JP2024017570A - Magnetic domain wall displacement type spatial light modulator - Google Patents
Magnetic domain wall displacement type spatial light modulator Download PDFInfo
- Publication number
- JP2024017570A JP2024017570A JP2022120290A JP2022120290A JP2024017570A JP 2024017570 A JP2024017570 A JP 2024017570A JP 2022120290 A JP2022120290 A JP 2022120290A JP 2022120290 A JP2022120290 A JP 2022120290A JP 2024017570 A JP2024017570 A JP 2024017570A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- magnetic field
- layer
- domain wall
- leakage magnetic
- magnetization fixed
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 title claims abstract description 53
- 230000005381 magnetic domain Effects 0.000 title abstract description 43
- 230000005415 magnetization Effects 0.000 claims abstract description 201
- 230000005291 magnetic effect Effects 0.000 claims abstract description 134
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims abstract description 11
- 230000010287 polarization Effects 0.000 claims abstract description 8
- 230000033001 locomotion Effects 0.000 claims description 40
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 claims description 36
- 238000000034 method Methods 0.000 abstract description 16
- 230000008569 process Effects 0.000 abstract description 10
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 285
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 14
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 14
- 239000000463 material Substances 0.000 description 12
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 10
- 239000010408 film Substances 0.000 description 10
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 8
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 8
- 239000003302 ferromagnetic material Substances 0.000 description 7
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 6
- 238000005530 etching Methods 0.000 description 5
- 150000003624 transition metals Chemical class 0.000 description 5
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 4
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 4
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 4
- 238000001004 secondary ion mass spectrometry Methods 0.000 description 4
- 229910052723 transition metal Inorganic materials 0.000 description 4
- 230000008859 change Effects 0.000 description 3
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 3
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 3
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 3
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 3
- 230000005294 ferromagnetic effect Effects 0.000 description 3
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 3
- 238000005094 computer simulation Methods 0.000 description 2
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000013461 design Methods 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 2
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 2
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 2
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 2
- 239000010409 thin film Substances 0.000 description 2
- 229910018072 Al 2 O 3 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910018936 CoPd Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910018979 CoPt Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910000684 Cobalt-chrome Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910005335 FePt Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000005374 Kerr effect Effects 0.000 description 1
- 229910020068 MgAl Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910004541 SiN Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 description 1
- -1 TbFeCo films Chemical class 0.000 description 1
- 229910010413 TiO 2 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910000767 Tm alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010952 cobalt-chrome Substances 0.000 description 1
- 230000008602 contraction Effects 0.000 description 1
- 238000013016 damping Methods 0.000 description 1
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 1
- 239000007772 electrode material Substances 0.000 description 1
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 1
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 238000001093 holography Methods 0.000 description 1
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000002955 isolation Methods 0.000 description 1
- 239000002346 layers by function Substances 0.000 description 1
- 239000004973 liquid crystal related substance Substances 0.000 description 1
- CPLXHLVBOLITMK-UHFFFAOYSA-N magnesium oxide Inorganic materials [Mg]=O CPLXHLVBOLITMK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000000696 magnetic material Substances 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 229910052750 molybdenum Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000004767 nitrides Chemical class 0.000 description 1
- 229910052763 palladium Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000000059 patterning Methods 0.000 description 1
- 230000035699 permeability Effects 0.000 description 1
- 229910000982 rare earth metal group alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000002441 reversible effect Effects 0.000 description 1
- 229910052707 ruthenium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052594 sapphire Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010980 sapphire Substances 0.000 description 1
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052715 tantalum Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 1
- 229910000687 transition metal group alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000012780 transparent material Substances 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Hall/Mr Elements (AREA)
- Optical Modulation, Optical Deflection, Nonlinear Optics, Optical Demodulation, Optical Logic Elements (AREA)
Abstract
Description
本発明は、磁壁移動型空間光変調器に関する。 The present invention relates to a domain wall moving spatial light modulator.
立体ホログラフィを実現するためには、実用上、30°以上の視域が求められる。そのため、表示装置である空間光変調器(SLM)の画素ピッチを1μm以下にする必要がある。液晶、デジタルマイクロミラーデバイス(DMD)等の既存のSLMは、画素ピッチが5μm程度であり、これ以上微細化するのは困難である。 In order to realize three-dimensional holography, a viewing zone of 30 degrees or more is practically required. Therefore, it is necessary to reduce the pixel pitch of a spatial light modulator (SLM), which is a display device, to 1 μm or less. Existing SLMs such as liquid crystals and digital micromirror devices (DMDs) have a pixel pitch of approximately 5 μm, and it is difficult to miniaturize them any further.
一方、画素の書き換えにスピン注入磁化反転や磁壁移動を用いた磁気光学式空間光変調器(MOSLM)は、光利用効率、動作電流等の観点から、性能を改善する必要があるものの、1μm以下の画素ピッチを実現することができる(例えば、特許文献1参照)。MOSLMは、磁化の向きに応じた光の偏光面の回転を明暗に割り当てることにより、光の変調を実現するデバイスである。 On the other hand, magneto-optical spatial light modulators (MOSLM) that use spin injection magnetization reversal or domain wall motion to rewrite pixels need to improve their performance from the viewpoints of light utilization efficiency, operating current, etc. It is possible to realize a pixel pitch of (for example, see Patent Document 1). A MOSLM is a device that realizes light modulation by assigning the rotation of the polarization plane of light according to the direction of magnetization to brightness and darkness.
磁壁移動型空間光変調器は、入射した光の偏光の向きを変化させて出射する光変調層と、光変調層の両端部に互いに平行に延びて配置されており、保磁力が異なる第1磁化固定層および第2磁化固定層を有する磁壁移動型空間光変調素子を備え、光変調層に流す電流の向きにより、磁区の拡大および縮小を制御することができる(例えば、特許文献2参照)。磁壁移動型空間光変調器は、スピン注入磁化反転を用いたMOSLMに比べて、低消費電力を期待できるが、光変調層と2つの磁化固定層の3種類の強磁性層に十分な保磁力差を与えるとともに、複雑なデバイス構造を精密に作製するために、1μm以下の画素ピッチを前提とする高度なデバイス設計を実現する必要がある。 A domain wall motion spatial light modulator includes a light modulation layer that changes the polarization direction of incident light and emits the light, and a first layer that extends parallel to each other at both ends of the light modulation layer and has a different coercive force. It is equipped with a domain wall motion spatial light modulator having a magnetization fixed layer and a second magnetization fixed layer, and can control the expansion and contraction of the magnetic domain by the direction of the current flowing through the light modulation layer (for example, see Patent Document 2) . Domain wall motion spatial light modulators can be expected to consume less power than MOSLMs that use spin injection magnetization reversal, but the three types of ferromagnetic layers, the optical modulation layer and the two fixed magnetization layers, do not have enough coercive force. In order to make a difference and precisely fabricate a complex device structure, it is necessary to realize an advanced device design based on a pixel pitch of 1 μm or less.
