JP6451362B2 - Magnetoresistive device - Google Patents
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Description
本発明は、磁気抵抗効果素子を用いた磁気抵抗効果デバイスに関する。 The present invention relates to a magnetoresistive effect device using a magnetoresistive effect element.
近年、磁気抵抗効果素子によるマイクロ波発振と電磁波の受信が研究されている。例えば、特許文献1においては、磁気抵抗効果素子であるCCP―CPP(Current Confined Path−Current Perpendicular to Plane)発振素子に直流電流と磁場を印加すると、CCP―CPP発振素子は発振することが開示されている。特許文献2においては、磁気抵抗効果素子に交流電流と磁場を印加すると、磁気抵抗効果素子は直流成分を出力し、交流信号の受信作用を示すことが開示されている。 In recent years, microwave oscillation and electromagnetic wave reception by a magnetoresistive effect element have been studied. For example, Patent Document 1 discloses that a CCP-CPP oscillation element oscillates when a direct current and a magnetic field are applied to a CCP-CPP (Current Confined Path-Current Perpendicular to Plane) oscillation element that is a magnetoresistive effect element. ing. Patent Document 2 discloses that when an alternating current and a magnetic field are applied to a magnetoresistive effect element, the magnetoresistive effect element outputs a direct current component and exhibits an AC signal receiving action.
CCP−CPP発振素子に磁場印加機構とアンテナを接続して受信器または送信器を構成すれば、それを無線通信などへ応用することができる。しかしながら従来技術においては、CCP−CPP発振素子に磁場印加機構とアンテナとを共に接続する必要があるので、CCP−CPP発振素子を用いた受信器または送信器は小型化が困難といった課題があった。小型高密度実装が進むモバイル端末内などにおいて、受信器または送信器の小型化は重要である。 If a receiver or transmitter is configured by connecting a magnetic field application mechanism and an antenna to the CCP-CPP oscillation element, it can be applied to wireless communication or the like. However, in the prior art, since it is necessary to connect the magnetic field application mechanism and the antenna together to the CCP-CPP oscillation element, there is a problem that it is difficult to reduce the size of the receiver or transmitter using the CCP-CPP oscillation element. . Miniaturization of a receiver or a transmitter is important, for example, in a mobile terminal where compact and high-density mounting is progressing.
上記目的を達成するため、本発明の第1の態様では、磁気抵抗効果素子と、前記磁気抵抗効果素子に電流または電圧を印加するための第一の電極及び第二の電極と、前記磁気抵抗効果素子に磁場を印加することが可能な環状の金属磁性体を有し、前記金属磁性体は第一の端部と第二の端部とを有し、前記磁気抵抗効果素子は前記第一および第二の端部の間の磁場が印加され、前記金属磁性体における前記第一の端部の側の第一部分は前記第二の電極に比較して前記第一の電極とより強く第一の電気的接続により電気的に接続され、前記金属磁性体における前記第二の端部の側の第二部分は前記第一の電極に比較して前記第二の電極とより強く第二の電気的接続により電気的に接続され、前記第一及び第二の電気的接続の少なくとも一つは容量結合であることを特徴とする磁気抵抗効果デバイスを提供する。 In order to achieve the above object, according to a first aspect of the present invention, a magnetoresistive effect element, a first electrode and a second electrode for applying a current or voltage to the magnetoresistive effect element, and the magnetoresistive element are provided. An annular metal magnetic body capable of applying a magnetic field to the effect element; the metal magnetic body has a first end and a second end; and the magnetoresistive effect element is the first And a magnetic field between the first and second ends is applied, and the first portion of the metal magnetic body on the first end side is stronger than the first electrode than the first electrode. And the second portion of the metal magnetic body on the second end side is stronger than the second electrode in comparison with the second electrode. The first and second electrical connections are capacitive. Providing a magnetoresistive effect device, which is a multiplexer.
この第1の態様により、本発明の磁気抵抗効果デバイスによれば、環状の金属磁性体により、第一および第二の端部間に生じる磁場を磁気抵抗効果素子に印加することができる。また、金属磁性体における第一部分は第二の電極に比較して第一の電極とより強く電気的に接続され、第二部分は第一の電極に比較して第二の電極とより強く電気的に接続されているので、環状の金属磁性体により電磁波を受信した際に第一部分と第二部分との間に発生する交流電圧を、第一部分と第一の電極との第一の電気的接続と、第二部分と第二の電極との第二の電気的接続によって、第一の電極と第二の電極との間に印加でき、交流電圧を磁気抵抗効果素子に効率的に印加することができる。さらに、磁場と交流電圧が印加されることで磁気抵抗効果素子から発生する直流出力は、容量結合によって直流的には絶縁された環状の金属磁性体側へ流出することなく、第一の電極と第二の電極とから取り出すことができる。つまり、本発明の磁気抵抗効果デバイスは受信器として動作する。 According to the first aspect, according to the magnetoresistive effect device of the present invention, a magnetic field generated between the first and second end portions can be applied to the magnetoresistive effect element by the annular metal magnetic body. In addition, the first part of the metal magnetic body is more strongly electrically connected to the first electrode than the second electrode, and the second part is more strongly electrically connected to the second electrode than the first electrode. Therefore, the AC voltage generated between the first part and the second part when the electromagnetic wave is received by the ring-shaped metal magnetic material is applied to the first electrical part between the first part and the first electrode. The connection and the second electrical connection between the second part and the second electrode can be applied between the first electrode and the second electrode, and an AC voltage is efficiently applied to the magnetoresistive element. be able to. Further, the DC output generated from the magnetoresistive effect element by applying the magnetic field and the AC voltage does not flow out to the annular metal magnetic material side that is DC-insulated by capacitive coupling, and the first electrode and the second electrode. It can be taken out from the second electrode. That is, the magnetoresistive device of the present invention operates as a receiver.
一方で、以下に説明するように、磁気抵抗効果デバイスは送信器としても動作する。第一の電極と第二の電極との間に直流電流を印加すると、直流電流は容量結合によって直流的には絶縁された環状の金属磁性体側へ流出することなく、磁気抵抗効果素子に印加される。磁場と直流電流が印加されることで磁気抵抗効果素子は発振し、第一部分は第二の電極に比較して第一の電極とより強く電気的に接続され、第二部分は第一の電極に比較して第二の電極とより強く電気的に接続されているので、磁気抵抗効果素子の発振によって第一の電極と第二の電極との間に発生した交流電圧を、第一部分と第二部分との間に印加できる。第一部分と第二部分の間に印加された交流電圧により、環状の金属磁性体はアンテナとして発振出力を電磁波として送信できる。つまり、本発明の磁気抵抗効果デバイスは送信器として動作する。 On the other hand, as described below, the magnetoresistive effect device also operates as a transmitter. When a direct current is applied between the first electrode and the second electrode, the direct current is applied to the magnetoresistive effect element without flowing out to the ring-shaped metal magnetic material side that is insulated in terms of direct current by capacitive coupling. The The magnetoresistive effect element oscillates by applying a magnetic field and a direct current, and the first part is more strongly electrically connected to the first electrode than the second electrode, and the second part is the first electrode. The AC voltage generated between the first electrode and the second electrode due to the oscillation of the magnetoresistive effect element is more strongly connected to the second electrode than the second electrode. Can be applied between two parts. By the alternating voltage applied between the first part and the second part, the annular metal magnetic body can transmit the oscillation output as an electromagnetic wave as an antenna. That is, the magnetoresistive effect device of the present invention operates as a transmitter.
したがって、電磁波を受信または送信するアンテナと磁場印加機構とを別々に設けるために小型化が困難であったという課題に対して、アンテナと磁場印加機構とを兼用できる構成によって、磁気抵抗効果デバイスの小型化を実現できる。 Therefore, in response to the problem that miniaturization is difficult because an antenna for receiving or transmitting electromagnetic waves and a magnetic field application mechanism are separately provided, a configuration in which the antenna and the magnetic field application mechanism can be used together, Miniaturization can be realized.
本発明の第2の態様では、第1の態様に係る磁気抵抗効果デバイスにおいて、前記第一部分と前記第一の電極との距離は、前記第一部分と前記第二の電極との距離に比較して短く、前記第二部分と前記第二の電極との距離は、前記第二部分と前記第一の電極との距離に比較して短いことを特徴とする磁気抵抗効果デバイスを提供する。また、本明細書における「距離」とは、二つの部分の間の最小の距離を意味する。 In the second aspect of the present invention, in the magnetoresistive effect device according to the first aspect, the distance between the first part and the first electrode is compared with the distance between the first part and the second electrode. The magnetoresistive effect device is characterized in that the distance between the second part and the second electrode is shorter than the distance between the second part and the first electrode. In addition, “distance” in the present specification means a minimum distance between two parts.
これによれば、第一部分が第二の電極に比較して第一の電極とより強く電気的に接続され、第二部分が第一の電極に比較して第二の電極とより強く電気的に接続される状態を、簡単な構成により実現することができる。 According to this, the first part is more strongly electrically connected to the first electrode compared to the second electrode, and the second part is more strongly electrically connected to the second electrode than the first electrode. The state connected to can be realized with a simple configuration.
