JP2021174808A - Magnetoresistance effective device - Google Patents

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Abstract

To provide a magnetoresistance effective device capable of improving frequency selectivity.SOLUTION: This magnetoresistance effective device comprises a first port, a magnetoresistance effect element including a first ferromagnetic layer, a second ferromagnetic layer, and a spacer layer sandwiched between the first ferromagnetic layer and the second ferromagnetic layer, a first high-frequency route, which is a high-frequency signal route between the magnetoresistance effect element and the first port, and a direct current application terminal which is connected to the magnetoresistance effect element and to which a power supply for applying a DC current or a DC voltage to the magnetoresistance effect element can be connected. The first high-frequency route or a second high-frequency route branched from the first high-frequency route includes a high-frequency magnetic field application unit arranged separated from the magnetoresistance effect element. A high-frequency magnetic field generated from a high-frequency current flowing inside the high-frequency magnetic field application unit is applied to the first ferromagnetic layer.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、磁気抵抗効果デバイスに関する。 The present invention relates to a magnetoresistive device.

近年、携帯電話等の移動通信端末の高機能化に伴い、無線通信の高速化が進められている。通信速度は使用する周波数の帯域幅に比例するため、通信に必要な周波数バンドは増加している。それに伴い、移動通信端末に必要な高周波部品の搭載数も増加している。 In recent years, along with the sophistication of mobile communication terminals such as mobile phones, the speed of wireless communication has been increasing. Since the communication speed is proportional to the bandwidth of the frequency used, the frequency band required for communication is increasing. Along with this, the number of high-frequency components required for mobile communication terminals is also increasing.

近年、新しい高周波用部品に応用できる可能性のある分野として研究されているのがスピントロニクスである。その中で注目されている現象が、磁気抵抗効果素子による強磁性共鳴現象やスピントランスファートルクによる発振現象である。 In recent years, spintronics has been studied as a field that has the potential to be applied to new high-frequency components. Among them, the phenomena that are attracting attention are the ferromagnetic resonance phenomenon due to the magnetoresistive element and the oscillation phenomenon due to the spin transfer torque.

例えば特許文献1には、スピントランスファートルクによる発振現象を利用した高周波デバイスである発振器が記載されている。高周波デバイスは、磁気抵抗効果デバイスの一例である。 For example, Patent Document 1 describes an oscillator which is a high-frequency device utilizing an oscillation phenomenon due to spin transfer torque. The high frequency device is an example of a magnetoresistive device.

特開2007−124340号公報JP-A-2007-124340

磁気抵抗効果デバイスは、周波数選択性の向上が求められている。周波数選択性に優れる磁気抵抗効果デバイスは、特定の周波数帯域における出力特性と、その他の周波数帯域における出力特性との差が大きい。例えば、発振帯域とその他の帯域の出力特性の差が大きい発振器は、周波数選択性に優れる。 Magnetoresistive devices are required to have improved frequency selectivity. A magnetoresistive device having excellent frequency selectivity has a large difference between the output characteristics in a specific frequency band and the output characteristics in other frequency bands. For example, an oscillator having a large difference in output characteristics between the oscillation band and other bands has excellent frequency selectivity.

本発明は上記問題に鑑みてなされたものであり、周波数選択性を向上させることができる磁気抵抗効果デバイスを提供する。 The present invention has been made in view of the above problems, and provides a magnetoresistive effect device capable of improving frequency selectivity.

上記課題を解決するため、以下の手段を提供する。 The following means are provided to solve the above problems.

(1)第1の態様にかかる磁気抵抗効果デバイスは、高周波信号が出力される第1ポートと、第1強磁性層と、第2強磁性層と、前記第1強磁性層と前記第2強磁性層とに挟まれたスペーサ層と、を備える磁気抵抗効果素子と、前記磁気抵抗効果素子と前記第1ポートとの間の高周波信号の経路である第1高周波経路と、前記磁気抵抗効果素子に接続され、前記磁気抵抗効果素子に直流電流又は直流電圧を印加するための電源を接続できる直流印加端子と、を備え、前記第1高周波経路又は前記第1高周波経路から分岐した第2高周波経路は、前記磁気抵抗効果素子と離間して配置された高周波磁場印加部を有し、前記高周波磁場印加部の内部を流れる高周波電流が生み出す高周波磁場が前記第1強磁性層に印加される。 (1) The magnetic resistance effect device according to the first aspect includes a first port to which a high-frequency signal is output, a first ferromagnetic layer, a second ferromagnetic layer, the first ferromagnetic layer, and the second ferromagnetic layer. A magnetic resistance effect element including a spacer layer sandwiched between the ferromagnetic layers, a first high frequency path which is a path of a high frequency signal between the magnetic resistance effect element and the first port, and the magnetic resistance effect. It is provided with a DC application terminal which is connected to the element and can connect a power source for applying a DC current or a DC voltage to the magnetic resistance effect element, and is provided with a first high frequency path or a second high frequency branched from the first high frequency path. The path has a high-frequency magnetic field application portion arranged apart from the magnetic resistance effect element, and a high-frequency magnetic field generated by a high-frequency current flowing inside the high-frequency magnetic field application portion is applied to the first ferromagnetic layer.

(2)上記態様にかかる磁気抵抗効果デバイスにおいて、前記第1高周波経路は、前記磁気抵抗効果素子と前記高周波磁場印加部との間に増幅器を有してもよい。 (2) In the magnetoresistive device according to the above aspect, the first high frequency path may have an amplifier between the magnetoresistive element and the high frequency magnetic field application unit.

(3)上記態様にかかる磁気抵抗効果デバイスにおいて、前記第1高周波経路は、前記磁気抵抗効果素子と前記高周波磁場印加部との間に、素子部を有してもよく、前記素子部は、第3強磁性層と、第4強磁性層と、前記第3強磁性層と前記第4強磁性層とに挟まれた第2スペーサ層と、を備える第2磁気抵抗効果素子と、前記第2磁気抵抗効果素子と接続または離間して配置された第2高周波磁場印加部と、を有し、前記第2高周波磁場印加部の内部を流れる高周波電流が生み出す高周波磁場が前記第3強磁性層に印加され、前記第2磁気抵抗効果素子は、前記直流印加端子又は前記第2磁気抵抗効果素子に直流電流又は直流電圧を印加するための電源を接続できる第2直流印加端子に接続され、前記第1高周波経路において、前記第2磁気抵抗効果素子は前記第2高周波磁場印加部と前記高周波磁場印加部との間に位置する。 (3) In the magnetic resistance effect device according to the above aspect, the first high frequency path may have an element portion between the magnetic resistance effect element and the high frequency magnetic field application portion, and the element portion may have an element portion. A second magnetic resistance effect element including a third ferromagnetic layer, a fourth ferromagnetic layer, and a second spacer layer sandwiched between the third ferromagnetic layer and the fourth ferromagnetic layer, and the first. The third ferromagnetic layer is a high-frequency magnetic field generated by a high-frequency current flowing inside the second high-frequency magnetic field application unit, which has a second high-frequency magnetic field application unit connected to or separated from the two magnetic resistance effect elements. The second magnetic resistance effect element is connected to the DC application terminal or the second DC application terminal to which a power source for applying a DC current or a DC voltage can be connected to the second magnetic resistance effect element. In the first high-frequency path, the second magnetic resistance effect element is located between the second high-frequency magnetic field application unit and the high-frequency magnetic field application unit.

(4)上記態様にかかる磁気抵抗効果デバイスにおいて、前記第1高周波経路から前記第2高周波経路が分岐する分岐部を有し、前記第2高周波経路が前記高周波磁場印加部を有してもよい。 (4) In the magnetoresistive device according to the above aspect, the second high frequency path may have a branch portion where the second high frequency path branches from the first high frequency path, and the second high frequency path may have the high frequency magnetic field application portion. ..

(5)上記態様にかかる磁気抵抗効果デバイスにおいて、前記第1高周波経路における前記磁気抵抗効果素子と前記分岐部との間に、増幅器を有してもよい。 (5) In the magnetoresistive device according to the above aspect, an amplifier may be provided between the magnetoresistive element and the branch portion in the first high frequency path.

(6)上記態様にかかる磁気抵抗効果デバイスにおいて、前記第2高周波経路における前記分岐部と前記高周波磁場印加部との間に、増幅器を有してもよい。 (6) In the magnetoresistive device according to the above aspect, an amplifier may be provided between the branch portion and the high frequency magnetic field application portion in the second high frequency path.

(7)上記態様にかかる磁気抵抗効果デバイスにおいて、前記第1高周波経路における前記磁気抵抗効果素子と前記分岐部との間、又は、前記第2高周波経路における前記分岐部と前記高周波磁場印加部との間に、減衰器を有してもよい。 (7) In the magnetoresistive device according to the above aspect, between the magnetoresistive element and the branch portion in the first high frequency path, or between the branch portion and the high frequency magnetic field application portion in the second high frequency path. An attenuator may be provided between the two.

(8)上記態様にかかる磁気抵抗効果デバイスにおいて、前記第1高周波経路における前記磁気抵抗効果素子と前記分岐部との間、及び、前記第2高周波経路における前記分岐部と前記高周波磁場印加部との間のうち少なくとも一方に、素子部を有してもよく、前記素子部は、第3強磁性層と、第4強磁性層と、前記第3強磁性層と前記第4強磁性層とに挟まれた第2スペーサ層と、を備える第2磁気抵抗効果素子と、前記第2磁気抵抗効果素子と接続または離間して配置された第2高周波磁場印加部と、を有し、前記第2高周波磁場印加部の内部を流れる高周波電流が生み出す高周波磁場が前記第3強磁性層に印加され、前記第2磁気抵抗効果素子は、前記直流印加端子又は前記第2磁気抵抗効果素子に直流電流又は直流電圧を印加するための電源を接続できる第2直流印加端子に接続され、前記第1高周波経路が前記素子部を有する場合、前記第1高周波経路において前記第2磁気抵抗効果素子は前記第2高周波磁場印加部と前記分岐部との間に位置し、前記第2高周波経路が前記素子部を有する場合、前記第2高周波経路において前記第2磁気抵抗効果素子は前記第2高周波磁場印加部と前記高周波磁場印加部との間に位置する。 (8) In the magnetic resistance effect device according to the above embodiment, the magnetic resistance effect element and the branch portion in the first high frequency path, and the branch portion and the high frequency magnetic field application portion in the second high frequency path. An element portion may be provided in at least one of the spaces between the elements, and the element portion includes a third ferromagnetic layer, a fourth ferromagnetic layer, a third ferromagnetic layer, and a fourth ferromagnetic layer. It has a second magnetic resistance effect element including a second spacer layer sandwiched between the two, and a second high-frequency magnetic field application unit connected to or separated from the second magnetic resistance effect element. 2. A high-frequency magnetic field generated by a high-frequency current flowing inside the high-frequency magnetic field application portion is applied to the third ferromagnetic layer, and the second magnetic resistance effect element is subjected to a DC current to the DC application terminal or the second magnetic resistance effect element. Alternatively, when the first high frequency path is connected to a second DC application terminal to which a power source for applying a DC voltage can be connected and the first high frequency path has the element portion, the second magnetic resistance effect element is the first in the first high frequency path. 2 When the second high-frequency path is located between the high-frequency magnetic field application section and the branch portion and the second high-frequency path has the element section, the second magnetic resistance effect element is the second high-frequency magnetic field application section in the second high-frequency path. It is located between the high-frequency magnetic field application unit and the high-frequency magnetic field application unit.

上記態様にかかる磁気抵抗効果デバイスは、周波数選択性を向上させることができる。 The magnetoresistive device according to the above aspect can improve the frequency selectivity.

第1実施形態にかかる磁気抵抗効果デバイスの回路構成を模式的に示す図である。It is a figure which shows typically the circuit structure of the magnetoresistive effect device which concerns on 1st Embodiment. 第1実施形態にかかる磁気抵抗効果デバイスの動作を説明するための模式図である。It is a schematic diagram for demonstrating the operation of the magnetoresistive effect device which concerns on 1st Embodiment. 第1高周波経路の高周波磁場印加部を通過する入力信号の強度に対する磁気抵抗効果素子から出力される信号の強度の関係の一例を示すグラフである。It is a graph which shows an example of the relationship of the strength of the signal output from a magnetic resistance effect element with respect to the strength of the input signal passing through the high frequency magnetic field application part of the 1st high frequency path. 第1変形例にかかる磁気抵抗効果デバイスの回路構成を模式的に示す図である。It is a figure which shows typically the circuit structure of the magnetoresistive effect device which concerns on the 1st modification. 第2実施形態にかかる磁気抵抗効果デバイスの回路構成を模式的に示す図である。It is a figure which shows typically the circuit structure of the magnetoresistive effect device which concerns on 2nd Embodiment. 第2実施形態にかかる磁気抵抗効果デバイスの動作を説明するための模式図である。It is a schematic diagram for demonstrating the operation of the magnetoresistive effect device which concerns on 2nd Embodiment. 第2変形例にかかる磁気抵抗効果デバイスの回路構成を模式的に示す図である。It is a figure which shows typically the circuit structure of the magnetoresistive effect device which concerns on the 2nd modification. 第3変形例にかかる磁気抵抗効果デバイスの回路構成を模式的に示す図である。It is a figure which shows typically the circuit structure of the magnetoresistive effect device which concerns on the 3rd modification. 第4変形例にかかる磁気抵抗効果デバイスの回路構成を模式的に示す図である。It is a figure which shows typically the circuit structure of the magnetoresistive effect device which concerns on 4th modification. 第5変形例にかかる磁気抵抗効果デバイスの回路構成を模式的に示す図である。It is a figure which shows typically the circuit structure of the magnetoresistive effect device which concerns on 5th modification. 第6変形例にかかる磁気抵抗効果デバイスの回路構成を模式的に示す図である。It is a figure which shows typically the circuit structure of the magnetoresistive effect device which concerns on the 6th modification. 第6変形例にかかる磁気抵抗効果デバイスの別の例の回路構成を模式的に示す図である。It is a figure which shows typically the circuit structure of another example of the magnetoresistive effect device which concerns on 6th modification. 第7変形例にかかる磁気抵抗効果デバイスの回路構成を模式的に示す図である。It is a figure which shows typically the circuit structure of the magnetoresistive effect device which concerns on 7th modification. 第3実施形態にかかる磁気抵抗効果デバイスの回路構成を模式的に示す図である。It is a figure which shows typically the circuit structure of the magnetoresistive effect device which concerns on 3rd Embodiment. 第8変形例にかかる磁気抵抗効果デバイスの回路構成を模式的に示す図である。It is a figure which shows typically the circuit structure of the magnetoresistive effect device which concerns on 8th modification. 第9変形例にかかる磁気抵抗効果デバイスの回路構成を模式的に示す図である。It is a figure which shows typically the circuit structure of the magnetoresistive effect device which concerns on 9th modification. 第10変形例にかかる磁気抵抗効果デバイスの回路構成を模式的に示す図である。It is a figure which shows typically the circuit structure of the magnetoresistive effect device which concerns on the tenth modification. 第11変形例にかかる磁気抵抗効果デバイスの回路構成を模式的に示す図である。It is a figure which shows typically the circuit structure of the magnetoresistive effect device which concerns on 11th modification. 第12変形例にかかる磁気抵抗効果デバイスの回路構成を模式的に示す図である。It is a figure which shows typically the circuit structure of the magnetoresistive effect device which concerns on 12th modification. 第13変形例にかかる磁気抵抗効果デバイスの回路構成を模式的に示す図である。It is a figure which shows typically the circuit structure of the magnetoresistive effect device which concerns on 13th modification. 第14変形例にかかる磁気抵抗効果デバイスの回路構成を模式的に示す図である。It is a figure which shows typically the circuit structure of the magnetoresistive effect device which concerns on 14th modification. 第15変形例にかかる磁気抵抗効果デバイスの回路構成を模式的に示す図である。It is a figure which shows typically the circuit structure of the magnetoresistive effect device which concerns on 15th modification. 第16変形例にかかる磁気抵抗効果デバイスの回路構成を模式的に示す図である。It is a figure which shows typically the circuit structure of the magnetoresistive effect device which concerns on the 16th modification. 第17変形例にかかる磁気抵抗効果デバイスの回路構成を模式的に示す図である。It is a figure which shows typically the circuit structure of the magnetoresistive effect device which concerns on the 17th modification.

以下、磁気抵抗効果デバイスについて、図を適宜参照しながら詳細に説明する。以下の説明で用いる図面は、特徴をわかりやすくするために便宜上特徴となる部分を拡大して示している場合があり、各構成要素の寸法比率などは実際とは異なっていることがある。以下の説明において例示される材料、寸法等は一例であって、本発明はそれらに限定されるものではなく、本発明の効果を奏する範囲で適宜変更して実施することが可能である。 Hereinafter, the magnetoresistive device will be described in detail with reference to the drawings as appropriate. In the drawings used in the following description, the featured portion may be enlarged for convenience in order to make the feature easy to understand, and the dimensional ratio of each component may be different from the actual one. The materials, dimensions, etc. exemplified in the following description are examples, and the present invention is not limited thereto, and can be appropriately modified and carried out within the range in which the effects of the present invention are exhibited.

「第1実施形態」
図1は、第1実施形態にかかる磁気抵抗効果デバイスの回路構成を示す図である。磁気抵抗効果デバイス100は、磁気抵抗効果素子10と第1高周波経路20と直流印加端子30と第1ポート31とを備える。図1に示す磁気抵抗効果デバイス100は、その他に、線路16、基準電位端子32、周波数設定部90、インダクタ91、コンデンサ93を有する。磁気抵抗効果デバイス100は、電源92と接続されて動作する。
"First embodiment"
FIG. 1 is a diagram showing a circuit configuration of a magnetoresistive device according to the first embodiment. The magnetoresistive device 100 includes a magnetoresistive element 10, a first high frequency path 20, a DC application terminal 30, and a first port 31. The magnetoresistive device 100 shown in FIG. 1 also includes a line 16, a reference potential terminal 32, a frequency setting unit 90, an inductor 91, and a capacitor 93. The magnetoresistive device 100 operates by being connected to the power supply 92.

<磁気抵抗効果素子>
磁気抵抗効果素子10は、第1強磁性層1と第2強磁性層2とスペーサ層3とを備える。スペーサ層3は、第1強磁性層1と第2強磁性層2との間に位置する。以下、第1強磁性層1、第2強磁性層2及びスペーサ層3の積層方向を単に「積層方向」という場合がある。
<Magnet Resistive Sensor>
The magnetoresistive element 10 includes a first ferromagnetic layer 1, a second ferromagnetic layer 2, and a spacer layer 3. The spacer layer 3 is located between the first ferromagnetic layer 1 and the second ferromagnetic layer 2. Hereinafter, the stacking direction of the first ferromagnetic layer 1, the second ferromagnetic layer 2, and the spacer layer 3 may be simply referred to as the “stacking direction”.

第1強磁性層1は、例えば、磁化自由層(第1の磁化自由層)である。第2強磁性層2は、例えば、磁化固定層又は磁化自由層(第2の磁化自由層)である。磁化自由層は、所定の外力が印加された際に磁化の向きが変化する磁性体からなる層であり、磁化固定層は、所定の外力が印加された際に磁化の向きが磁化自由層よりも変化しにくい磁性体からなる層である。所定の外力は、例えば外部磁場により磁化に印加される外力や、スピン偏極電流により磁化に印加される外力である。例えば、磁化固定層の保磁力は磁化自由層の保磁力よりも大きい。磁化固定層の磁化の方向としては、一例として、後述する第1高周波経路20の高周波磁場印加部21の延在方向(高周波磁場印加部21の内部を高周波電流が流れる方向)に平行な方向や垂直な方向が挙げられる。磁気抵抗効果素子10は、第1強磁性層1の磁化の向きと第2強磁性層2の磁化の向きとの相対角の変化に応じて、積層方向の抵抗値(積層方向に電流を流した場合の抵抗値)が変化する。第2強磁性層2の磁化の向きに対する第1強磁性層1の磁化の向きの相対角が変化すれば、第2強磁性層2は磁化固定層でも磁化自由層でもよい。 The first ferromagnetic layer 1 is, for example, a magnetization free layer (first magnetization free layer). The second ferromagnetic layer 2 is, for example, a magnetization fixed layer or a magnetization free layer (second magnetization free layer). The magnetization free layer is a layer made of a magnetic material whose magnetization direction changes when a predetermined external force is applied, and the magnetization fixed layer has a magnetization direction different from that of the magnetization free layer when a predetermined external force is applied. Is a layer made of a magnetic material that does not easily change. The predetermined external force is, for example, an external force applied to the magnetization by an external magnetic field or an external force applied to the magnetization by a spin polarization current. For example, the coercive force of the magnetized fixed layer is larger than the coercive force of the magnetized free layer. As an example, the direction of magnetization of the magnetization fixed layer is a direction parallel to the extending direction of the high-frequency magnetic field application portion 21 of the first high-frequency path 20 described later (the direction in which the high-frequency current flows inside the high-frequency magnetic field application portion 21). The vertical direction can be mentioned. The magnetic resistance effect element 10 causes a resistance value in the stacking direction (current flows in the stacking direction) according to a change in the relative angle between the magnetization direction of the first ferromagnetic layer 1 and the magnetization direction of the second ferromagnetic layer 2. (Reluctance value when this is done) changes. The second ferromagnetic layer 2 may be a fixed magnetization layer or a free magnetization layer as long as the relative angle of the magnetization direction of the first ferromagnetic layer 1 to the magnetization direction of the second ferromagnetic layer 2 changes.

