した磁壁発生メカニズムに基づき、形成した強磁性交換結合を利用して、移動型空間光変調素子600aを構成する2つの光変調体の光変調部Cに、磁壁603aおよび603cを形成することで、磁壁移動型空間光変調素子として機能させる。 Then, based on the above-mentioned domain wall generation mechanism, the domain walls 603a and 603c are formed in the optical modulation units C of the two light modulators constituting the mobile spatial light modulation element 600a by utilizing the formed ferromagnetic exchange coupling. As a result, it functions as a domain wall moving type spatial light modulation element.

具体的には、磁壁移動型空間光変調素子600aにおいて、図6BにF−F’断面図として示される光変調体の光変調部においては、第1強磁性交換結合部Aの磁化方向は上向きに設計されている一方で、第2強磁性交換結合部Bの磁化方向は下向きに設計されている。 Specifically, in the magnetic wall moving type spatial light modulation element 600a, in the light modulation section of the light modulator shown as the FF'cross-sectional view in FIG. 6B, the magnetization direction of the first ferromagnetic exchange coupling section A is upward. On the other hand, the magnetization direction of the second ferromagnetic exchange coupling portion B is designed to be downward.

また、磁壁移動型空間光変調素子600aにおいて、図6CにG−G’断面図として示される光変調体の光変調部では、第1強磁性交換結合部Aの磁化方向は下向きに設計されている一方で、第2強磁性交換結合部Bの磁化方向は上向きに設計されている。 Further, in the magnetic wall moving type spatial light modulation element 600a, in the light modulation section of the light modulator shown as a GG'cross section in FIG. 6C, the magnetization direction of the first ferromagnetic exchange coupling section A is designed to be downward. On the other hand, the magnetization direction of the second ferromagnetic exchange coupling portion B is designed to be upward.

磁壁移動型空間光変調素子600aにおけるそれぞれの光変調体の光変調部Cには、両強磁性交換結合部を結ぶ方向に対して直交する面上に延びる、磁壁603aおよび603cが形成され、磁壁603aおよび603cそれぞれの両側に形成される磁区の磁化方向は、互いに逆方向となる。このような磁壁603aおよび603cを有する光変調部Cを形成することで、磁壁移動型空間光変調素子として機能させることができる。 The domain wall 603a and 603c extending on a plane orthogonal to the direction connecting the two ferromagnetic exchange coupling portions are formed in the domain wall C of each optical modulator in the domain wall moving space optical modulation element 600a. The magnetization directions of the magnetic domains formed on both sides of 603a and 603c are opposite to each other. By forming the light modulation section C having such magnetic walls 603a and 603c, it can function as a magnetic wall moving type spatial light modulation element.

すなわち、磁壁移動型空間光変調素子600aにおいて、図6BにF−F’断面図として示される光変調体の光変調部においては、磁壁603aよりも第1強磁性交換結合部A側の磁区の磁化方向D61は、下向きであり、磁壁603aよりも第2強磁性交換結合部B側の磁区の磁化方向D62は、上向きとなっている。 That is, in the domain wall moving type space photomodulator 600a, in the photomodulator of the photomodulator shown as the FF'cross-sectional view in FIG. 6B, the magnetic domain on the first ferromagnetic exchange coupling part A side of the domain wall 603a. The magnetization direction D61 is downward, and the magnetization direction D62 of the magnetic domain on the second ferromagnetic exchange coupling portion B side with respect to the domain wall 603a is upward.

また、磁壁移動型空間光変調素子600aにおいて、図6CにG−G’断面図として示される光変調体の光変調部においては、磁壁603cよりも第1強磁性交換結合部A側の磁区の磁化方向D66は、上向きであり、磁壁603cよりも第2強磁性交換結合部B側の磁区の磁化方向D65は、下向きとなっている。 Further, in the domain wall moving type space optical modulation element 600a, in the optical domain of the optical modulator shown as a GG'cross section in FIG. 6C, the magnetic domain on the first ferromagnetic exchange coupling portion A side of the domain wall 603c. The magnetization direction D66 is upward, and the magnetization direction D65 of the magnetic domain on the second ferromagnetic exchange coupling portion B side with respect to the domain wall 603c is downward.