本発明の第3の態様では、第2の態様に係る磁気抵抗効果デバイスにおいて、前記第一の電極と前記第二の電極は、前記磁気抵抗効果素子における膜の積層方向に前記磁気抵抗効果素子を介して配設され、前記第一の端部は前記第一の電極の面に重なるように配置されることを特徴とする磁気抵抗効果デバイスを提供する。 According to a third aspect of the present invention, in the magnetoresistive effect device according to the second aspect, the first electrode and the second electrode are arranged in the magnetoresistive effect element in the film stacking direction. The magnetoresistive effect device is provided, wherein the first end portion is disposed so as to overlap the surface of the first electrode.
これによれば、第一部分と第一の電極との距離が、第一部分と第二の電極との距離に比較して短い状態を、簡単な構成により実現することができる。さらに、膜面垂直方向の成分を有する磁場を、磁気抵抗効果素子に印加することができる。膜面垂直方向の成分を有する磁場が印加されることにより受信または送信特性が向上する磁気抵抗効果素子に対して、より好ましい形態である。 According to this, a state in which the distance between the first portion and the first electrode is shorter than the distance between the first portion and the second electrode can be realized with a simple configuration. Furthermore, a magnetic field having a component perpendicular to the film surface can be applied to the magnetoresistive element. This is a more preferable form for a magnetoresistive effect element whose reception or transmission characteristics are improved by applying a magnetic field having a component perpendicular to the film surface.
本発明の第4の態様では、第3の態様に係る磁気抵抗効果デバイスにおいて、前記第二の端部は前記第二の電極の面に重なるように配置されることを特徴とする磁気抵抗効果デバイスを提供する。 According to a fourth aspect of the present invention, in the magnetoresistive effect device according to the third aspect, the second end portion is disposed so as to overlap the surface of the second electrode. Provide the device.
これによれば、第二部分と第二の電極との距離が、第二部分と第一の電極との距離に比較して短い状態を、簡単な構成により実現することができる。さらに、膜面垂直方向の成分を有する磁場を、磁気抵抗効果素子に印加することができる。膜面垂直方向の成分を有する磁場が印加されることにより受信または送信特性が向上する磁気抵抗効果素子に対して、より好ましい形態である。 According to this, a state in which the distance between the second portion and the second electrode is shorter than the distance between the second portion and the first electrode can be realized with a simple configuration. Furthermore, a magnetic field having a component perpendicular to the film surface can be applied to the magnetoresistive element. This is a more preferable form for a magnetoresistive effect element whose reception or transmission characteristics are improved by applying a magnetic field having a component perpendicular to the film surface.
本発明の第5の態様では、第1の態様に係る磁気抵抗効果デバイスにおいて、前記第一部分および前記第一の電極と電気的に接続された第一の金属突起部を有し、前記第一の金属突起部と前記第一の電極との距離は、前記第一部分と前記第一の電極との距離よりも短く、前記第一の金属突起部と前記第二の電極との距離よりも短いことを特徴とする磁気抵抗効果デバイスを提供する。 According to a fifth aspect of the present invention, in the magnetoresistive effect device according to the first aspect, the magnetoresistive effect device includes the first metal protrusion portion electrically connected to the first portion and the first electrode, The distance between the metal protrusion and the first electrode is shorter than the distance between the first portion and the first electrode, and shorter than the distance between the first metal protrusion and the second electrode. A magnetoresistive effect device is provided.
これによれば、第一の金属突起部によって第一部分を第二の電極に比較して第一の電極とより強く電気的に接続させることができる。また、磁気抵抗効果素子に印加される磁場の磁極として機能する第一の端部の位置の自由度を大きくすることができ、効果的な磁場を磁気抵抗効果素子に印加することができる。 According to this, the first portion can be more strongly electrically connected to the first electrode than the second electrode by the first metal protrusion. In addition, the degree of freedom of the position of the first end that functions as the magnetic pole of the magnetic field applied to the magnetoresistive effect element can be increased, and an effective magnetic field can be applied to the magnetoresistive effect element.
本発明の第6の態様では、第5の態様に係る磁気抵抗効果デバイスにおいて、前記第二部分および前記第二の電極と電気的に接続された第二の金属突起部を有し、前記第二の金属突起部と前記第二の電極との距離は、前記第二部分と前記第二の電極との距離よりも短く、前記第二の金属突起部と前記第一の電極との距離よりも短いことを特徴とする磁気抵抗効果デバイスを提供する。 According to a sixth aspect of the present invention, in the magnetoresistive effect device according to the fifth aspect, the magnetoresistive effect device has a second metal protrusion electrically connected to the second portion and the second electrode, The distance between the second metal projection and the second electrode is shorter than the distance between the second portion and the second electrode, and the distance between the second metal projection and the first electrode. The magnetoresistive effect device is also characterized by being short.
これによれば、第二の金属突起部によって第二の端部を第一の電極に比較して第二の電極とより強く電気的に接続させることができる。また、磁気抵抗効果素子に印加される磁場の磁極として機能する第二の端部の位置の自由度を大きくすることができ、効果的な磁場を磁気抵抗効果素子に印加することができる。 According to this, the second end portion can be more strongly electrically connected to the second electrode than the first electrode by the second metal protrusion. In addition, the degree of freedom of the position of the second end that functions as the magnetic pole of the magnetic field applied to the magnetoresistive effect element can be increased, and an effective magnetic field can be applied to the magnetoresistive effect element.
本発明の第7の態様では、第1の態様に係る磁気抵抗効果デバイスにおいて、前記第一部分および前記第一の電極と電気的に接続された第一の磁束ガイド用金属磁性体を有し、前記第一の磁束ガイド用金属磁性体の一方の端部は、前記第一の端部よりも前記磁気抵抗効果素子に近い位置に配置され、前記磁気抵抗効果素子は前記第一の磁束ガイド用金属磁性体を介して前記磁場が印加されることを特徴とする磁気抵抗効果デバイスを提供する。 According to a seventh aspect of the present invention, in the magnetoresistive effect device according to the first aspect, the first magnetic flux guide metallic magnetic body electrically connected to the first portion and the first electrode, One end portion of the first magnetic guide for magnetic flux guide is disposed closer to the magnetoresistive effect element than the first end portion, and the magnetoresistive effect element is used for the first magnetic flux guide. A magnetoresistive effect device is provided in which the magnetic field is applied through a metal magnetic material.
これによれば、第一の磁束ガイド用金属磁性体の端部を金属磁性体の第一の端部よりも磁気抵抗効果素子に近づけることができるので、より強い磁場を磁気抵抗効果素子に印加することができる。強い磁場が印加されることにより受信または送信特性が向上する磁気抵抗効果素子に対して、より好ましい形態である。 According to this, since the end of the first magnetic magnetic material for guiding the magnetic flux can be brought closer to the magnetoresistive effect element than the first end of the metal magnetic material, a stronger magnetic field is applied to the magnetoresistive effect element. can do. This is a more preferable form for a magnetoresistive element whose reception or transmission characteristics are improved by applying a strong magnetic field.
本発明の第8の態様では、第7の態様に係る磁気抵抗効果デバイスにおいて、前記第一の磁束ガイド用金属磁性体および前記第一の電極と電気的に接続された第三の金属突起部を有し、前記第一の電極と前記第三の金属突起部との距離は、前記第一の電極と前記第一の磁束ガイド用金属磁性体との距離よりも短く、前記第二の電極と前記第三の金属突起部との距離よりも短いことを特徴とする磁気抵抗効果デバイスを提供する。 According to an eighth aspect of the present invention, in the magnetoresistive effect device according to the seventh aspect, the third metal protrusion electrically connected to the first magnetic flux guide metal magnetic body and the first electrode. And the distance between the first electrode and the third metal protrusion is shorter than the distance between the first electrode and the first magnetic flux guide metal magnetic body, and the second electrode The magnetoresistive effect device is characterized in that it is shorter than the distance between the third metal protrusion and the third metal protrusion.
これによれば、第三の金属突起部による第一の磁束ガイド用金属磁性体と第一の電極との電気的接続によって、第一部分を第二の電極に比較して第一の電極とより強く電気的に接続させることができる。さらに、第三の金属突起部によって第一の磁束ガイド用金属磁性体の配置の自由度を大きくすることができ、効果的な磁場を磁気抵抗効果素子に印加することができる。 According to this, the first part is compared with the second electrode by the electrical connection between the first magnetic flux guide metal magnetic body and the first electrode by the third metal protrusion, and the first electrode is more It can be connected strongly and electrically. Furthermore, the third metal protrusion can increase the degree of freedom of the arrangement of the first magnetic flux guide metal magnetic body, and an effective magnetic field can be applied to the magnetoresistive element.
本発明の第9の態様では、第7の態様または第8の態様に係る磁気抵抗効果デバイスにおいて、前記第二部分および前記第二の電極と電気的に接続された第二の磁束ガイド用金属磁性体を有し、前記第二の磁束ガイド用金属磁性体の一方の端部は、前記第二の端部よりも前記磁気抵抗効果素子に近い位置に配置され、前記磁気抵抗効果素子は前記第二の磁束ガイド用金属磁性体を介して前記磁場が印加されることを特徴とする磁気抵抗効果デバイスを提供する。 According to a ninth aspect of the present invention, in the magnetoresistive effect device according to the seventh aspect or the eighth aspect, the second magnetic flux guide metal electrically connected to the second portion and the second electrode. One end of the second magnetic flux guide metal magnetic body is disposed closer to the magnetoresistive element than the second end, and the magnetoresistive element is A magnetoresistive effect device is provided, wherein the magnetic field is applied through a second magnetic magnetic material for magnetic flux guide.