第1強磁性層1及び第2強磁性層2は、強磁性体を含む。例えば第1強磁性層1及び第2強磁性層2は、Cr、Mn、Co、Fe、Ni等の金属、または、これらの金属元素を1種以上含む合金を構成材料として用いることができる。また上記の金属元素と、B、C及びNから選択される少なくとも1種以上の元素と、の合金を用いてもよい。例えば、第1強磁性層1及び第2強磁性層2は、磁化自由層として機能する場合にはCoFeB合金を主成分として有するようにしてもよい。 The first ferromagnetic layer 1 and the second ferromagnetic layer 2 include a ferromagnetic material. For example, the first ferromagnetic layer 1 and the second ferromagnetic layer 2 can use a metal such as Cr, Mn, Co, Fe, or Ni, or an alloy containing one or more of these metal elements as a constituent material. Further, an alloy of the above metal element and at least one or more elements selected from B, C and N may be used. For example, the first ferromagnetic layer 1 and the second ferromagnetic layer 2 may have a CoFeB alloy as a main component when they function as a magnetization free layer.

また第1強磁性層1及び第2強磁性層2は、XYZまたはXYZの化学組成で表される金属間化合物(ホイスラー合金)でもよい。Xは周期表上でCo、Fe、Ni又はCuの族の遷移金属元素または貴金属元素である。YはMn、V、Cr又はTiの族の遷移金属またはXで表記される元素である。ZはIII族からV族の典型元素である。例えば、CoFeSi、CoMnSi、CoMn1−aFeAlSi1−b(0≦a≦1、0≦b≦1)等が、ホイスラー合金として知られている。 The first ferromagnetic layer 1 and the second ferromagnetic layer 2, XYZ or X 2 YZ intermetallic compound represented by the chemical composition (Heusler alloy) may be used. X is a transition metal element or a noble metal element of the group Co, Fe, Ni or Cu on the periodic table. Y is a transition metal of the group Mn, V, Cr or Ti or an element represented by X. Z is a typical element of groups III to V. For example, Co 2 FeSi, Co 2 MnSi, Co 2 Mn 1-a Fe a Al b Si 1-b (0 ≦ a ≦ 1, 0 ≦ b ≦ 1) and the like are known as Whistler alloys.

第2強磁性層2が磁化固定層として機能するように、第2強磁性層2に接するように反強磁性層を付加してもよい。また、結晶構造、形状などに起因する磁気異方性を利用して第2強磁性層2の磁化を固定してもよい。反強磁性層には、FeO、CoO、NiO、CuFeS、IrMn、FeMn、PtMn、CrまたはMnなどを用いることができる。 An antiferromagnetic layer may be added so as to be in contact with the second ferromagnetic layer 2 so that the second ferromagnetic layer 2 functions as a magnetization fixing layer. Further, the magnetization of the second ferromagnetic layer 2 may be fixed by utilizing the magnetic anisotropy caused by the crystal structure, shape, and the like. For the antiferromagnetic layer, FeO, CoO, NiO, CuFeS 2 , IrMn, FeMn, PtMn, Cr, Mn or the like can be used.

スペーサ層3は、第1強磁性層1と第2強磁性層2との間に配置される非磁性層である。スペーサ層3は、導電体、絶縁体もしくは半導体によって構成される層、又は、絶縁体中に導体によって構成される通電点を含む層で構成される。 The spacer layer 3 is a non-magnetic layer arranged between the first ferromagnetic layer 1 and the second ferromagnetic layer 2. The spacer layer 3 is composed of a layer composed of a conductor, an insulator or a semiconductor, or a layer including an energizing point formed of a conductor in the insulator.

例えば、スペーサ層3が絶縁体からなる場合は、磁気抵抗効果素子10はトンネル磁気抵抗(TMR:Tunnel Magnetoresistance)効果素子となり、スペーサ層3が金属からなる場合は巨大磁気抵抗(GMR:Giant Magnetoresistance)効果素子となる。 For example, when the spacer layer 3 is made of an insulator, the magnetoresistive element 10 becomes a tunnel magnetoresistive (TMR) effect element, and when the spacer layer 3 is made of metal, it becomes a giant magnetoresistive (GMR). It becomes an effect element.

スペーサ層3が絶縁材料で構成される場合、酸化アルミニウム、酸化マグネシウム、酸化チタン又は酸化シリコン等の材料を用いることができる。第1強磁性層1と第2強磁性層2との間に高いTMR効果が発現するようにスペーサ層3の膜厚を調整することで、高い磁気抵抗変化率が得られる。TMR効果を効率よく利用するためには、スペーサ層3の膜厚は、0.5〜10.0nm程度としてもよい。 When the spacer layer 3 is made of an insulating material, a material such as aluminum oxide, magnesium oxide, titanium oxide or silicon oxide can be used. A high reluctance rate of change can be obtained by adjusting the film thickness of the spacer layer 3 so that a high TMR effect is exhibited between the first ferromagnetic layer 1 and the second ferromagnetic layer 2. In order to efficiently utilize the TMR effect, the film thickness of the spacer layer 3 may be about 0.5 to 10.0 nm.

スペーサ層3を非磁性導電材料で構成する場合、Cu、Ag、Au又はRu等の導電材料を用いることができる。GMR効果を効率よく利用するためには、スペーサ層3の膜厚は、0.5〜3.0nm程度としてもよい。 When the spacer layer 3 is made of a non-magnetic conductive material, a conductive material such as Cu, Ag, Au or Ru can be used. In order to efficiently utilize the GMR effect, the film thickness of the spacer layer 3 may be about 0.5 to 3.0 nm.

スペーサ層3を非磁性半導体材料で構成する場合、酸化亜鉛、酸化インジウム、酸化錫、酸化ゲルマニウム、酸化ガリウム又はITO等の材料を用いることができる。この場合、スペーサ層3の膜厚は1.0〜4.0nm程度としてもよい。 When the spacer layer 3 is made of a non-magnetic semiconductor material, a material such as zinc oxide, indium oxide, tin oxide, germanium oxide, gallium oxide or ITO can be used. In this case, the film thickness of the spacer layer 3 may be about 1.0 to 4.0 nm.

スペーサ層3として非磁性絶縁体中の導体によって構成される通電点を含む層を適用する場合、酸化アルミニウムまたは酸化マグネシウムによって構成される非磁性絶縁体中に、CoFe、CoFeB、CoFeSi、CoMnGe、CoMnSi、CoMnAl、Fe、Co、Au、Cu、AlまたはMgなどの導体によって構成される通電点を含む構造とすることが好ましい。この場合、スペーサ層3の膜厚は、0.5〜2.0nm程度としてもよい。 When a layer including a current-carrying point composed of a conductor in a non-magnetic insulator is applied as the spacer layer 3, CoFe, CoFeB, CoFeSi, ComnGe, and ComnSi are contained in the non-magnetic insulator composed of aluminum oxide or magnesium oxide. , ComnAl, Fe, Co, Au, Cu, Al, Mg, and other conductors, preferably have a structure including a current-carrying point. In this case, the film thickness of the spacer layer 3 may be about 0.5 to 2.0 nm.

磁気抵抗効果素子10への通電性を高めるためには、磁気抵抗効果素子10の積層方向の両面に電極を設けてもよい。以下、磁気抵抗効果素子10の図1における積層方向の上部に設けられた電極を上部電極12、下部に設けられた電極を下部電極14という。磁気抵抗効果素子10の積層方向における両端面に電極を設けることで、各線路と磁気抵抗効果素子10との接触が面になり、磁気抵抗効果素子10の面内方向いずれの位置においても、信号(電流)の流れが積層方向に沿う。 In order to increase the electrical conductivity of the magnetoresistive element 10, electrodes may be provided on both sides of the magnetoresistive element 10 in the stacking direction. Hereinafter, the electrode provided at the upper part of the magnetoresistive element 10 in the stacking direction in FIG. 1 is referred to as an upper electrode 12, and the electrode provided at the lower part is referred to as a lower electrode 14. By providing electrodes on both end surfaces of the magnetoresistive element 10 in the stacking direction, the contact between each line and the magnetoresistive element 10 becomes a surface, and a signal can be obtained at any position in the in-plane direction of the magnetoresistive element 10. The flow of (current) follows the stacking direction.

磁気抵抗効果素子10は、その他の層を有してもよい。例えば、磁気抵抗効果素子10は、第2強磁性層2の第1強磁性層1と反対側の面に、シード層又はバッファ層を有してもよい。また磁気抵抗効果素子10は、第1強磁性層1の第2強磁性層2と反対側の面に、キャップ層を有してもよい。キャップ層、シード層またはバッファ層としては、MgO、W、Mo、Ru、Ta、Cu、Crまたはこれらの積層膜などが挙げられる。これらの層の膜厚は、それぞれ2〜10nm程度としてもよい。 The magnetoresistive sensor 10 may have other layers. For example, the magnetoresistive element 10 may have a seed layer or a buffer layer on the surface of the second ferromagnetic layer 2 opposite to the first ferromagnetic layer 1. Further, the magnetoresistive element 10 may have a cap layer on the surface of the first ferromagnetic layer 1 opposite to the second ferromagnetic layer 2. Examples of the cap layer, seed layer or buffer layer include MgO, W, Mo, Ru, Ta, Cu, Cr and a laminated film thereof. The film thickness of each of these layers may be about 2 to 10 nm.

<第1高周波経路>
第1高周波経路20は、磁気抵抗効果素子10と第1ポート31との間の高周波信号の経路である。図1に示す第1高周波経路20は、磁気抵抗効果素子10と第1ポート31との間に位置し、磁気抵抗効果素子10と第1ポート31とを繋ぐ高周波線路である。図1に示す第1高周波経路20は、磁気抵抗効果素子10と第1ポート31とを電気的に接続する。
<First high frequency path>
The first high-frequency path 20 is a high-frequency signal path between the magnetoresistive sensor 10 and the first port 31. The first high-frequency path 20 shown in FIG. 1 is a high-frequency line located between the magnetoresistive sensor 10 and the first port 31 and connecting the magnetoresistive element 10 and the first port 31. The first high frequency path 20 shown in FIG. 1 electrically connects the magnetoresistive sensor 10 and the first port 31.

第1高周波経路20は、途中に高周波磁場印加部21を有する。高周波磁場印加部21は、磁気抵抗効果素子10と第1ポート31との間において、磁気抵抗効果素子10及び第1ポート31と電気的に接続されている。高周波磁場印加部21は、磁気抵抗効果素子10の近傍に位置する。高周波磁場印加部21は、磁気抵抗効果素子10と積層方向に離間して配置されている。高周波磁場印加部21と磁気抵抗効果素子10との間は、例えば、絶縁体が設けられている。高周波磁場印加部21は、例えば、磁気抵抗効果素子10の積層方向から見て、磁気抵抗効果素子10と重なる位置にある。 The first high-frequency path 20 has a high-frequency magnetic field application unit 21 in the middle. The high-frequency magnetic field application unit 21 is electrically connected to the magnetoresistive element 10 and the first port 31 between the magnetoresistive element 10 and the first port 31. The high-frequency magnetic field application unit 21 is located in the vicinity of the magnetoresistive sensor 10. The high-frequency magnetic field application unit 21 is arranged apart from the magnetoresistive sensor 10 in the stacking direction. For example, an insulator is provided between the high-frequency magnetic field application unit 21 and the magnetoresistive sensor 10. The high-frequency magnetic field application unit 21 is located at a position overlapping the magnetoresistive element 10 when viewed from the stacking direction of the magnetoresistive element 10, for example.

例えばノイズにより生じる高周波信号、又は磁気抵抗効果素子10の抵抗値の変化に応じて磁気抵抗効果素子10から出力される高周波信号は、第1高周波経路20に沿って伝わる。高周波磁場印加部21の内部には、高周波電流が流れる。高周波磁場印加部21は、内部を流れる高周波電流が生み出す高周波磁場を第1強磁性層1に印加できる位置に配置されている。高周波磁場は、高周波磁場印加部21の内部を流れる高周波電流に起因して生じる。高周波磁場印加部21で発生した高周波磁場は、磁気抵抗効果素子10の第1強磁性層1に印加される。第1強磁性層1の磁化は、第1強磁性層1に印加された高周波磁場の周波数が、第1強磁性層1の強磁性共鳴周波数の近傍の場合に大きく振動する。この現象が、強磁性共鳴現象である。 For example, a high-frequency signal generated by noise or a high-frequency signal output from the magnetoresistive element 10 in response to a change in the resistance value of the magnetoresistive element 10 is transmitted along the first high-frequency path 20. A high-frequency current flows inside the high-frequency magnetic field application unit 21. The high-frequency magnetic field application unit 21 is arranged at a position where a high-frequency magnetic field generated by a high-frequency current flowing inside can be applied to the first ferromagnetic layer 1. The high-frequency magnetic field is generated due to the high-frequency current flowing inside the high-frequency magnetic field application unit 21. The high-frequency magnetic field generated by the high-frequency magnetic field application unit 21 is applied to the first ferromagnetic layer 1 of the magnetoresistive element 10. The magnetization of the first ferromagnetic layer 1 vibrates significantly when the frequency of the high-frequency magnetic field applied to the first ferromagnetic layer 1 is close to the ferromagnetic resonance frequency of the first ferromagnetic layer 1. This phenomenon is a ferromagnetic resonance phenomenon.

<直流印加端子>
直流印加端子30は、電源92に接続され、磁気抵抗効果素子10の積層方向に直流電流又は直流電圧を印加する。本明細書において直流電流とは、時間によって方向が変化しない電流であり、時間によって大きさが変化する電流を含む。また、直流電圧とは、時間によって極性が変化しない電圧であり、時間によって大きさが変化する電圧も含む。電源92は直流電流源でも、直流電圧源でもよい。電源92は、一定の直流電流を発生可能な直流電流源でも、一定の直流電圧を発生可能な直流電圧源でもよい。また、電源92は、発生する直流電流値の大きさが変化可能な直流電流源でもよく、発生する直流電圧値の大きさが変化可能な直流電圧源でもよい。磁気抵抗効果素子10に印加される電流の電流密度は、磁気抵抗効果素子10の発振閾値電流密度よりも小さいことが好ましい。磁気抵抗効果素子10の発振閾値電流密度とは、この値以上の電流密度の電流が印加されることにより、磁気抵抗効果素子10の第1強磁性層1の磁化が一定周波数及び一定の振幅で歳差運動を開始し、磁気抵抗効果素子10が発振する(磁気抵抗効果素子10の出力(抵抗値)が一定周波数及び一定の振幅で変動する)閾値の電流密度のことである。
<DC application terminal>
The DC application terminal 30 is connected to the power supply 92 and applies a DC current or a DC voltage in the stacking direction of the magnetoresistive element 10. In the present specification, the direct current is a current whose direction does not change with time, and includes a current whose magnitude changes with time. Further, the DC voltage is a voltage whose polarity does not change with time, and includes a voltage whose magnitude changes with time. The power supply 92 may be a DC current source or a DC voltage source. The power supply 92 may be a DC current source capable of generating a constant DC current or a DC voltage source capable of generating a constant DC voltage. Further, the power supply 92 may be a DC current source in which the magnitude of the generated DC current value can be changed, or may be a DC voltage source in which the magnitude of the generated DC voltage value can be changed. The current density of the current applied to the magnetoresistive sensor 10 is preferably smaller than the oscillation threshold current density of the magnetoresistive element 10. The oscillation threshold current density of the magnetic resistance effect element 10 is that when a current having a current density equal to or higher than this value is applied, the magnetization of the first ferromagnetic layer 1 of the magnetic resistance effect element 10 has a constant frequency and a constant amplitude. It is the current density of the threshold value at which the magnetic resistance effect element 10 oscillates when the aging movement is started (the output (resistance value) of the magnetic resistance effect element 10 fluctuates at a constant frequency and a constant amplitude).

<第1ポート>
第1ポート31は、第1高周波経路20に接続されている。第1ポート31は、例えば、第1高周波経路20を形成する高周波線路の端部と接続されている。第1ポート31は、磁気抵抗効果素子10の抵抗値の変化に応じて磁気抵抗効果素子10から出力される高周波信号を外部に出力する。第1ポート31は、磁気抵抗効果デバイス100の出力端子である。
<Port 1>
The first port 31 is connected to the first high frequency path 20. The first port 31 is connected to, for example, the end of a high frequency line forming the first high frequency path 20. The first port 31 outputs a high-frequency signal output from the magnetoresistive element 10 to the outside according to a change in the resistance value of the magnetoresistive element 10. The first port 31 is an output terminal of the magnetoresistive device 100.

<その他の構成>
(基準電位端子)
基準電位端子32は基準電位に接続され、磁気抵抗効果デバイス100の基準電位を決める。図1における基準電位は、グラウンドGNDである。グラウンドGNDは磁気抵抗効果デバイス100の外部に設けられてもよい。基準電位は、グラウンドGND以外でもよい。
<Other configurations>
(Reference potential terminal)
The reference potential terminal 32 is connected to the reference potential and determines the reference potential of the magnetoresistive device 100. The reference potential in FIG. 1 is ground GND. The ground GND may be provided outside the magnetoresistive device 100. The reference potential may be other than ground GND.

(線路)
磁気抵抗効果素子10と各端子は、線路によって接続されている。線路の形状は、マイクロストリップライン(MSL)型やコプレーナウェーブガイド(CPW)型に規定してもよい。マイクロストリップライン(MSL)型やコプレーナウェーブガイド(CPW)型に設計する場合、線路の特性インピーダンスと、回路系のインピーダンスとが等しくなるように、線路幅や線路とグラウンドとの間の距離を設計してもよい。このように設計することによって線路の伝送損失を抑えることができる。
(line)
The magnetoresistive sensor 10 and each terminal are connected by a line. The shape of the line may be defined as a microstrip line (MSL) type or a coplanar waveguide (CPW) type. When designing a microstrip line (MSL) type or coplanar waveguide (CPW) type, design the line width and the distance between the line and the ground so that the characteristic impedance of the line and the impedance of the circuit system are equal. You may. By designing in this way, the transmission loss of the line can be suppressed.

線路16は、基準電位端子32と磁気抵抗効果素子10とを電気的に接続する。図1に示す線路16は、第1端が上部電極12に接続され、第2端が基準電位端子32に接続されている。直流印加端子30に入力された直流電流は、磁気抵抗効果素子10及び線路16を流れる。 The line 16 electrically connects the reference potential terminal 32 and the magnetoresistive sensor 10. The first end of the line 16 shown in FIG. 1 is connected to the upper electrode 12, and the second end is connected to the reference potential terminal 32. The direct current input to the direct current application terminal 30 flows through the magnetoresistive element 10 and the line 16.

(周波数設定部)
周波数設定部90は、磁気抵抗効果素子10に静磁場である外部磁場を印加する。周波数設定部90は、磁気抵抗効果素子10の近傍に設けられる。第1強磁性層1の強磁性共鳴周波数は外部磁場によって変化する。強磁性共鳴周波数は、例えば1〜100GHzである。周波数設定部90は、磁気抵抗効果素子10の第1強磁性層1の強磁性共鳴周波数を設定する。磁気抵抗効果デバイス100が出力する信号の周波数は、第1強磁性層1の強磁性共鳴周波数により変動する。つまり、周波数設定部90は、磁気抵抗効果デバイス100の出力信号の周波数を設定できる。図1では、周波数設定部90は、磁気抵抗効果素子10の膜面方向に平行な方向の外部磁場を磁気抵抗効果素子10に印加する例を示しているが、磁気抵抗効果素子10の膜面方向に垂直な方向の成分を有する外部磁場を磁気抵抗効果素子10に印加するようにしても良い。この場合、磁気抵抗効果素子10の膜面方向に垂直な方向の成分は、第2強磁性層2から第1強磁性層1に向かう方向(図1における上方向)でもよいし、第1強磁性層1から第2強磁性層2に向かう方向(図1における下方向)でもよい。
(Frequency setting section)
The frequency setting unit 90 applies an external magnetic field, which is a static magnetic field, to the magnetoresistive sensor 10. The frequency setting unit 90 is provided in the vicinity of the magnetoresistive sensor 10. The ferromagnetic resonance frequency of the first ferromagnetic layer 1 changes depending on the external magnetic field. The ferromagnetic resonance frequency is, for example, 1 to 100 GHz. The frequency setting unit 90 sets the ferromagnetic resonance frequency of the first ferromagnetic layer 1 of the magnetoresistive sensor 10. The frequency of the signal output by the magnetoresistive device 100 varies depending on the ferromagnetic resonance frequency of the first ferromagnetic layer 1. That is, the frequency setting unit 90 can set the frequency of the output signal of the magnetoresistive device 100. FIG. 1 shows an example in which the frequency setting unit 90 applies an external magnetic field in a direction parallel to the film surface direction of the magnetoresistive element 10 to the magnetoresistive element 10, but the film surface of the magnetoresistive element 10 An external magnetic field having a component in the direction perpendicular to the direction may be applied to the magnetoresistive sensor 10. In this case, the component in the direction perpendicular to the film surface direction of the magnetic resistance effect element 10 may be the direction from the second ferromagnetic layer 2 to the first ferromagnetic layer 1 (upward in FIG. 1) or the first strength. The direction from the magnetic layer 1 to the second ferromagnetic layer 2 (downward in FIG. 1) may be used.

周波数設定部90は、例えば、電圧又は電流のいずれかにより印加磁場強度を可変制御できる電磁石型又はストリップライン型の磁場印加部である。また周波数設定部90は、例えば、印加磁場強度を可変制御できる電磁石型又はストリップライン型の磁場印加部と、一定磁場のみを供給する永久磁石と、が組み合わされていてもよい。 The frequency setting unit 90 is, for example, an electromagnet type or stripline type magnetic field application unit capable of variably controlling the applied magnetic field strength by either voltage or current. Further, the frequency setting unit 90 may be a combination of, for example, an electromagnet type or stripline type magnetic field application unit capable of variably controlling the applied magnetic field strength and a permanent magnet that supplies only a constant magnetic field.