特許文献3では、第1磁化固定層および第2磁化固定層の保磁力差を設計する際に、第1磁化固定層および第2磁化固定層を一度のプロセスで形成することで、高精度な位置合わせの回数を省略する方法が記載されている。これにより、簡易なプロセスで磁壁移動型空間光変調素子を形成することができる。 In Patent Document 3, when designing the coercive force difference between the first magnetization fixed layer and the second magnetization fixed layer, high precision can be achieved by forming the first magnetization fixed layer and the second magnetization fixed layer in one process. A method for omitting the number of alignments is described. Thereby, a domain wall displacement type spatial light modulator can be formed with a simple process.
ここで、磁壁移動型空間光変調素子では、外部磁界を印加することにより、光変調層の両端で互いに反平行な初期磁化方向を実現すると、第1磁化固定層からの漏れ磁界によって、光変調層の第1磁化固定層側の端部に初期磁区が形成される。また、磁壁電流駆動を実施すると、第2磁化固定層からの漏れ磁界によって、光変調層の第2磁化固定層側の端部に第2磁区が形成される。このため、磁壁移動型空間光変調素子の開口率は、初期磁区および第2磁区を含まない光変調領域で決定される。このとき、光変調層の磁気特性に応じて、初期磁区のサイズが変化し、その結果、磁壁移動型空間光変調素子の開口率が変化する。一方、駆動電流を小さくするためには、光変調層の磁化を低くすることが有効であるが、その場合には、初期磁区のサイズが大きくなるため、磁壁移動型空間光変調素子の開口率が小さくなる。このため、駆動電流を大きくせずに、磁壁移動型空間光変調素子の開口率を大きくすることが望まれている。 Here, in a domain wall motion spatial light modulator, if an initial magnetization direction that is antiparallel to each other is achieved at both ends of the light modulation layer by applying an external magnetic field, the leakage magnetic field from the first magnetization fixed layer causes light modulation. An initial magnetic domain is formed at the end of the layer on the first magnetization fixed layer side. Further, when domain wall current driving is performed, a second magnetic domain is formed at the end of the light modulation layer on the second magnetization fixed layer side due to a leakage magnetic field from the second magnetization fixed layer. Therefore, the aperture ratio of the domain wall motion spatial light modulator is determined in the light modulation region that does not include the initial magnetic domain and the second magnetic domain. At this time, the size of the initial magnetic domain changes depending on the magnetic properties of the light modulation layer, and as a result, the aperture ratio of the domain wall motion spatial light modulation element changes. On the other hand, in order to reduce the drive current, it is effective to lower the magnetization of the light modulation layer, but in that case, the size of the initial magnetic domain increases, so the aperture ratio of the domain wall motion spatial light modulation element increases. becomes smaller. For this reason, it is desired to increase the aperture ratio of domain wall displacement type spatial light modulators without increasing the drive current.
本発明は、簡易なプロセスで、駆動電流を大きくせずに、磁壁移動型空間光変調素子の開口率を大きくすることが可能な磁壁移動型空間光変調器を提供することを目的とする。 An object of the present invention is to provide a domain wall displacement spatial light modulator that can increase the aperture ratio of the domain wall displacement spatial light modulator through a simple process and without increasing the drive current.
(1)所定方向に延びており、入射した光の偏光の向きを変化させて出射する光変調層と、前記光変調層の両端部に平行に延びて配置されており、互いに保磁力が異なる第1磁化固定層および第2磁化固定層と、を有する磁壁移動型空間光変調素子を備え、前記光変調層は、本体部と、前記本体部の前記第1磁化固定層が配置されている側の端部に設けられており、前記第1磁化固定層からの漏れ磁界をトラップする第1漏れ磁界トラップ部と、前記本体部の前記第2磁化固定層が配置されている側の端部に設けられており、前記第2磁化固定層からの漏れ磁界をトラップする第2漏れ磁界トラップ部と、を備え、前記第1漏れ磁界トラップ部および前記第2漏れ磁界トラップ部は、前記本体部よりも幅が小さい、磁壁移動型空間光変調器。 (1) A light modulation layer that extends in a predetermined direction and changes the direction of polarization of incident light and emits it; and a light modulation layer that extends in parallel to both ends of the light modulation layer and has different coercive forces. A domain wall motion spatial light modulator having a first magnetization fixed layer and a second magnetization fixed layer, wherein the light modulation layer includes a main body portion and the first magnetization fixed layer of the main body portion. a first leakage magnetic field trap section that is provided at a side end and traps a leakage magnetic field from the first magnetization fixed layer; and an end of the main body section on the side where the second magnetization fixed layer is arranged. a second leakage field trap section that traps a leakage field from the second magnetization fixed layer, and the first leakage field trap section and the second leakage field trap section are provided in the main body section. A domain wall moving spatial light modulator with a width smaller than that of .
(2)前記第1漏れ磁界トラップ部および前記第2漏れ磁界トラップ部は、前記本体部よりも面積が小さい、(1)に記載の磁壁移動型空間光変調器。 (2) The domain wall moving spatial light modulator according to (1), wherein the first leakage magnetic field trap section and the second leakage magnetic field trap section have a smaller area than the main body section.
(3)前記第1漏れ磁界トラップ部の長さは、前記磁壁移動型空間光変調素子の計算モデルによる前記光変調層が延びているx方向に対する前記第1磁化固定層からの漏れ磁界の前記x方向および前記第1磁化固定層が延びているy方向に対して垂直なz方向の成分の計算結果において、前記漏れ磁界のz方向の成分の絶対値が前記光変調層の有効磁界と同一である場合の交点間距離よりも大きく、前記第2漏れ磁界トラップ部の長さは、前記磁壁移動型空間光変調素子の計算モデルによる前記x方向に対する前記第2磁化固定層からの漏れ磁界の前記z方向の成分の計算結果において、前記漏れ磁界のz方向の成分の絶対値が前記光変調層の有効磁界と同一である場合の交点間距離よりも大きい、(1)または(2)に記載の磁壁移動型空間光変調器。 (3) The length of the first leakage magnetic field trap section is determined by the length of the leakage magnetic field from the first magnetization fixed layer in the x direction in which the light modulation layer extends according to the calculation model of the domain wall motion spatial light modulator. In the calculation results of the z-direction component perpendicular to the x-direction and the y-direction in which the first magnetization fixed layer extends, the absolute value of the z-direction component of the leakage magnetic field is the same as the effective magnetic field of the optical modulation layer. The length of the second leakage magnetic field trap section is larger than the distance between the intersection points when In (1) or (2), in the calculation result of the z-direction component, the absolute value of the z-direction component of the leakage magnetic field is larger than the distance between intersection points when the absolute value of the z-direction component is the same as the effective magnetic field of the light modulation layer. The domain wall moving spatial light modulator described above.
