JP5701628B2 - スピン波素子 - Google Patents
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Description
図1は、第1の実施形態に係るスピン波素子全体を基板80の上部から眺めた図である。なお、基板80上には絶縁層が形成されるが、図1ではこの絶縁層の図示を省略する。絶縁層については、図3を用いて後述する。
図9は、第1の実施形態に係るスピン波素子の第1の変形例である。本変形例に係るスピン波素子2の導体閉路30は、x方向に延在する3本の導線とy方向に延在する3本の導線から構成される「く」の字型の平面型導体閉路である。導体閉路30のx方向に延在する第一の導線と第一の導線よりも長い第二の導線は、基板上面から眺めたときに、第一の磁性層10と交差するように配置される。また、導体閉路30のy方向に延在する第三の導線と第三の導線よりも長い第四の導線は、基板上面から眺めたときに、第二の磁性層20と交差するように配置され、一端がそれぞれ第一の導線と第二の導線に接続する。さらに、導体閉路30のy方向に延在する第五の導線は第一の導線の一端(第三の導線と接続する端とは異なる)と第二の導線の一端(第四の導線と接続する端とは異なる)を接続し、導体閉路30のx方向に延在する第六の導線は第三の導線の一端(第一の導線と接続する端とは異なる)と第四の導線の一端(第二の導線と接続する端とは異なる)を接続する。
図1を用いて説明したスピン波素子1は、この素子を上部から基板面垂直方向に眺めたときに、第一の磁性層10と第二の磁性層20とが直角をなすように交差して配置されている。しかしながら、第一の磁性層10と第二の磁性層20とがなす角度は90度に限ることはなく、任意の角度を選択しても良い。また、第一の磁性層10と第二の磁性層20とが平行に配置されても良い。第一の磁性層10と第二の磁性層20とがなす角度に応じて導体閉路30の形状と第一の磁性層10および第二の磁性層20と導体閉路30の電磁結合部位を適宜選択しても差し支えない。
図12は、第1の実施形態に係るスピン波素子の第3の変形例である。本変形例に係るスピン波素子4は、第一の磁性層10と第二の磁性層20の両端部位を尖らせた形状としている。また、スピン波素子4を上部から基板面垂直方向に眺めたときに、第一の磁性層10と第二の磁性層20の長手方向が互いに平行となるように配置されている。
図14は、第1の実施形態に係るスピン波素子の第4の変形例である。第1の実施形態およびその変形例1〜3で説明したスピン波素子は、導体閉路30が属する面の法線(以降では、導体閉路の軸と称する)がz方向であり、基板80と第一の磁性層10そして第二の磁性層20が形成される夫々の平面(第一の磁性層10と第二の磁性層20の最も広い面が形成される平面)に垂直である。それに対して、第4の変形例に係るスピン波素子5は、第一の磁性層10と第二の磁性層20の間に平行に配置された導体閉路30の軸(y方向。図14の”a”)が基板80と第一の磁性層10そして第二の磁性層20が形成される夫々の平面に対して平行である。
図18は、第2の実施形態に係るスピン波素子全体を基板80の上部から眺めた図である。第2の実施形態に係るスピン波素子6は、多入力のスピン波素子である。スピン波素子6は、第1の実施形態にて説明したスピン波素子1と同様に、基板上に、少なくとも1層の強磁性層から成る第一の磁性層10とドーナツ状の導体閉路30と少なくとも1層の強磁性層から成る第二の磁性層20を含む。ただし、第一の磁性層10の形状がスピン波素子1とは異なる。
図19は、第2の実施形態に係るスピン波素子の第1の変形例である。第1の変形例に係るスピン波素子は、図示しない基板上に、複数の入力部40a〜40nが設けられた第一の磁性層10とドーナツ型の導体閉路30と第二の磁性層20がこの順に且つ基板の面に垂直な方向に互いに平行にパターン形成される。本例の第一の磁性層10は、第一の実施形態にて説明したスピン波素子1の第一の磁性層10が線のように特定の方向に延在した形状であるのに対して、スピン波素子7の第一の磁性層10は導体閉路30よりも大きい。上部からスピン波素子7を眺めると、第一の磁性層10が占める面積が導体閉路30の占める面積よりも広い、面のような形状をなす。
|cos(k1d1−ω1(tD−t1)) - cos(kndn−ωn (tD−tn))| < 2
なる関係を持つように配置する。ここで、波数と振動数は、振幅が最も大きなメインとなるスピン波に関する。振動数は、実際にはオシロスコープで検出することができる。