また周波数設定部90は、電場を印加する電場印加部でもよい。電場印加部により、磁気抵抗効果素子10の第1強磁性層1に印加される電場を変化させると、第1強磁性層1における異方性磁場が変化し、第1強磁性層1における有効磁場が変化する。そして、第1強磁性層1の強磁性共鳴周波数が設定される。 Further, the frequency setting unit 90 may be an electric field application unit that applies an electric field. When the electric field applied to the first ferromagnetic layer 1 of the magnetic resistance effect element 10 is changed by the electric field application portion, the anisotropic magnetic field in the first ferromagnetic layer 1 changes, which is effective in the first ferromagnetic layer 1. The magnetic field changes. Then, the ferromagnetic resonance frequency of the first ferromagnetic layer 1 is set.

また周波数設定部90は、圧電体と電場印加部とを組み合わせたものでもよい。磁気抵抗効果素子10の第1強磁性層の近傍に圧電体を設け、その圧電体に電場を印加する。電場が印加された圧電体は変形し、第1強磁性層1を歪ませる。第1強磁性層1が歪むと、第1強磁性層1における異方性磁場が変化し、第1強磁性層1における有効磁場が変化する。そして、第1強磁性層1の強磁性共鳴周波数が設定される。 Further, the frequency setting unit 90 may be a combination of a piezoelectric body and an electric field application unit. A piezoelectric body is provided in the vicinity of the first ferromagnetic layer of the magnetoresistive element 10, and an electric field is applied to the piezoelectric body. The piezoelectric body to which the electric field is applied is deformed and distorts the first ferromagnetic layer 1. When the first ferromagnetic layer 1 is distorted, the anisotropic magnetic field in the first ferromagnetic layer 1 changes, and the effective magnetic field in the first ferromagnetic layer 1 changes. Then, the ferromagnetic resonance frequency of the first ferromagnetic layer 1 is set.

また周波数設定部90は、反強磁性体又はフェリ磁性体である電気磁気効果を有する制御膜と、制御膜に磁場を印加する磁場印加部と、制御膜に電場を印加する電場印加部を有してもよい。第1強磁性層1と磁気的に結合するように設けられた制御膜に電場及び磁場を印加する。制御膜に印加する電場及び磁場の少なくとも一方を変化させると、第1強磁性層1における交換結合磁場が変化し、第1強磁性層1における有効磁場が変化する。そして、第1強磁性層1の強磁性共鳴周波数が設定される。 Further, the frequency setting unit 90 includes a control film having an electromagnetic effect which is an anti-ferromagnetic material or a ferri magnetic material, a magnetic field application unit which applies a magnetic field to the control film, and an electric field application unit which applies an electric field to the control film. You may. An electric field and a magnetic field are applied to a control film provided so as to magnetically bond with the first ferromagnetic layer 1. When at least one of the electric field and the magnetic field applied to the control film is changed, the exchange-coupled magnetic field in the first ferromagnetic layer 1 changes, and the effective magnetic field in the first ferromagnetic layer 1 changes. Then, the ferromagnetic resonance frequency of the first ferromagnetic layer 1 is set.

また磁気抵抗効果素子10の第1強磁性層1の強磁性共鳴周波数が所望の周波数である場合は、周波数設定部90を有さなくてもよい。 Further, when the ferromagnetic resonance frequency of the first ferromagnetic layer 1 of the magnetoresistive element 10 is a desired frequency, the frequency setting unit 90 may not be provided.

(電源)
電源92は、磁気抵抗効果デバイス100の外部に設けられてもよい。電源92は、磁気抵抗効果素子10の積層方向に直流電流を印加する。電源92は、公知の物を用いることができる。
(Power supply)
The power supply 92 may be provided outside the magnetoresistive device 100. The power supply 92 applies a direct current in the stacking direction of the magnetoresistive element 10. As the power supply 92, a known one can be used.

(インダクタ、コンデンサ)
インダクタ91は、電流の高周波成分をカットし、電流の不変成分を通す。コンデンサ93は、電流の高周波成分を通し、電流の不変成分をカットする。インダクタ91は高周波電流の流れを抑制したい部分に配設し、コンデンサ93は直流電流の流れを抑制したい部分に配設する。
(Inductor, capacitor)
The inductor 91 cuts the high frequency component of the current and allows the invariant component of the current to pass through. The capacitor 93 passes a high frequency component of the current and cuts an invariant component of the current. The inductor 91 is arranged in a portion where the flow of high-frequency current is desired to be suppressed, and the capacitor 93 is arranged in a portion where the flow of DC current is desired to be suppressed.

図1におけるインダクタ91は、直流印加端子30と第1高周波経路20との間に設けられている。インダクタ91は、磁気抵抗効果素子10から出力された高周波電流が、電源92に至ることを抑制する。インダクタ91には、チップインダクタ、パターン線路によるインダクタ、インダクタ成分を有する抵抗素子等を用いることができる。インダクタ91のインダクタンスは、例えば10nH以上としてもよい。直流印加端子30に接続される電源92が、電流の高周波成分をカットすると同時に、電流の不変成分を通す機能を有する場合、インダクタ91は無くても良い。 The inductor 91 in FIG. 1 is provided between the DC application terminal 30 and the first high frequency path 20. The inductor 91 suppresses the high-frequency current output from the magnetoresistive element 10 from reaching the power supply 92. As the inductor 91, a chip inductor, an inductor with a pattern line, a resistance element having an inductor component, or the like can be used. The inductance of the inductor 91 may be, for example, 10 nH or more. If the power supply 92 connected to the DC application terminal 30 has a function of cutting a high frequency component of the current and at the same time passing an invariant component of the current, the inductor 91 may be omitted.

図1におけるコンデンサ93は、第1高周波経路20に設けられている。図1におけるコンデンサ93は、直流印加端子30に至る線路と第1高周波経路20を形成する高周波線路との接続点と、第1ポート31と、の間に設けられている。コンデンサ93は、直流印加端子30から印加された直流電流が第1ポート31に流れることを抑制する。コンデンサ93には、公知のものを用いることができる。 The capacitor 93 in FIG. 1 is provided in the first high frequency path 20. The capacitor 93 in FIG. 1 is provided between the connection point between the line leading to the DC application terminal 30 and the high frequency line forming the first high frequency path 20, and the first port 31. The capacitor 93 suppresses the direct current applied from the direct current application terminal 30 from flowing to the first port 31. A known capacitor 93 can be used.

<磁気抵抗効果デバイスの動作>
図2は、第1実施形態にかかる磁気抵抗効果デバイス100の動作を説明するための模式図である。まず第1高周波経路20に高周波信号である最初の信号R1が流れる。高周波信号は、例えば、100MHz以上の周波数を有する信号である。高周波信号は第1高周波経路20内を高周波電流として流れる。最初の信号R1は、例えば、ノイズである。ノイズは、例えば、電源92をオンにした際に生じる。信号R1は、高周波磁場印加部21を伝わり、第1ポート31に至る。高周波磁場印加部21を通過する信号R1は、高周波磁場を生じる。高周波磁場は、磁気抵抗効果素子10の第1強磁性層1に印加される。
<Operation of magnetoresistive device>
FIG. 2 is a schematic diagram for explaining the operation of the magnetoresistive device 100 according to the first embodiment. First, the first signal R1, which is a high frequency signal, flows through the first high frequency path 20. The high frequency signal is, for example, a signal having a frequency of 100 MHz or more. The high frequency signal flows as a high frequency current in the first high frequency path 20. The first signal R1 is, for example, noise. Noise is generated, for example, when the power supply 92 is turned on. The signal R1 propagates through the high-frequency magnetic field application unit 21 and reaches the first port 31. The signal R1 passing through the high-frequency magnetic field application unit 21 generates a high-frequency magnetic field. The high frequency magnetic field is applied to the first ferromagnetic layer 1 of the magnetoresistive element 10.

第1強磁性層1の磁化は、高周波磁場印加部21を通過する信号R1が生み出す高周波磁場を受けて振動する。第1強磁性層1の磁化は、信号R1が第1強磁性層1の強磁性共鳴周波数の近傍の周波数の信号を含む場合に、その周波数で大きく振動する。磁気抵抗効果素子10の抵抗値は、第1強磁性層1の磁化の振動により変化する。電源92は、磁気抵抗効果素子10に直流電流を印加する。直流電流は、磁気抵抗効果素子10の積層方向に流れる。直流電流は、線路16を通りグラウンドGNDへ流れる。磁気抵抗効果素子10の電位は、オームの法則に従い変化する。磁気抵抗効果素子10の電位の変化(抵抗値の変化)に応じて高周波信号である信号R2が生じる。信号R2は、磁気抵抗効果素子10から第1高周波経路20に出力される。 The magnetization of the first ferromagnetic layer 1 vibrates in response to the high-frequency magnetic field generated by the signal R1 passing through the high-frequency magnetic field application unit 21. When the signal R1 includes a signal having a frequency close to the ferromagnetic resonance frequency of the first ferromagnetic layer 1, the magnetization of the first ferromagnetic layer 1 vibrates greatly at that frequency. The resistance value of the magnetoresistive element 10 changes due to the vibration of the magnetization of the first ferromagnetic layer 1. The power supply 92 applies a direct current to the magnetoresistive element 10. The direct current flows in the stacking direction of the magnetoresistive element 10. The direct current flows through the line 16 to the ground GND. The potential of the magnetoresistive sensor 10 changes according to Ohm's law. The signal R2, which is a high-frequency signal, is generated in response to a change in the potential of the magnetoresistive element 10 (change in resistance value). The signal R2 is output from the magnetoresistive sensor 10 to the first high frequency path 20.

信号R2は、第1高周波経路20の高周波磁場印加部21を通過し、第1ポート31に至る。高周波磁場印加部21を通過する信号R2は、高周波磁場を生じる。高周波磁場は、磁気抵抗効果素子10の第1強磁性層1に印加される。磁気抵抗効果素子10は、高周波磁場を受けて高周波信号である信号R3を第1高周波経路20に出力する。信号R3は、第1高周波経路20の高周波磁場印加部21を流れ、第1ポート31に至る。高周波磁場印加部21を通過する信号R3は、再び高周波磁場を生じる。磁気抵抗効果デバイス100は、このサイクルを繰り返す。 The signal R2 passes through the high-frequency magnetic field application unit 21 of the first high-frequency path 20 and reaches the first port 31. The signal R2 passing through the high-frequency magnetic field application unit 21 generates a high-frequency magnetic field. The high frequency magnetic field is applied to the first ferromagnetic layer 1 of the magnetoresistive element 10. The magnetoresistive sensor 10 receives a high-frequency magnetic field and outputs a signal R3, which is a high-frequency signal, to the first high-frequency path 20. The signal R3 flows through the high-frequency magnetic field application unit 21 of the first high-frequency path 20 and reaches the first port 31. The signal R3 passing through the high-frequency magnetic field application unit 21 generates a high-frequency magnetic field again. The magnetoresistive device 100 repeats this cycle.

信号が高周波磁場印加部21を通過して、その信号による高周波磁場が第1強磁性層1に印加され、磁気抵抗効果素子10が信号を第1高周波経路20に出力するサイクルを1サイクルとする。以下、各サイクルにおいて、高周波磁場印加部21を通過する信号(例えば信号R1)を入力信号と称し、磁気抵抗効果素子10から出力される信号(例えば信号R2)を出力信号と称する。 The cycle in which the signal passes through the high-frequency magnetic field application unit 21, the high-frequency magnetic field generated by the signal is applied to the first ferromagnetic layer 1, and the magnetoresistive sensor 10 outputs the signal to the first high-frequency path 20 is defined as one cycle. .. Hereinafter, in each cycle, the signal passing through the high frequency magnetic field application unit 21 (for example, signal R1) is referred to as an input signal, and the signal output from the magnetoresistive sensor 10 (for example, signal R2) is referred to as an output signal.

磁気抵抗効果素子10の第1強磁性層1の磁化は、強磁性共鳴周波数の近傍で大きく振動し、強磁性共鳴周波数の近傍から外れた周波数ではあまり振動しない。第1強磁性層1の磁化が大きく振動すると磁気抵抗効果素子10の抵抗変化が大きくなり、磁気抵抗効果素子10から大きな信号が出力される。したがって、各サイクルを行うたびに、出力信号及び入力信号において、強磁性共鳴周波数の近傍から外れた周波数の信号に対する強磁性共鳴周波数近傍の周波数の信号の相対強度が増大する(周波数のフィルタリングがされる)。その結果、磁気抵抗効果デバイス100の周波数選択性が向上する。 The magnetization of the first ferromagnetic layer 1 of the magnetic resistance effect element 10 vibrates greatly in the vicinity of the ferromagnetic resonance frequency, and does not vibrate much in the vicinity of the ferromagnetic resonance frequency. When the magnetization of the first ferromagnetic layer 1 vibrates significantly, the resistance change of the magnetoresistive element 10 becomes large, and a large signal is output from the magnetoresistive element 10. Therefore, with each cycle, the relative strength of the signal at the frequency near the ferromagnetic resonance frequency increases with respect to the signal at the frequency outside the vicinity of the ferromagnetic resonance frequency in the output signal and the input signal (frequency filtering is performed). NS). As a result, the frequency selectivity of the magnetoresistive device 100 is improved.

ここで入力信号と出力信号との比をS21パラメータという(以下、S21と称する)。S21は、[S21(dB)]=10×log10([出力信号強度]/[入力信号強度])で表される。以下、各サイクルにおいて高周波磁場印加部21を通過する入力信号(例えば、信号R1)と磁気抵抗効果素子10から出力される出力信号(例えば、信号R2)との比を、第1Sパラメータ(高周波磁場印加部21及び磁気抵抗効果素子10のS21)と称する。各サイクルにおいて高周波磁場印加部21を通過する入力信号に対して磁気抵抗効果素子10から出力される出力信号が大きくなる場合は、第1Sパラメータは正となる。反対に、各サイクルにおいて高周波磁場印加部21を通過する入力信号に対して磁気抵抗効果素子10から出力される出力信号が小さくなる場合は、第1Sパラメータは負となる。 Here, the ratio of the input signal to the output signal is referred to as an S21 parameter (hereinafter referred to as S21). S21 is represented by [S21 (dB)] = 10 × log 10 ([output signal strength] / [input signal strength]). Hereinafter, the ratio of the input signal (for example, signal R1) passing through the high-frequency magnetic field application unit 21 and the output signal (for example, signal R2) output from the magnetoresistive sensor 10 in each cycle is set as the first S parameter (high-frequency magnetic field). It is referred to as S21) of the application unit 21 and the magnetoresistive element 10. When the output signal output from the magnetoresistive sensor 10 is larger than the input signal passing through the high-frequency magnetic field application unit 21 in each cycle, the first S parameter becomes positive. On the contrary, when the output signal output from the magnetoresistive sensor 10 is smaller than the input signal passing through the high-frequency magnetic field application unit 21 in each cycle, the first S parameter becomes negative.

第1Sパラメータが正の場合、高周波磁場印加部21を通過する入力信号及び磁気抵抗効果素子10から出力される出力信号は、サイクルを繰り返すごとに大きくなる。第1Sパラメータは、例えば、直流印加端子30から磁気抵抗効果素子10に印加する直流電流量を調整することで調整できる。図3は、高周波磁場印加部21を通過する入力信号の強度に対する磁気抵抗効果素子から出力される信号の強度の関係の一例を示すグラフである。図3に示すように、磁気抵抗効果素子10からの出力信号の強度は、入力信号の強度が大きくなるほど、ある一定値まで大きくなるが、次第に飽和する。これに伴い、高周波磁場印加部21を通過する入力信号の強度も次第に飽和する。第1Sパラメータが負の場合、入力信号及び出力信号は、サイクルを繰り返すごとに小さくなり減衰する。磁気抵抗効果デバイス100は、サイクルを繰り返すごとに、入力信号及び出力信号において、強磁性共鳴周波数近傍の周波数の信号のその他の周波数の信号に対する相対強度が増大する。強磁性共鳴周波数近傍において第1Sパラメータが正となり、強磁性共鳴周波数近傍から外れた周波数において第1Sパラメータを負となるように調整することで、強磁性共鳴周波数近傍の周波数の信号のその他の周波数の信号に対する相対強度は増大する。磁気抵抗効果デバイス100は、サイクルを繰り返すごとに、選択的に強磁性共鳴周波数近傍の周波数の信号の強度を磁気抵抗効果素子10の出力飽和値まで増幅することができる。磁気抵抗効果デバイス100は、出力信号(例えば、信号Rn(nは2以上の自然数))の強度が磁気抵抗効果素子10の出力飽和値に至ると、強磁性共鳴周波数近傍の周波数において安定した強度の信号を第1ポート31から出力する。このように、磁気抵抗効果デバイス100は、発振帯域とその他の帯域の出力特性の差が大きい発振器として機能することができる。 When the first S parameter is positive, the input signal passing through the high-frequency magnetic field application unit 21 and the output signal output from the magnetoresistive sensor 10 increase with each cycle. The first S parameter can be adjusted, for example, by adjusting the amount of direct current applied to the magnetoresistive sensor 10 from the direct current application terminal 30. FIG. 3 is a graph showing an example of the relationship between the intensity of the input signal passing through the high-frequency magnetic field application unit 21 and the intensity of the signal output from the magnetoresistive sensor. As shown in FIG. 3, the intensity of the output signal from the magnetoresistive sensor 10 increases to a certain value as the intensity of the input signal increases, but gradually saturates. Along with this, the strength of the input signal passing through the high frequency magnetic field application unit 21 is gradually saturated. When the first S parameter is negative, the input signal and the output signal become smaller and attenuate with each cycle. With each cycle of the magnetoresistive device 100, the relative strength of the signal having a frequency near the ferromagnetic resonance frequency to the signal having another frequency increases in the input signal and the output signal. By adjusting the 1st S parameter to be positive in the vicinity of the ferromagnetic resonance frequency and negative in the frequency outside the ferromagnetic resonance frequency, other frequencies of the signal having a frequency near the ferromagnetic resonance frequency can be adjusted. The relative strength of the signal to the signal increases. The magnetoresistive device 100 can selectively amplify the signal strength of a frequency near the ferromagnetic resonance frequency to the output saturation value of the magnetoresistive element 10 each time the cycle is repeated. When the intensity of the output signal (for example, signal Rn (n is a natural number of 2 or more)) reaches the output saturation value of the magnetoresistive element 10, the magnetoresistive device 100 has a stable intensity at a frequency near the ferromagnetic resonance frequency. Is output from the first port 31. In this way, the magnetoresistive device 100 can function as an oscillator having a large difference in output characteristics between the oscillation band and other bands.

以上、第1実施形態について図面を参照して詳述したが、第1実施形態における各構成及びそれらの組み合わせ等は一例であり、本発明の趣旨から逸脱しない範囲内で、構成の付加、省略、置換、及びその他の変更が可能である。 Although the first embodiment has been described in detail with reference to the drawings, the configurations and combinations thereof in the first embodiment are examples, and the configurations are added or omitted within a range not deviating from the gist of the present invention. , Replacements, and other changes are possible.

(第1変形例)
図4は、第1変形例にかかる磁気抵抗効果デバイスの回路構成を模式的に示す図である。図4に示す第1変形例にかかる磁気抵抗効果デバイス101は、第1高周波経路20に増幅器22が設けられている点が、図1に示す磁気抵抗効果デバイス100と異なる。図4に示す磁気抵抗効果デバイス101において、図1に示す磁気抵抗効果デバイス100と同一の構成については同一の符号を付す。また第1変形例にかかる磁気抵抗効果デバイス101において、磁気抵抗効果デバイス100と共通の構成については説明を省く。
(First modification)
FIG. 4 is a diagram schematically showing a circuit configuration of the magnetoresistive device according to the first modification. The magnetoresistive device 101 according to the first modification shown in FIG. 4 is different from the magnetoresistive device 100 shown in FIG. 1 in that the amplifier 22 is provided in the first high frequency path 20. In the magnetoresistive device 101 shown in FIG. 4, the same reference numerals are given to the same configurations as the magnetoresistive device 100 shown in FIG. Further, the description of the configuration common to the magnetoresistive device 100 in the magnetoresistive device 101 according to the first modification will be omitted.

増幅器22は、第1高周波経路20内に位置する。増幅器22は、磁気抵抗効果素子10と高周波磁場印加部21との間に位置する。増幅器22は、信号を増幅する機器、装置等である。増幅器22は、公知のものを用いることができる。増幅器22が信号を増幅することで、磁気抵抗効果デバイス101は、早く出力が飽和し、安定した強度の信号を第1ポート31から出力する。また、強磁性共鳴周波数近傍における第1Sパラメータが負の場合でも、増幅器22が信号を増幅することで、強磁性共鳴周波数近傍における入力信号および出力信号をサイクルごとに大きくできる。 The amplifier 22 is located in the first high frequency path 20. The amplifier 22 is located between the magnetoresistive sensor 10 and the high-frequency magnetic field application unit 21. The amplifier 22 is a device, an apparatus, or the like that amplifies a signal. As the amplifier 22, a known amplifier 22 can be used. When the amplifier 22 amplifies the signal, the magnetoresistive device 101 quickly saturates the output and outputs a signal having a stable intensity from the first port 31. Further, even when the first S parameter in the vicinity of the ferromagnetic resonance frequency is negative, the amplifier 22 amplifies the signal, so that the input signal and the output signal in the vicinity of the ferromagnetic resonance frequency can be increased for each cycle.