(4)前記第1漏れ磁界トラップ部および前記第2漏れ磁界トラップ部は、長さが150nm以上400nm以下である、(3)に記載の磁壁移動型空間光変調器。 (4) The domain wall moving spatial light modulator according to (3), wherein the first leakage magnetic field trap section and the second leakage magnetic field trap section have a length of 150 nm or more and 400 nm or less.
本発明によれば、簡易なプロセスで、駆動電流を大きくせずに、磁壁移動型空間光変調素子の開口率を大きくすることが可能な磁壁移動型空間光変調器を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a domain wall displacement type spatial light modulator that can increase the aperture ratio of the domain wall displacement type spatial light modulation element through a simple process and without increasing the drive current.
以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら説明するが、本実施形態の磁壁移動型空間光変調器の基本的な構成(材料、構造、動作等)は、従来の磁壁移動型空間光変調器と同様であるため、まず、従来の磁壁移動型空間光変調器について説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings, but the basic configuration (materials, structure, operation, etc.) of the domain wall moving spatial light modulator of this embodiment is different from that of the conventional domain wall moving spatial light modulator. Since it is similar to an optical modulator, a conventional domain wall displacement spatial light modulator will be described first.
[従来の磁壁移動型空間光変調器]
図1に、従来の磁壁移動型空間光変調素子の構造を示す。磁壁移動型空間光変調素子10は、入射した光の偏光の向きを変化させて出射する光変調層11と、光変調層11の両端部に配置されており、保磁力が異なる第1磁化固定層12および第2磁化固定層13と、を有し、Si等の基板上に形成される。
[Conventional domain wall moving spatial light modulator]
FIG. 1 shows the structure of a conventional domain wall displacement type spatial light modulator. The domain wall motion
第1磁化固定層12および第2磁化固定層13は、それぞれCu、Al、Au、Ag、Ru、Ta、Cr等の金属およびその合金等の一般的な金属電極材料で構成される下部電極を最下層に有し、下部電極にパルス電流源が接続されている。
The first magnetization fixed
磁壁移動型空間光変調素子10は、所定方向に延びている上面視矩形状の光変調層11の両端部に、互いに平行に延びている第1磁化固定層12および第2磁化固定層13が配置されており、光変調層11は、第1磁化固定層12および第2磁化固定層13が平行に延びている方向に対して、垂直に延びている。光変調層11の下面と、第1磁化固定層12および第2磁化固定層13の上面は、同一平面で接しており、第1磁化固定層12および第2磁化固定層13を介して、光変調層11にパルス電流を印加可能となっている。
The domain wall displacement
図2に、磁壁移動型空間光変調素子10の動作を示す。具体的には、第1磁化固定層12の保磁力(Hc1)および第2磁化固定層13の保磁力(Hc2)の間に、保磁力差(Hc2>Hc1)を設計し、外部磁界を印加することにより、光変調制御に必須となる光変調層11の両端の互いに反平行な初期磁化方向を実現する。まず、Hc2よりも大きい、下向きの外部磁界Hx1(Hx1>Hc2>Hc1)を印加すると、光変調層11、第1磁化固定層12および第2磁化固定層13の磁化が下向きになる(図2(a)参照)。次に、Hc1よりも大きく、Hc2よりも小さい、上向きの外部磁界Hx2(Hc2>Hx2>Hc1)を印加すると、光変調層11および第1磁化固定層12の磁化の向きが上向きに変化する(図2(b)参照)。このとき、第1磁化固定層12からの漏れ磁界Hlによって光変調層11の第1磁化固定層12側の端部に初期磁区11aが形成され、これにより、磁壁移動型空間光変調素子10の開口率が決定される(図2(c)参照)。
FIG. 2 shows the operation of the domain wall displacement type
図3に、磁壁移動型空間光変調素子10の構造および動作を示す。磁壁移動型空間光変調素子10Aは、光変調層11と、第1磁化固定層12および第2磁化固定層13との間に、微細加工プロセスや磁気的な設計に応じて、中間層14として、非磁性金属層およびバッファ層が形成されている。
FIG. 3 shows the structure and operation of the domain wall displacement type
第1磁化固定層12は、強磁性材料からなり、磁化方向が一方向に固定された層であり、保磁力が大きい。第1磁化固定層12は、光変調層11と同一方向の磁気異方性を有し、光変調層11に垂直磁気異方性を有する強磁性材料を用いる場合には、第1磁化固定層12も垂直磁気異方性を有する強磁性材料を用いる。光変調層11および第1磁化固定層12が、垂直磁気異方性を有する強磁性材料で構成されることが好ましい。
The first magnetization fixed
第1磁化固定層12および第2磁化固定層13を構成する材料としては、磁化が垂直方向に固定された磁化固定層および磁化の方向が反転可能な磁化自由層で非磁性層が挟持されており、垂直磁気異方性を有するCPP-GMR(垂直通電型巨大磁気抵抗効果)素子、TMR素子等の磁化固定層を構成する公知の強磁性材料を用いることができる。具体的には、Fe、Co、Ni等の遷移金属およびそれらの遷移金属を含む合金を用いることができ、例えば、TbFe系合金、TbFeCo系合金、CoCr系合金、CoPt系合金、CoPd系合金、FePt系合金等が挙げられる。これにより、第1磁化固定層12の保磁力を大きくすることができ、第1磁化固定層12の磁化方向が外部磁場によって容易に変化しないように固定することが可能となる。
The materials constituting the first magnetization fixed
また、第1磁化固定層12は、Fe層、Co層、Ni層等の遷移金属層と非磁性金属層とが交互に積層されている多層膜であってもよく、例えば、Co/Pt、Fe/Pt、Co/Pd等の多層膜であってもよい。これらの強磁性材料を用いることにより、垂直磁気異方性が高く、保磁力が大きい第1磁化固定層12が得られる。
Further, the first magnetization fixed
ここで、上述の多層膜は、熱処理することにより保磁力が増大する特性を有する。そのため、上述の多層膜を熱処理して第1磁化固定層12の保磁力を増大させると、光変調領域11bとの保磁力差が大きくなる。
Here, the above-mentioned multilayer film has a characteristic that the coercive force increases by heat treatment. Therefore, when the multilayer film described above is heat-treated to increase the coercive force of the first magnetization fixed