これによれば、第一と第二の磁束ガイド用金属磁性体の端部を金属磁性体の第一と第二の端部よりも磁気抵抗効果素子に近づけることができるので、より強い磁場を磁気抵抗効果素子に印加することができる。強い磁場が印加されることにより受信または送信特性が向上する磁気抵抗効果素子に対して、より好ましい形態である。 According to this, since the end portions of the first and second magnetic flux guide metal magnetic bodies can be brought closer to the magnetoresistive effect element than the first and second end portions of the metal magnetic bodies, a stronger magnetic field can be generated. It can be applied to the magnetoresistive element. This is a more preferable form for a magnetoresistive element whose reception or transmission characteristics are improved by applying a strong magnetic field.
本発明の第10の態様では、第9の態様に係る磁気抵抗効果デバイスにおいて、前記第二の磁束ガイド用金属磁性体および前記第二の電極と電気的に接続された第四の金属突起部を有し、前記第二の電極と前記第四の金属突起部との距離は、前記第二の電極と前記第二の磁束ガイド用金属磁性体との距離よりも短く、前記第一の電極と前記第四の金属突起部との距離よりも短いことを特徴とする磁気抵抗効果デバイスを提供する。 According to a tenth aspect of the present invention, in the magnetoresistive effect device according to the ninth aspect, the fourth metal protrusion electrically connected to the second magnetic flux guide metal magnetic body and the second electrode. The distance between the second electrode and the fourth metal protrusion is shorter than the distance between the second electrode and the second magnetic flux guide metal magnetic body, and the first electrode And a magnetoresistive effect device characterized by being shorter than a distance between the fourth metal protrusion and the fourth metal protrusion.
これによれば、第四の金属突起部による第二の磁束ガイド用金属磁性体と第二の電極との電気的接続によって、第二の端部を第一の電極に比較して第二の電極とより強く電気的に接続させることができる。さらに、第四の金属突起部によって第二の磁束ガイド用金属磁性体の配置の自由度を大きくすることができ、効果的な磁場を磁気抵抗効果素子に印加することができる。 According to this, the second end portion is compared with the first electrode by the electrical connection between the second magnetic guide metal magnetic body for magnetic flux guide and the second electrode by the fourth metal projection, and the second end portion is compared with the second electrode. It can be more strongly electrically connected to the electrode. Furthermore, the fourth metal protrusion can increase the degree of freedom of arrangement of the second magnetic flux guide metal magnetic body, and an effective magnetic field can be applied to the magnetoresistive element.
本発明の第11の態様では、第5の態様に係る磁気抵抗効果デバイスにおいて、前記第一の金属突起部は非磁性金属であることを特徴とする磁気抵抗効果デバイスを提供する。 According to an eleventh aspect of the present invention, there is provided the magnetoresistive effect device according to the fifth aspect, wherein the first metal protrusion is a nonmagnetic metal.
これによれば、第一の金属突起部が非磁性金属なので、第一の金属突起部に影響されることなく金属磁性体からの磁場が磁気抵抗効果素子に印加される。精度の良い磁場が印加されることにより受信または送信特性が向上する磁気抵抗効果素子に対して、より好ましい形態である。 According to this, since the first metal protrusion is a nonmagnetic metal, the magnetic field from the metal magnetic material is applied to the magnetoresistive element without being affected by the first metal protrusion. This is a more preferable form for a magnetoresistive element whose reception or transmission characteristics are improved by applying a magnetic field with high accuracy.
本発明の第12の態様では、第6の態様に係る磁気抵抗効果デバイスにおいて、前記第二の金属突起部は非磁性金属であることを特徴とする磁気抵抗効果デバイスを提供する。 According to a twelfth aspect of the present invention, there is provided the magnetoresistive effect device according to the sixth aspect, wherein the second metal protrusion is a nonmagnetic metal.
これによれば、第二の金属突起部が非磁性金属なので、第二の金属突起部に影響されることなく金属磁性体からの磁場が磁気抵抗効果素子に印加される。精度の良い磁場が印加されることにより受信または送信特性が向上する磁気抵抗効果素子に対して、より好ましい形態である。 According to this, since the second metal protrusion is a nonmagnetic metal, the magnetic field from the metal magnetic material is applied to the magnetoresistive element without being affected by the second metal protrusion. This is a more preferable form for a magnetoresistive element whose reception or transmission characteristics are improved by applying a magnetic field with high accuracy.
本発明の第13の態様では、第8の態様に係る磁気抵抗効果デバイスにおいて、前記第三の金属突起部は非磁性金属であることを特徴とする磁気抵抗効果デバイスを提供する。 According to a thirteenth aspect of the present invention, there is provided the magnetoresistive effect device according to the eighth aspect, wherein the third metal protrusion is a nonmagnetic metal.
これによれば、第三の金属突起部が非磁性金属なので、第三の金属突起部に影響されることなく第一の磁束ガイド用金属磁性体を介して磁気抵抗効果素子に磁場が印加される。精度の良い磁場が印加されることにより受信または送信特性が向上する磁気抵抗効果素子に対して、より好ましい形態である。 According to this, since the third metal protrusion is a non-magnetic metal, a magnetic field is applied to the magnetoresistive effect element through the first magnetic flux guide metal magnetic body without being affected by the third metal protrusion. The This is a more preferable form for a magnetoresistive element whose reception or transmission characteristics are improved by applying a magnetic field with high accuracy.
本発明の第14の態様では、第10の態様に係る磁気抵抗効果デバイスにおいて、前記第四の金属突起部は非磁性金属であることを特徴とする磁気抵抗効果デバイスを提供する。 According to a fourteenth aspect of the present invention, there is provided the magnetoresistive effect device according to the tenth aspect, wherein the fourth metal protrusion is a nonmagnetic metal.
これによれば、第四の金属突起部が非磁性金属なので、第四の金属突起部に影響されることなく第二の磁束ガイド用金属磁性体を介して磁気抵抗効果素子に磁場が印加される。精度の良い磁場が印加されることにより受信または送信特性が向上する磁気抵抗効果素子に対して、より好ましい形態である。 According to this, since the fourth metal protrusion is a nonmagnetic metal, a magnetic field is applied to the magnetoresistive effect element via the second magnetic flux guide metal magnetic body without being affected by the fourth metal protrusion. The This is a more preferable form for a magnetoresistive element whose reception or transmission characteristics are improved by applying a magnetic field with high accuracy.
本発明の第15の態様では、第1から第14のいずれか一つの態様に係る磁気抵抗効果デバイスにおいて、前記金属磁性体に電流線が巻き線されていて、前記電流線に通電する電流の強度を変化させることで前記磁場の強度を調整できることを特徴とする磁気抵抗効果デバイスを提供する。 According to a fifteenth aspect of the present invention, in the magnetoresistive effect device according to any one of the first to fourteenth aspects, a current line is wound around the metal magnetic body, and a current flowing through the current line is reduced. There is provided a magnetoresistive effect device characterized in that the strength of the magnetic field can be adjusted by changing the strength.
これによれば、第一および第二の端部の間の磁場強度を調整できるので、磁気抵抗効果素子に印加する磁場強度を変化させることができる。磁気抵抗効果素子が交流信号を受信する周波数と交流信号を発振する周波数はともに磁気抵抗効果素子に印加する磁場強度により変化させることができるので、磁気抵抗効果デバイスの受信または送信の周波数を変化させたい場合に好ましい形態である。 According to this, since the magnetic field strength between the first and second end portions can be adjusted, the magnetic field strength applied to the magnetoresistive effect element can be changed. Since both the frequency at which the magnetoresistive effect element receives the alternating current signal and the frequency at which the alternating current signal oscillates can be changed by the magnetic field strength applied to the magnetoresistive effect element, the frequency of reception or transmission of the magnetoresistive effect device is changed. This is the preferred form when desired.
本発明は上記に鑑みてなされたものであって、磁場印加機構とアンテナを兼用できる構成によって、小型の磁気抵抗効果デバイスを提供することができる。 The present invention has been made in view of the above, and can provide a small-sized magnetoresistive effect device with a configuration in which a magnetic field application mechanism and an antenna can be used together.
以下、図面を用いて本発明を実施するための形態の例を説明する。なお、以下の説明は本発明の実施形態の一部を例示するものであり、本発明の占める技術的範囲を以下の説明の内容に限定するものではない。 Hereinafter, an example of an embodiment for carrying out the present invention will be described with reference to the drawings. The following description exemplifies a part of the embodiment of the present invention, and the technical scope of the present invention is not limited to the content of the following description.