また、磁気抵抗効果デバイス101は、増幅器22を有することにより、周波数選択性を向上させることができる。強磁性共鳴周波数近傍において、入力信号の強度が大きくなり磁気抵抗効果素子10からの出力信号の強度が磁気抵抗効果素子10の出力飽和値に至ると、強磁性共鳴周波数近傍における第1Sパラメータが小さくなり、周波数選択性が低くなる。強磁性共鳴周波数近傍において、磁気抵抗効果素子10から出力される出力信号よりも増幅器22から出力される信号が先に出力飽和値に至るように、磁気抵抗効果素子10の出力飽和値、増幅器22の出力飽和値及び、第1Sパラメータを設定すると、磁気抵抗効果素子10からの出力信号の強度が磁気抵抗効果素子10の出力飽和値に至らないので、磁気抵抗効果デバイス100の周波数選択性は向上する。例えば、第1Sパラメータが負の場合に、増幅器22の出力飽和値を磁気抵抗効果素子10の出力飽和値より小さくする。磁気抵抗効果素子10の出力飽和値と増幅器22の出力飽和値との関係は、例えば、増幅器22を選択することで自由に調整できる。 Further, the magnetoresistive device 101 can improve the frequency selectivity by having the amplifier 22. When the intensity of the input signal increases in the vicinity of the ferromagnetic resonance frequency and the intensity of the output signal from the magnetoresistive sensor 10 reaches the output saturation value of the magnetoresistive sensor 10, the first S parameter in the vicinity of the ferromagnetic resonance frequency becomes small. Therefore, the frequency selectivity becomes low. The output saturation value of the magnetoresistive sensor 10 and the amplifier 22 so that the signal output from the amplifier 22 reaches the output saturation value earlier than the output signal output from the magnetoresistive sensor 10 in the vicinity of the ferromagnetic resonance frequency. When the output saturation value and the first S parameter are set, the intensity of the output signal from the magnetoresistive sensor 10 does not reach the output saturation value of the magnetoresistive sensor 10, so that the frequency selectivity of the magnetoresistive device 100 is improved. do. For example, when the first S parameter is negative, the output saturation value of the amplifier 22 is made smaller than the output saturation value of the magnetoresistive sensor 10. The relationship between the output saturation value of the magnetoresistive sensor 10 and the output saturation value of the amplifier 22 can be freely adjusted by selecting, for example, the amplifier 22.

「第2実施形態」
図5は、第2実施形態にかかる磁気抵抗効果デバイスの回路構成を示す図である。第2実施形態にかかる磁気抵抗効果デバイス110は、分岐部23を有し、分岐部23で第1高周波経路20から分岐した第2高周波経路50をさらに有する点が図1に示す磁気抵抗効果デバイス100と異なる。図5において、第1実施形態にかかる磁気抵抗効果デバイス100と同一の構成については同一の符号を付す。また第1実施形態にかかる磁気抵抗効果デバイス100と共通の構成については説明を省く。
"Second embodiment"
FIG. 5 is a diagram showing a circuit configuration of the magnetoresistive device according to the second embodiment. The magnetoresistive device 110 according to the second embodiment has a branch portion 23, and further has a second high frequency path 50 branched from the first high frequency path 20 at the branch portion 23. Different from 100. In FIG. 5, the same components as those of the magnetoresistive device 100 according to the first embodiment are designated by the same reference numerals. Further, the description of the configuration common to the magnetoresistive device 100 according to the first embodiment will be omitted.

図5における第1高周波経路20は、磁気抵抗効果素子10と第1ポート31との間の高周波線路である。図5における第1高周波経路20は、磁気抵抗効果素子10、線路24、分岐部23、線路25、第1ポート31の順に高周波信号が伝わる経路である。線路24は、磁気抵抗効果素子10と分岐部23とを繋ぐ線路である。線路25は、分岐部23と第1ポート31とを繋ぐ線路である。磁気抵抗効果素子10から出力された高周波信号は、線路24、分岐部23、線路25の順に伝わり、第1ポート31から出力される。 The first high-frequency path 20 in FIG. 5 is a high-frequency line between the magnetoresistive sensor 10 and the first port 31. The first high-frequency path 20 in FIG. 5 is a path through which high-frequency signals are transmitted in the order of the magnetoresistive sensor 10, the line 24, the branch portion 23, the line 25, and the first port 31. The line 24 is a line connecting the magnetoresistive element 10 and the branch portion 23. The line 25 is a line connecting the branch portion 23 and the first port 31. The high-frequency signal output from the magnetoresistive sensor 10 is transmitted in the order of the line 24, the branch portion 23, and the line 25, and is output from the first port 31.

分岐部23は、線路24からの信号を線路25と第2高周波経路50とに分岐させる部分である。分岐部23は、第1端子23aと第2端子23bと第3端子23cと第4端子23dとを有する。第1端子23aは、線路24と接続されており、磁気抵抗効果素子10と電気的に接続されている。第2端子23bは線路25と接続されており、第1ポート31と電気的に接続されている。磁気抵抗効果素子10と第1ポート31は、分岐部23を介して電気的に接続されている。第3端子23cは、第2高周波経路50と接続されている。第4端子23dは、線路17に接続されている。線路17は、基準電位に接続される基準電位端子32Cに接続されている。第1端子23aと第2端子23bとの間の主線部23eと、第3端子23cと第4端子23dとの間の副線部23fとは、電磁界結合している(ライン結合している)。副線部23fは、抵抗94を有する。 The branching portion 23 is a portion that branches the signal from the line 24 into the line 25 and the second high frequency path 50. The branch portion 23 has a first terminal 23a, a second terminal 23b, a third terminal 23c, and a fourth terminal 23d. The first terminal 23a is connected to the line 24 and is electrically connected to the magnetoresistive sensor 10. The second terminal 23b is connected to the line 25 and is electrically connected to the first port 31. The magnetoresistive sensor 10 and the first port 31 are electrically connected via a branch portion 23. The third terminal 23c is connected to the second high frequency path 50. The fourth terminal 23d is connected to the line 17. The line 17 is connected to the reference potential terminal 32C which is connected to the reference potential. The main wire portion 23e between the first terminal 23a and the second terminal 23b and the sub wire portion 23f between the third terminal 23c and the fourth terminal 23d are electromagnetically coupled (line-coupled). ). The secondary wire portion 23f has a resistor 94.

図5に示す分岐部23は、方向性結合器である。分岐部23の第1端子23aから信号を入力すると、一部は主線部23eを介して第2端子23bから出力され、一部は副線部23fを介して第3端子23cから出力される。したがって、第1端子23aから入力された信号は、第2端子23bと第3端子23cに向って分離する。入力された信号が分離される割合は、任意である。一方で、分岐部23の第2端子23bから信号を入力すると、信号のほとんどは減衰することなく、主線部23eを介して第1端子23aから出力される。副線部23fは抵抗94を有し、第4端子23dに向って信号は分岐しにくいためである。方向性結合器は、分岐部23に入力される信号の方向によって機能が異なる。 The branch portion 23 shown in FIG. 5 is a directional coupler. When a signal is input from the first terminal 23a of the branch portion 23, a part of the signal is output from the second terminal 23b via the main line portion 23e, and a part of the signal is output from the third terminal 23c via the sub line portion 23f. Therefore, the signal input from the first terminal 23a is separated toward the second terminal 23b and the third terminal 23c. The rate at which the input signal is separated is arbitrary. On the other hand, when a signal is input from the second terminal 23b of the branch portion 23, most of the signal is output from the first terminal 23a via the main line portion 23e without being attenuated. This is because the sub-wire portion 23f has a resistor 94, and it is difficult for the signal to branch toward the fourth terminal 23d. The directional coupler has different functions depending on the direction of the signal input to the branch portion 23.

第2高周波経路50は、第1高周波経路20から分岐した高周波信号が伝わる経路である。第2高周波経路50は、例えば、分岐部23と基準電位に接続される基準電位端子32Bとの間の高周波信号の経路である。基準電位端子32Bは、出力端子に替えてもよい。第2高周波経路50は、高周波磁場印加部51を有する。高周波磁場印加部51は、第3端子23cに電気的に接続されている。磁気抵抗効果素子10と高周波磁場印加部51は、分岐部23を介して電気的に接続されている。高周波磁場印加部51は、第1実施形態における高周波磁場印加部21と同様である。高周波磁場印加部51の内部には、高周波電流が流れる。高周波磁場印加部51は、内部を流れる高周波電流が生み出す高周波磁場を第1強磁性層1に印加できる位置に配置されている。 The second high frequency path 50 is a path through which a high frequency signal branched from the first high frequency path 20 is transmitted. The second high-frequency path 50 is, for example, a high-frequency signal path between the branch portion 23 and the reference potential terminal 32B connected to the reference potential. The reference potential terminal 32B may be replaced with an output terminal. The second high frequency path 50 has a high frequency magnetic field application unit 51. The high-frequency magnetic field application unit 51 is electrically connected to the third terminal 23c. The magnetoresistive sensor 10 and the high-frequency magnetic field application unit 51 are electrically connected via a branch unit 23. The high-frequency magnetic field application unit 51 is the same as the high-frequency magnetic field application unit 21 in the first embodiment. A high-frequency current flows inside the high-frequency magnetic field application unit 51. The high-frequency magnetic field application unit 51 is arranged at a position where a high-frequency magnetic field generated by a high-frequency current flowing inside can be applied to the first ferromagnetic layer 1.

<磁気抵抗効果デバイスの動作>
図6は、第2実施形態にかかる磁気抵抗効果デバイス110の動作を説明するための模式図である。まず第2高周波経路50に最初の高周波信号である信号R1が流れる。高周波信号は第2高周波経路50内を高周波電流として流れる。最初の信号R1は、例えば、ノイズである。ノイズは、例えば、電源92をオンにした際等に生じる。信号R1は、高周波磁場印加部51を通過し、基準電位端子32Bを介し、グラウンドGNDに至る。高周波磁場印加部51を通過する信号R1は、高周波磁場を生じる。高周波磁場は、磁気抵抗効果素子10の第1強磁性層1に印加される。
<Operation of magnetoresistive device>
FIG. 6 is a schematic diagram for explaining the operation of the magnetoresistive effect device 110 according to the second embodiment. First, the signal R1, which is the first high-frequency signal, flows through the second high-frequency path 50. The high frequency signal flows as a high frequency current in the second high frequency path 50. The first signal R1 is, for example, noise. Noise is generated, for example, when the power supply 92 is turned on. The signal R1 passes through the high-frequency magnetic field application unit 51, passes through the reference potential terminal 32B, and reaches the ground GND. The signal R1 passing through the high-frequency magnetic field application unit 51 generates a high-frequency magnetic field. The high frequency magnetic field is applied to the first ferromagnetic layer 1 of the magnetoresistive element 10.

第1強磁性層1の磁化は、高周波磁場印加部51を通過する信号R1(入力信号)が生み出す高周波磁場を受けて振動する。第1強磁性層1の磁化は、信号R1が強磁性共鳴周波数の近傍の周波数の信号を含む場合に、その周波数で大きく振動する。磁気抵抗効果素子10の抵抗値は、第1強磁性層1の磁化の振動により変化する。電源92は、磁気抵抗効果素子10に直流電流を印加する。直流電流は、磁気抵抗効果素子10の積層方向に流れる。直流電流は、線路16を通りグラウンドGNDへ流れる。磁気抵抗効果素子10の電位は、オームの法則に従い変化する。磁気抵抗効果素子10の電位の変化(抵抗値の変化)に応じて高周波信号である信号R2が生じる。信号R2(出力信号)は、磁気抵抗効果素子10から第1高周波経路20(線路24)に出力される。 The magnetization of the first ferromagnetic layer 1 vibrates in response to the high frequency magnetic field generated by the signal R1 (input signal) passing through the high frequency magnetic field application unit 51. When the signal R1 includes a signal having a frequency close to the ferromagnetic resonance frequency, the magnetization of the first ferromagnetic layer 1 vibrates significantly at that frequency. The resistance value of the magnetoresistive element 10 changes due to the vibration of the magnetization of the first ferromagnetic layer 1. The power supply 92 applies a direct current to the magnetoresistive element 10. The direct current flows in the stacking direction of the magnetoresistive element 10. The direct current flows through the line 16 to the ground GND. The potential of the magnetoresistive sensor 10 changes according to Ohm's law. The signal R2, which is a high-frequency signal, is generated in response to a change in the potential of the magnetoresistive element 10 (change in resistance value). The signal R2 (output signal) is output from the magnetoresistive sensor 10 to the first high frequency path 20 (line 24).

信号R2は、第1高周波経路20の線路24を通過し、分岐部23に至る。第1端子23aから入力された信号R2の一部は、第2端子23bと第3端子23cとから出力される。第2端子23bから出力される信号を信号R2b、第3端子23cから出力される信号を信号R2aと称する。信号R2bは、第1ポート31へ至る。信号R2aは、高周波磁場印加部51を通過し、基準電位端子32Bを介し、グラウンドGNDに至る。 The signal R2 passes through the line 24 of the first high frequency path 20 and reaches the branch portion 23. A part of the signal R2 input from the first terminal 23a is output from the second terminal 23b and the third terminal 23c. The signal output from the second terminal 23b is referred to as a signal R2b, and the signal output from the third terminal 23c is referred to as a signal R2a. The signal R2b reaches the first port 31. The signal R2a passes through the high-frequency magnetic field application unit 51, passes through the reference potential terminal 32B, and reaches the ground GND.

高周波磁場印加部51を通過する信号R2a(入力信号)は、高周波磁場を生じる。高周波磁場は、磁気抵抗効果素子10の第1強磁性層1に印加される。磁気抵抗効果素子10は、高周波磁場を受けて信号R3(出力信号)を第1高周波経路20(線路24)に出力する。磁気抵抗効果デバイス110は、このサイクルを繰り返す。 The signal R2a (input signal) passing through the high frequency magnetic field application unit 51 generates a high frequency magnetic field. The high frequency magnetic field is applied to the first ferromagnetic layer 1 of the magnetoresistive element 10. The magnetoresistive sensor 10 receives a high-frequency magnetic field and outputs a signal R3 (output signal) to the first high-frequency path 20 (line 24). The magnetoresistive device 110 repeats this cycle.

磁気抵抗効果素子10の第1強磁性層1の磁化は、強磁性共鳴周波数の近傍で大きく振動し、強磁性共鳴周波数の近傍から外れた周波数ではあまり振動しない。したがって、各サイクルを行うたびに、出力信号及び入力信号において、強磁性共鳴周波数の近傍から外れた周波数の信号に対する強磁性共鳴周波数近傍の周波数の信号の相対強度が増大する(周波数のフィルタリングがされる)。その結果、磁気抵抗効果デバイス110の周波数選択性が向上する。 The magnetization of the first ferromagnetic layer 1 of the magnetic resistance effect element 10 vibrates greatly in the vicinity of the ferromagnetic resonance frequency, and does not vibrate much in the vicinity of the ferromagnetic resonance frequency. Therefore, with each cycle, the relative strength of the signal at the frequency near the ferromagnetic resonance frequency increases with respect to the signal at the frequency outside the vicinity of the ferromagnetic resonance frequency in the output signal and the input signal (frequency filtering is performed). NS). As a result, the frequency selectivity of the magnetoresistive device 110 is improved.

第1Sパラメータ(高周波磁場印加部51及び磁気抵抗効果素子10のS21)を正に設定すると、高周波磁場印加部51を通過する入力信号(R2a、R3a、…、Rn−1a、Rna)の強度はサイクルを繰り返すごとに徐々に強くなる(nは2以上の自然数)。その結果、磁気抵抗効果素子10から出力される出力信号(R2、R3、…、Rn)の強度は、磁気抵抗効果素子10の出力飽和値に至るまで徐々に大きくなる。その結果、第2端子23bから出力される信号(R2b、R3b、…、Rnb)の強度は、磁気抵抗効果素子10の出力が飽和するまで徐々に大きくなる。したがって、磁気抵抗効果デバイス110は、第1実施形態の磁気抵抗効果デバイス100と同様に、サイクルを繰り返すごとに、選択的に強磁性共鳴周波数近傍の周波数の信号の強度を磁気抵抗効果素子10の出力が飽和するまで増幅することができる。磁気抵抗効果デバイス110は、磁気抵抗効果素子10の出力が飽和すると、安定した強度の信号(例えば、信号Rnb)を第1ポート31から出力する。第1実施形態の磁気抵抗効果デバイス100と同様に、磁気抵抗効果デバイス110は、発振器として機能する。 When the first S parameter (high frequency magnetic field application unit 51 and S21 of the magnetoresistive sensor 10) is set positively, the strength of the input signals (R2a, R3a, ..., Rn-1a, Rna) passing through the high frequency magnetic field application unit 51 is increased. It gradually becomes stronger with each cycle (n is a natural number of 2 or more). As a result, the intensity of the output signals (R2, R3, ..., Rn) output from the magnetoresistive sensor 10 gradually increases until the output saturation value of the magnetoresistive element 10 is reached. As a result, the strength of the signals (R2b, R3b, ..., Rnb) output from the second terminal 23b gradually increases until the output of the magnetoresistive sensor 10 is saturated. Therefore, similarly to the magnetoresistive device 100 of the first embodiment, the magnetoresistive device 110 selectively adjusts the signal intensity of the frequency near the ferromagnetic resonance frequency of the magnetoresistive element 10 each time the cycle is repeated. It can be amplified until the output is saturated. When the output of the magnetoresistive element 10 is saturated, the magnetoresistive device 110 outputs a signal having a stable intensity (for example, a signal Rnb) from the first port 31. Similar to the magnetoresistive device 100 of the first embodiment, the magnetoresistive device 110 functions as an oscillator.

以上、第2実施形態について図面を参照して詳述したが、第2実施形態における各構成及びそれらの組み合わせ等は一例であり、本発明の趣旨から逸脱しない範囲内で、構成の付加、省略、置換、及びその他の変更が可能である。 Although the second embodiment has been described in detail with reference to the drawings, the configurations and combinations thereof in the second embodiment are examples, and the configurations are added or omitted within a range not deviating from the gist of the present invention. , Replacements, and other changes are possible.

(第2変形例)
図7は、第2変形例にかかる磁気抵抗効果デバイスの回路構成を模式的に示す図である。図7に示す第2変形例にかかる磁気抵抗効果デバイス111は、第1高周波経路20に増幅器22が設けられている点が、図5に示す磁気抵抗効果デバイス110と異なる。図7に示す磁気抵抗効果デバイス111において、図5に示す磁気抵抗効果デバイス110と同一の構成については同一の符号を付す。また第2変形例にかかる磁気抵抗効果デバイス111において、磁気抵抗効果デバイス110と共通の構成については説明を省く。
(Second modification)
FIG. 7 is a diagram schematically showing a circuit configuration of the magnetoresistive device according to the second modification. The magnetoresistive device 111 according to the second modification shown in FIG. 7 is different from the magnetoresistive device 110 shown in FIG. 5 in that the amplifier 22 is provided in the first high frequency path 20. In the magnetoresistive device 111 shown in FIG. 7, the same reference numerals are given to the same configurations as the magnetoresistive device 110 shown in FIG. Further, the description of the configuration common to the magnetoresistive device 110 in the magnetoresistive device 111 according to the second modification will be omitted.

図7に示す増幅器22は、線路24に(第1高周波経路20における磁気抵抗効果素子10と分岐部23との間に)位置する。増幅器22は、第2高周波経路50の分岐部23と高周波磁場印加部51との間に位置してもよい。増幅器22は、線路24と、第2高周波経路50の分岐部23と高周波磁場印加部51との間と、の両方に位置してもよい。増幅器22は、図4に示す増幅器22と同様である。増幅器22が信号を増幅することで、磁気抵抗効果デバイス111は、早く出力飽和値に至り、安定した強度の信号を第1ポート31から出力する。また、強磁性共鳴周波数近傍における第1Sパラメータが負の場合でも、増幅器22が信号を増幅することで、強磁性共鳴周波数近傍における入力信号(信号R2a、R3a、…、Rna)および出力信号(信号R2、R3、…、Rn及び信号R2b、R3b、…、Rnb)をサイクルごとに大きくできる(nは2以上の自然数)。 The amplifier 22 shown in FIG. 7 is located on the line 24 (between the magnetoresistive sensor 10 and the branch portion 23 in the first high frequency path 20). The amplifier 22 may be located between the branch portion 23 of the second high frequency path 50 and the high frequency magnetic field application portion 51. The amplifier 22 may be located both on the line 24 and between the branch portion 23 of the second high frequency path 50 and the high frequency magnetic field application portion 51. The amplifier 22 is similar to the amplifier 22 shown in FIG. When the amplifier 22 amplifies the signal, the magnetoresistive device 111 reaches the output saturation value quickly and outputs a signal having a stable intensity from the first port 31. Further, even when the first S parameter in the vicinity of the ferromagnetic resonance frequency is negative, the amplifier 22 amplifies the signal, so that the input signal (signals R2a, R3a, ..., Rna) and the output signal (signal R2a, R3a, ..., Rna) in the vicinity of the ferromagnetic resonance frequency are amplified. R2, R3, ..., Rn and signals R2b, R3b, ..., Rnb) can be increased for each cycle (n is a natural number of 2 or more).

また、磁気抵抗効果デバイス111は、増幅器22を有することにより、周波数選択性を向上させることができる。強磁性共鳴周波数近傍において、入力信号の強度が大きくなり磁気抵抗効果素子10からの出力信号の強度が磁気抵抗効果素子10の出力飽和値に至ると、強磁性共鳴周波数近傍における第1Sパラメータが小さくなり、周波数選択性が低くなる。したがって、磁気抵抗効果素子10から出力される出力信号よりも増幅器22から出力される信号が先に出力飽和値に至るように、増幅器22の出力飽和値、第1Sパラメータ、及び分岐部23の信号分配率(信号R2aと信号R2bとの比)を設定すると、磁気抵抗効果素子10からの出力信号の強度が磁気抵抗効果素子10の出力飽和値に至らないので、磁気抵抗効果デバイス111の周波数選択性は向上する。 Further, the magnetoresistive device 111 can improve the frequency selectivity by having the amplifier 22. When the intensity of the input signal increases in the vicinity of the ferromagnetic resonance frequency and the intensity of the output signal from the magnetoresistive sensor 10 reaches the output saturation value of the magnetoresistive sensor 10, the first S parameter in the vicinity of the ferromagnetic resonance frequency becomes small. Therefore, the frequency selectivity becomes low. Therefore, the output saturation value of the amplifier 22, the first S parameter, and the signal of the branch portion 23 so that the signal output from the amplifier 22 reaches the output saturation value before the output signal output from the magnetoresistive sensor 10. When the distribution rate (ratio of signal R2a and signal R2b) is set, the strength of the output signal from the magnetoresistive sensor 10 does not reach the output saturation value of the magnetoresistive sensor 10, so that the frequency of the magnetoresistive sensor 111 is selected. Sex improves.