非磁性金属層およびバッファ層は、光変調層11および第1磁化固定層12の間に配置され、光変調層11および第1磁化固定層12の間の磁気的結合を保つことができる。
The nonmagnetic metal layer and the buffer layer are arranged between the
非磁性金属層は、第1磁化固定層12上に積層される。非磁性金属層は、後述する製造工程において、第1磁化固定層12に、エッチングのダメージが及ばないようにするために設けられる。非磁性金属層としては、非磁性金属からなる薄膜を用いることができる。非磁性金属としては、例えば、Ta、Mo、Ru等が挙げられ、これらの中でも、Taが好ましい。
A nonmagnetic metal layer is laminated on the first magnetization fixed
バッファ層は、非磁性金属層上に積層される。バッファ層は、磁壁移動型空間光変調素子10であっても、TMR素子であっても、電流を流す必要があるため、薄膜化したときに、適度な導電性を有する材料で構成される。また、バッファ層は、後述する製造工程におけるエッチングのレートが遅く、且つSIMS(二次イオン質量分析)の検出感度が高い元素を含み、SIMS式エンドポイントモニターで見える材料で構成されることが望ましい。これにより、エッチングをバッファ層で確実に止めることが可能となり、第1磁化固定層12にダメージが及ぶのを回避できる。
The buffer layer is laminated on the nonmagnetic metal layer. The buffer layer is made of a material that has appropriate conductivity when made into a thin film, since it is necessary to flow a current regardless of whether it is a domain wall motion spatial
バッファ層を構成する材料としては、酸化物または窒化物を用いることができ、例えば、MgO、Al2O3、MgAl2O4、TiO2、ZnO、RuO2等が挙げられる。これら中でも、MgOが好ましい。MgO層は、適度な導電性を有し、エッチングのレートが遅い上、SIMS感度が高い。 As a material constituting the buffer layer, an oxide or a nitride can be used, and examples thereof include MgO, Al 2 O 3 , MgAl 2 O 4 , TiO 2 , ZnO, RuO 2 and the like. Among these, MgO is preferred. The MgO layer has moderate conductivity, slow etching rate, and high SIMS sensitivity.
光変調層11は、第1磁化固定層12上またはバッファ層上に積層される。光変調層11を構成する材料としては、公知の強磁性材料を用いることができ、磁気光学効果(カー効果)の大きい材料を用いることが好ましい。磁気光学効果を大きくするためには、光変調層11は、垂直磁気異方性を有する磁性層であることが好ましい。光変調層11の具体例としては、Co/Pd多層膜等の遷移金属と、Pd、Pt、Cu等との多層膜、TbFeCo膜、GdFe膜等の希土類金属と遷移金属との合金(RE-TM合金)膜等が挙げられる。これらの中でも、GdFe膜が好ましい。
The
第1磁化固定層12と直上に配置された光変調層11の一部は、非磁性金属層およびバッファ層を介して、強磁性交換結合されている。これにより、第1磁化固定層12の磁化方向と直上に配置された光変調層11の一部の磁化方向は同時反転する。
A part of the
第2磁化固定層13は、第1磁化固定層12で使用可能な材料の中から選択され、同様に、非磁性金属層およびバッファ層も、それぞれ第1磁化固定層12における非磁性金属層およびバッファ層で使用可能な材料の中から選択される。光変調層11に対しては、第1磁化固定層12の場合と同様に振る舞うように設計する。
The second magnetization fixed
ここで、第1磁化固定層12および第2磁化固定層13は、光変調領域11bおよび磁壁11cを形成するために、互いの保磁力が異なるように設計される。このため、外部磁界を印加することにより、光変調制御に必須となる光変調層11の両端の互いに反平行な初期磁化方向を実現することが可能となっている。
Here, the first magnetization fixed
なお、光変調層11、第1磁化固定層12、第2磁化固定層13、各非磁性金属層および各バッファ層の各層間または下部電極との界面に、機能層を適宜形成してもよい。例えば、微細加工プロセス中に光変調層11が受けるダメージを防ぐために、光変調層11上に、Ta、RuまたはSiNを含むキャップ層を設けてもよい。キャップ層は、光変調層11の形成に用いられて酸化しやすいGdFeやTbFeCoが、磁壁移動型空間光変調素子10が完成した後に、大気中で酸化するのを防止する機能を有する。
Note that a functional layer may be appropriately formed between the
上述した通り、第1磁化固定層12と、直上の光変調層11の一部は、強磁性交換結合しており、第2磁化固定層13と直上の光変調層11の一部は、同じく強磁性交換結合しており、それぞれの磁化方向は、同時に反転する。そして、図1および図3に示すように、第1磁化固定層12の磁化方向が上向きになるように設計されている一方で、第2磁化固定層13の磁化方向が下向きになるように設計されている。
As mentioned above, the first magnetization fixed
光変調層11には、光変調層11の長手方向に対して直交する磁壁11cが形成されている。即ち、光変調層11の磁壁11cの両側に形成される磁区の磁化方向が互いに逆方向となっている。例えば、図1および図3に示すように、磁壁11cよりも第1磁化固定層12側の磁区の磁化方向が下向きとなっており、磁壁11cよりも第2磁化固定層13側の磁区の磁化方向が上向きとなっている。
A
このように、磁壁11cを介して、磁化方向の向きが異なる磁区を光変調層11に形成することにより、磁壁移動型空間光変調素子10を空間光変調素子として機能させることができる。より詳しくは、例えば、磁壁移動型空間光変調素子10を反射型の空間光変調素子として構成した場合には、磁壁移動型空間光変調素子10の上方から光変調層11の上面に対して偏光の揃った光が入射すると、磁化方向の向きに応じて、反射光の偏光面の回転角度が異なったものとなる。そのため、これらの異なる偏光面の回転角度に応じた各反射光を、偏光フィルタを介して、それぞれ光の明暗に割り当てることにより、光を変調させることが可能となる。一方で、ガラス、サファイア等の透光性の材料で基板を構成することにより、磁壁移動型空間光変調素子10を透過型の空間光変調素子として機能させることも可能である。
In this way, by forming magnetic domains with different magnetization directions in the
図4に、従来の磁壁移動型空間光変調器の構造を示す。磁壁移動型空間光変調器200は、複数の磁壁移動型空間光変調素子20を備える。また、磁壁移動型空間光変調素子20は、磁壁移動型空間光変調素子10と同様に、光変調層21と、第1磁化固定層22と、第2磁化固定層23と、を有する。このとき、第1磁化固定層22および第2磁化固定層23を構成する材料は同一であるが、第1磁化固定層22が延びている方向の長さは、第2磁化固定層23が延びている方向の長さよりも長い。このため、第1磁化固定層22の保磁力は、第2磁化固定層23の保磁力よりも小さい。ここで、第1磁化固定層22の両側に配置されている磁壁移動型空間光変調素子20は、第1磁化固定層22を共有している。また、第1磁化固定層22が延びている方向に配置されている磁壁移動型空間光変調素子20は、第1磁化固定層22を共有している。
FIG. 4 shows the structure of a conventional domain wall moving spatial light modulator. The domain wall moving spatial
一方、図5に示すように、第1磁化固定層22がグランド電極24と接し、第2磁化固定層23の一部が画素選択トランジスタのドレイン電極25と接する。
On the other hand, as shown in FIG. 5, the first magnetization fixed