(実施形態1)
本発明の実施形態1に係る磁気抵抗効果デバイス100を図1に示す。磁気抵抗効果デバイス100は、素子部分Pと、環状の金属磁性体104と、電流線105を有している。
(Embodiment 1)
FIG. 1 shows a
また、図1における磁気抵抗効果デバイス100の素子部分Pを含むAの部分を拡大したB―C線に沿った断面図を図2に示す。素子部分Pは、磁気抵抗効果素子101と、磁気抵抗効果素子101に電流または電圧を印加するための第一の電極102及び第二の電極103を有している。環状の金属磁性体104は、第一の端部106及び第二の端部107を有し、第一の端部106の側の第一部分108及び第二の端部107の側の第二部分109を有している。素子部分Pは、第一の端部106と第二の端部107との間に位置している。
FIG. 2 is a cross-sectional view taken along the line B-C in which the portion A including the element portion P of the
第一の電極102及び第二の電極103は、磁気抵抗効果素子101における膜の積層方向に磁気抵抗効果素子101を介して配置され、電流源または電圧源に接続され、磁気抵抗効果素子101に膜の積層方向に電流または電圧を印加できるようになっている。また、第一の電極102及び第二の電極103は、後述するスピントルクダイオード効果による直流出力を取り出すための検出回路に接続されている。電流線105は環状の金属磁性体104に巻き線され、電流線105に通電する電流の強度を変化させることで、第一の端部106と第二の端部107との間に生じる磁場強度を変化させることができる。磁気抵抗効果素子101は、第一の端部106および第二の端部107の間の磁場が印加されるように配置されている。
The
第一の端部106は第一の電極102の面に重なるように配置され、第二の端部107は第二の電極103の面に重なるように配置されており、第一部分108と第一の電極102との距離は、第一部分108と第二の電極103との距離に比較して短くなっており、第二部分109と第二の電極103との距離は、第二部分109と第一の電極102との距離に比較して短くなっている。これにより、第一部分108は第二の電極103に比較して第一の電極102とより強く第一の電気的接続により電気的に接続されるとともに、第二部分109は第一の電極102に比較して第二の電極103とより強く第二の電気的接続により電気的に接続されている。
The
また、第一の端部106と第二の端部107がこのように配置されているので、膜面垂直方向の成分を有する磁場が磁気抵抗効果素子101に印加される。
Further, since the
第一部分108は第一の電極102とは直流的には絶縁され、交流的には容量結合されるように配置されている。同様に、第二部分109は第二の電極103とは直流的には絶縁され、交流的には容量結合されるように配置されている。具体的には、第一部分108と第一の電極102との間に絶縁体である酸化アルミニウム(Al2O3)または酸化ケイ素(SiO2)が存在し、第一部分108と第一の電極102とが容量結合し、同様に、第二部分109と第二の電極103との間にAl2O3またはSiO2が存在し、第二部分109と第二の電極103とが容量結合するように磁気抵抗効果デバイス100は構成されている。また、素子部分Pの周りにも、Al2O3またはSiO2が存在していてもよい。
The
第一の電極102および第二の電極103は、Cu、AuまたはAuCu等の高導電率材料から構成されることが好ましい。
The
図3は、磁気抵抗効果素子101の断面図である。磁気抵抗効果素子101は、磁化固定層31、スペーサー層32、磁化自由層33を備えており、磁化固定層31と磁化自由層33は、スペーサー層32を介して配設されている。また、磁気抵抗効果素子101は、周知のフォトリソグラフィー法およびエッチング法により、その平面視形状が円形、楕円形、正方形または長方形等の形状になるように加工される。さらに、平面視形状が円形の場合にはその直径、楕円形の場合にはその短軸と長軸のうち少なくとも短軸、正方形の場合にはその一辺、長方形の場合にはその短辺と長辺のうち少なくとも短辺は、100nm以下とすることが好ましい。これにより、磁化自由層33の磁区の単磁区化が可能となり、スピントルクダイオード効果を効果的に発現させることが可能となる。ここで、スピントルクダイオード効果とは、磁気抵抗効果素子101に高周波信号を入力すると、直流電圧が発生する整流効果のことである。
FIG. 3 is a cross-sectional view of the
磁化固定層31は、その磁化の方向が外部磁界によって変化しない機能を有する。磁化固定層31は、Fe、Co、Ni、FeCoまたはCoFeB等の高スピン分極率材料から構成されることが好ましい。これにより、高い磁気抵抗変化率を得ることができる。また、磁化固定層31の膜厚は、1nm〜10nmとすることが好ましい。膜厚が薄すぎると磁気抵抗変化率が減少する傾向が生じ、膜厚が厚すぎると磁化固定層31の磁化の方向が外部磁界によって変化しやすくなる。また、図示しないが、磁化固定層31と第一の電極102の間に、PtMn、FeMnまたはIrMn等の材料から構成される反強磁性層を挿入しても良い。これにより、磁化固定層31の磁化の方向の固定強度を強くすることが可能となる。
The magnetization fixed
スペーサー層32は、磁化固定層31の磁化と磁化自由層33の磁化を相互作用させて磁気抵抗効果を得る機能を有する。スペーサー層32はCuまたはAg等の非磁性の導電材料で構成されても良いし、AlOx(酸化アルミニウム)、MgO(酸化マグネシウム)またはMgAl2O4等の非磁性の絶縁材料で構成されても良い。スペーサー層32が導電材料で構成される場合、磁気抵抗効果素子3には巨大磁気抵抗(GMR)効果が発現し、スペーサー層32が絶縁材料で構成される場合、磁気抵抗効果素子3にはトンネル磁気抵抗(TMR)効果が発現する。高い磁気抵抗変化率を得るためには、TMR効果を利用した方が好ましい。TMR効果を利用する場合、スペーサー層32の膜厚は、0.5nm〜3.0nm程度とすることが好ましい。膜厚が薄すぎると、スペーサー層32にピンホールが生じやすくなり、ピンホールが生じるとリーク電流が流れてしまい好ましくない。膜厚が厚すぎると、磁気抵抗効果素子101の抵抗値が大きくなるため、後で説明するように環状の金属磁性体104が電磁波を送受信するアンテナとして作用した場合に、素子部分Pと金属磁性体104との間にインピーダンスの不整合が生じてしまうため好ましくない。
The
さらに、スペーサー層32は、絶縁層中に電流狭窄パスが存在する電流狭窄構造としても良い。この場合、絶縁層としてAlOxやMgOなどを用いることができ、電流狭窄パスとしてCu、Ag、AuまたはRuなどの非磁性の導電材料や、FeとCoの合金、FeとCoとAlの合金またはFeとCoとAlとSiの合金などの磁性の導電材料を用いることができる。
Furthermore, the
磁化自由層33は、その磁化の方向が外部磁界によって変化する機能を有する。磁化自由層33は、Fe、Co、Ni、FeCoまたはCoFeB等の高スピン分極率材料から構成されることが好ましい。これにより、高い磁気抵抗変化率を得ることができる。磁化自由層33の膜厚をt1として、磁化固定層31の膜厚をt2とした場合、0.4nm<t1<t2とすることが好ましい。t1が0.4nmより小さくなると、磁化自由層33の飽和磁化量が著しく減少するため、磁気抵抗変化率が著しく減少する。
The magnetization
また、図示しないが、第一の電極102と磁気抵抗効果素子101との間、および磁気抵抗効果素子101と第二の電極103との間にキャップ層、シード層またはバッファー層などを含んでも良い。キャップ層、シード層またはバッファー層は、Ru、Ta、Cu、Crまたはこれらの積層膜などから構成されることが好ましい。
Although not shown, a cap layer, a seed layer, a buffer layer, or the like may be included between the
電流線105は、Au、CuまたはAuCuなどの高導電性材料から構成されることが好ましい。これにより、所望の磁界を得るために電流線105に流す電流を低くすることが可能となる。また金属磁性体104は、NiFeまたはNiFeCo等のNiFe合金や、FeCo合金等の低保磁力且つ高飽和磁化の特性を有する材料が好ましい。
The
環状の金属磁性体104は、電磁波を印加されると受信アンテナとして機能し、電磁誘導の法則にしたがって第一部分108と第二部分109との間に交流電圧を発生させる。第一部分108と第二部分109との間に発生した交流電圧は、第一部分108と第一の電極102との第一の電気的接続および第二部分109と第二の電極103との第二の電気的接続により、磁気抵抗効果素子101に印加される。この際、第一部分108が第二の電極103に比較して第一の電極102により強く電気的に接続され、第二部分109が第一の電極102に比較して第二の電極103とより強く電気的に接続されているので、第一部分108と第二部分109との間に発生した交流電圧を第一の電極と第二の電極との間に印加でき、交流電圧を磁気抵抗効果素子101に効率的に印加することができる。
The annular metallic
一方で磁気抵抗効果素子101は、環状の金属磁性体104から発生する磁場と交流電圧が印加されることで、スピントルクダイオード効果による整流作用で直流電圧を出力する。
On the other hand, the
磁気抵抗効果素子101から発生した直流出力は、容量結合によって直流的には絶縁された環状の金属磁性体104側へ流出することなく、第一の電極102と第二の電極103に接続された検出回路によって取り出すことができる。
The direct current output generated from the
以上のようにして、磁気抵抗効果デバイス100は受信器として動作する。
As described above, the
一方で、以下に説明するように、磁気抵抗効果デバイス100は送信器としても動作する。
On the other hand, as will be described below, the
環状の金属磁性体104は第一部分108と第二部分109との間に交流電圧を印加されると送信アンテナとして機能し、電磁波を送信することができる。一方で、磁気抵抗効果素子101は、環状の金属磁性体104から発生する磁場と第一の電極102と第二の電極103に接続された電流源から直流電流が印加されることで発振し、交流電圧を発生させる。
When an AC voltage is applied between the
第一の電極102と第二の電極103との間に直流電流を印加すると、直流電流は容量結合によって直流的には絶縁された環状の金属磁性体104側へ流出することなく磁気抵抗効果素子101に印加される。磁気抵抗効果素子101から発生した交流電圧は、第一部分108と第一の電極102との第一の電気的接続および第二部分109と第一の電極102との第二の電気的接続により、環状の金属磁性体104の第一部分108と第二部分109とに印加される。この際、第一部分108が第二の電極103に比較して第一の電極102により強く電気的に接続され、第二部分109が第一の電極102に比較して第二の電極103とより強く電気的に接続されているので、磁気抵抗効果素子101の発振によって第一の電極102と第二の電極103との間に発生した交流電圧を、第一部分108と第二部分109との間に印加できる。第一部分108と第二部分109の間に印加された交流電圧により、環状の金属磁性体104はアンテナとして発振出力を電磁波として送信できる。つまり、磁気抵抗効果デバイス100は送信器として動作する。