例えば、増幅器22の出力飽和値を−10dBm、磁気抵抗効果素子10の出力飽和値を−20dBm、第1強磁性層1の強磁性共鳴周波数における第1Sパラメータを+6dB、増幅器22の増幅率を+20dB、分岐部23の第3端子23cへの信号分配率を−20dBとする。磁気抵抗効果デバイス110の動作をこの条件で行った場合を例に説明する。 For example, the output saturation value of the amplifier 22 is -10 dBm, the output saturation value of the magnetoresistive sensor 10 is -20 dBm, the first S parameter at the ferromagnetic resonance frequency of the first ferromagnetic layer 1 is + 6 dB, and the amplification factor of the amplifier 22 is + 20 dB. The signal distribution rate of the branch portion 23 to the third terminal 23c is set to −20 dB. A case where the operation of the magnetoresistive device 110 is performed under this condition will be described as an example.

まず第2高周波経路50に最初の高周波信号である信号R1が流れる。信号R1における第1強磁性層1の強磁性共鳴周波数の信号の信号強度(電力)を例えば、−80dBmとする。以下、各信号の強度は、各信号における第1強磁性層1の強磁性共鳴周波数の信号の強度とする。高周波信号は第2高周波経路50内を高周波電流として流れる。最初の信号R1は、例えば、ノイズである。ノイズは、例えば、電源92をオンにした際等に生じる。信号R1は、高周波磁場印加部51を通過し、基準電位端子32Bを介し、グラウンドGNDに至る。高周波磁場印加部51を通過する信号R1は、高周波磁場を生じる。高周波磁場は、磁気抵抗効果素子10の第1強磁性層1に印加される。 First, the signal R1, which is the first high-frequency signal, flows through the second high-frequency path 50. The signal strength (power) of the signal of the ferromagnetic resonance frequency of the first ferromagnetic layer 1 in the signal R1 is set to, for example, −80 dBm. Hereinafter, the strength of each signal is the strength of the signal having the ferromagnetic resonance frequency of the first ferromagnetic layer 1 in each signal. The high frequency signal flows as a high frequency current in the second high frequency path 50. The first signal R1 is, for example, noise. Noise is generated, for example, when the power supply 92 is turned on. The signal R1 passes through the high-frequency magnetic field application unit 51, passes through the reference potential terminal 32B, and reaches the ground GND. The signal R1 passing through the high-frequency magnetic field application unit 51 generates a high-frequency magnetic field. The high frequency magnetic field is applied to the first ferromagnetic layer 1 of the magnetoresistive element 10.

第1強磁性層1の磁化は、高周波磁場印加部51を通過する信号R1(入力信号)が生み出す高周波磁場を受けて振動する。第1強磁性層1の磁化は、信号R1が強磁性共鳴周波数の近傍の周波数の信号を含む場合に、その周波数で大きく振動する。磁気抵抗効果素子10の抵抗値は、第1強磁性層1の磁化の振動により変化する。電源92は、磁気抵抗効果素子10に直流電流を印加する。直流電流は、磁気抵抗効果素子10の積層方向に流れる。直流電流は、線路16を通りグラウンドGNDへ流れる。磁気抵抗効果素子10の電位は、オームの法則に従い変化する。磁気抵抗効果素子10の電位の変化(抵抗値の変化)に応じて高周波信号である信号R2が生じる。第1Sパラメータは+6dBであり、信号R2の強度は−74dBmとなる。信号R2(出力信号)は、磁気抵抗効果素子10から第1高周波経路20(線路24)に出力される。 The magnetization of the first ferromagnetic layer 1 vibrates in response to the high frequency magnetic field generated by the signal R1 (input signal) passing through the high frequency magnetic field application unit 51. When the signal R1 includes a signal having a frequency close to the ferromagnetic resonance frequency, the magnetization of the first ferromagnetic layer 1 vibrates significantly at that frequency. The resistance value of the magnetoresistive element 10 changes due to the vibration of the magnetization of the first ferromagnetic layer 1. The power supply 92 applies a direct current to the magnetoresistive element 10. The direct current flows in the stacking direction of the magnetoresistive element 10. The direct current flows through the line 16 to the ground GND. The potential of the magnetoresistive sensor 10 changes according to Ohm's law. The signal R2, which is a high-frequency signal, is generated in response to a change in the potential of the magnetoresistive element 10 (change in resistance value). The first S parameter is + 6 dB, and the intensity of the signal R2 is −74 dBm. The signal R2 (output signal) is output from the magnetoresistive sensor 10 to the first high frequency path 20 (line 24).

信号R2は、第1高周波経路20の線路24を通過し、増幅器22に至る。信号R2は増幅器22で増幅され、信号強度が−54dBmとなる。増幅された信号は、分岐部23に至る。第1端子23aから入力された信号R2の一部は、第2端子23bと第3端子23cとから出力される。第2端子23bから出力される信号R2bは、第1ポート31へ至る。第3端子23cから出力される信号R2aの信号強度は、−74dBmとなる。信号R2aは、高周波磁場印加部51を通過し、基準電位端子32Bを介し、グラウンドGNDに至る。 The signal R2 passes through the line 24 of the first high frequency path 20 and reaches the amplifier 22. The signal R2 is amplified by the amplifier 22 and has a signal strength of −54 dBm. The amplified signal reaches the branch portion 23. A part of the signal R2 input from the first terminal 23a is output from the second terminal 23b and the third terminal 23c. The signal R2b output from the second terminal 23b reaches the first port 31. The signal strength of the signal R2a output from the third terminal 23c is −74 dBm. The signal R2a passes through the high-frequency magnetic field application unit 51, passes through the reference potential terminal 32B, and reaches the ground GND.

高周波磁場印加部51を通過する信号R2a(入力信号)は、高周波磁場を生じる。高周波磁場は、磁気抵抗効果素子10の第1強磁性層1に印加される。磁気抵抗効果素子10は、高周波磁場を受けて信号R3(出力信号)を第1高周波経路20(線路24)に出力する。信号R3の信号強度は、−68dBmとなる。 The signal R2a (input signal) passing through the high frequency magnetic field application unit 51 generates a high frequency magnetic field. The high frequency magnetic field is applied to the first ferromagnetic layer 1 of the magnetoresistive element 10. The magnetoresistive sensor 10 receives a high-frequency magnetic field and outputs a signal R3 (output signal) to the first high-frequency path 20 (line 24). The signal strength of the signal R3 is −68 dBm.

信号R3は、第1高周波経路20の線路24を通過し、増幅器22に至る。信号R3は増幅器22で増幅され、信号強度が−48dBmとなる。増幅された信号は、分岐部23に至る。第3端子23cから出力される信号R3aの信号強度は、−68dBmとなる。 The signal R3 passes through the line 24 of the first high frequency path 20 and reaches the amplifier 22. The signal R3 is amplified by the amplifier 22 and has a signal strength of −48 dBm. The amplified signal reaches the branch portion 23. The signal strength of the signal R3a output from the third terminal 23c is −68 dBm.

磁気抵抗効果デバイス111は、このサイクルを繰り返す。増幅器22の出力飽和値は−10dBmである。サイクルを繰り返すと、増幅器22から出力される信号は、−10dBmで飽和する。増幅器22から出力される信号は、分岐部23で分配される。分岐部23の第3端子23cへの信号分配率は−20dBであり、第3端子23cから出力される信号Rn−1a(nは2以上の自然数)の信号強度は、−30dBmで飽和する(n≧11で飽和する)。高周波磁場印加部51を通過する信号Rn−1aは、高周波磁場を生じる。高周波磁場は、磁気抵抗効果素子10の第1強磁性層1に印加される。第1Sパラメータは+6dBであり、磁気抵抗効果素子10から出力される信号Rnの強度は最大で−24dBmとなる。磁気抵抗効果素子10の出力飽和値は−20dBmであり、磁気抵抗効果素子10から出力される信号Rnの強度(最大で−24dBm)は磁気抵抗効果素子10の出力飽和値には至らないので、磁気抵抗効果デバイス111の周波数選択性は向上する。 The magnetoresistive device 111 repeats this cycle. The output saturation value of the amplifier 22 is −10 dBm. When the cycle is repeated, the signal output from the amplifier 22 saturates at -10 dBm. The signal output from the amplifier 22 is distributed by the branch portion 23. The signal distribution rate of the branch portion 23 to the third terminal 23c is -20 dB, and the signal strength of the signal Rn-1a (n is a natural number of 2 or more) output from the third terminal 23c is saturated at -30 dBm (). Saturates when n ≧ 11). The signal Rn-1a passing through the high-frequency magnetic field application unit 51 generates a high-frequency magnetic field. The high frequency magnetic field is applied to the first ferromagnetic layer 1 of the magnetoresistive element 10. The first S parameter is + 6 dB, and the intensity of the signal Rn output from the magnetoresistive sensor 10 is −24 dB m at the maximum. The output saturation value of the magnetoresistive element 10 is -20 dBm, and the intensity of the signal Rn output from the magnetoresistive element 10 (up to -24 dBm) does not reach the output saturation value of the magnetoresistive element 10. The frequency selectivity of the magnetoresistive device 111 is improved.

(第3変形例)
図8は、第3変形例にかかる磁気抵抗効果デバイスの回路構成を模式的に示す図である。図8に示す第3変形例にかかる磁気抵抗効果デバイス112は、第2高周波経路50に減衰器52が設けられている点が、図5に示す磁気抵抗効果デバイス110と異なる。図8に示す磁気抵抗効果デバイス112において、図5に示す磁気抵抗効果デバイス110と同一の構成については同一の符号を付す。また第3変形例にかかる磁気抵抗効果デバイス112において、磁気抵抗効果デバイス110と共通の構成については説明を省く。
(Third modification example)
FIG. 8 is a diagram schematically showing a circuit configuration of the magnetoresistive effect device according to the third modification. The magnetoresistive device 112 according to the third modification shown in FIG. 8 is different from the magnetoresistive device 110 shown in FIG. 5 in that an attenuator 52 is provided in the second high frequency path 50. In the magnetoresistive device 112 shown in FIG. 8, the same reference numerals are given to the same configurations as the magnetoresistive device 110 shown in FIG. Further, the description of the configuration common to the magnetoresistive device 110 in the magnetoresistive device 112 according to the third modification will be omitted.

図8に示す減衰器52は、第2高周波経路50の分岐部23と高周波磁場印加部51との間に位置する。減衰器52は、線路24に(第1高周波経路20における磁気抵抗効果素子10と分岐部23との間に)位置してもよい。減衰器52は、信号を減衰する機器、装置等である。減衰器52は、公知のものを用いることができる。減衰器52は、高周波磁場印加部51に至る信号を減衰する。 The attenuator 52 shown in FIG. 8 is located between the branch portion 23 of the second high frequency path 50 and the high frequency magnetic field application portion 51. The attenuator 52 may be located on the line 24 (between the magnetoresistive sensor 10 and the branch 23 in the first high frequency path 20). The attenuator 52 is a device, an apparatus, or the like that attenuates a signal. As the attenuator 52, a known one can be used. The attenuator 52 attenuates the signal reaching the high frequency magnetic field application unit 51.

(第4変形例)
図9は、第4変形例にかかる磁気抵抗効果デバイスの回路構成を模式的に示す図である。図9に示す第4変形例にかかる磁気抵抗効果デバイス113は、第2高周波経路50に減衰器52が設けられている点が、図7に示す磁気抵抗効果デバイス111と異なる。図9に示す磁気抵抗効果デバイス113において、図7に示す磁気抵抗効果デバイス111と同一の構成については同一の符号を付す。また第4変形例にかかる磁気抵抗効果デバイス113において、磁気抵抗効果デバイス111と共通の構成については説明を省く。
(Fourth modification)
FIG. 9 is a diagram schematically showing a circuit configuration of the magnetoresistive device according to the fourth modification. The magnetoresistive device 113 according to the fourth modification shown in FIG. 9 is different from the magnetoresistive device 111 shown in FIG. 7 in that an attenuator 52 is provided in the second high frequency path 50. In the magnetoresistive device 113 shown in FIG. 9, the same reference numerals are given to the same configurations as those of the magnetoresistive device 111 shown in FIG. Further, the description of the configuration common to the magnetoresistive device 111 in the magnetoresistive device 113 according to the fourth modification will be omitted.

図9に示す減衰器52は、第2高周波経路50の分岐部23と高周波磁場印加部51との間に位置する。減衰器52は、第2変形例における減衰器と同様である。 The attenuator 52 shown in FIG. 9 is located between the branch portion 23 of the second high frequency path 50 and the high frequency magnetic field application portion 51. The attenuator 52 is the same as the attenuator in the second modification.

減衰器52は、高周波磁場印加部51に至る信号を減衰する。高周波磁場印加部51を通過する信号(入力信号)は、高周波磁場を生じる。高周波磁場は、磁気抵抗効果素子10の第1強磁性層1に印加される。磁気抵抗効果素子10は、高周波磁場を受けて信号(出力信号)を第1高周波経路20(線路24)に出力する。磁気抵抗効果デバイス113は、減衰器52を有することで、磁気抵抗効果素子10からの出力信号の強度が磁気抵抗効果素子10の出力飽和値に至らないように設定することが容易となり、容易に磁気抵抗効果デバイス113の周波数選択性を向上させることができる。 The attenuator 52 attenuates the signal reaching the high frequency magnetic field application unit 51. The signal (input signal) passing through the high-frequency magnetic field application unit 51 generates a high-frequency magnetic field. The high frequency magnetic field is applied to the first ferromagnetic layer 1 of the magnetoresistive element 10. The magnetoresistive sensor 10 receives a high-frequency magnetic field and outputs a signal (output signal) to the first high-frequency path 20 (line 24). Since the magnetoresistive device 113 has the attenuator 52, it becomes easy to set the strength of the output signal from the magnetoresistive element 10 so as not to reach the output saturation value of the magnetoresistive element 10, and it is easy. The frequency selectivity of the magnetoresistive device 113 can be improved.

(第5変形例)
図10は、第5変形例にかかる磁気抵抗効果デバイスの回路構成を模式的に示す図である。図10に示す第5変形例にかかる磁気抵抗効果デバイス114は、分岐部23の接続状態が、図5に示す磁気抵抗効果デバイス110と異なる。図10に示す磁気抵抗効果デバイス114において、図5に示す磁気抵抗効果デバイス110と同一の構成については同一の符号を付す。また第5変形例にかかる磁気抵抗効果デバイス114において、磁気抵抗効果デバイス110と共通の構成については説明を省く。
(Fifth modification)
FIG. 10 is a diagram schematically showing a circuit configuration of the magnetoresistive effect device according to the fifth modification. In the magnetoresistive device 114 according to the fifth modification shown in FIG. 10, the connection state of the branch portion 23 is different from that of the magnetoresistive device 110 shown in FIG. In the magnetoresistive device 114 shown in FIG. 10, the same reference numerals are given to the same configurations as those of the magnetoresistive device 110 shown in FIG. Further, the description of the configuration common to the magnetoresistive device 110 in the magnetoresistive device 114 according to the fifth modification will be omitted.

図10に示す分岐部23は、方向性結合器である。第1端子23aは、線路24と接続されている。第2端子23bは第2高周波経路50と接続されている。第3端子23cは、線路25と接続されている。第4端子23dは、線路17に接続されている。主線部23eは、線路24と第2高周波経路50とを繋ぐ。副線部23fは、線路25と線路17とを繋ぐ。 The branch portion 23 shown in FIG. 10 is a directional coupler. The first terminal 23a is connected to the line 24. The second terminal 23b is connected to the second high frequency path 50. The third terminal 23c is connected to the line 25. The fourth terminal 23d is connected to the line 17. The main line portion 23e connects the line 24 and the second high frequency path 50. The sub line portion 23f connects the line 25 and the line 17.

第5変形例にかかる磁気抵抗効果デバイス114は、分岐部23の接続状態が図5に示す磁気抵抗効果デバイス110と異なるだけであり、磁気抵抗効果デバイス110と同様の効果を奏する。 The magnetoresistive device 114 according to the fifth modification has the same effect as the magnetoresistive device 110, except that the connection state of the branch portion 23 is different from that of the magnetoresistive device 110 shown in FIG.

(第6変形例)
図11は、第6変形例にかかる磁気抵抗効果デバイスの回路構成を模式的に示す図である。図11に示す第6変形例にかかる磁気抵抗効果デバイス115は、分岐部26の構成が、図5に示す磁気抵抗効果デバイス110と異なる。図11に示す磁気抵抗効果デバイス115において、図5に示す磁気抵抗効果デバイス110と同一の構成については同一の符号を付す。また第6変形例にかかる磁気抵抗効果デバイス115において、磁気抵抗効果デバイス110と共通の構成については説明を省く。
(6th modification)
FIG. 11 is a diagram schematically showing a circuit configuration of the magnetoresistive effect device according to the sixth modification. The magnetoresistive device 115 according to the sixth modification shown in FIG. 11 differs from the magnetoresistive device 110 shown in FIG. 5 in the configuration of the branch portion 26. In the magnetoresistive device 115 shown in FIG. 11, the same reference numerals are given to the same configurations as those of the magnetoresistive device 110 shown in FIG. Further, the description of the configuration common to the magnetoresistive device 110 in the magnetoresistive device 115 according to the sixth modification will be omitted.

分岐部26は、分岐回路である。分岐部26は、第1端子26aと第2端子26bと第3端子26cとを有する。第1端子26aは、線路24に接続されている。第2端子26bは、線路25に接続されている。第3端子26cは、第2高周波経路50に接続されている。分岐部26は、インピーダンス素子95を有する。インピーダンス素子95は、抵抗、キャパシタ、インダクタのいずれでもよい。第1端子26aから入力された信号は、第2端子26bと第3端子26cに分岐される。第1端子26aから入力された信号は、主としてインピーダンス素子95を有さない第2端子26b側に通過し、一部がインピーダンス素子95を有する第3端子26c側に分岐される。 The branch portion 26 is a branch circuit. The branch portion 26 has a first terminal 26a, a second terminal 26b, and a third terminal 26c. The first terminal 26a is connected to the line 24. The second terminal 26b is connected to the line 25. The third terminal 26c is connected to the second high frequency path 50. The branch portion 26 has an impedance element 95. The impedance element 95 may be a resistor, a capacitor, or an inductor. The signal input from the first terminal 26a is branched into the second terminal 26b and the third terminal 26c. The signal input from the first terminal 26a mainly passes to the second terminal 26b side having no impedance element 95, and a part of the signal is branched to the third terminal 26c side having the impedance element 95.

第6変形例にかかる磁気抵抗効果デバイス115は、分岐部26が分岐回路である点で、図5に示す磁気抵抗効果デバイス110と異なるだけであり、磁気抵抗効果デバイス110と同様の効果を奏する。 The magnetoresistive device 115 according to the sixth modification is different from the magnetoresistive device 110 shown in FIG. 5 in that the branch portion 26 is a branch circuit, and has the same effect as the magnetoresistive device 110. ..

また図12は、第6変形例にかかる磁気抵抗効果デバイスの別の例の回路構成を模式的に示す図である。磁気抵抗効果デバイス116は、分岐部26の内部の構成が図11に示す例と異なる。第1端子26aから入力された信号は、主としてインピーダンス素子95を有さない第3端子26c側に通過し、一部がインピーダンス素子95を有する第2端子26b側に分岐される。 Further, FIG. 12 is a diagram schematically showing a circuit configuration of another example of the magnetoresistive effect device according to the sixth modification. In the magnetoresistive device 116, the internal configuration of the branch portion 26 is different from the example shown in FIG. The signal input from the first terminal 26a mainly passes to the third terminal 26c side which does not have the impedance element 95, and a part of the signal is branched to the second terminal 26b side which has the impedance element 95.

(第7変形例)
図13は、第7変形例にかかる磁気抵抗効果デバイスの回路構成を模式的に示す図である。図13に示す第7変形例にかかる磁気抵抗効果デバイス117は、分岐部27の構成が、図5に示す磁気抵抗効果デバイス110と異なる。図13に示す磁気抵抗効果デバイス117において、図5に示す磁気抵抗効果デバイス110と同一の構成については同一の符号を付す。また第7変形例にかかる磁気抵抗効果デバイス117において、磁気抵抗効果デバイス110と共通の構成については説明を省く。
(7th modification)
FIG. 13 is a diagram schematically showing a circuit configuration of the magnetoresistive effect device according to the seventh modification. The magnetoresistive device 117 according to the seventh modification shown in FIG. 13 differs from the magnetoresistive device 110 shown in FIG. 5 in the configuration of the branch portion 27. In the magnetoresistive device 117 shown in FIG. 13, the same reference numerals are given to the same configurations as the magnetoresistive device 110 shown in FIG. Further, the description of the configuration common to the magnetoresistive device 110 in the magnetoresistive device 117 according to the seventh modification will be omitted.