なお、磁壁移動型空間光変調器200の製造方法としては、特に限定されないが、例えば、特許文献3に記載されている方法を用いることができる。具体的には、まず、Siバックプレーン上に形成された絶縁部材のSiO2層に対して、第1磁化固定層22および第2磁化固定層23の形状に対応したレジストをパターニングした後、エッチングする。次に、Siバックプレーン上のエッチングされた領域に、第1磁化固定層22および第2磁化固定層23、中間層等を成膜する。次に、レジスト層を除去した後、光変調層21を構成する材料を成膜する。次に、光変調層21の形状に対応したレジストをパターニングした後、エッチングする。最後に、レジスト層を除去し、光変調層21を形成する。
Note that the method for manufacturing the domain wall displacement spatial
[本実施形態の磁壁移動型空間光変調器]
図6に、本実施形態の磁壁移動型空間光変調器の構造の一例を示す。磁壁移動型空間光変調器300は、磁壁移動型空間光変調器200と同様に、複数の磁壁移動型空間光変調素子30を備えるが、磁壁移動型空間光変調素子30が光変調層31を有する点で、磁壁移動型空間光変調器200とは異なる。具体的には、光変調層31は、本体部31aと、本体部31aの第1磁化固定層22が配置されている側の端部に設けられており、第1磁化固定層22からの漏れ磁界をトラップする第1漏れ磁界トラップ部31bと、本体部31aの第2磁化固定層23が配置されている側の端部に設けられており、第2磁化固定層23からの漏れ磁界をトラップする第2漏れ磁界トラップ部31cと、を備える。このため、簡易なプロセスで、駆動電流を大きくせずに、磁壁移動型空間光変調素子30の開口率が大きくなる。
[Domain wall moving spatial light modulator of this embodiment]
FIG. 6 shows an example of the structure of the domain wall moving spatial light modulator of this embodiment. Similar to the domain wall motion spatial
本体部31a、第1漏れ磁界トラップ部31bおよび第2漏れ磁界トラップ部31cは、上面視長方形であるが、第1漏れ磁界トラップ部31bおよび第2漏れ磁界トラップ部31cは、本体部31aよりも、第1磁化固定層22および第2磁化固定層23が延びている方向のサイズ、すなわち、幅が小さいため、漏れ磁界がトラップされる。このとき、第1漏れ磁界トラップ部31bおよび第2漏れ磁界トラップ部31cは、本体部31aよりも面積が小さいことが好ましい。これにより、光変調領域を拡大することができるとともに、図中、左右方向の画素ピッチを微細化することができる。
The
第1漏れ磁界トラップ部31bおよび第2漏れ磁界トラップ部31cの幅は、本体部31aの幅よりも小さい。第1漏れ磁界トラップ部31bおよび第2漏れ磁界トラップ部31cの幅は、本体部31aの幅よりも小さければ、特に限定されないが、例えば、50nm以上である。
The widths of the first leakage
第1漏れ磁界トラップ部31bおよび第2漏れ磁界トラップ部31cの光変調層31が延びている方向のサイズ、すなわち、長さは、150nm以上400nm以下であることが好ましく、200nm以上300nm以下であることがさらに好ましい。第1漏れ磁界トラップ部31bおよび第2漏れ磁界トラップ部31cの長さが150nm以上であると、磁壁移動型空間光変調素子30の開口率が大きくなり、400nm以下であると、第1磁化固定層22および第2磁化固定層23と光変調層31との位置ずれが抑制される。
The size of the first leakage magnetic
ここで、磁壁移動型空間光変調素子20の開口率と比較して、磁壁移動型空間光変調素子30の開口率が増大するかを、計算機シミュレーションにより検証した。具体的には、磁性体の磁化の動的過程を表すLLG(Landau-Lifsitz-Gilbert)方程式を用いて、磁壁電流駆動を計算した。このとき、メッシュサイズを10nmとした。ここで、LLG方程式は、式
Here, it was verified by computer simulation whether the aperture ratio of the domain wall displacement type spatial
図8(a)および(b)に、それぞれ磁壁移動型空間光変調素子20および30の計算モデルを示す。ここで、光変調層、第1磁化固定層および第2磁化固定層の各方向のサイズは、以下の通りである。
光変調層21;x方向:1840[nm]、y方向:300[nm]、z方向:10[nm]
光変調層31の本体部31a;x方向:1300[nm]、y方向:300[nm]、z方向:10[nm]
光変調層31の第1漏れ磁界トラップ部;x方向:L1[nm]、y方向:W1[nm]、z方向:10[nm]
光変調層32の第1漏れ磁界トラップ部;x方向:L1[nm]、y方向:W1[nm]、z方向:10[nm]
第1磁化固定層22、32;x方向:120[nm]、y方向:2500[nm]、z方向:20[nm]
第2磁化固定層23、33;x方向:120[nm]、y方向:500[nm]、z方向:20[nm]
FIGS. 8(a) and 8(b) show calculation models of domain wall displacement type
First leakage magnetic field trap part of
First leakage magnetic field trap part of light modulation layer 32; x direction: L1 [nm], y direction: W1 [nm], z direction: 10 [nm]
First magnetization fixed
Second magnetization fixed
また、光変調層21、31、第1磁化固定層22、32および第2磁化固定層23、33の磁気特性のパラメータや構造は、実測と近い以下の値で計算した。
光変調層21、31の飽和磁化Ms:0.092[T]
光変調層21、31の異方性磁界Hk:3[kOe]
光変調層21、31の交換結合定数A:4.0×10-12[J/m]
第1磁化固定層22、32および第2磁化固定層23、33の飽和磁化Ms:4[T]
第1磁化固定層22、32および第2磁化固定層23、33の交換結合定数A:1.0×10-11[J/m]
Further, the parameters and structures of the magnetic properties of the light modulation layers 21 and 31, the first magnetization fixed
Saturation magnetization M s of light modulation layers 21 and 31: 0.092 [T]
Anisotropic magnetic field H k of light modulation layers 21 and 31: 3 [kOe]
Exchange coupling constant A of light modulation layers 21 and 31: 4.0×10 −12 [J/m]
Saturation magnetization M s of the first magnetization fixed
Exchange coupling constant A of the first magnetization fixed
図9(a)および(b)に、それぞれ磁壁移動型空間光変調素子20の計算モデルの初期磁区形成の計算結果および磁壁電流駆動実施後の計算結果を示す。ここで、スピントランスファートルクによる磁壁電流駆動を実施した場合、-x方向へパルス電流を印加すると、電子が+x方向へ移動する。この現象を利用して、磁壁電流駆動の計算を実施した。
FIGS. 9A and 9B show calculation results of initial magnetic domain formation and calculation results after implementation of domain wall current drive in a calculation model of the domain wall displacement type