When a direct current is applied between the
このように、磁気抵抗効果デバイス100は、環状の金属磁性体104を有しているので、環状の金属磁性体104により、第一の端部106及び第二の端部107の間に生じる磁場を磁気抵抗効果素子101に印加することができる。また、金属磁性体104における第一部分108は第二の電極103に比較して第一の電極102とより強く電気的に接続され、第二部分109は第一の電極102に比較して第二の電極103とより強く電気的に接続されているので、環状の金属磁性体104により電磁波を受信した際に第一部分108と第二部分109との間に発生する交流電圧を、第一部分108と第一の電極102との第一の電気的接続と、第二部分109と第二の電極103との第二の電気的接続によって、第一の電極と第二の電極との間に印加でき、交流電圧を磁気抵抗効果素子101に効率的に印加することができる。さらに、第一及び第二の電気的接続の少なくとも一つは容量結合であるので、磁場と交流電圧が印加されることで磁気抵抗効果素子101から発生する直流出力は、容量結合によって直流的には絶縁された環状の金属磁性体104側へ流出することなく、第一の電極102と第二の電極103から取り出すことができる。つまり、磁気抵抗効果デバイス100は受信器として動作する。
Thus, since the
また、第一及び第二の電気的接続の少なくとも一つは容量結合であるので、第一の電極102と第二の電極103とに直流電流を印加すると、直流電流は容量結合によって直流的には絶縁された環状の金属磁性体104側へ流出することなく、磁気抵抗効果素子101に印加される。磁場と直流電流が印加されることで磁気抵抗効果素子101は発振し、第一部分108は第二の電極103に比較して第一の電極102とより強く電気的に接続され、第二部分109は第一の電極102に比較して第二の電極103とより強く電気的に接続されているので、磁気抵抗効果素子101の発振によって第一の電極102と第二の電極103との間に発生した交流電圧を、第一部分108と第二部分109との間に印加できる。第一部分108と第二部分109の間に印加された交流電圧により、環状の金属磁性体104はアンテナとして発振出力を電磁波として送信できる。つまり、磁気抵抗効果デバイス100は送信器として動作する。
In addition, since at least one of the first and second electrical connections is capacitive coupling, when a direct current is applied to the
したがって、電磁波を受信または送信するアンテナと磁場印加機構とを別々に設けるために小型化が困難であったという課題に対して、アンテナと磁場印加機構とを兼用できる構成によって、磁気抵抗効果デバイス100の小型化を実現できる。
Therefore, the
さらに磁気抵抗効果デバイス100は、第一部分108と第一の電極102との距離が、第一部分108と第二の電極103との距離に比較して短く、第二部分109と第二の電極103との距離が、第二部分109と第一の電極102との距離に比較して短くなっている。そのため、第一部分108が第二の電極103に比較して第一の電極102とより強く電気的に接続され、第二部分109が第一の電極102に比較して第二の電極103とより強く電気的に接続される。
Further, in the
さらに磁気抵抗効果デバイス100は、第一の電極102と第二の電極103が、磁気抵抗効果素子101における膜の積層方向に磁気抵抗効果素子101を介して配設され、第一の端部106が第一の電極102の面に重なるように配置されている。そのため、第一部分108と第一の電極102との距離が、第一部分108と第二の電極103との距離に比較して短い状態を、簡単な構成により実現している。さらに、膜面垂直方向の成分を有する磁場を、磁気抵抗効果素子に印加することができる。磁気抵抗効果デバイス100の環状の金属磁性体104は、膜面垂直方向の成分を有する磁場が印加されることにより受信または送信特性が向上する磁気抵抗効果素子に対して、より好ましい形態である。
Further, in the
さらに磁気抵抗効果デバイス100は、第二の端部107は第二の電極103の面に重なるように配置されている。そのため、第二部分109と第二の電極103との距離が、第二部分109と第一の電極102との距離に比較して短い状態を、簡単な構成により実現している。さらに、膜面垂直方向の成分を有する磁場を、磁気抵抗効果素子に印加することができる。磁気抵抗効果デバイス100の環状の金属磁性体104は、膜面垂直方向の成分を有する磁場が印加されることにより受信または送信特性が向上する磁気抵抗効果素子に対して、より好ましい形態である。
Further, the
さらに磁気抵抗効果デバイス100は、環状の金属磁性体104に電流線105が巻き線されていて、電流線105に通電する電流の大きさを変化させることで、第一の端部106及び第二の端部107の間に生じる磁場の大きさを調整することができる。そのため、磁気抵抗効果素子101が交流信号を受信する周波数と交流信号を発振する周波数はともに磁気抵抗効果素子101に印加する磁場強度により変化させることができるので、磁気抵抗効果デバイス100は、磁気抵抗効果デバイスの受信または送信の周波数を変化させたい場合に好ましい形態である。
Further, in the
本実施形態1では、第一部分108と第一の電極102の間、および、第二部分109と第二の電極103の間は、共に直流的には絶縁され、交流的には容量結合されるようになっているが、容量結合が一箇所の構成でもよい。たとえば、第一部分108と第一の電極102とが直流的に接続されている構成でもよい。この場合でも、磁気抵抗効果素子101から発生する直流出力は、容量結合によって直流的には絶縁された環状の金属磁性体104側へ流出することなく、第一の電極102と第二の電極103から取り出すことができる。また、磁気抵抗効果素子101の発振によって第一の電極102と第二の電極103との間に発生した交流電圧を、第一部分106と第二部分107との間に印加できる。
In the first embodiment, the
また、本実施形態1では、第一の端部106は第一の電極102の面に重なるように配置され、第二の端部107は第二の電極103の面に重なるように配置されているが、配置の位置関係はこれに限らない。第一部分108は、第二の電極103に比較して第一の電極102とより強く第一の電気的接続により電気的に接続され、第二部分109は、第一の電極102に比較して第二の電極103とより強く第二の電気的接続により電気的に接続されていればよい。たとえば、第一の端部106は第一の電極102の面に重なっていなくても、第一部分108と第一の電極102との距離が、第一部分108と第二の電極103との距離に比較して短い構成であればよい。
In the first embodiment, the
また、本実施形態1では、電流線105が環状の金属磁性体104に巻き線されているが、電流線105がない構成でもよい。例えば、環状の金属磁性体104として永久磁石を用い、環状の金属磁性体104のみで磁場を磁気抵抗効果素子101に印加する構成でもよい。
In the first embodiment, the
(実施形態2)
本発明の実施形態2に係る磁気抵抗効果デバイス200を図4に示す。磁気抵抗効果デバイス200は、素子部分Pと、環状の金属磁性体204と、電流線105を有している。
(Embodiment 2)
A
また、図4における磁気抵抗効果デバイス200の素子部分Pを含むAの部分を拡大したB―C線に沿った断面図を図5に示す。素子部分Pは、磁気抵抗効果素子101と、磁気抵抗効果素子101に電流または電圧を印加するための第一の電極102及び第二の電極103を有している。環状の金属磁性体204は、第一の端部206及び第二の端部207を有し、第一の端部206の側の第一部分208及び第二の端部207の側の第二部分209を有している。素子部分Pは、第一の端部206と第二の端部207との間に位置している。
FIG. 5 is a cross-sectional view taken along the line B-C in which the portion A including the element portion P of the
磁気抵抗効果デバイス200は、Aの部分以外は実施形態1の磁気抵抗効果デバイス100と同じである。実施形態1の磁気抵抗効果デバイス100と異なる点について以下に説明する。
The
磁気抵抗効果デバイス200は、実施形態1の磁気抵抗効果デバイス100に対し、更に第一の金属突起部501及び第二の金属突起部502を有している。
The
第一の金属突起部501は第一部分208および第一の電極102と電気的に接続され、第一の金属突起部501と第一の電極102との距離は、第一部分208と第一の電極102との距離よりも短く、第一の金属突起部501と第二の電極103との距離よりも短くなっている。磁気抵抗効果デバイス200では、第一の金属突起部501は第一部分208に直流的に接続されている。
The
第二の金属突起部502は第二部分209および第二の電極103と電気的に接続され、第二の金属突起部502と第二の電極103との距離は、第二部分209と第二の電極103との距離よりも短く、第二の金属突起部502と第一の電極102との距離よりも短くなっている。磁気抵抗効果デバイス200では、第二の金属突起部502は第二部分209に直流的に接続されている。
The
第一部分208は第一の金属突起部501を介して、第二の電極103に比較して第一の電極102とより強く第一の電気的接続により電気的に接続されている。また、第二部分209は第二の金属突起部502を介して、第一の電極102に比較して第二の電極103とより強く第二の電気的接続により電気的に接続されている。
The
第一の金属突起部501と第一の電極102とは直流的には絶縁され、交流的には容量結合されている。同様に、第二の金属突起部502と第二の電極103とは、直流的には絶縁され、交流的には容量結合されるように配置されている。具体的には、第一の金属突起部501と第一の電極102との間に絶縁体である酸化アルミニウム(Al2O3)または酸化ケイ素(SiO2)が存在し、第二の金属突起部502と第二の電極103との間に絶縁体である酸化アルミニウム(Al2O3)または酸化ケイ素(SiO2)が存在している。
The
第一の金属突起部501と第二の金属突起部502は、それぞれCu、Ag、AuまたはRuなどの非磁性金属である。
The
第一の端部206と第二の端部207は、磁気抵抗効果素子101における膜面方向に磁気抵抗効果素子101を挟んで配置されている。これにより、第一の端部206と第二の端部207の間の膜面方向の磁場が磁気抵抗効果素子101に印加される。
The