同様に、移動型空間光変調素子600bを構成する2つの光変調体の光変調部Cに、上述した磁壁発生メカニズムに基づいて、磁壁603bおよび603dを形成することで、磁壁移動型空間光変調素子として機能させる。 Similarly, by forming the domain walls 603b and 603d in the optical modulation section C of the two light modulators constituting the mobile spatial light modulation element 600b based on the above-mentioned domain wall generation mechanism, the domain wall mobile spatial light modulation Make it function as an element.

具体的には、磁壁移動型空間光変調素子600bにおいて、図6BにF−F’断面図として示される光変調体の光変調部においては、第1強磁性交換結合部Aの磁化方向は上向きに設計されている一方で、第2強磁性交換結合部Bの磁化方向は下向きに設計されている。 Specifically, in the magnetic wall moving type spatial light modulation element 600b, in the light modulation portion of the light modulator shown as the FF'cross-sectional view in FIG. 6B, the magnetization direction of the first ferromagnetic exchange coupling portion A is upward. On the other hand, the magnetization direction of the second ferromagnetic exchange coupling portion B is designed to be downward.

また、磁壁移動型空間光変調素子600bにおいて、図6CにG−G’断面図として示される光変調体の光変調部では、第1強磁性交換結合部Aの磁化方向は下向きに設計されている一方で、第2強磁性交換結合部Bの磁化方向は上向きに設計されている。 Further, in the magnetic wall moving type spatial light modulation element 600b, in the light modulation section of the light modulator shown as a GG'cross section in FIG. 6C, the magnetization direction of the first ferromagnetic exchange coupling section A is designed to be downward. On the other hand, the magnetization direction of the second ferromagnetic exchange coupling portion B is designed to be upward.

磁壁移動型空間光変調素子600bにおけるそれぞれの光変調体の光変調部Cには、両強磁性交換結合部を結ぶ方向に対して直交する面上に延びる、磁壁603bおよび603dが形成され、磁壁603bおよび603dそれぞれの両側に形成される磁区の磁化方向は、互いに逆方向となる。このような磁壁603bおよび603dを有する光変調部Cを形成することで、磁壁移動型空間光変調素子として機能させることができる。 Domain walls 603b and 603d extending on a plane orthogonal to the direction connecting the two ferromagnetic exchange coupling portions are formed in the photomodulator C of each photomodulator in the domain wall movable spatial photomodulator 600b, and the domain wall is formed. The magnetization directions of the magnetic domains formed on both sides of 603b and 603d are opposite to each other. By forming the optical modulation unit C having such domain walls 603b and 603d, it can function as a domain wall moving type spatial light modulation element.

すなわち、磁壁移動型空間光変調素子600bにおいて、図6BにF−F’断面図として示される光変調体の光変調部においては、磁壁603bよりも第1強磁性交換結合部A側の磁区の磁化方向D63は、下向きであり、磁壁603bよりも第2強磁性交換結合部B側の磁区の磁化方向D64は、上向きとなっている。 That is, in the domain wall moving type spatial photomodulator 600b, in the photomodulator of the photomodulator shown as the FF'cross section in FIG. 6B, the magnetic domain on the first ferromagnetic exchange coupling part A side of the domain wall 603b. The magnetization direction D63 is downward, and the magnetization direction D64 of the magnetic domain on the second ferromagnetic exchange coupling portion B side with respect to the domain wall 603b is upward.