磁壁移動型空間光変調素子20の動作は、前述した通り、第1磁化固定層22および第2磁化固定層23の保磁力差を利用し、第1磁化固定層22と第2磁化固定層23の初期磁化方向が反平行になるように設定した。計算機シミュレーションでは、光変調層21および第1磁化固定層22の初期磁化方向を上向き(画面白表示)、第2磁化固定層23の初期磁化方向を下向き(画面黒表示)に設定した。その結果、初期磁化方向が上向きの第1磁化固定層22からの漏れ磁界により、光変調層21の第1磁化固定層22側、すなわち、図中、右側の端部に初期磁区が形成された(図9(a)参照)。次に、磁壁電流駆動を実施すると、磁化方向が下向きの第2磁化固定層23からの漏れ磁界により、光変調層21の第2磁化固定層23側、すなわち、図中、左側の端部に第2磁区が形成された。このとき、初期磁区および第2磁区のx方向のサイズ、すなわち、長さが約590nmであるため、光変調領域の長さが約420nmとなった。
As described above, the domain wall motion spatial
図10(a)および(b)に、それぞれ磁壁移動型空間光変調素子30の計算モデルの初期磁区形成の計算結果および磁壁電流駆動実施後の計算結果を示す。このとき、L1=150nm、W1=200nmとし、光変調層31の長さを光変調層21の長さと同一にした。
FIGS. 10A and 10B show calculation results of initial magnetic domain formation and calculation results after implementation of domain wall current driving in a calculation model of the domain wall displacement spatial
磁壁移動型空間光変調素子30の動作は、磁壁移動型空間光変調素子20の動作と同一となるように設定した。その結果、第1磁化固定層22からの漏れ磁界により、第1漏れ磁界トラップ部31bに初期磁区が形成されており、初期磁区のサイズが小さくなった。すなわち、第1磁化固定層22からの漏れ磁界が第1漏れ磁界トラップ部31bにトラップされた(図10(a)参照)。次に、磁壁電流駆動を実施すると、第2磁化固定層23からの漏れ磁界により、第2漏れ磁界トラップ部31cに第2磁区が形成されており、第2磁区のサイズが小さくなった。すなわち、第2磁化固定層23からの漏れ磁界が第2漏れ磁界トラップ部31cにトラップされた(図10(b)参照)。このため、光変調領域の長さが約1300nmとなり、磁壁移動型空間光変調素子30の開口率は、磁壁移動型空間光変調素子20の開口率の3倍以上となることがわかった。
The operation of the domain wall displacement type
図11に、磁壁移動型空間光変調素子30の計算モデルの初期磁区形成の計算結果を示す。このとき、図11(a)では、L1=150nm、W1=100nmとし、図11(b)では、L1=150nm、W1=150nmとし、図11(c)では、L1=200nm、W1=200nmとした。その結果、いずれの場合も、図10と同様に、第1磁化固定層22からの漏れ磁界により、第1漏れ磁界トラップ部31bに初期磁区が形成されており、初期磁区のサイズが小さくなった。すなわち、第1磁化固定層22からの漏れ磁界が第1漏れ磁界トラップ部31bにトラップされた。
FIG. 11 shows calculation results of initial magnetic domain formation in a calculation model of the domain wall displacement type
図12に、磁壁移動型空間光変調素子30の計算モデルの初期磁区形成の計算結果を示す。このとき、L1=250nm、W1=200nmとし、光変調層31の異方性磁界Hkを1.5[kOe]とした。その結果、図10と同様に、第1磁化固定層22からの漏れ磁界により、第1漏れ磁界トラップ部31bに初期磁区が形成されており、初期磁区のサイズが小さくなった。すなわち、第1磁化固定層22からの漏れ磁界が第1漏れ磁界トラップ部31bにトラップされた。
FIG. 12 shows calculation results of initial magnetic domain formation in a calculation model of the domain wall displacement type
図13に、磁壁移動型空間光変調素子30の計算モデルによる光変調層が延びているx方向に対する第1磁化固定層22および第2磁化固定層23からの漏れ磁界のz方向の成分(z成分)の計算結果を示す。このとき、W1=200nmとした。また、z方向は、x方向および第1磁化固定層22および第2磁化固定層23が延びているy方向に対して垂直な方向である。
FIG. 13 shows the z-direction component (z The calculation result of component) is shown. At this time, W1 was set to 200 nm. Further, the z direction is a direction perpendicular to the x direction and the y direction in which the first magnetization fixed
図13において、第1磁化固定層22からの漏れ磁界に注目すると、初期磁化方向が上向きの第1磁化固定層22の左側では、磁化方向が下向きの漏れ磁界によって、光変調層31に初期磁区が形成される。漏れ磁界は、第1磁化固定層22からの距離が大きくなるのに伴い、緩やかに小さくなり、ゼロになる。
In FIG. 13, focusing on the leakage magnetic field from the first magnetization fixed
ここで、光変調層31の有効磁界Heffは、式
で表される。
Here, the effective magnetic field H eff of the
It is expressed as
以上のことから、光変調層31の異方性磁界Hkが3.0[kOe](図11(c)参照)である場合は、光変調層31の有効磁界Heffが2.1[kOe]と見積もられる。そこで、図13における第1磁化固定層22からの漏れ磁界のz成分の絶対値が光変調層31の有効磁界Heffと同一である場合の交点間距離を求めると、約100nmとなるため、L1を100nmよりも大きくすることが好ましい。
From the above, when the anisotropic magnetic field H k of the
一方、光変調層31の異方性磁界Hkが1.5[kOe](図12参照)である場合は、光変調層31の有効磁界Heffが0.6[kOe]と見積もられる。そこで、図13における第1磁化固定層22からの漏れ磁界のz成分の絶対値が光変調層31の有効磁界Heffと同一である場合の交点間距離を求めると、約170nmとなるため、L1を170nmよりも大きくすることが好ましい。
On the other hand, when the anisotropic magnetic field H k of the
したがって、光変調層31の異方性磁界Hkが異なると、好ましいL1の値が異なることがわかる。同様に、光変調層31の飽和磁化Msが異なる場合にも、好ましいL1の値が異なる。
Therefore, it can be seen that when the anisotropic magnetic field H k of the
図14に、磁壁移動型空間光変調素子30の変形例を示す。磁壁移動型空間光変調素子40は、本体部41aの光変調層41が延びている方向の両端部の幅が連続的に小さくなっている以外は、磁壁移動型空間光変調素子30と同様である。
FIG. 14 shows a modification of the domain wall displacement type
なお、第1漏れ磁界トラップ部および第2漏れ磁界トラップ部の幅が、光変調層が延びている方向に対して、連続的に変化していてもよい。 Note that the widths of the first leakage magnetic field trap section and the second leakage magnetic field trap section may change continuously with respect to the direction in which the light modulation layer extends.