分岐部27は、分配器である。分岐部27は、第1端子27aと第2端子27bと第3端子27cとを有する。第1端子27aは、線路24に接続されている。第2端子27bは、線路25に接続されている。第3端子27cは、第2高周波経路50に接続されている。分岐部27は、内部に抵抗94を有する。第1端子27aから入力された信号は、第2端子27bと第3端子27cに分岐される。第1端子27aから入力された信号の第2端子27bと第3端子27cへの分配率は、抵抗94の抵抗値で自由に設計できる。 The branch portion 27 is a distributor. The branch portion 27 has a first terminal 27a, a second terminal 27b, and a third terminal 27c. The first terminal 27a is connected to the line 24. The second terminal 27b is connected to the line 25. The third terminal 27c is connected to the second high frequency path 50. The branch portion 27 has a resistor 94 inside. The signal input from the first terminal 27a is branched into the second terminal 27b and the third terminal 27c. The distribution ratio of the signal input from the first terminal 27a to the second terminal 27b and the third terminal 27c can be freely designed by the resistance value of the resistor 94.

第7変形例にかかる磁気抵抗効果デバイス117は、分岐部27が分配器である点で、図5に示す磁気抵抗効果デバイス110と異なるだけであり、磁気抵抗効果デバイス110と同様の効果を奏する。 The magnetoresistive device 117 according to the seventh modification is different from the magnetoresistive device 110 shown in FIG. 5 in that the branch portion 27 is a distributor, and has the same effect as the magnetoresistive device 110. ..

第5変形例から第7変形例で示した分岐部の例のそれぞれは、第2変形例から第4変形例における分岐部として適用することもできる。 Each of the examples of the branching portion shown in the fifth modification to the seventh modification can also be applied as a branching portion in the second modification to the fourth modification.

「第3実施形態」
図14は、第3実施形態にかかる磁気抵抗効果デバイスの回路構成を示す図である。第3実施形態にかかる磁気抵抗効果デバイス130は、第1高周波経路20が磁気抵抗効果素子10と高周波磁場印加部21との間に素子部80を有し、素子部80に接続された複数の線路19A、19B、19C、線路19A及び線路19Cに接続された基準電位端子32D、32E、及び、線路19Bに接続された第2直流印加端子34等をさらに有する点が、図1に示す磁気抵抗効果デバイス100と異なる。図14において、第1実施形態にかかる磁気抵抗効果デバイス100と同一の構成については同一の符号を付す。また第1実施形態にかかる磁気抵抗効果デバイス100と共通の構成については説明を省く。
"Third embodiment"
FIG. 14 is a diagram showing a circuit configuration of the magnetoresistive device according to the third embodiment. In the magnetoresistive device 130 according to the third embodiment, the first high frequency path 20 has an element unit 80 between the magnetoresistive element 10 and the high frequency magnetic field application unit 21, and is connected to the element unit 80. The magnetic resistance shown in FIG. 1 further includes reference potential terminals 32D and 32E connected to the lines 19A, 19B, 19C, lines 19A and 19C, and a second DC application terminal 34 connected to the line 19B. It is different from the effect device 100. In FIG. 14, the same components as those of the magnetoresistive device 100 according to the first embodiment are designated by the same reference numerals. Further, the description of the configuration common to the magnetoresistive device 100 according to the first embodiment will be omitted.

第1高周波経路20は、磁気抵抗効果素子10と第1ポート31との間の高周波信号の経路である。図14に示す第1高周波経路20は、線路28と素子部80と線路29とを有する。線路28は、磁気抵抗効果素子10と素子部80との間の線路である。線路29は、素子部80と第1ポート31との間の線路である。磁気抵抗効果素子10から出力された高周波信号は、線路28を介して素子部80に入力され、素子部80から線路29に出力される。 The first high-frequency path 20 is a high-frequency signal path between the magnetoresistive sensor 10 and the first port 31. The first high frequency path 20 shown in FIG. 14 has a line 28, an element unit 80, and a line 29. The line 28 is a line between the magnetoresistive sensor 10 and the element unit 80. The line 29 is a line between the element unit 80 and the first port 31. The high-frequency signal output from the magnetoresistive sensor 10 is input to the element unit 80 via the line 28, and is output from the element unit 80 to the line 29.

素子部80は、第2高周波磁場印加部81と第2磁気抵抗効果素子82とを有する。素子部80は、第2磁気抵抗効果素子82の第3強磁性層4の強磁性共鳴周波数を設定するために、第2磁気抵抗効果素子82の近傍に周波数設定部90を有してもよい。第2磁気抵抗効果素子82の第3強磁性層4の強磁性共鳴周波数は、例えば、磁気抵抗効果素子10の第1強磁性層1の強磁性共鳴周波数と略一致する。第1高周波経路20において、第2磁気抵抗効果素子82は第2高周波磁場印加部81と高周波磁場印加部21との間に位置する。 The element unit 80 includes a second high-frequency magnetic field application unit 81 and a second magnetoresistive effect element 82. The element unit 80 may have a frequency setting unit 90 in the vicinity of the second magnetoresistive sensor 82 in order to set the ferromagnetic resonance frequency of the third ferromagnetic layer 4 of the second magnetoresistive element 82. .. The ferromagnetic resonance frequency of the third ferromagnetic layer 4 of the second magnetic resistance effect element 82 substantially coincides with, for example, the ferromagnetic resonance frequency of the first ferromagnetic layer 1 of the magnetic resistance effect element 10. In the first high-frequency path 20, the second magnetoresistive sensor 82 is located between the second high-frequency magnetic field application unit 81 and the high-frequency magnetic field application unit 21.

第2磁気抵抗効果素子82は、第3強磁性層4と第2スペーサ層6と第4強磁性層5とを有する。第2スペーサ層6は、第3強磁性層4と第4強磁性層5との間に位置する。第3強磁性層4は、例えば、磁化自由層(第1の磁化自由層)である。第4強磁性層5は、例えば、磁化固定層又は磁化自由層(第2の磁化自由層)である。第3強磁性層4、第2スペーサ層6及び第4強磁性層5はそれぞれ、第1強磁性層1、スペーサ層3及び第2強磁性層2のそれぞれで挙げた例と同様の材料、構成を選択できる。第2磁気抵抗効果素子82は、上部電極83と下部電極84とを有してもよい。 The second magnetoresistive element 82 has a third ferromagnetic layer 4, a second spacer layer 6, and a fourth ferromagnetic layer 5. The second spacer layer 6 is located between the third ferromagnetic layer 4 and the fourth ferromagnetic layer 5. The third ferromagnetic layer 4 is, for example, a magnetization free layer (first magnetization free layer). The fourth ferromagnetic layer 5 is, for example, a magnetization fixed layer or a magnetization free layer (second magnetization free layer). The third ferromagnetic layer 4, the second spacer layer 6, and the fourth ferromagnetic layer 5 are made of the same materials as the examples given in the first ferromagnetic layer 1, the spacer layer 3, and the second ferromagnetic layer 2, respectively. You can choose the configuration. The second magnetoresistive sensor 82 may have an upper electrode 83 and a lower electrode 84.

第2高周波磁場印加部81は、第2磁気抵抗効果素子82と離間して配置され、内部を流れる高周波電流が生み出す高周波磁場を第3強磁性層4に印加できる位置に配置されている。 The second high-frequency magnetic field application unit 81 is arranged apart from the second magnetoresistive effect element 82, and is arranged at a position where the high-frequency magnetic field generated by the high-frequency current flowing inside can be applied to the third ferromagnetic layer 4.

素子部80において高周波信号は、第2高周波磁場印加部81に入力され、第2磁気抵抗効果素子82から出力される。すなわち、第2高周波磁場印加部81は線路28に接続され、第2磁気抵抗効果素子82は線路29に接続される。 In the element unit 80, the high frequency signal is input to the second high frequency magnetic field application unit 81 and output from the second magnetoresistive sensor 82. That is, the second high-frequency magnetic field application unit 81 is connected to the line 28, and the second magnetoresistive sensor 82 is connected to the line 29.

また素子部80は、線路28及び線路29以外に複数の線路19A、19B、19Cと接続されている。線路19Aは、第2高周波磁場印加部81と基準電位端子32Eとを接続する。線路19Bは、第2磁気抵抗効果素子82と第2直流印加端子34とを接続する。第2直流印加端子34を電源92に接続することで、第2磁気抵抗効果素子82に直流電流又は直流電圧が印加される。第2直流印加端子34は、直流印加端子30と同様である。線路19Cは、第2磁気抵抗効果素子82と基準電位端子32Dとを接続する。 Further, the element unit 80 is connected to a plurality of lines 19A, 19B, 19C in addition to the line 28 and the line 29. The line 19A connects the second high-frequency magnetic field application unit 81 and the reference potential terminal 32E. The line 19B connects the second magnetoresistive sensor 82 and the second DC application terminal 34. By connecting the second direct current application terminal 34 to the power supply 92, a direct current or a direct current voltage is applied to the second magnetoresistive element 82. The second DC application terminal 34 is the same as the DC application terminal 30. The line 19C connects the second magnetoresistive element 82 and the reference potential terminal 32D.

<磁気抵抗効果デバイスの動作>
次いで、第3実施形態にかかる磁気抵抗効果デバイス130の動作を説明する。まず高周波磁場印加部21に最初の高周波信号である信号R1が流れる。高周波信号は高周波磁場印加部21内を高周波電流として流れる。最初の信号R1は、例えば、ノイズである。ノイズは、例えば、電源92をオンにした際等に生じる。信号R1は、高周波磁場印加部21を通過し、第1ポート31に至る。高周波磁場印加部21を通過する信号R1は、高周波磁場を生じる。高周波磁場は、磁気抵抗効果素子10の第1強磁性層1に印加される。
<Operation of magnetoresistive device>
Next, the operation of the magnetoresistive device 130 according to the third embodiment will be described. First, the signal R1, which is the first high-frequency signal, flows through the high-frequency magnetic field application unit 21. The high-frequency signal flows as a high-frequency current in the high-frequency magnetic field application unit 21. The first signal R1 is, for example, noise. Noise is generated, for example, when the power supply 92 is turned on. The signal R1 passes through the high-frequency magnetic field application unit 21 and reaches the first port 31. The signal R1 passing through the high-frequency magnetic field application unit 21 generates a high-frequency magnetic field. The high frequency magnetic field is applied to the first ferromagnetic layer 1 of the magnetoresistive element 10.

第1強磁性層1の磁化は、高周波磁場印加部21を通過する信号R1(入力信号)が生み出す高周波磁場を受けて振動する。第1強磁性層1の磁化は、信号R1が第1強磁性層1の強磁性共鳴周波数の近傍の周波数の信号を含む場合に、その周波数で大きく振動する。磁気抵抗効果素子10の抵抗値は、第1強磁性層1の磁化の振動により変化する。直流印加端子30に接続される電源92は、磁気抵抗効果素子10に直流電流を印加する。直流電流は、磁気抵抗効果素子10の積層方向に流れる。直流電流は、線路16を通りグラウンドGNDへ流れる。磁気抵抗効果素子10の電位は、オームの法則に従い変化する。磁気抵抗効果素子10の電位の変化(抵抗値の変化)に応じて高周波信号である信号R2が生じる。信号R2(出力信号)は、磁気抵抗効果素子10から第1高周波経路20(線路28)に出力される。 The magnetization of the first ferromagnetic layer 1 vibrates in response to the high-frequency magnetic field generated by the signal R1 (input signal) passing through the high-frequency magnetic field application unit 21. When the signal R1 includes a signal having a frequency close to the ferromagnetic resonance frequency of the first ferromagnetic layer 1, the magnetization of the first ferromagnetic layer 1 vibrates greatly at that frequency. The resistance value of the magnetoresistive element 10 changes due to the vibration of the magnetization of the first ferromagnetic layer 1. The power supply 92 connected to the direct current application terminal 30 applies a direct current to the magnetoresistive element 10. The direct current flows in the stacking direction of the magnetoresistive element 10. The direct current flows through the line 16 to the ground GND. The potential of the magnetoresistive sensor 10 changes according to Ohm's law. The signal R2, which is a high-frequency signal, is generated in response to a change in the potential of the magnetoresistive element 10 (change in resistance value). The signal R2 (output signal) is output from the magnetoresistive sensor 10 to the first high frequency path 20 (line 28).

信号R2は、第1高周波経路20の線路28を通過し、素子部80に至る。信号R2は、素子部80の第2高周波磁場印加部81を通過し、基準電位端子32Eに至る。信号R2は第2高周波磁場印加部81内を高周波電流として流れる。第2高周波磁場印加部81を通過する信号R2は、高周波磁場を生じる。高周波磁場は、第2磁気抵抗効果素子82の第3強磁性層4に印加される。 The signal R2 passes through the line 28 of the first high frequency path 20 and reaches the element unit 80. The signal R2 passes through the second high-frequency magnetic field application unit 81 of the element unit 80 and reaches the reference potential terminal 32E. The signal R2 flows as a high-frequency current in the second high-frequency magnetic field application unit 81. The signal R2 passing through the second high-frequency magnetic field application unit 81 generates a high-frequency magnetic field. The high frequency magnetic field is applied to the third ferromagnetic layer 4 of the second magnetoresistive element 82.

第3強磁性層4の磁化は、第2高周波磁場印加部81を通過する信号R2(入力信号)が生み出す高周波磁場を受けて振動する。第3強磁性層4の磁化は、信号R2が第3強磁性層4の強磁性共鳴周波数の近傍の周波数の信号を含む場合に、その周波数で大きく振動する。第2磁気抵抗効果素子82の抵抗値は、第3強磁性層4の磁化の振動により変化する。第2直流印加端子34に接続される電源92は、第2磁気抵抗効果素子82に直流電流を印加する。直流電流は、第2磁気抵抗効果素子82の積層方向に流れる。直流電流は、線路19Cを通りグラウンドGNDへ流れる。第2磁気抵抗効果素子82の電位は、オームの法則に従い変化する。第2磁気抵抗効果素子82の電位の変化(抵抗値の変化)に応じて高周波信号である信号R2’が生じる。信号R2’(出力信号)は、第2磁気抵抗効果素子82から線路29に出力される。 The magnetization of the third ferromagnetic layer 4 vibrates in response to the high frequency magnetic field generated by the signal R2 (input signal) passing through the second high frequency magnetic field application unit 81. When the signal R2 includes a signal having a frequency near the ferromagnetic resonance frequency of the third ferromagnetic layer 4, the magnetization of the third ferromagnetic layer 4 vibrates greatly at that frequency. The resistance value of the second magnetoresistive element 82 changes due to the vibration of the magnetization of the third ferromagnetic layer 4. The power supply 92 connected to the second direct current application terminal 34 applies a direct current to the second magnetoresistive element 82. The direct current flows in the stacking direction of the second magnetoresistive element 82. The direct current flows through the line 19C to the ground GND. The potential of the second magnetoresistive sensor 82 changes according to Ohm's law. The signal R2', which is a high frequency signal, is generated according to the change in the potential (change in the resistance value) of the second magnetoresistive element 82. The signal R2'(output signal) is output from the second magnetoresistive sensor 82 to the line 29.

信号R2’は、高周波磁場印加部21を通過し、第1ポート31に至る。高周波磁場印加部21を通過する信号R2’は、高周波磁場を生じる。高周波磁場は、磁気抵抗効果素子10の第1強磁性層1に印加される。磁気抵抗効果素子10は、高周波磁場を受けて信号R3(出力信号)を第1高周波経路20(線路28)に出力する。磁気抵抗効果デバイス130は、このサイクルを繰り返す。 The signal R2'passes through the high frequency magnetic field application unit 21 and reaches the first port 31. The signal R2'passing through the high frequency magnetic field application unit 21 generates a high frequency magnetic field. The high frequency magnetic field is applied to the first ferromagnetic layer 1 of the magnetoresistive element 10. The magnetoresistive sensor 10 receives a high-frequency magnetic field and outputs a signal R3 (output signal) to the first high-frequency path 20 (line 28). The magnetoresistive device 130 repeats this cycle.

磁気抵抗効果素子10の第1強磁性層1の磁化は、強磁性共鳴周波数の近傍で大きく振動し、強磁性共鳴周波数の近傍から外れた周波数ではあまり振動しない。また第2磁気抵抗効果素子82の第3強磁性層4の磁化は、強磁性共鳴周波数の近傍で大きく振動し、強磁性共鳴周波数の近傍から外れた周波数ではあまり振動しない。したがって、1回のサイクルを行うだけで、出力信号及び入力信号において、強磁性共鳴周波数の近傍から外れた周波数の信号に対する強磁性共鳴周波数近傍の周波数の信号の相対強度が増大する(周波数のフィルタリングがされる)。さらに、このサイクルを繰り返すことで、周波数のフィルタリングが複数回行われ、磁気抵抗効果デバイス130の周波数選択性がより向上する。 The magnetization of the first ferromagnetic layer 1 of the magnetic resistance effect element 10 vibrates greatly in the vicinity of the ferromagnetic resonance frequency, and does not vibrate much in the vicinity of the ferromagnetic resonance frequency. Further, the magnetization of the third ferromagnetic layer 4 of the second magnetic resistance effect element 82 vibrates greatly in the vicinity of the ferromagnetic resonance frequency, and does not vibrate much in the vicinity of the ferromagnetic resonance frequency. Therefore, in the output signal and the input signal, the relative intensity of the signal of the frequency near the ferromagnetic resonance frequency is increased with respect to the signal of the frequency deviating from the vicinity of the ferromagnetic resonance frequency by performing only one cycle (frequency filtering). Will be done). Further, by repeating this cycle, frequency filtering is performed a plurality of times, and the frequency selectivity of the magnetoresistive device 130 is further improved.

以上、第3実施形態について図面を参照して詳述したが、第3実施形態における各構成及びそれらの組み合わせ等は一例であり、本発明の趣旨から逸脱しない範囲内で、構成の付加、省略、置換、及びその他の変更が可能である。 Although the third embodiment has been described in detail with reference to the drawings, the configurations and combinations thereof in the third embodiment are examples, and the configurations are added or omitted within a range that does not deviate from the gist of the present invention. , Replacements, and other changes are possible.

(第8変形例)
図15は、第8変形例にかかる磁気抵抗効果デバイスの回路構成を模式的に示す図である。図15に示す第8変形例にかかる磁気抵抗効果デバイス131は、直流印加端子を磁気抵抗効果素子10と第2磁気抵抗効果素子82とで共有している点が、図14に示す磁気抵抗効果デバイス130と異なる。図15に示す磁気抵抗効果デバイス131において、図14に示す磁気抵抗効果デバイス130と同一の構成については同一の符号を付す。また第8変形例にかかる磁気抵抗効果デバイス131において、磁気抵抗効果デバイス130と共通の構成については説明を省く。
(8th modification)
FIG. 15 is a diagram schematically showing a circuit configuration of the magnetoresistive device according to the eighth modification. The magnetoresistive device 131 according to the eighth modification shown in FIG. 15 shares the DC application terminal between the magnetoresistive element 10 and the second magnetoresistive element 82, which is the magnetoresistive effect shown in FIG. Different from device 130. In the magnetoresistive device 131 shown in FIG. 15, the same reference numerals are given to the same configurations as the magnetoresistive device 130 shown in FIG. Further, the description of the configuration common to the magnetoresistive device 130 in the magnetoresistive device 131 according to the eighth modification will be omitted.

磁気抵抗効果デバイス131は、線路28と線路19Bとが接続され、第2直流印加端子34等が省略されている点で、図14に示す磁気抵抗効果デバイス130と異なる。電源92から印加された直流電流は、線路28と線路19Bとの交点で分岐する。分岐した直流電流のうちの一方は、線路28を通り、磁気抵抗効果素子10の積層方向に流れ、基準電位端子32からグラウンドGNDへ至る。また分岐した直流電流のうちの他方は、線路19Bを通り、第2磁気抵抗効果素子82の積層方向に流れ、基準電位端子32DからグラウンドGNDへ至る。 The magnetoresistive device 131 is different from the magnetoresistive device 130 shown in FIG. 14 in that the line 28 and the line 19B are connected and the second DC application terminal 34 and the like are omitted. The direct current applied from the power supply 92 branches at the intersection of the line 28 and the line 19B. One of the branched direct currents passes through the line 28 and flows in the stacking direction of the magnetoresistive element 10, and reaches the ground GND from the reference potential terminal 32. The other of the branched direct currents flows through the line 19B in the stacking direction of the second magnetoresistive element 82, and reaches the ground GND from the reference potential terminal 32D.

第8変形例にかかる磁気抵抗効果デバイス131は、磁気抵抗効果素子10と第2磁気抵抗効果素子82とで直流印加端子を共有している点で、図14に示す磁気抵抗効果デバイス130と異なるだけであり、磁気抵抗効果デバイス130と同様の効果を奏する。 The magnetoresistive device 131 according to the eighth modification is different from the magnetoresistive device 130 shown in FIG. 14 in that the magnetoresistive element 10 and the second magnetoresistive element 82 share a DC application terminal. However, it has the same effect as the magnetoresistive device 130.

(第9変形例)
図16は、第9変形例にかかる磁気抵抗効果デバイスの回路構成を模式的に示す図である。図16に示す第9変形例にかかる磁気抵抗効果デバイス132は、第2高周波磁場印加部81が第2磁気抵抗効果素子82と接続して配置されている点等が、図14に示す磁気抵抗効果デバイス130と異なる。図16に示す磁気抵抗効果デバイス132において、図14に示す磁気抵抗効果デバイス130と同一の構成については同一の符号を付す。また第9変形例にかかる磁気抵抗効果デバイス132において、磁気抵抗効果デバイス130と共通の構成については説明を省く。
(9th modification)
FIG. 16 is a diagram schematically showing a circuit configuration of the magnetoresistive device according to the ninth modification. In the magnetoresistive device 132 according to the ninth modification shown in FIG. 16, the magnetic resistance shown in FIG. 14 is such that the second high-frequency magnetic field application unit 81 is arranged in connection with the second magnetoresistive element 82. Different from effect device 130. In the magnetoresistive device 132 shown in FIG. 16, the same reference numerals are given to the same configurations as the magnetoresistive device 130 shown in FIG. Further, the description of the configuration common to the magnetoresistive device 130 in the magnetoresistive device 132 according to the ninth modification will be omitted.