また、磁壁移動型空間光変調素子600bにおいて、図6CにG−G’断面図として示される光変調体の光変調部においては、磁壁603dよりも第1強磁性交換結合部A側の磁区の磁化方向D68は、上向きであり、磁壁603dよりも第2強磁性交換結合部B側の磁区の磁化方向D67は、下向きとなっている。 Further, in the domain wall moving type space optical modulator 600b, in the optical domain of the optical modulator shown as a GG'cross section in FIG. 6C, the magnetic domain on the first ferromagnetic exchange coupling portion A side of the domain wall 603d. The magnetization direction D68 is upward, and the magnetization direction D67 of the magnetic domain on the second ferromagnetic exchange coupling portion B side with respect to the domain wall 603d is downward.

<磁壁移動型空間光変調器>
本発明の磁壁移動型空間光変調器は、複数の上記した磁壁移動型空間光変調素子を備える磁壁移動型空間光変調器であって、複数の磁壁移動型空間光変調素子が、第1方向と、第1方向に直交する第2方向と、に格子状に整列して配置されたものである。
<Magnetic wall moving spatial light modulator>
The domain wall moving space light modulator of the present invention is a domain wall moving space light modulator including a plurality of the above-mentioned domain wall moving space light modulators, and the plurality of domain wall moving space light modulators are in the first direction. And the second direction orthogonal to the first direction, and arranged in a grid pattern.

本発明の磁壁移動型空間光変調器は、特許文献2に記載の磁壁移動型空間光変調器90(図1A〜図1Cに示す)、特許文献3に記載の磁壁移動型空間光変調器100および200(図2A〜図2Bに示す)、および特許文献4に記載の磁壁移動型空間光変調器400(図3に示す)と、同様の構成とすることができる。 The domain wall moving spatial light modulator of the present invention includes the domain wall moving spatial light modulator 90 (shown in FIGS. 1A to 1C) described in Patent Document 2 and the domain wall moving spatial light modulator 100 described in Patent Document 3. And 200 (shown in FIGS. 2A to 2B), and the domain wall moving spatial light modulator 400 (shown in FIG. 3) described in Patent Document 4 can have the same configuration.

このため、以下に、特許文献2〜4に記載された磁壁移動型空間光変調器について説明する。 Therefore, the domain wall moving spatial light modulators described in Patent Documents 2 to 4 will be described below.

図1Cは、特許文献2に記載された磁壁移動型空間光変調器90の構成を示す上面図である。図1Cに示されるように、複数の特許文献2に係る磁壁移動型空間光変調素子91は、図示しない基板上にそれぞれ独立して作製され、整列される。本発明の磁壁移動型空間光変調器においても、例えば、上記の構成を採用することが可能である。 FIG. 1C is a top view showing the configuration of the domain wall movable spatial light modulator 90 described in Patent Document 2. As shown in FIG. 1C, the domain wall moving type spatial light modulation elements 91 according to Patent Document 2 are independently manufactured and arranged on a substrate (not shown). In the domain wall movable spatial light modulator of the present invention, for example, the above configuration can be adopted.

また、図2Aは、特許文献3に記載された磁壁移動型空間光変調器100の上面図であり、図2Bは、特許文献3に記載された磁壁移動型空間光変調器200の上面図である。 2A is a top view of the domain wall moving spatial light modulator 100 described in Patent Document 3, and FIG. 2B is a top view of the domain wall moving spatial light modulator 200 described in Patent Document 3. is there.

図2Aに示される磁壁移動型空間光変調器100においては、複数の磁壁移動型空間光変調素子10は、図示しない基板上にそれぞれ独立して作製され、整列される。そして、磁壁移動型空間光変調素子10は、光変調領域300と、第1磁化固定層11aと、第2磁化固定層21とを備える。 In the domain wall moving spatial light modulator 100 shown in FIG. 2A, the plurality of domain wall moving spatial light modulators 10 are independently manufactured and arranged on a substrate (not shown). The domain wall moving type spatial light modulation element 10 includes a light modulation region 300, a first magnetization fixing layer 11a, and a second magnetization fixing layer 21.