なお、本明細書および特許請求の範囲において、光変調層が延びている方向に対して、本体部(または漏れ磁界トラップ部)の幅が連続的に変化している場合、本体部(または漏れ磁界トラップ部)の幅とは、本体部(または漏れ磁界トラップ部)の幅の平均値を意味する。 Note that in this specification and claims, when the width of the main body (or leakage field trapping part) changes continuously with respect to the direction in which the light modulation layer extends, The width of the magnetic field trap section means the average width of the main body section (or the leakage magnetic field trap section).
図15に、磁壁移動型空間光変調素子30の変形例を示す。磁壁移動型空間光変調素子50は、第1漏れ磁界トラップ部51bおよび第2漏れ磁界トラップ部51cが、本体部31aの第1磁化固定層22および第2磁化固定層23が延びている方向の両端部に隔離して設けられている以外は、磁壁移動型空間光変調素子30と同様である。
FIG. 15 shows a modification of the domain wall displacement type
なお、本明細書および特許請求の範囲において、漏れ磁界トラップ部が隔離して複数設けられている場合、漏れ磁界トラップ部の幅とは、複数の漏れ磁界トラップ部の幅の合計を意味する。 In addition, in this specification and the claims, when a plurality of leakage magnetic field trap sections are provided in isolation, the width of the leakage magnetic field trap section means the total width of the plurality of leakage magnetic field trap sections.
図16(a)および(b)に、それぞれ磁壁移動型空間光変調素子40および50の計算モデルの初期磁区形成の計算結果を示す。その結果、いずれの場合も、図10と同様に、第1磁化固定層22からの漏れ磁界により、第1漏れ磁界トラップ部31bおよび51bに初期磁区が形成されており、初期磁区のサイズが小さくなった。すなわち、第1磁化固定層22からの漏れ磁界が第1漏れ磁界トラップ部31bおよび51bにトラップされた。
FIGS. 16(a) and 16(b) show calculation results of initial magnetic domain formation in calculation models of the domain wall displacement spatial
なお、本実施形態の磁壁移動型空間光変調素子を駆動する場合に、アクティブマトリクス駆動方式が有効である(例えば、Aoshima, H. Kinjo, K. Machida, D. Kato, K. Kuga, T. Ishibashi and H. Kikuchi:“Active Matrix Magneto-Optical Spatial Light Modulator for Three-Dimensional Holographic Display Applications,”J. Display Tech.,Vol.12,No.10,pp.1212-1217(2016)参照)。アクティブマトリクス駆動方式は、MOSFETの電流ON/OFF比が、通常、109程度であり、選択した磁壁移動型空間光変調素子以外に流れる電流がほとんどないため、トランジスタを用いて、磁壁移動型空間光変調素子のスイッチング動作を確実に実施することが可能である。アクティブマトリクス駆動方式では、画素ピッチの高密度化(画素面積の減少)に伴って、1画素当たりに供給することが可能な駆動電流が小さくなる。また、画素ピッチが小さくなると、トランジスタのサイズが小さくなるため、トランジスタから供給される駆動電流が小さくなる。このため、磁壁移動型空間光変調素子の抵抗が重要になり、磁壁移動型空間光変調素子の抵抗が大きくなると、駆動電流が小さくなる。本実施形態の磁壁移動型空間光変調素子では、漏れ磁界トラップ部の長さが大きくないため、従来の磁壁移動型空間光変調素子に比べて、抵抗が大きく変化せず、実デバイスで実現できる構造である。 Note that an active matrix drive method is effective when driving the domain wall displacement spatial light modulator of this embodiment (for example, Aoshima, H. Kinjo, K. Machida, D. Kato, K. Kuga, T. Ishibashi and H. Kikuchi: “Active Matrix Magneto-Optical Spatial Light Modulator for Three-Dimensional Holographic Display Applications,” J. Display Tech., Vol. 12, No. 10, pp. 1212-1217 (2016)). In the active matrix drive method, the current ON/OFF ratio of the MOSFET is usually about 109 , and there is almost no current flowing other than the selected domain wall motion spatial light modulator. It is possible to reliably perform the switching operation of the optical modulation element. In the active matrix driving method, as the pixel pitch becomes denser (the pixel area decreases), the drive current that can be supplied per pixel becomes smaller. Furthermore, as the pixel pitch becomes smaller, the size of the transistor becomes smaller, and therefore the drive current supplied from the transistor becomes smaller. For this reason, the resistance of the domain wall displacement type spatial light modulation element becomes important, and as the resistance of the domain wall displacement type spatial light modulation element increases, the drive current decreases. In the domain wall displacement type spatial light modulator of this embodiment, since the length of the leakage magnetic field trap section is not large, the resistance does not change significantly compared to the conventional domain wall displacement type spatial light modulation element, and it can be realized in an actual device. It is a structure.
なお、本実施形態の磁壁移動型空間光変調器は、光変調層の形状に対応したレジストをパターニングする以外は、従来の磁壁移動型空間光変調器と同様にして、製造することができる。すなわち、本実施形態の磁壁移動型空間光変調器は、プロセスを複雑化することなく、光変調層の両端部に第1磁化固定層および第2磁化固定層からの漏れ磁界をトラップする第1漏れ磁界トラップ部および第2漏れ磁界トラップ部を設けることで、駆動電流を大きくせずに、磁壁移動型空間光変調素子の開口率を大きくすることができる。 Note that the domain wall motion spatial light modulator of this embodiment can be manufactured in the same manner as a conventional domain wall motion spatial light modulator, except for patterning a resist corresponding to the shape of the light modulation layer. In other words, the domain wall motion spatial light modulator of this embodiment has a first magnetization layer that traps leakage magnetic fields from the first magnetization fixed layer and the second magnetization fixed layer at both ends of the light modulation layer without complicating the process. By providing the leakage magnetic field trap section and the second leakage magnetic field trap section, the aperture ratio of the domain wall displacement spatial light modulator can be increased without increasing the drive current.