図20は、第2の実施形態に係るスピン波素子の第2の変形例である。第2の変形例に係るスピン波素子8は、図示しない基板の上に、第一の磁性層10、平面状の導体閉路30、第二の磁性層20が、この順番に且つ基板の面に垂直な方向に互いに概ね平行に形成されて成る。スピン波素子8の基本動作は図18で説明した第2の実施形態に係るスピン波素子6と同様であるが、スピン波素子6とは第一の磁性層10の形状が異なる。
Claims (12)
- 絶縁性磁性体から成る第一の磁性層と、
前記第一の磁性層上に設けられた入力部と、
前記第一の磁性層と接する非磁性の導体閉路と、
前記導体閉路と接し、絶縁性磁性体から成る第二の磁性層とを有し、
前記入力部によって励起された第一のスピン波が前記第一の磁性層と前記導体閉路とが接触する領域に差し掛かると、前記第一のスピン波の高周波成分による第一の高周波磁束が前記導体閉路に鎖交して前記導体閉路に誘導起電力が誘起され、前記誘導起電力によって前記導体閉路を還流する高周波電流が前記第二の磁性層と前記導体閉路とが接触する領域において、前記第二の磁性層に第二の高周波磁界を印加し、前記第二の高周波磁界によって前記第二の磁性層に第二のスピン波が励起されることを特徴とするスピン波素子。 - 磁性金属からなる第一の磁性層と、
前記第一の磁性層上に設けられた入力部と、
前記第一の磁性層と接して設けられた第一の非磁性絶縁層と、
前記第一の非磁性絶縁層の前記第一の磁性層と接する面と対向する面に接する非磁性の導体閉路と、
前記導体閉路と接して設けられた第二の非磁性絶縁層と、
前記第二の非磁性絶縁層の前記導体閉路と接する面と対向する面に接し、磁性金属からなる第二の磁性層とを有し、
前記入力部によって励起された第一のスピン波が前記第一の磁性層と前記導体閉路とが対向する領域に差し掛かると、前記第一のスピン波の高周波成分による第一の高周波磁束が前記導体閉路に鎖交して前記導体閉路に誘導起電力が誘起され、前記誘導起電力によって前記導体閉路を還流する高周波電流が前記第二の磁性層と前記導体閉路とが対向する領域において、前記第二の磁性層に第二の高周波磁界を印加し、前記第二の高周波磁界によって前記第二の磁性層に第二のスピン波が励起されることを特徴とするスピン波素子。 - 前記入力部は、前記第一の磁性層の前記導体閉路と対向する領域とは異なる領域上に設けられ、前記第一の磁性層に電流を通電して前記第一の磁性層にスピン波を伝搬させることを特徴とする請求項1または2に記載のスピン波素子。
- 前記第二の磁性層を伝搬するスピン波を抵抗変化として検出する検出部を更に有することを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項に記載のスピン波素子。
- 前記導体閉路の軸が前記第一の磁性層の最も広い面が形成される平面と前記第二の磁性層の最も広い面が形成される平面に対して直角であることを特徴とする請求項1乃至請求項5のいずれか1項に記載のスピン波素子。
- 前記導体閉路の軸が前記第一の磁性層の最も広い面が形成される平面と前記第二の磁性層の最も広い面が形成される平面に対して平行であることを特徴とする請求項1乃至請求項4のいずれか1項に記載のスピン波素子。
- 前記第一の磁性層または前記第二の磁性層の少なくともいずれか一方は、特定の方向へ延在した形状であって、その先端部分が先端に近いほど細くなるような形状であることを特徴とする請求項1乃至請求項7のいずれか1項に記載のスピン波素子。
- 前記第一の磁性層は、中心位置から放射状に広がった形状をなし、放射状に広がった先端に前記入力部が設けられ、前記第一の領域は前記中心位置を取り囲む領域であることを特徴とする請求項1乃至請求項4のいずれか1項に記載のスピン波素子。
- 前記第一の磁性層は垂直異方性を有し、前記第一の磁性層に複数の前記入力部が設けられることを特徴とする請求項1乃至請求項4のいずれか1項に記載のスピン波素子。
- 前記導体閉路が超電導体から成ることを特徴とする請求項1乃至請求項10のいずれか1項に記載のスピン波素子。
- 前記第一の磁性層が接する前記導体閉路の第一の領域と、前記第二の磁性層が接する前記導体閉路の第二の領域とは少なくとも一部が異なることを特徴とする請求項1乃至請求項11のいずれか1項に記載のスピン波素子。
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