同様に、図2Bに示される磁壁移動型空間光変調器200においては、複数の磁壁移動型空間光変調素子20は、図示しない基板上にそれぞれ独立して作製され、整列される。そして、磁壁移動型空間光変調素子20は、光変調領域300と、第1磁化固定層11bと、第2磁化固定層21とを備える。 Similarly, in the domain wall moving spatial light modulator 200 shown in FIG. 2B, the plurality of domain wall moving spatial light modulators 20 are independently manufactured and arranged on a substrate (not shown). The domain wall moving type spatial light modulation element 20 includes a light modulation region 300, a first magnetization fixing layer 11b, and a second magnetization fixing layer 21.

図2Aに示される磁壁移動型空間光変調器100においては、両強磁性交換結合部が伸びる方向に関して、第1強磁性交換結合部の有する第1強磁性層(すなわち、第1磁化固定層11a)は、第2強磁性交換結合部の有する第1強磁性層(すなわち、第2磁化固定層21a)よりも長い。さらに、複数の磁壁移動型空間光変調素子10は格子状に整列しており、延びる方向に並ぶ他の磁壁移動型空間光変調素子10と、第1磁化固定層11aを共有している。 In the domain wall moving space optical modulator 100 shown in FIG. 2A, the first ferromagnetic layer (that is, the first magnetization fixed layer 11a) of the first ferromagnetic exchange coupling portion has a direction in which both ferromagnetic exchange coupling portions extend. ) Is longer than the first ferromagnetic layer (that is, the second magnetization fixed layer 21a) of the second ferromagnetic exchange coupling portion. Further, the plurality of domain wall moving type spatial light modulation elements 10 are arranged in a grid pattern, and share the first magnetization fixing layer 11a with other domain wall moving type spatial light modulation elements 10 arranged in the extending direction.

図2Aに示される磁壁移動型空間光変調器100においては、第1磁化固定層11aは第2磁化固定層21よりも延びる方向に長くなっていることで、第1磁化固定層11aは第2磁化固定層21よりも保磁力が小さくなり、その結果、両者間に保磁力差が発生する。本発明の磁壁移動型空間光変調器においても、例えば、上記の構成を採用することが可能である。 In the domain wall moving space optical modulator 100 shown in FIG. 2A, the first magnetization fixing layer 11a is longer in the extending direction than the second magnetization fixing layer 21, so that the first magnetization fixing layer 11a is the second. The coercive force is smaller than that of the magnetized fixed layer 21, and as a result, a coercive force difference is generated between the two. In the domain wall movable spatial light modulator of the present invention, for example, the above configuration can be adopted.

図2Bに示される磁壁移動型空間光変調器200においては、図2Aに示される磁壁移動型空間光変調器100における光変調部において、隣接する2つの磁壁移動型空間光変調素子の光変調部が、第1強磁性層上で繋がって構成される。 In the domain wall moving space light modulator 200 shown in FIG. 2B, in the optical modulation section of the domain wall moving space light modulator 100 shown in FIG. 2A, the optical modulation section of two adjacent domain wall moving space light modulation elements. However, they are connected and configured on the first ferromagnetic layer.

これにより、第1強磁性交換結合部1における第1強磁性層(第1磁化固定層11b)を長い形状にすることで、第2強磁性交換結合部2における第1強磁性層(第2磁化固定層21)との形状の違いにより保磁力差を設けることができる。また、第1磁化固定層11bをさらに微小化することができるため、磁壁移動型空間光変調器の開口率をさらに向上させることが可能となる。本発明の磁壁移動型空間光変調器においても、例えば、上記の構成を採用することが可能である。 As a result, the first ferromagnetic layer (first magnetization fixed layer 11b) in the first ferromagnetic exchange coupling portion 1 has a long shape, so that the first ferromagnetic layer (second magnetic exchange coupling portion 2) in the second ferromagnetic exchange coupling portion 2 has a long shape. A difference in coercive force can be provided due to the difference in shape from the magnetization fixing layer 21). Further, since the first magnetization fixed layer 11b can be further miniaturized, the aperture ratio of the domain wall movable spatial light modulator can be further improved. In the domain wall movable spatial light modulator of the present invention, for example, the above configuration can be adopted.