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は、上記の実施形態に限定されず、本発明の趣旨の範囲内で、上記の実施形態を適宜変更してもよい。例えば、第1磁化固定層の延びている方向の長さを長くする代わりに、第1磁化固定層の幅を広くして、第1磁化固定層の保磁力を小さくしてもよい。 Although the embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to the above embodiments, and the above embodiments may be modified as appropriate within the scope of the spirit of the present invention. For example, instead of increasing the length of the first magnetization fixed layer in the extending direction, the width of the first magnetization fixed layer may be increased to reduce the coercive force of the first magnetization fixed layer.
10、20、30、40、50 磁壁移動型空間光変調素子
11、21、31、41 光変調層
31a、41a 本体部
31b、51b 第1漏れ磁界トラップ部
31c、51c 第2漏れ磁界トラップ部
11a 初期磁区
11b 光変調領域
11c 磁壁
12、22 第1磁化固定層
13、23 第2磁化固定層
14 中間層
24、34 グランド電極
25、35 ドレイン電極
200、300 磁壁移動型空間光変調器
10, 20, 30, 40, 50 domain wall displacement type
Claims (4)
前記光変調層は、本体部と、前記本体部の前記第1磁化固定層が配置されている側の端部に設けられており、前記第1磁化固定層からの漏れ磁界をトラップする第1漏れ磁界トラップ部と、前記本体部の前記第2磁化固定層が配置されている側の端部に設けられており、前記第2磁化固定層からの漏れ磁界をトラップする第2漏れ磁界トラップ部と、を備え、
前記第1漏れ磁界トラップ部および前記第2漏れ磁界トラップ部は、前記本体部よりも幅が小さい、磁壁移動型空間光変調器。 a light modulation layer that extends in a predetermined direction and changes the direction of polarization of incident light and outputs the light; and a first magnetization layer that extends in parallel to both ends of the light modulation layer and has different coercive forces. A domain wall displacement spatial light modulator having a fixed layer and a second magnetization fixed layer,
The light modulation layer is provided at a main body portion and an end portion of the main body portion on the side where the first magnetization fixed layer is arranged, and the light modulation layer is provided with a first magnetization layer that traps a leakage magnetic field from the first magnetization fixed layer. a leakage magnetic field trap section; and a second leakage magnetic field trap section that is provided at an end of the main body section on the side where the second magnetization fixed layer is arranged and traps a leakage magnetic field from the second magnetization fixed layer. and,
The first leakage magnetic field trap section and the second leakage magnetic field trap section are each a domain wall moving spatial light modulator having a width smaller than that of the main body section.
前記第2漏れ磁界トラップ部の長さは、前記磁壁移動型空間光変調素子の計算モデルによる前記x方向に対する前記第2磁化固定層からの漏れ磁界の前記z方向の成分の計算結果において、前記漏れ磁界のz方向の成分の絶対値が前記光変調層の有効磁界と同一である場合の交点間距離よりも大きい、請求項1または2に記載の磁壁移動型空間光変調器。 The length of the first leakage magnetic field trap section is determined by the x direction of the leakage magnetic field from the first magnetization fixed layer with respect to the x direction in which the light modulation layer extends according to the calculation model of the domain wall motion spatial light modulator. If the absolute value of the z-direction component of the leakage magnetic field is the same as the effective magnetic field of the optical modulation layer in the calculation result of the z-direction component perpendicular to the y-direction in which the first magnetization fixed layer extends. is larger than the distance between the intersections of
The length of the second leakage magnetic field trap section is determined by the calculation result of the z-direction component of the leakage magnetic field from the second magnetization fixed layer with respect to the x-direction based on the calculation model of the domain wall motion spatial light modulator. 3. The domain wall displacement spatial light modulator according to claim 1, wherein the absolute value of the z-direction component of the leakage magnetic field is larger than the distance between intersection points when the absolute value of the component in the z direction of the leakage magnetic field is the same as the effective magnetic field of the light modulation layer.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2022120290A JP2024017570A (en) | 2022-07-28 | 2022-07-28 | Magnetic domain wall displacement type spatial light modulator |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2022120290A JP2024017570A (en) | 2022-07-28 | 2022-07-28 | Magnetic domain wall displacement type spatial light modulator |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2024017570A true JP2024017570A (en) | 2024-02-08 |
Family
ID=89808089
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2022120290A Pending JP2024017570A (en) | 2022-07-28 | 2022-07-28 | Magnetic domain wall displacement type spatial light modulator |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2024017570A (en) |
-
2022
- 2022-07-28 JP JP2022120290A patent/JP2024017570A/en active Pending
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US6178112B1 (en) | Element exploiting magnetic material and addressing method therefor | |
US9893273B2 (en) | Light element doped low magnetic moment material spin torque transfer MRAM | |
JP3149353B2 (en) | Magnetoresistive sensor | |
JP2012204682A (en) | Magnetic oscillation element and spin wave device | |
JP4939489B2 (en) | Magneto-optic spatial light modulator | |
US9019757B2 (en) | Spin wave element | |
Imre | Experimental study of nanomagnets for magnetic quantum-dot cellular automata (MQCA) logic applications | |
JP5001807B2 (en) | Spatial light modulator | |
Petti et al. | Review on magnonics with engineered spin textures | |
JP2008304618A (en) | Polarization conversion element | |
Hayashi et al. | Spatial control of magnetic anisotropy for current induced domain wall injection in perpendicularly magnetized CoFeB| MgO nanostructures | |
JP2003315756A (en) | Spatial light modulator | |
JP4497401B2 (en) | Magneto-optic spatial light modulator | |
JP2024017570A (en) | Magnetic domain wall displacement type spatial light modulator | |
JP2019220544A (en) | Domain wall displacement type spatial light modulator | |
JP2023136628A (en) | Domain wall movement type spatial light modulator | |
JP2021110787A (en) | Domain wall displacement type spatial light modulator | |
JP2023136629A (en) | Domain wall movement type spatial light modulator | |
JP7149055B2 (en) | Ferromagnetic exchange-coupled device and manufacturing method thereof | |
JP5435412B2 (en) | Magnetic storage element and magnetic memory | |
JP5054639B2 (en) | Light modulator and spatial light modulator | |
JP7168359B2 (en) | Aperture improvement structure of domain wall motion type spatial light modulator | |
JP2018205515A (en) | Optical modulation element, space optical modulator and space optical modulation system | |
JP2011180355A (en) | Optical modulation element and spatial light modulator | |
Siddiq | Clock line and field-coupled input for nanomagnet Logic |