磁気抵抗効果デバイス132において、第2高周波磁場印加部81は、磁気抵抗効果素子10の上部電極83を兼ねている。第2高周波磁場印加部81は、第2磁気抵抗効果素子82の一端と接続されている。その結果、図14に示す磁気抵抗効果デバイス130における線路19C及び基準電位端子32Dが省略されている。 In the magnetoresistive device 132, the second high-frequency magnetic field application unit 81 also serves as the upper electrode 83 of the magnetoresistive element 10. The second high-frequency magnetic field application unit 81 is connected to one end of the second magnetoresistive sensor 82. As a result, the line 19C and the reference potential terminal 32D in the magnetoresistive device 130 shown in FIG. 14 are omitted.

磁気抵抗効果素子10から出力された高周波信号は、第2磁気抵抗効果素子82側と基準電位端子32E側に分岐する。第2高周波磁場印加部81を通過する高周波信号は、高周波磁場を生じる。高周波磁場は、第2磁気抵抗効果素子82の第3強磁性層4に印加される。 The high-frequency signal output from the magnetoresistive sensor 10 branches to the second magnetoresistive element 82 side and the reference potential terminal 32E side. The high-frequency signal passing through the second high-frequency magnetic field application unit 81 generates a high-frequency magnetic field. The high frequency magnetic field is applied to the third ferromagnetic layer 4 of the second magnetoresistive element 82.

第9変形例にかかる磁気抵抗効果デバイス132は、第2磁気抵抗効果素子82の上部電極83と第2高周波磁場印加部81とが接続されている点で、図14に示す磁気抵抗効果デバイス130と異なるだけであり、磁気抵抗効果デバイス130と同様の効果を奏する。 The magnetoresistive device 132 according to the ninth modification is the magnetoresistive device 130 shown in FIG. 14 in that the upper electrode 83 of the second magnetoresistive element 82 and the second high frequency magnetic field application unit 81 are connected. However, it has the same effect as the magnetoresistive device 130.

(第10変形例)
図17は、第10変形例にかかる磁気抵抗効果デバイスの回路構成を模式的に示す図である。図17に示す第10変形例にかかる磁気抵抗効果デバイス133は、第1高周波経路20が複数の素子部80を有し、素子部80に付随した複数の線路19A、19B、19C等をさらに有する点が、図14に示す磁気抵抗効果デバイス130と異なる。図17に示す磁気抵抗効果デバイス133において、図14に示す磁気抵抗効果デバイス130と同一の構成については同一の符号を付す。また第10変形例にかかる磁気抵抗効果デバイス133において、磁気抵抗効果デバイス130と共通の構成については説明を省く。
(10th modification)
FIG. 17 is a diagram schematically showing a circuit configuration of the magnetoresistive effect device according to the tenth modification. In the magnetoresistive device 133 according to the tenth modification shown in FIG. 17, the first high frequency path 20 has a plurality of element units 80, and further includes a plurality of lines 19A, 19B, 19C, etc. attached to the element unit 80. The point is different from the magnetoresistive effect device 130 shown in FIG. In the magnetoresistive device 133 shown in FIG. 17, the same reference numerals are given to the same configurations as the magnetoresistive device 130 shown in FIG. Further, the description of the configuration common to the magnetoresistive device 130 in the magnetoresistive device 133 according to the tenth modification will be omitted.

第1高周波経路20は、磁気抵抗効果素子10と第1ポート31との間の高周波信号の経路である。図17に示す第1高周波経路20は、線路28と複数の素子部80(素子部80A、80B、80C)と線路28A、28Bと線路29とを有する。線路28は、磁気抵抗効果素子10と素子部80Aとの間の線路である。線路29は、素子部80Cと第1ポート31との間の線路である。線路28A、28Bは、第1高周波経路20内で隣接する素子部80の間の線路である。それぞれの素子部80は、第2高周波磁場印加部81と第2磁気抵抗効果素子82とを有する。それぞれの第2磁気抵抗効果素子82は、同じ素子部80に属する第2高周波磁場印加部81と高周波磁場印加部21との間に位置する。 The first high-frequency path 20 is a high-frequency signal path between the magnetoresistive sensor 10 and the first port 31. The first high frequency path 20 shown in FIG. 17 has a line 28, a plurality of element units 80 (element units 80A, 80B, 80C), lines 28A, 28B, and a line 29. The line 28 is a line between the magnetoresistive sensor 10 and the element unit 80A. The line 29 is a line between the element unit 80C and the first port 31. The lines 28A and 28B are lines between adjacent element portions 80 in the first high frequency path 20. Each element unit 80 has a second high-frequency magnetic field application unit 81 and a second magnetoresistive effect element 82. Each second magnetoresistive sensor 82 is located between the second high-frequency magnetic field application unit 81 and the high-frequency magnetic field application unit 21 belonging to the same element unit 80.

磁気抵抗効果素子10と第1ポート31との間で高周波信号は、線路28、素子部80A、線路28A、素子部80B、線路28B、素子部80C、線路29、高周波磁場印加部21の順に伝わる。磁気抵抗効果素子10から出力された高周波信号は、それぞれの素子部80を通る毎に周波数がフィルタリングされる。その結果、磁気抵抗効果デバイス132は周波数選択性がより向上する。 The high-frequency signal is transmitted between the magnetoresistive element 10 and the first port 31 in the order of line 28, element 80A, line 28A, element 80B, line 28B, element 80C, line 29, and high-frequency magnetic field application unit 21. .. The frequency of the high-frequency signal output from the magnetoresistive sensor 10 is filtered each time it passes through each of the element portions 80. As a result, the magnetoresistive device 132 has higher frequency selectivity.

ここまで第3実施形態に係る磁気抵抗効果デバイスのいくつかの変形例について説明をした。第3実施形態に係る磁気抵抗効果デバイスの変形例は、これらに限られるものではない。例えば、他の実施形態又は他の変形例における特徴的な構成と、第3実施形態にかかる構成とを組み合わせてもよい。 Up to this point, some modifications of the magnetoresistive device according to the third embodiment have been described. Modifications of the magnetoresistive device according to the third embodiment are not limited to these. For example, the characteristic configuration in another embodiment or other modification may be combined with the configuration according to the third embodiment.

(第11変形例)
図18は、第11変形例にかかる磁気抵抗効果デバイス134の回路構成を模式的に示す図である。図18に示す磁気抵抗効果デバイス134は、図14に示す磁気抵抗効果デバイス130に、増幅器22を加えている。すなわち、図18に示す磁気抵抗効果デバイス134は、図4に示す磁気抵抗効果デバイス101及び図14に示す磁気抵抗効果デバイス130の特徴的な構成を組み合わせたものである。図18に示す磁気抵抗効果デバイス134において、第1高周波経路20を伝わる高周波信号は、磁気抵抗効果素子10、線路28、第2高周波磁場印加部81、第2磁気抵抗効果素子82、増幅器22、線路29、高周波磁場印加部21、第1ポート31の順に伝わる。増幅器22は、第1高周波経路20における磁気抵抗効果素子10と高周波磁場印加部21との間に設けられる。図18に示す例では、増幅器22は、第2磁気抵抗効果素子82と高周波磁場印加部21との間の線路29に設けられている。増幅器22は、磁気抵抗効果素子10と第2高周波磁場印加部81との間の線路28に設けてもよい。
(11th modification)
FIG. 18 is a diagram schematically showing a circuit configuration of the magnetoresistive device 134 according to the eleventh modification. The magnetoresistive device 134 shown in FIG. 18 adds an amplifier 22 to the magnetoresistive device 130 shown in FIG. That is, the magnetoresistive device 134 shown in FIG. 18 is a combination of the characteristic configurations of the magnetoresistive device 101 shown in FIG. 4 and the magnetoresistive device 130 shown in FIG. In the magnetoresistive device 134 shown in FIG. 18, the high-frequency signal transmitted through the first high-frequency path 20 includes the magnetoresistive element 10, the line 28, the second high-frequency magnetic field application unit 81, the second magnetoresistive element 82, and the amplifier 22. The line 29, the high-frequency magnetic field application unit 21, and the first port 31 are transmitted in this order. The amplifier 22 is provided between the magnetoresistive sensor 10 and the high-frequency magnetic field application unit 21 in the first high-frequency path 20. In the example shown in FIG. 18, the amplifier 22 is provided on the line 29 between the second magnetoresistive sensor 82 and the high-frequency magnetic field application unit 21. The amplifier 22 may be provided on the line 28 between the magnetoresistive sensor 10 and the second high-frequency magnetic field application unit 81.

図14〜16、18に示す磁気抵抗効果デバイス130〜132、134において、磁気抵抗効果素子10と高周波磁場印加部21の組を1番目の素子部(1番目の素子部が磁気抵抗効果素子10と高周波磁場印加部21とを有する)とすると、1番目の素子部の磁気抵抗効果素子10と2番目の素子部(素子部80)の高周波磁場印加部(第2高周波磁場印加部81)とが電気的に接続され、2番目の素子部(素子部80)の磁気抵抗効果素子(第2磁気抵抗効果素子82)と1番目の素子部の高周波磁場印加部21とが電気的に接続されている。 In the magnetic resistance effect devices 130 to 132 and 134 shown in FIGS. 14 to 16 and 18, the pair of the magnetic resistance effect element 10 and the high frequency magnetic field application unit 21 is the first element unit (the first element unit is the magnetic resistance effect element 10). And the high-frequency magnetic field application unit 21), the magnetic resistance effect element 10 of the first element unit and the high-frequency magnetic field application unit (second high-frequency magnetic field application unit 81) of the second element unit (element unit 80). Is electrically connected, and the magnetic resistance effect element (second magnetic resistance effect element 82) of the second element unit (element unit 80) and the high-frequency magnetic field application unit 21 of the first element unit are electrically connected. ing.

また、図17に示す磁気抵抗効果デバイス133において、磁気抵抗効果素子10と高周波磁場印加部21の組を1番目の素子部(1番目の素子部が磁気抵抗効果素子10と高周波磁場印加部21とを有する)とすると、1番目の素子部の磁気抵抗効果素子10と2番目の素子部(素子部80A)の高周波磁場印加部(第2高周波磁場印加部81)とが電気的に接続されている。さらに、2番目の素子部(素子部80A)の磁気抵抗効果素子(第2磁気抵抗効果素子82)と3番目の素子部(素子部80B)の高周波磁場印加部(第2高周波磁場印加部81)とが電気的に接続されている。さらに、3番目の素子部(素子部80B)の磁気抵抗効果素子(第2磁気抵抗効果素子82)と4番目の素子部(素子部80C)の高周波磁場印加部(第2高周波磁場印加部81)とが電気的に接続されている。さらに、4番目の素子部(素子部80C)の磁気抵抗効果素子(第2磁気抵抗効果素子82)と1番目の素子部の高周波磁場印加部21とが電気的に接続されている。 Further, in the magnetic resistance effect device 133 shown in FIG. 17, the pair of the magnetic resistance effect element 10 and the high frequency magnetic field application unit 21 is the first element unit (the first element unit is the magnetic resistance effect element 10 and the high frequency magnetic field application unit 21). The magnetic resistance effect element 10 of the first element unit and the high-frequency magnetic field application unit (second high-frequency magnetic field application unit 81) of the second element unit (element unit 80A) are electrically connected. ing. Further, the magnetoresistive element (second magnetoresistive element 82) of the second element unit (element unit 80A) and the high-frequency magnetic field application unit (second high-frequency magnetic field application unit 81) of the third element unit (element unit 80B). ) Is electrically connected. Further, the magnetoresistive element (second magnetoresistive element 82) of the third element unit (element unit 80B) and the high-frequency magnetic field application unit (second high-frequency magnetic field application unit 81) of the fourth element unit (element unit 80C). ) Is electrically connected. Further, the magnetoresistive element (second magnetoresistive element 82) of the fourth element unit (element unit 80C) and the high-frequency magnetic field application unit 21 of the first element unit are electrically connected.

つまり、磁気抵抗効果デバイス130〜134は、N個(Nは2以上の自然数)の素子部を有し、M番目(Mは、1≦M≦N−1を満たす自然数)の素子部の磁気抵抗効果素子とM+1番目の素子部の高周波磁場印加部とが電気的に接続され、N番目の素子部の磁気抵抗効果素子と1番目の素子部の高周波磁場印加部とが電気的に接続されている、と一般的に表現することができる。図14〜16、18に示す磁気抵抗効果デバイス130〜132、134は、N=2の場合の例である。図17に示す磁気抵抗効果デバイス133は、N=4の場合の例である。 That is, the magnetoresistive effect devices 130 to 134 have N element portions (N is a natural number of 2 or more), and the magnetism of the Mth element portion (M is a natural number satisfying 1 ≦ M ≦ N-1). The resistance effect element and the high frequency magnetic field application part of the M + 1st element part are electrically connected, and the magnetoresistive element of the Nth element part and the high frequency magnetic field application part of the first element part are electrically connected. Can be generally expressed as being. The magnetoresistive effect devices 130 to 132 and 134 shown in FIGS. 14 to 16 and 18 are examples in the case of N = 2. The magnetoresistive device 133 shown in FIG. 17 is an example in the case of N = 4.

(第12変形例)
図19は、第12変形例にかかる磁気抵抗効果デバイス135の回路構成を模式的に示す図である。図19に示す磁気抵抗効果デバイス135は、図14に示す磁気抵抗効果デバイス130に、分岐部23を加えている。すなわち、図19に示す磁気抵抗効果デバイス135は、図5に示す磁気抵抗効果デバイス110及び図14に示す磁気抵抗効果デバイス130の特徴的な構成を組み合わせたものである。磁気抵抗効果デバイス135において、第1高周波経路20は、磁気抵抗効果素子10と分岐部23との間に素子部80を有しており、第1高周波経路20において第2磁気抵抗効果素子82は第2高周波磁場印加部81と分岐部23との間に位置している。図19に示す磁気抵抗効果デバイス135において、第1高周波経路20を伝わる高周波信号は、磁気抵抗効果素子10、線路28、第2高周波磁場印加部81、第2磁気抵抗効果素子82、線路29、分岐部23、線路25、第1ポート31の順に伝わる。
(12th modification)
FIG. 19 is a diagram schematically showing a circuit configuration of the magnetoresistive device 135 according to the twelfth modification. The magnetoresistive device 135 shown in FIG. 19 has a branch portion 23 added to the magnetoresistive device 130 shown in FIG. That is, the magnetoresistive device 135 shown in FIG. 19 is a combination of the characteristic configurations of the magnetoresistive device 110 shown in FIG. 5 and the magnetoresistive device 130 shown in FIG. In the magnetoresistive device 135, the first high frequency path 20 has an element portion 80 between the magnetoresistive element 10 and the branch portion 23, and the second magnetoresistive element 82 in the first high frequency path 20 It is located between the second high-frequency magnetic field application section 81 and the branch section 23. In the magnetoresistive device 135 shown in FIG. 19, the high-frequency signal transmitted through the first high-frequency path 20 includes the magnetoresistive element 10, the line 28, the second high-frequency magnetic field application unit 81, the second magnetoresistive element 82, and the line 29. The branch portion 23, the line 25, and the first port 31 are transmitted in this order.

(第13変形例)
図20は、第13変形例かかる磁気抵抗効果デバイス136の回路構成を模式的に示す図である。図20に示す磁気抵抗効果デバイス136は、磁気抵抗効果素子10と第2磁気抵抗効果素子82とが直流印加端子を共有している点が、図19に示す磁気抵抗効果デバイス135と異なる。すなわち、図20に示す磁気抵抗効果デバイス136は、図19に示す磁気抵抗効果デバイス135及び図15に示す磁気抵抗効果デバイス131の特徴的な構成を組み合わせたものである。図20に示す磁気抵抗効果デバイス136において、第1高周波経路20を伝わる高周波信号は、磁気抵抗効果素子10、線路28、第2高周波磁場印加部81、第2磁気抵抗効果素子82、線路29、分岐部23、線路25、第1ポート31の順に伝わる。
(13th modification)
FIG. 20 is a diagram schematically showing a circuit configuration of the magnetoresistive device 136 according to the thirteenth modification. The magnetoresistive device 136 shown in FIG. 20 is different from the magnetoresistive device 135 shown in FIG. 19 in that the magnetoresistive element 10 and the second magnetoresistive element 82 share a DC application terminal. That is, the magnetoresistive device 136 shown in FIG. 20 is a combination of the characteristic configurations of the magnetoresistive device 135 shown in FIG. 19 and the magnetoresistive device 131 shown in FIG. In the magnetoresistive device 136 shown in FIG. 20, the high-frequency signal transmitted through the first high-frequency path 20 includes the magnetoresistive element 10, the line 28, the second high-frequency magnetic field application unit 81, the second magnetoresistive element 82, and the line 29. The branch portion 23, the line 25, and the first port 31 are transmitted in this order.

(第14変形例)
図21は、第14変形例かかる磁気抵抗効果デバイス137の回路構成を模式的に示す図である。図21に示す磁気抵抗効果デバイス137は、第1高周波経路20に素子部80が設けられておらず、第2高周波経路50における分岐部23と高周波磁場印加部51との間に素子部80が設けられている点が、図19に示す磁気抵抗効果デバイス135と異なる。磁気抵抗効果デバイス137は、磁気抵抗効果デバイス135の変形例である。磁気抵抗効果デバイス137において、第2高周波経路50は、分岐部23と高周波磁場印加部51との間に素子部80を有している。第2高周波経路50において第2磁気抵抗効果素子82は、第2高周波磁場印加部81と高周波磁場印加部51との間に位置している。図21に示す磁気抵抗効果デバイス137において、第1高周波経路20を伝わる高周波信号は、磁気抵抗効果素子10、線路24、分岐部23、線路25、第1ポート31の順に伝わる。
(14th modification)
FIG. 21 is a diagram schematically showing a circuit configuration of the magnetoresistive device 137 according to the 14th modification. In the magnetoresistive device 137 shown in FIG. 21, the element unit 80 is not provided in the first high frequency path 20, and the element unit 80 is provided between the branch portion 23 and the high frequency magnetic field application unit 51 in the second high frequency path 50. It differs from the magnetoresistive device 135 shown in FIG. 19 in that it is provided. The magnetoresistive device 137 is a modification of the magnetoresistive device 135. In the magnetoresistive device 137, the second high-frequency path 50 has an element portion 80 between the branch portion 23 and the high-frequency magnetic field application portion 51. In the second high-frequency path 50, the second magnetoresistive sensor 82 is located between the second high-frequency magnetic field application unit 81 and the high-frequency magnetic field application unit 51. In the magnetoresistive device 137 shown in FIG. 21, the high-frequency signal transmitted through the first high-frequency path 20 is transmitted in the order of the magnetoresistive element 10, the line 24, the branch portion 23, the line 25, and the first port 31.

第2高周波経路50は、第1高周波経路20から分岐した高周波信号が伝わる経路である。図21に示す第2高周波経路50は、線路53と素子部80と線路54とを有する。線路54は、高周波磁場印加部51を有する。線路53は、分岐部23と素子部80との間の線路である。線路54は、素子部80と基準電位端子32Bとの間の線路である。高周波信号は、線路53を介して素子部80に入力され、素子部80から線路54に出力される。第2高周波磁場印加部81は線路53に接続され、第2磁気抵抗効果素子82は線路54に接続される。分岐部23において第2高周波経路50側に分岐した高周波信号は、第2高周波磁場印加部81を通過し、第2高周波磁場印加部81内を高周波電流として流れる。第2高周波磁場印加部81を通過する高周波信号(入力信号)は、高周波磁場を生じる。高周波磁場は、第2磁気抵抗効果素子82の第3強磁性層4に印加される。第2磁気抵抗効果素子82は、高周波磁場を受けて高周波信号(出力信号)を線路54に出力する。 The second high frequency path 50 is a path through which a high frequency signal branched from the first high frequency path 20 is transmitted. The second high frequency path 50 shown in FIG. 21 has a line 53, an element unit 80, and a line 54. The line 54 has a high frequency magnetic field application unit 51. The line 53 is a line between the branch portion 23 and the element portion 80. The line 54 is a line between the element unit 80 and the reference potential terminal 32B. The high frequency signal is input to the element unit 80 via the line 53, and is output from the element unit 80 to the line 54. The second high-frequency magnetic field application unit 81 is connected to the line 53, and the second magnetoresistive sensor 82 is connected to the line 54. The high-frequency signal branched to the second high-frequency path 50 side in the branch portion 23 passes through the second high-frequency magnetic field application unit 81 and flows as a high-frequency current in the second high-frequency magnetic field application unit 81. The high frequency signal (input signal) passing through the second high frequency magnetic field application unit 81 generates a high frequency magnetic field. The high frequency magnetic field is applied to the third ferromagnetic layer 4 of the second magnetoresistive element 82. The second magnetoresistive sensor 82 receives a high-frequency magnetic field and outputs a high-frequency signal (output signal) to the line 54.

図17に示す磁気抵抗効果デバイス133において第1高周波経路20に複数の素子部80を設けているのと同様に、磁気抵抗効果デバイス137において、第2高周波経路50における分岐部23と高周波磁場印加部51との間に、複数の素子部80を設けてもよい。 In the magnetoresistive device 137, the branch portion 23 and the high-frequency magnetic field are applied in the second high-frequency path 50 in the magnetoresistive device 137, just as the magnetoresistive device 133 shown in FIG. A plurality of element units 80 may be provided between the unit 51 and the unit 51.