磁気抵抗効果デバイス200は、第一部分208および第一の電極102と電気的に接続された第一の金属突起部501を有し、第一の金属突起部501と第一の電極102との距離は、第一部分208と第一の電極102との距離よりも短く、第一の金属突起部501と第二の電極103との距離よりも短くなっているので、第一の金属突起部501によって第一部分208を第二の電極103に比較して第一の電極102とより強く電気的に接続させることができる。
The
また、第一部分208は、第一の金属突起部501を介して第一の電極102と第一の電気的接続により電気的に接続されるので、第一の端部206の位置によらず、第一の電気的接続を行うことができる。つまり、磁気抵抗効果素子101に印加される磁場の磁極として機能する第一の端部206の位置の自由度を大きくすることができ、効果的な磁場を磁気抵抗効果素子101に印加することができる。
Further, since the
さらに、磁気抵抗効果デバイス200は、第二部分209および第二の電極103と電気的に接続された第二の金属突起部502を有し、第二の金属突起部502と第二の電極103との距離は、第二部分209と第二の電極103との距離よりも短く、第二の金属突起部502と第一の電極102との距離よりも短くなっているので、第二の金属突起部502によって第二部分209を第一の電極102に比較して第二の電極103とより強く電気的に接続させることができる。
Further, the
また、第二部分209は、第二の金属突起部502を介して第二の電極103と第二の電気的接続により電気的に接続されるので、第二の端部207の位置によらず、第二の電気的接続を行うことができる。つまり、磁気抵抗効果素子101に印加される磁場の磁極として機能する第二の端部207の位置の自由度を大きくすることができ、効果的な磁場を磁気抵抗効果素子101に印加することができる。
Further, since the
本実施形態2では、第一の金属突起部501を介して第一部分208と第一の電極102との第一の電気的接続がなされ、第二の金属突起部502を介して第二部分209と第二の電極103との第二の電気的接続がなされるので、磁気抵抗効果素子101における膜面方向の磁場が磁気抵抗効果素子101に印加されるように第一の端部206と第二の端部207を配置することができる。
In the second embodiment, the first electrical connection between the
本実施形態2では、磁気抵抗効果素子101における膜面方向の磁場が磁気抵抗効果素子101に印加されるように第一の端部206と第二の端部207を配置している構成としたが、磁気抵抗効果素子101の特性に応じて、磁気抵抗効果素子101に効果的な磁場が印加されるように、第一の端部206または第二の端部207の位置を本実施形態2とは別の位置にしても良い。
In the second embodiment, the
さらに、磁気抵抗効果デバイス200は、第一の金属突起部501が非磁性金属であるので、第一の金属突起部501に影響されることなく金属磁性体104からの磁場が磁気抵抗効果素子101に印加される。
Further, in the
さらに、磁気抵抗効果デバイス200は、第二の金属突起部502が非磁性金属であるので、第二の金属突起部502に影響されることなく金属磁性体104からの磁場が磁気抵抗効果素子101に印加される。
Further, in the
本実施形態2では、第一の金属突起部501と第一の電極102の間、および、第二の金属突起部502と第二の電極103の間は、共に直流的には絶縁され、交流的には容量結合されるようになっているが、容量結合が一か所の構成でもよい。たとえば、第一の金属突起部501と第一の電極102とが直流的に接続されている構成でもよい。この場合でも、磁気抵抗効果素子101から発生する直流出力は、容量結合によって直流的には絶縁された環状の金属磁性体104側へ流出することなく、第一の電極102と第二の電極103とから取り出すことができる。また、磁気抵抗効果素子101の発振によって第一の電極102と第二の電極103との間に発生した交流電圧を、第一部分206と第二部分207との間に印加できる。
In the second embodiment, the
また、本実施形態2では、第一の金属突起部501は第一部分208に直流的に接続されているが、第一の金属突起部501と第一部分208とが直流的に絶縁され、交流的に容量結合していてもよい。また、第一の金属突起部501と第一部分208とが直流的に絶縁され、交流的に容量結合しており、第一の金属突起部501と第一の電極102とが直流的に接続されていてもよい。同様に、本実施形態2では、第二の金属突起部502は第二部分209に直流的に接続されているが、第二の金属突起部502と第二部分209とが直流的に絶縁され、交流的に容量結合していてもよい。また、第二の金属突起部502と第二部分209とが直流的に絶縁され、交流的に容量結合しており、第二の金属突起部502と第二の電極103とが直流的に接続されていてもよい。
In the second embodiment, the
また、本実施形態2では、第一の金属突起部501と第二の金属突起部502の二つの金属突起部を用いる構成としたが、たとえば、金属突起部502が存在しない構成でもよい。その場合は、たとえば、第二の端部207を第二の電極103の面に重なるように配置し、第二部分209が第一の電極102に比較して第二の電極103とより強く電気的に接続されるようにすればよい。
In the second embodiment, the two metal projections of the
また、本実施形態2では、第一の金属突起部501と第二の金属突起部502は非磁性金属であるが、第一の金属突起部501と第二の金属突起部502は磁性金属とすることもできる。この場合、磁性金属として例えば、FeとCoの合金、FeとCoとAlの合金またはFeとCoとAlとSiの合金などを用いることができる。この場合でも、第一の金属突起部501によって第一部分208を第二の電極103に比較して第一の電極102とより強く電気的に接続させることができる。同様に、第二の金属突起部502によって第二部分209を第一の電極102に比較して第二の電極103とより強く電気的に接続させることができる。
In the second embodiment, the
(実施形態3)
本発明の実施形態3に係る磁気抵抗効果デバイス300を図6に示す。磁気抵抗効果デバイス300は、素子部分Pと、環状の金属磁性体304と、電流線105を有している。
(Embodiment 3)
FIG. 6 shows a
また、図6における磁気抵抗効果デバイス300の素子部分Pを含むAの部分を拡大したB―C線に沿った断面図を図7に示す。素子部分Pは、磁気抵抗効果素子101と、磁気抵抗効果素子101に電流または電圧を印加するための第一の電極102及び第二の電極103を有している。環状の金属磁性体304は、第一の端部306及び第二の端部307を有し、第一の端部306の側の第一部分308及び第二の端部307の側の第二部分309を有している。素子部分Pは、第一の端部306と第二の端部307との間に位置している。
FIG. 7 is a cross-sectional view taken along line B-C in which the portion A including the element portion P of the
磁気抵抗効果デバイス300は、Aの部分以外は実施形態1の磁気抵抗効果デバイス100と同じである。実施形態1の磁気抵抗効果デバイス100と異なる点について以下に説明する。
The
磁気抵抗効果デバイス300は、実施形態1の磁気抵抗効果デバイス100に対し、更に第一の磁束ガイド用金属磁性体701及び第二の磁束ガイド用金属磁性体702と、第三の金属突起部801及び第四の金属突起部802を有している。
The
第一の磁束ガイド用金属磁性体701は、第一部分308および第一の電極102と電気的に接続される。第一の磁束ガイド用金属磁性体701の一方の端部は、第一の端部306よりも磁気抵抗効果素子101に近い位置に配置され、磁気抵抗効果素子101は第一の磁束ガイド用金属磁性体701を介して第一の端部306と第二の端部307との間の磁場が印加される。
The first magnetic flux guide metal
第三の金属突起部801は第一の磁束ガイド用金属磁性体701および第一の電極102と電気的に接続され、第一の電極102と第三の金属突起部801との距離は、第一の電極102と第一の磁束ガイド用金属磁性体701との距離よりも短く、第二の電極103と第三の金属突起部801との距離よりも短くなっている。磁気抵抗効果デバイス300では、第三の金属突起部801は第一の磁束ガイド用金属磁性体701および第一の電極102と直流的に接続されている。
The
第二の磁束ガイド用金属磁性体702は、第二部分309および第二の電極103と電気的に接続される。第二の磁束ガイド用金属磁性体702の一方の端部は、第二の端部307よりも磁気抵抗効果素子101に近い位置に配置され、磁気抵抗効果素子101は第二の磁束ガイド用金属磁性体702を介して第一の端部306と第二の端部307との間の磁場が印加される。
Second magnetic flux guide metal
第四の金属突起部802は第二の磁束ガイド用金属磁性体702および第二の電極103と電気的に接続され、第二の電極103と第四の金属突起部802との距離は、第二の電極103と第二の磁束ガイド用金属磁性体702との距離よりも短く、第一の電極102と第四の金属突起部802との距離よりも短くなっている。磁気抵抗効果デバイス300では、第四の金属突起部802は第二の磁束ガイド用金属磁性体702および第二の電極103と直流的に接続されている。
The
第一部分308は第一の磁束ガイド用金属磁性体701および第三の金属突起部801を介して、第二の電極103に比較して第一の電極102とより強く第一の電気的接続により電気的に接続されている。また、第二部分309は第二の磁束ガイド用金属磁性体702および第四の金属突起部802を介して、第一の電極102に比較して第二の電極103とより強く第二の電気的接続により電気的に接続されている。
The
第一の磁束ガイド用金属磁性体701と第一部分308とは、直流的には絶縁され、交流的には容量結合されている。同様に、第二の磁束ガイド用金属磁性体702と第二部分309とは、直流的には絶縁され、交流的には容量結合されるように配置されている。具体的には、第一の磁束ガイド用金属磁性体701と第一部分308との間に絶縁体である酸化アルミニウム(Al2O3)または酸化ケイ素(SiO2)が存在し、第二の磁束ガイド用金属磁性体702と第二部分309との間に絶縁体である酸化アルミニウム(Al2O3)または酸化ケイ素(SiO2)が存在している。
The first magnetic flux guide metal
第一の磁束ガイド用金属磁性体701と第二の磁束ガイド用金属磁性体702には、FeとCoの合金、FeとCoとAlの合金またはFeとCoとAlとSiの合金などを用いることができる。
For the first magnetic flux guide metal
第三の金属突起部801と第四の金属突起部802は、それぞれCu、Ag、AuまたはRuなどの非磁性金属である。
The