図3は、特許文献4に記載された磁壁移動型空間光変調器400の上面図である。図3に示される磁壁移動型空間光変調器400においては、複数の磁壁移動型空間光変調素子40は、図示しない基板上にそれぞれ独立して作製され、整列される。そして、磁壁移動型空間光変調素子40は、光変調領域300と、第1磁化固定層11cと、第2磁化固定層21とを備える。 FIG. 3 is a top view of the domain wall movable spatial light modulator 400 described in Patent Document 4. In the domain wall movable spatial light modulator 400 shown in FIG. 3, a plurality of domain wall movable spatial light modulators 40 are independently manufactured and arranged on a substrate (not shown). The domain wall moving type spatial light modulation element 40 includes a light modulation region 300, a first magnetization fixing layer 11c, and a second magnetization fixing layer 21.

図3に示される磁壁移動型空間光変調器400においては、第1強磁性交換結合部1における第1強磁性層(第1磁化固定層11c)が、隣接する2つの磁壁移動型空間光変調素子40間で共有して構成される。この構成により、隣接素子間の間隔を狭めて有効な光変調領域を増加させ、開口率を向上させることができる。本発明の磁壁移動型空間光変調器においても、例えば、上記の構成を採用することが可能である。 In the domain wall moving spatial light modulator 400 shown in FIG. 3, the first ferromagnetic layer (first magnetization fixed layer 11c) in the first ferromagnetic exchange coupling portion 1 is adjacent to two magnetic domain moving spatial light modulators. It is shared and configured among the elements 40. With this configuration, the distance between adjacent elements can be narrowed to increase the effective optical modulation region, and the aperture ratio can be improved. In the domain wall movable spatial light modulator of the present invention, for example, the above configuration can be adopted.

1、A 第1強磁性交換結合部
2、B 第2強磁性交換結合部
3、C 光変調部
9、59、69、509、609a、609b パルス電流源
10、20、40、50、60、91、500、600a、600b 磁壁移動型空間光変調素子
11、11a、11b、51、61、62、501、602 第1磁化固定層(第1強磁性層)
12、22 非磁性金属層
13、23 バッファ層
21、52、62、502、601a、601b 第2磁化固定層(第1強磁性層)
30、54、64、504a、504b、604a、604b、604c、604d 光変調層(第2強磁性層)
31、32 磁区
31a、32a 初期磁区
33、53、63、503a、503b、603a、603b、603c、603d 磁壁
90、100、200 磁壁移動型空間光変調器
300 光変調領域
55、65、505、605a、605b 駆動電流
506、606 絶縁部材
510、610a、610b 透明電極層
511、512、513、514、611、612、613、614、615、616、617 スルーホール電極
D1、D3、D51、D53、D61、D63、D65、D67 磁化の向き(下向き)
D2、D4、D52、D54、D62、D64、D66、D68 磁化の向き(上向き)
1, A 1st ferromagnetic exchange coupling part 2, B 2nd ferromagnetic exchange coupling part 3, C optical modulation part 9, 59, 69, 509, 609a, 609b Pulse current source 10, 20, 40, 50, 60, 91, 500, 600a, 600b Magnetic wall moving type space optical modulation element 11, 11a, 11b, 51, 61, 62, 501, 602 1st magnetization fixed layer (1st ferromagnetic layer)
12, 22 Non-magnetic metal layer 13, 23 Buffer layer 21, 52, 62, 502, 601a, 601b Second magnetization fixed layer (first ferromagnetic layer)
30, 54, 64, 504a, 504b, 604a, 604b, 604c, 604d Optical modulation layer (second ferromagnetic layer)
31, 32 Magnetic domain 31a, 32a Initial domain 33, 53, 63, 503a, 503b, 603a, 603b, 603c, 603d Domain wall 90, 100, 200 Domain wall mobile spatial light modulator 300 Optical modulation area 55, 65, 505, 605a , 605b Drive current 506, 606 Insulation member 510, 610a, 610b Transparent electrode layer 511, 512, 513, 514, 611, 612, 613, 614, 615, 616, 617 Through-hole electrode D1, D3, D51, D53, D61 , D63, D65, D67 Magnetization direction (downward)
D2, D4, D52, D54, D62, D64, D66, D68 Magnetization direction (upward)