(第15変形例)
図22は、第15変形例にかかる磁気抵抗効果デバイス138の回路構成を模式的に示す図である。図22に示す磁気抵抗効果デバイス138は、図19に示す磁気抵抗効果デバイス135に、増幅器22を加えている。すなわち、図22に示す磁気抵抗効果デバイス138は、図19に示す磁気抵抗効果デバイス135及び図4に示す磁気抵抗効果デバイス101の特徴的な構成を組み合わせたものである。図22に示す磁気抵抗効果デバイス138において、第1高周波経路20を伝わる高周波信号は、磁気抵抗効果素子10、線路28、素子部80、線路29、増幅器22、分岐部23、線路25、第1ポート31の順に伝わる。増幅器22は、第1高周波経路20における磁気抵抗効果素子10と分岐部23との間に設けられる。図22に示す例では、増幅器22は、第2磁気抵抗効果素子82と分岐部23との間の線路29に設けられている。増幅器22は、磁気抵抗効果素子10と第2高周波磁場印加部81との間の線路28に設けてもよい。また増幅器22は、第2高周波経路50における分岐部23と高周波磁場印加部51との間に設けてもよい。
(15th modification)
FIG. 22 is a diagram schematically showing a circuit configuration of the magnetoresistive device 138 according to the fifteenth modification. The magnetoresistive device 138 shown in FIG. 22 adds an amplifier 22 to the magnetoresistive device 135 shown in FIG. That is, the magnetoresistive device 138 shown in FIG. 22 is a combination of the characteristic configurations of the magnetoresistive device 135 shown in FIG. 19 and the magnetoresistive device 101 shown in FIG. In the magnetoresistive device 138 shown in FIG. 22, the high-frequency signal transmitted through the first high-frequency path 20 includes the magnetoresistive element 10, the line 28, the element unit 80, the line 29, the amplifier 22, the branch unit 23, the line 25, and the first. It is transmitted in the order of port 31. The amplifier 22 is provided between the magnetoresistive sensor 10 and the branch portion 23 in the first high frequency path 20. In the example shown in FIG. 22, the amplifier 22 is provided on the line 29 between the second magnetoresistive sensor 82 and the branch portion 23. The amplifier 22 may be provided on the line 28 between the magnetoresistive sensor 10 and the second high-frequency magnetic field application unit 81. Further, the amplifier 22 may be provided between the branch portion 23 in the second high frequency path 50 and the high frequency magnetic field application portion 51.

(第16変形例)
図23は、第16変形例にかかる磁気抵抗効果デバイス139の回路構成を模式的に示す図である。図23に示す磁気抵抗効果デバイス139は、図19に示す磁気抵抗効果デバイス135に、減衰器52を加えている。すなわち、図23に示す磁気抵抗効果デバイス139は、図19に示す磁気抵抗効果デバイス135及び図8に示す磁気抵抗効果デバイス112の特徴的な構成を組み合わせたものである。図23に示す磁気抵抗効果デバイス139において、第1高周波経路20を伝わる高周波信号は、磁気抵抗効果素子10、線路28、素子部80、線路29、分岐部23、線路25、第1ポート31の順に伝わる。減衰器52は、第2高周波経路50における分岐部23と高周波磁場印加部51との間に設けられている。減衰器52は、第1高周波経路20における磁気抵抗効果素子10と分岐部23との間に設けてもよい。
(16th variant)
FIG. 23 is a diagram schematically showing a circuit configuration of the magnetoresistive device 139 according to the 16th modification. In the magnetoresistive device 139 shown in FIG. 23, an attenuator 52 is added to the magnetoresistive device 135 shown in FIG. That is, the magnetoresistive device 139 shown in FIG. 23 is a combination of the characteristic configurations of the magnetoresistive device 135 shown in FIG. 19 and the magnetoresistive device 112 shown in FIG. In the magnetoresistive device 139 shown in FIG. 23, the high-frequency signal transmitted through the first high-frequency path 20 is the magnetoresistive element 10, the line 28, the element 80, the line 29, the branch 23, the line 25, and the first port 31. It is transmitted in order. The attenuator 52 is provided between the branch portion 23 and the high frequency magnetic field application portion 51 in the second high frequency path 50. The attenuator 52 may be provided between the magnetoresistive sensor 10 and the branch portion 23 in the first high frequency path 20.

(第17変形例)
図24は、第17変形例にかかる磁気抵抗効果デバイス140の回路構成を模式的に示す図である。図24に示す磁気抵抗効果デバイス140は、図21に示す磁気抵抗効果デバイス137の第1高周波経路20に複数の素子部80(素子部80A、80B、80C)をさらに加えている。すなわち、図24に示す磁気抵抗効果デバイス140は、図17に示す磁気抵抗効果デバイス133、図19に示す磁気抵抗効果デバイス135、及び図21に示す磁気抵抗効果デバイス137の特徴的な構成を組み合わせたものである。図24に示す磁気抵抗効果デバイス140において、第1高周波経路20を伝わる高周波信号は、磁気抵抗効果素子10、線路28、素子部80、線路28A、素子部80、線路29、分岐部23、線路25、第1ポート31の順に伝わる。
(17th modification)
FIG. 24 is a diagram schematically showing a circuit configuration of the magnetoresistive device 140 according to the 17th modification. In the magnetoresistive device 140 shown in FIG. 24, a plurality of element units 80 (element units 80A, 80B, 80C) are further added to the first high frequency path 20 of the magnetoresistive device 137 shown in FIG. That is, the magnetoresistive device 140 shown in FIG. 24 combines the characteristic configurations of the magnetoresistive device 133 shown in FIG. 17, the magnetoresistive device 135 shown in FIG. 19, and the magnetoresistive device 137 shown in FIG. It is a thing. In the magnetoresistive device 140 shown in FIG. 24, the high-frequency signal transmitted through the first high-frequency path 20 includes the magnetoresistive element 10, the line 28, the element 80, the line 28A, the element 80, the line 29, the branch 23, and the line. It is transmitted in the order of 25 and the first port 31.

図19、20、22、23に示す磁気抵抗効果デバイス135、136、138、139において、磁気抵抗効果素子10と高周波磁場印加部51の組を1番目の素子部(1番目の素子部が磁気抵抗効果素子10と高周波磁場印加部51とを有する)とすると、1番目の素子部の磁気抵抗効果素子10と2番目の素子部(素子部80)の高周波磁場印加部(第2高周波磁場印加部81)とが電気的に接続され、2番目の素子部(素子部80)の磁気抵抗効果素子(第2磁気抵抗効果素子82)と1番目の素子部の高周波磁場印加部51とが分岐部23を介して電気的に接続されている。 In the magnetic resistance effect devices 135, 136, 138, and 139 shown in FIGS. 19, 20, 22, and 23, the pair of the magnetic resistance effect element 10 and the high frequency magnetic field application unit 51 is the first element unit (the first element unit is magnetic). (Has a resistance effect element 10 and a high-frequency magnetic field application unit 51), the magnetic resistance effect element 10 of the first element unit and the high-frequency magnetic field application unit (second high-frequency magnetic field application) of the second element unit (element unit 80). The unit 81) is electrically connected, and the magnetic resistance effect element (second magnetic resistance effect element 82) of the second element unit (element unit 80) and the high-frequency magnetic field application unit 51 of the first element unit are branched. It is electrically connected via the unit 23.

図21に示す磁気抵抗効果デバイス137において、磁気抵抗効果素子10と高周波磁場印加部51の組を1番目の素子部(1番目の素子部が磁気抵抗効果素子10と高周波磁場印加部51とを有する)とすると、1番目の素子部の磁気抵抗効果素子10と2番目の素子部(素子部80)の高周波磁場印加部(第2高周波磁場印加部81)とが分岐部23を介して電気的に接続され、2番目の素子部(素子部80)の磁気抵抗効果素子(第2磁気抵抗効果素子82)と1番目の素子部の高周波磁場印加部51とが分岐部23を介して電気的に接続されている。 In the magnetic resistance effect device 137 shown in FIG. 21, the pair of the magnetic resistance effect element 10 and the high frequency magnetic field application unit 51 is the first element unit (the first element unit is the magnetic resistance effect element 10 and the high frequency magnetic field application unit 51). The magnetic resistance effect element 10 of the first element unit and the high-frequency magnetic field application unit (second high-frequency magnetic field application unit 81) of the second element unit (element unit 80) are electrically connected via the branch portion 23. The magnetic resistance effect element (second magnetic resistance effect element 82) of the second element unit (element unit 80) and the high-frequency magnetic field application unit 51 of the first element unit are electrically connected via the branch portion 23. Is connected.

また、図24に示す磁気抵抗効果デバイス140において、磁気抵抗効果素子10と高周波磁場印加部51の組を1番目の素子部(1番目の素子部が磁気抵抗効果素子10と高周波磁場印加部51とを有する)とすると、1番目の素子部の磁気抵抗効果素子10と2番目の素子部(素子部80A)の高周波磁場印加部(第2高周波磁場印加部81)とが電気的に接続されている。さらに、2番目の素子部(素子部80A)の磁気抵抗効果素子(第2磁気抵抗効果素子82)と3番目の素子部(素子部80B)の高周波磁場印加部(第2高周波磁場印加部81)とが電気的に接続されている。さらに、3番目の素子部(素子部80B)の磁気抵抗効果素子(第2磁気抵抗効果素子82)と4番目の素子部(素子部80C)の高周波磁場印加部(第2高周波磁場印加部81)とが分岐部23を介して電気的に接続されている。さらに、4番目の素子部(素子部80C)の磁気抵抗効果素子(第2磁気抵抗効果素子82)と1番目の素子部の高周波磁場印加部51とが電気的に接続されている。 Further, in the magnetic resistance effect device 140 shown in FIG. 24, the pair of the magnetic resistance effect element 10 and the high frequency magnetic field application unit 51 is the first element unit (the first element unit is the magnetic resistance effect element 10 and the high frequency magnetic field application unit 51). The magnetic resistance effect element 10 of the first element unit and the high-frequency magnetic field application unit (second high-frequency magnetic field application unit 81) of the second element unit (element unit 80A) are electrically connected. ing. Further, the magnetoresistive element (second magnetoresistive element 82) of the second element unit (element unit 80A) and the high-frequency magnetic field application unit (second high-frequency magnetic field application unit 81) of the third element unit (element unit 80B). ) Is electrically connected. Further, the magnetoresistive element (second magnetoresistive element 82) of the third element unit (element unit 80B) and the high-frequency magnetic field application unit (second high-frequency magnetic field application unit 81) of the fourth element unit (element unit 80C). ) Is electrically connected via the branch portion 23. Further, the magnetoresistive element (second magnetoresistive element 82) of the fourth element unit (element unit 80C) and the high-frequency magnetic field application unit 51 of the first element unit are electrically connected.

つまり、磁気抵抗効果デバイス135〜140は、N個(Nは2以上の自然数)の素子部を有し、M番目(Mは、1≦M≦N−1を満たす自然数)の素子部の磁気抵抗効果素子とM+1番目の素子部の高周波磁場印加部とが電気的に接続され、N番目の素子部の磁気抵抗効果素子と1番目の素子部の高周波磁場印加部とが電気的に接続されている、と一般的に表現することができる。図19〜23に示す磁気抵抗効果デバイス135〜139は、N=2の場合の例である。図24に示す磁気抵抗効果デバイス140は、N=4の場合の例である。 That is, the magnetoresistive device 135-140 has N element portions (N is a natural number of 2 or more), and the magnetism of the Mth element portion (M is a natural number satisfying 1 ≦ M ≦ N-1). The resistance effect element and the high frequency magnetic field application part of the M + 1st element part are electrically connected, and the magnetoresistive element of the Nth element part and the high frequency magnetic field application part of the first element part are electrically connected. Can be generally expressed as being. The magnetoresistive effect devices 135 to 139 shown in FIGS. 19 to 23 are examples in the case of N = 2. The magnetoresistive device 140 shown in FIG. 24 is an example in the case of N = 4.

1 第1強磁性層
2 第2強磁性層
3 スペーサ層
10 磁気抵抗効果素子
12、83 上部電極
14、84 下部電極
16、17、19A、19B、19C、24、25、28、28A、28B、29、53、54 線路
20 第1高周波経路
21、51 高周波磁場印加部
22 増幅器
23、26、27 分岐部
23a、26a、27a 第1端子
23b、26b、27b 第2端子
23c、26c、27c 第3端子
23d 第4端子
23e 主線部
23f 副線部
30 直流印加端子
31 第1ポート
32、32B、32C、32D、32E 基準電位端子
34 第2直流印加端子
50 第2高周波経路
52 減衰器
80、80A、80B、80C 素子部
81 第2高周波磁場印加部
82 第2磁気抵抗効果素子
90 周波数設定部
91 インダクタ
92 電源
93 コンデンサ
94 抵抗
95 インピーダンス素子
100、101、110、111、112、113、114、115、116、117、130、131、132、133、134、135、136、137、138、139、140 磁気抵抗効果デバイス
1 1st ferromagnetic layer 2 2nd ferromagnetic layer 3 Spacer layer 10 Magnetoresist sensor 12,83 Upper electrode 14,84 Lower electrode 16, 17, 19A, 19B, 19C, 24, 25, 28, 28A, 28B, 29, 53, 54 Line 20 1st high frequency path 21, 51 High frequency magnetic field application part 22 Amplifier 23, 26, 27 Branch part 23a, 26a, 27a 1st terminal 23b, 26b, 27b 2nd terminal 23c, 26c, 27c 3rd Terminal 23d 4th terminal 23e Main wire 23f Sub wire 30 DC application terminal 31 1st port 32, 32B, 32C, 32D, 32E Reference potential terminal 34 2nd DC application terminal 50 2nd high frequency path 52 Attenuator 80, 80A, 80B, 80C Element unit 81 Second high-frequency magnetic field application unit 82 Second magnetoresistive effect element 90 Frequency setting unit 91 inductor 92 Power supply 93 Condenser 94 Resistance 95 Impedance element 100, 101, 110, 111, 112, 113, 114, 115, 116, 117, 130, 131, 132, 133, 134, 135, 136, 137, 138, 139, 140 Magneto Resistive Devices

Claims (8)

高周波信号が出力される第1ポートと、
第1強磁性層と、第2強磁性層と、前記第1強磁性層と前記第2強磁性層とに挟まれたスペーサ層と、を備える磁気抵抗効果素子と、
前記磁気抵抗効果素子と前記第1ポートとの間の高周波信号の経路である第1高周波経路と、
前記磁気抵抗効果素子に接続され、前記磁気抵抗効果素子に直流電流又は直流電圧を印加するための電源を接続できる直流印加端子と、を備え、
前記第1高周波経路又は前記第1高周波経路から分岐した第2高周波経路は、前記磁気抵抗効果素子と離間して配置された高周波磁場印加部を有し、
前記高周波磁場印加部の内部を流れる高周波電流が生み出す高周波磁場が前記第1強磁性層に印加される磁気抵抗効果デバイス。
The first port that outputs high frequency signals and
A magnetoresistive sensor comprising a first ferromagnetic layer, a second ferromagnetic layer, and a spacer layer sandwiched between the first ferromagnetic layer and the second ferromagnetic layer.
A first high-frequency path, which is a high-frequency signal path between the magnetoresistive sensor and the first port,
It is provided with a DC application terminal which is connected to the magnetoresistive sensor and can connect a power source for applying a DC current or a DC voltage to the magnetoresistive element.
The first high-frequency path or the second high-frequency path branched from the first high-frequency path has a high-frequency magnetic field application portion arranged apart from the magnetoresistive sensor.
A magnetoresistive device in which a high-frequency magnetic field generated by a high-frequency current flowing inside the high-frequency magnetic field application portion is applied to the first ferromagnetic layer.
前記第1高周波経路は、前記磁気抵抗効果素子と前記高周波磁場印加部との間に増幅器を有する請求項1に記載の磁気抵抗効果デバイス。 The magnetoresistive device according to claim 1, wherein the first high-frequency path has an amplifier between the magnetoresistive element and the high-frequency magnetic field application unit. 前記第1高周波経路は、前記磁気抵抗効果素子と前記高周波磁場印加部との間に、素子部を有し、
前記素子部は、
第3強磁性層と、第4強磁性層と、前記第3強磁性層と前記第4強磁性層とに挟まれた第2スペーサ層と、を備える第2磁気抵抗効果素子と、
前記第2磁気抵抗効果素子と接続または離間して配置された第2高周波磁場印加部と、を有し、
前記第2高周波磁場印加部の内部を流れる高周波電流が生み出す高周波磁場が前記第3強磁性層に印加され、
前記第2磁気抵抗効果素子は、前記直流印加端子又は前記第2磁気抵抗効果素子に直流電流又は直流電圧を印加するための電源を接続できる第2直流印加端子に接続され、
前記第1高周波経路において、前記第2磁気抵抗効果素子は前記第2高周波磁場印加部と前記高周波磁場印加部との間に位置する、請求項1又は2に記載の磁気抵抗効果デバイス。
The first high-frequency path has an element portion between the magnetoresistive sensor and the high-frequency magnetic field application portion.
The element part is
A second magnetoresistive sensor comprising a third ferromagnetic layer, a fourth ferromagnetic layer, and a second spacer layer sandwiched between the third ferromagnetic layer and the fourth ferromagnetic layer.
It has a second high-frequency magnetic field application unit connected to or separated from the second magnetoresistive sensor.
A high-frequency magnetic field generated by a high-frequency current flowing inside the second high-frequency magnetic field application portion is applied to the third ferromagnetic layer.
The second magnetoresistive sensor is connected to the DC application terminal or a second DC application terminal to which a power source for applying a DC current or a DC voltage can be connected to the second magnetic resistance effect element.
The magnetoresistive device according to claim 1 or 2, wherein in the first high-frequency path, the second magnetoresistive element is located between the second high-frequency magnetic field application unit and the high-frequency magnetic field application unit.
前記第1高周波経路から前記第2高周波経路が分岐する分岐部を有し、
前記第2高周波経路が前記高周波磁場印加部を有する、請求項1又は2に記載の磁気抵抗効果デバイス。
It has a branch portion where the second high frequency path branches from the first high frequency path.
The magnetoresistive device according to claim 1 or 2, wherein the second high-frequency path has the high-frequency magnetic field application portion.
前記第1高周波経路における前記磁気抵抗効果素子と前記分岐部との間に、増幅器を有する請求項4に記載の磁気抵抗効果デバイス。 The magnetoresistive device according to claim 4, wherein an amplifier is provided between the magnetoresistive element and the branch portion in the first high frequency path. 前記第2高周波経路における前記分岐部と前記高周波磁場印加部との間に、増幅器を有する請求項4又は5に記載の磁気抵抗効果デバイス。 The magnetoresistive effect device according to claim 4 or 5, wherein an amplifier is provided between the branch portion and the high frequency magnetic field application portion in the second high frequency path. 前記第1高周波経路における前記磁気抵抗効果素子と前記分岐部との間、又は、前記第2高周波経路における前記分岐部と前記高周波磁場印加部との間に、減衰器を有する請求項4〜6のいずれか一項に記載の磁気抵抗効果デバイス。 Claims 4 to 6 having an attenuator between the magnetoresistive element and the branch portion in the first high-frequency path, or between the branch portion and the high-frequency magnetic field application portion in the second high-frequency path. The magnetoresistive effect device according to any one of the above. 前記第1高周波経路における前記磁気抵抗効果素子と前記分岐部との間、及び、前記第2高周波経路における前記分岐部と前記高周波磁場印加部との間のうち少なくとも一方に、素子部を有し、
前記素子部は、
第3強磁性層と、第4強磁性層と、前記第3強磁性層と前記第4強磁性層とに挟まれた第2スペーサ層と、を備える第2磁気抵抗効果素子と、
前記第2磁気抵抗効果素子と接続または離間して配置された第2高周波磁場印加部と、を有し、
前記第2高周波磁場印加部の内部を流れる高周波電流が生み出す高周波磁場が前記第3強磁性層に印加され、
前記第2磁気抵抗効果素子は、前記直流印加端子又は前記第2磁気抵抗効果素子に直流電流又は直流電圧を印加するための電源を接続できる第2直流印加端子に接続され、
前記第1高周波経路が前記素子部を有する場合、前記第1高周波経路において前記第2磁気抵抗効果素子は前記第2高周波磁場印加部と前記分岐部との間に位置し、
前記第2高周波経路が前記素子部を有する場合、前記第2高周波経路において前記第2磁気抵抗効果素子は前記第2高周波磁場印加部と前記高周波磁場印加部との間に位置する、請求項4〜7のいずれか一項に記載の磁気抵抗効果デバイス。
The element portion is provided at least between the magnetoresistive effect element and the branch portion in the first high frequency path and between the branch portion and the high frequency magnetic field application portion in the second high frequency path. ,
The element part is
A second magnetoresistive sensor comprising a third ferromagnetic layer, a fourth ferromagnetic layer, and a second spacer layer sandwiched between the third ferromagnetic layer and the fourth ferromagnetic layer.
It has a second high-frequency magnetic field application unit connected to or separated from the second magnetoresistive sensor.
A high-frequency magnetic field generated by a high-frequency current flowing inside the second high-frequency magnetic field application portion is applied to the third ferromagnetic layer.
The second magnetoresistive sensor is connected to the DC application terminal or a second DC application terminal to which a power source for applying a DC current or a DC voltage can be connected to the second magnetic resistance effect element.
When the first high-frequency path has the element portion, the second magnetoresistive sensor is located between the second high-frequency magnetic field application portion and the branch portion in the first high-frequency path.
4. When the second high-frequency path has the element portion, the second magnetoresistive element is located between the second high-frequency magnetic field application portion and the high-frequency magnetic field application portion in the second high-frequency path. The magnetoresistive effect device according to any one of 7 to 7.
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