第一の端部306と第二の端部307は、磁気抵抗効果素子101における膜面方向に磁気抵抗効果素子101の一部および第二の電極103を挟んで配置されている。第一の磁束ガイド用金属磁性体701の一方の端部と第二の磁束ガイド用金属磁性体702の一方の端部は、磁気抵抗効果素子101における膜面方向に磁気抵抗効果素子101を挟んで配置されている。これにより、第一の端部306と第二の端部307の間の磁場が、第一の磁束ガイド用金属磁性体701および第二の磁束ガイド用金属磁性体702を介して磁気抵抗効果素子101に膜面方向に印加される。
The
磁気抵抗効果デバイス300は、第一部分308および第一の電極102と電気的に接続された第一の磁束ガイド用金属磁性体701を有し、第一の磁束ガイド用金属磁性体701の一方の端部は、第一の端部306よりも磁気抵抗効果素子101に近い位置に配置され、磁気抵抗効果素子101は第一の磁束ガイド用金属磁性体701を介して第一の端部306と第二の端部307の間の磁場が印加されるので、より強い磁場を磁気抵抗効果素子101に印加することができる。さらに、磁気抵抗効果デバイス300は、第二部分309および第二の電極103と電気的に接続された第二の磁束ガイド用金属磁性体702を有し、第二の磁束ガイド用金属磁性体702の一方の端部は、第二の端部307よりも磁気抵抗効果素子101に近い位置に配置され、磁気抵抗効果素子101は第二の磁束ガイド用金属磁性体702を介して第一の端部306と第二の端部307の間の磁場が印加されるので、より強い磁場を磁気抵抗効果素子101に印加することができる。磁気抵抗効果デバイス300は、強い磁場が印加されることにより受信または送信特性が向上する磁気抵抗効果素子に対して、より好ましい形態である。
The
さらに、磁気抵抗効果デバイス300は、第一の磁束ガイド用金属磁性体701および第一の電極102と電気的に接続された第三の金属突起部801を有し、第一の電極102と第三の金属突起部801との距離は、第一の電極102と第一の磁束ガイド用金属磁性体701との距離よりも短く、第二の電極103と第三の金属突起部801との距離よりも短くなっているので、第三の金属突起部801による第一の磁束ガイド用金属磁性体701と第一の電極102との電気的接続によって、第一部分308を第二の電極103に比較して第一の電極102とより強く電気的に接続させることができる。また、第一部分308は、第三の金属突起部801を介して第一の電極102と第一の電気的接続により電気的に接続されるので、第一の磁束ガイド用金属磁性体701の位置によらず、第一の電気的接続を行うことができる。つまり、第三の金属突起部801によって、第一の磁束ガイド用金属磁性体701の配置の自由度を大きくすることができ、効果的な磁場を磁気抵抗効果素子101に印加することができる。
Furthermore, the
さらに、磁気抵抗効果デバイス300は、第二の磁束ガイド用金属磁性体702および第二の電極103と電気的に接続された第四の金属突起部802を有し、第二の電極103と第四の金属突起部802との距離は、第二の電極103と第二の磁束ガイド用金属磁性体702との距離よりも短く、第一の電極102と第四の金属突起部802との距離よりも短くなっているので、第四の金属突起部802による第二の磁束ガイド用金属磁性体702と第二の電極103との電気的接続によって、第二部分309を第一の電極102に比較して第二の電極103とより強く電気的に接続させることができる。また、第二部分309は、第四の金属突起部802を介して第二の電極103と第二の電気的接続により電気的に接続されるので、第二の磁束ガイド用金属磁性体702の位置によらず、第二の電気的接続を行うことができる。つまり、第四の金属突起部802によって、第二の磁束ガイド用金属磁性体702の配置の自由度を大きくすることができ、効果的な磁場を磁気抵抗効果素子101に印加することができる。
Further, the
本実施形態3では、第三の金属突起部801を介して第一部分308と第一の電極102との第一の電気的接続がなされ、第四の金属突起部802を介して第二部分309と第二の電極103との第二の電気的接続がなされるので、磁気抵抗効果素子101における膜面方向の磁場が磁気抵抗効果素子101に印加されるように第一の磁束ガイド用金属磁性体701と第二の磁束ガイド用金属磁性体702を配置することができる。
In the third embodiment, the first electrical connection between the
本実施形態3では、磁気抵抗効果素子101における膜面方向の磁場が磁気抵抗効果素子101に印加されるように第一の磁束ガイド用金属磁性体701と第二の磁束ガイド用金属磁性体702を配置する構成としたが、磁気抵抗効果素子101の特性に応じて、磁気抵抗効果素子101に効果的な磁場が印加されるように、第一の磁束ガイド用金属磁性体701または第二の磁束ガイド用金属磁性体702の位置を本実施形態3とは別の位置にしても良い。
In the third embodiment, the first magnetic flux guide metal
さらに、磁気抵抗効果デバイス300は、第三の金属突起部801が非磁性金属であるので、第三の金属突起部801に影響されることなく第一の磁束ガイド用金属磁性体701からの磁場が磁気抵抗効果素子101に印加される。
Further, in the
さらに、磁気抵抗効果デバイス300は、第四の金属突起部802が非磁性金属であるので、第四の金属突起部802に影響されることなく第二の磁束ガイド用金属磁性体702からの磁場が磁気抵抗効果素子101に印加される。
Further, in the
本実施形態3では、第一部分308と第一の磁束ガイド用金属磁性体701の間、および、第二部分309と第二の磁束ガイド用金属磁性体702の間は、共に直流的には絶縁され、交流的には容量結合されるようになっているが、容量結合が一か所の構成でもよい。たとえば、第一部分308と第一の磁束ガイド用金属磁性体701とが直流的に接続されている構成でもよい。つまり、第一部分308と第一の磁束ガイド用金属磁性体701との接続と、第一の磁束ガイド用金属磁性体701と第三の金属突起部801との接続と、第三の金属突起部801と第一の電極102との接続と、第二部分309と第二の磁束ガイド用金属磁性体702との接続と、第二の磁束ガイド用金属磁性体702と第四の金属突起部802との接続と、第四の金属突起部802と第二の電極103との接続のうち、少なくとも一つの接続が直流的に絶縁され交流的に容量結合しており、他の全ての接続が直流的に接続されていてもよい。この場合でも、磁気抵抗効果素子101から発生する直流出力は、容量結合によって直流的には絶縁された環状の金属磁性体104側へ流出することなく、第一の電極102と第二の電極103とから取り出すことができる。また、磁気抵抗効果素子101の発振によって第一の電極102と第二の電極103との間に発生した交流電圧を、第一部分306と第二部分307との間に印加できる。
In the third embodiment, the
また、本実施形態3では、第三の金属突起部801は第一の磁束ガイド用金属磁性体701および第一の電極102と直流的に接続されているが、第三の金属突起部801と、第一の磁束ガイド用金属磁性体701および第一の電極102の少なくとも一方とが直流的に絶縁され、交流的に容量結合していてもよい。また、第三の金属突起部801と、第一の磁束ガイド用金属磁性体701および第一の電極102の少なくとも一方とが直流的に絶縁され交流的に容量結合しており、第一の磁束ガイド用金属磁性体701と第一部分308とが直流的に接続されていてもよい。同様に、本実施形態3では、第四の金属突起部802は第二の磁束ガイド用金属磁性体702および第二の電極103と直流的に接続されているが、第四の金属突起部802と、第二の磁束ガイド用金属磁性体702および第二の電極103の少なくとも一方とが直流的に絶縁され、交流的に容量結合していてもよい。また、第四の金属突起部802と、第二の磁束ガイド用金属磁性体702および第二の電極103の少なくとも一方とが直流的に絶縁され交流的に容量結合しており、第二の磁束ガイド用金属磁性体702と第二部分309とが直流的に接続されていてもよい。
In the third embodiment, the
また、本実施形態3では、第一の磁束ガイド用金属磁性体701と第二の磁束ガイド用金属磁性体702を用い、第三の金属突起部801と第四の金属突起部802とを用いる構成としたが、たとえば、第二の磁束ガイド用金属磁性体702と第四の金属突起部802がない構成でもよい。その場合は、たとえば、第二の端部307を第二の電極103の面に重なるように配置し、第二部分309が第一の電極102に比較して第二の電極103とより強く電気的に接続されるようにすればよい。
In the third embodiment, the first magnetic flux guide metal
また、本実施形態3では、第三の金属突起部801と第四の金属突起部802は非磁性金属であるが、第三の金属突起部801と第四の金属突起部802は磁性金属とすることもできる。この場合、磁性金属として例えば、FeとCoの合金、FeとCoとAlの合金またはFeとCoとAlとSiの合金などを用いることができる。この場合でも、第三の金属突起部801によって第一部分308を第二の電極103に比較して第一の電極102とより強く電気的に接続させることができる。同様に、第四の金属突起部802によって第二部分309を第一の電極102に比較して第二の電極103とより強く電気的に接続させることができる。
In the third embodiment, the
以上、本発明における好ましい実施の形態を示した。しかし、本発明はこれら実施形態に限定されるものではなく、形態が本発明の技術的思想を有するものである限り、本発明の範囲に含まれる。各実施形態における各構成及びそれらの組み合わせなどは一例であり、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。また、本発明は実施形態によって限定されることはなく、特許請求の範囲によってのみ限定される。 The preferred embodiments of the present invention have been described above. However, the present invention is not limited to these embodiments, and is included in the scope of the present invention as long as the form has the technical idea of the present invention. Each configuration in each embodiment, a combination thereof, and the like are examples, and the addition, omission, replacement, and other changes of the configuration can be made without departing from the spirit of the present invention. Further, the present invention is not limited by the embodiments, and is limited only by the scope of the claims.