Claims (5)

入射した光の偏光の向きを変化させて出射する光変調部と、
前記光変調部の両端に配置され、互いに異なる保磁力を有する、第1強磁性交換結合部と第2強磁性交換結合部と、
を有する光変調体を複数備える磁壁移動型空間光変調素子であって、
前記第1強磁性交換結合部および前記第2強磁性交換結合部はいずれも、
強磁性材料からなる第1強磁性層と、
前記第1強磁性層上に形成され、強磁性材料からなることで前記第1強磁性層と強磁性交換結合する第2強磁性層と、
スルーホール電極と、を備え、
前記第2強磁性層の前記第1強磁性層とは反対の面には、透明電極層を備え、
前記第1強磁性交換結合部では、前記第1強磁性層と前記第2強磁性層との間に、前記スルーホール電極が配置され、
前記第2強磁性交換結合部では、前記第2強磁性層と前記透明電極層との間に、前記スルーホール電極が配置されている、磁壁移動型空間光変調素子。
An optical modulator that changes the direction of polarized light of incident light and emits it,
The first ferromagnetic exchange coupling portion and the second ferromagnetic exchange coupling portion, which are arranged at both ends of the optical modulation section and have different coercive forces,
It is a domain wall moving type spatial light modulation element provided with a plurality of light modulators having the above.
Both the first ferromagnetic exchange coupling portion and the second ferromagnetic exchange coupling portion
The first ferromagnetic layer made of ferromagnetic material and
A second ferromagnetic layer formed on the first ferromagnetic layer and made of a ferromagnetic material to be ferromagnetically exchange-coupled with the first ferromagnetic layer,
With through-hole electrodes,
A transparent electrode layer is provided on the surface of the second ferromagnetic layer opposite to the first ferromagnetic layer.
In the first ferromagnetic exchange coupling portion, the through-hole electrode is arranged between the first ferromagnetic layer and the second ferromagnetic layer.
In the second ferromagnetic exchange coupling portion, a magnetic wall moving type spatial light modulation element in which the through-hole electrode is arranged between the second ferromagnetic layer and the transparent electrode layer.
前記光変調部は、略長方形であり、長辺が略平行に配置され、かつ、隣り合った前記光変調体では、前記第1強磁性交換結合部と前記第2強磁性交換結合部とが交互に配置されており、
隣り合った前記光変調体において、前記第1強磁性交換結合部および前記第2強磁性交換結合部の前記第1強磁性層は、共有されている、請求項1に記載の磁壁移動型空間光変調素子。
The optical modulator is substantially rectangular, the long sides are arranged substantially parallel, and in the adjacent optical modulator, the first ferromagnetic exchange coupling portion and the second ferromagnetic exchange coupling portion are Arranged alternately,
The magnetic domain wall moving space according to claim 1, wherein in the adjacent optical modulators, the first ferromagnetic exchange coupling portion and the first ferromagnetic layer of the second ferromagnetic exchange coupling portion are shared. Light modulation element.
入射した光の偏光の向きを変化させて出射する光変調部と、
互いに異なる保磁力を有する、第1強磁性交換結合部と第2強磁性交換結合部と、
を有する光変調体を備える磁壁移動型空間光変調素子であって、
前記磁壁移動型空間光変調素子では、
2つの前記第1強磁性交換結合部が前記光変調部の両端に配置されるとともに、1つの前記第2強磁性交換結合部が前記2つの前記第1強磁性交換結合部間に介在して配置されるか、
2つの前記第2強磁性交換結合部が前記光変調部の両端に配置されるとともに、1つの前記第1強磁性交換結合部が前記2つの前記第2強磁性交換結合部間に介在して配置されており、
前記第1強磁性交換結合部および前記第2強磁性交換結合部はいずれも、
強磁性材料からなる第1強磁性層と、
前記第1強磁性層上に形成され、強磁性材料からなることで前記第1強磁性層と強磁性交換結合する第2強磁性層と、
スルーホール電極と、を備え、
前記第2強磁性層の前記第1強磁性層とは反対の面には、透明電極層を備え、
前記第1強磁性交換結合部では、前記第1強磁性層と前記第2強磁性層との間に、前記スルーホール電極が配置され、
前記第2強磁性交換結合部では、前記第2強磁性層と前記透明電極層との間に、前記スルーホール電極が配置されている、磁壁移動型空間光変調素子。
An optical modulator that changes the direction of polarized light of incident light and emits it,