以上のように、本発明に係る磁気抵抗効果デバイスは、受信器や送信器などに利用可能である。 As described above, the magnetoresistive effect device according to the present invention can be used for a receiver, a transmitter, and the like.
100、200、300…磁気抵抗効果デバイス、101…磁気抵抗効果素子、102、103…電極、104、204、304…金属磁性体、105…電流線、106、206、306…第一の端部、107、207、307…第二の端部、108、208、308…第一部分、109、209、309…第二部分、501、502、801、802…金属突起部、701、702…磁束ガイド用金属磁性体、P…素子部分
DESCRIPTION OF
Claims (11)
前記金属磁性体は第一の端部と第二の端部とを有し、
前記磁気抵抗効果素子は前記第一および第二の端部の間の磁場が印加され、
前記金属磁性体における前記第一の端部の側の第一部分は前記第二の電極に比較して前記第一の電極とより強く第一の電気的接続により電気的に接続され、
前記金属磁性体における前記第二の端部の側の第二部分は前記第一の電極に比較して前記第二の電極とより強く第二の電気的接続により電気的に接続され、
前記第一及び第二の電気的接続の少なくとも一つは容量結合であり、
前記第一部分および前記第一の電極と電気的に接続された第一の金属突起部を有し、
前記第一の金属突起部と前記第一の電極との距離は、前記第一部分と前記第一の電極との距離よりも短く、前記第一の金属突起部と前記第二の電極との距離よりも短い
ことを特徴とする磁気抵抗効果デバイス。 Magnetoresistive element, first and second electrodes for applying current or voltage to magnetoresistive element, and annular metal magnetic body capable of applying magnetic field to magnetoresistive element Have
The metal magnetic body has a first end and a second end,
The magnetoresistive element is applied with a magnetic field between the first and second ends,
The first portion of the metal magnetic body on the first end side is more strongly electrically connected to the first electrode than the second electrode by a first electrical connection,
The second part of the metal magnetic body on the second end side is more strongly electrically connected to the second electrode than the first electrode by a second electrical connection,
Ri least one capacitive coupling der of said first and second electrical connections,
A first metal protrusion electrically connected to the first portion and the first electrode;
The distance between the first metal protrusion and the first electrode is shorter than the distance between the first portion and the first electrode, and the distance between the first metal protrusion and the second electrode. Magnetoresistive device characterized in that it is shorter .
前記第二の金属突起部と前記第二の電極との距離は、前記第二部分と前記第二の電極との距離よりも短く、前記第二の金属突起部と前記第一の電極との距離よりも短い
ことを特徴とする請求項1に記載の磁気抵抗効果デバイス。 A second metal protrusion electrically connected to the second portion and the second electrode;
The distance between the second metal projection and the second electrode is shorter than the distance between the second portion and the second electrode, and the distance between the second metal projection and the first electrode The magnetoresistive effect device according to claim 1 , wherein the magnetoresistive effect device is shorter than the distance.
ことを特徴とする請求項1に記載の磁気抵抗効果デバイス。 The magnetoresistive effect device according to claim 1 , wherein the first metal protrusion is a nonmagnetic metal.
ことを特徴とする請求項2に記載の磁気抵抗効果デバイス。 The magnetoresistive device according to claim 2 , wherein the second metal protrusion is a nonmagnetic metal.
前記金属磁性体は第一の端部と第二の端部とを有し、The metal magnetic body has a first end and a second end,
前記磁気抵抗効果素子は前記第一および第二の端部の間の磁場が印加され、The magnetoresistive element is applied with a magnetic field between the first and second ends,
前記金属磁性体における前記第一の端部の側の第一部分は前記第二の電極に比較して前記第一の電極とより強く第一の電気的接続により電気的に接続され、The first portion of the metal magnetic body on the first end side is more strongly electrically connected to the first electrode than the second electrode by a first electrical connection,
前記金属磁性体における前記第二の端部の側の第二部分は前記第一の電極に比較して前記第二の電極とより強く第二の電気的接続により電気的に接続され、The second part of the metal magnetic body on the second end side is more strongly electrically connected to the second electrode than the first electrode by a second electrical connection,
前記第一及び第二の電気的接続の少なくとも一つは容量結合であり、At least one of the first and second electrical connections is capacitively coupled;
前記第一部分および前記第一の電極と電気的に接続された第一の磁束ガイド用金属磁性体を有し、 A first magnetic guide for magnetic flux guide electrically connected to the first portion and the first electrode;
前記第一の磁束ガイド用金属磁性体の一方の端部は、前記第一の端部よりも前記磁気抵抗効果素子に近い位置に配置され、One end portion of the first magnetic guide for magnetic flux guide is disposed at a position closer to the magnetoresistive element than the first end portion,
前記磁気抵抗効果素子は前記第一の磁束ガイド用金属磁性体を介して前記磁場が印加されることを特徴とする磁気抵抗効果デバイス。The magnetoresistive effect device is characterized in that the magnetic field is applied to the magnetoresistive effect element via the first magnetic material for magnetic flux guide.
前記第一の電極と前記第三の金属突起部との距離は、前記第一の電極と前記第一の磁束ガイド用金属磁性体との距離よりも短く、前記第二の電極と前記第三の金属突起部との距離よりも短い
ことを特徴とする請求項5に記載の磁気抵抗効果デバイス。 A third magnetic projection electrically connected to the first magnetic flux guide metal magnetic body and the first electrode;
A distance between the first electrode and the third metal protrusion is shorter than a distance between the first electrode and the first magnetic flux guide metal magnetic body, and the second electrode and the third metal protrusion The magnetoresistive effect device according to claim 5 , wherein the magnetoresistive effect device is shorter than a distance from the metal protrusion.
前記第二の磁束ガイド用金属磁性体の一方の端部は、前記第二の端部よりも前記磁気抵抗効果素子に近い位置に配置され、
前記磁気抵抗効果素子は前記第二の磁束ガイド用金属磁性体を介して前記磁場が印加されることを特徴とする
請求項5または6に記載の磁気抵抗効果デバイス。 A second magnetic flux guide metal magnetic body electrically connected to the second portion and the second electrode;
One end of the second magnetic flux guide metal magnetic body is disposed at a position closer to the magnetoresistive effect element than the second end,
The magnetoresistive effect device according to claim 5 or 6 , wherein the magnetoresistive effect element is applied with the magnetic field via the second magnetic flux guide metal magnetic material.
前記第二の電極と前記第四の金属突起部との距離は、前記第二の電極と前記第二の磁束ガイド用金属磁性体との距離よりも短く、前記第一の電極と前記第四の金属突起部との距離よりも短い
ことを特徴とする請求項7に記載の磁気抵抗効果デバイス。 A fourth magnetic projection electrically connected to the second magnetic flux guide metal magnetic body and the second electrode;
The distance between the second electrode and the fourth metal protrusion is shorter than the distance between the second electrode and the second magnetic flux guide metal magnetic body. The magnetoresistive effect device according to claim 7 , wherein the magnetoresistive effect device is shorter than a distance from the metal protrusion.
ことを特徴とする請求項6に記載の磁気抵抗効果デバイス。 The magnetoresistive effect device according to claim 6 , wherein the third metal protrusion is a nonmagnetic metal.
ことを特徴とする請求項8に記載の磁気抵抗効果デバイス。 9. The magnetoresistive effect device according to claim 8 , wherein the fourth metal protrusion is a nonmagnetic metal.
ことを特徴とする請求項1から10のいずれか一つに記載の磁気抵抗効果デバイス。 Wherein optionally be metallic magnetic current line winding, in any one of claims 1 to 10, characterized in that to adjust the intensity of the magnetic field by changing the intensity of current supplied to the current line The magnetoresistive device described.
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