The first ferromagnetic exchange coupling and the second ferromagnetic exchange coupling, which have different coercive forces,
A magnetic wall moving type spatial light modulation element including a light modulator having the above.
In the domain wall moving type spatial light modulation element,
Two of the first ferromagnetic exchange couplings are arranged at both ends of the optical modulation section, and one second ferromagnetic exchange coupling is interposed between the two first ferromagnetic exchange couplings. Be placed or
Two said second ferromagnetic exchange couplings are arranged at both ends of the optical modulation section, and one said first ferromagnetic exchange coupling is interposed between the two said second ferromagnetic exchange couplings. Have been placed and
Both the first ferromagnetic exchange coupling portion and the second ferromagnetic exchange coupling portion
The first ferromagnetic layer made of ferromagnetic material and
A second ferromagnetic layer formed on the first ferromagnetic layer and made of a ferromagnetic material to thermally exchange and bond with the first ferromagnetic layer,
With through-hole electrodes,
A transparent electrode layer is provided on the surface of the second ferromagnetic layer opposite to the first ferromagnetic layer.
In the first ferromagnetic exchange coupling portion, the through-hole electrode is arranged between the first ferromagnetic layer and the second ferromagnetic layer.
In the second ferromagnetic exchange coupling portion, a magnetic wall moving type spatial light modulation element in which the through-hole electrode is arranged between the second ferromagnetic layer and the transparent electrode layer.
前記磁壁移動型空間光変調素子は、複数の前記光変調体を備え、
前記光変調部は、略長方形であり、長辺が略平行に配置され、かつ、隣り合った列の前記光変調体では、前記第1強磁性交換結合部と前記第2強磁性交換結合部とが交互に配置されており、
隣り合った列の前記光変調体において、前記第1強磁性交換結合部および前記第2強磁性交換結合部の前記第1強磁性層は、共有されている、請求項3に記載の磁壁移動型空間光変調素子。
The domain wall movable spatial light modulation element includes a plurality of the light modulators.
The optical modulator is substantially rectangular, has long sides arranged substantially parallel, and in the optical modulator in an adjacent row, the first ferromagnetic exchange coupling portion and the second ferromagnetic exchange coupling portion. And are arranged alternately,
The domain wall movement according to claim 3, wherein in the light modulators in adjacent rows, the first ferromagnetic exchange coupling portion and the first ferromagnetic layer of the second ferromagnetic exchange coupling portion are shared. Type spatial light modulation element.
複数の請求項1〜4いずれかに記載の磁壁移動型空間光変調素子を備える磁壁移動型空間光変調器であって、
複数の前記磁壁移動型空間光変調素子が、第1方向と、前記第1方向に直交する第2方向と、に格子状に整列して配置される、磁壁移動型空間光変調器。
A magnetic wall mobile spatial light modulator comprising the domain wall mobile spatial light modulator according to any one of claims 1 to 4.
A magnetic wall moving spatial light modulator in which a plurality of the domain wall moving spatial light modulators are arranged in a grid pattern in a first direction and a second direction orthogonal to the first direction.
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