JP7325964B2 - 電磁波減衰体及び電子装置 - Google Patents
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Description
図面は模式的または概念的なものであり、各部分の厚さと幅との関係、部分間の大きさの比率などは、必ずしも現実のものと同一とは限らない。同じ部分を表す場合であっても、図面により互いの寸法や比率が異なって表される場合もある。
本願明細書と各図において、既出の図に関して前述したものと同様の要素には同一の符号を付して詳細な説明は適宜省略する。
図1(a)~図1(c)は、第1実施形態に係る電磁波減衰体を例示する模式図である。
図1(c)においては、図を見やすくするために、複数の層の位置がシフトされて描かれている。
測定においては、電磁波81は、Z軸方向に沿って電磁波減衰体10に入射する(図1(c)参照)。
これらの図は、電磁波減衰体に電磁波81が入射したときの、電磁波減衰体を透過する電磁波の特性の測定結果を例示している。これらの図の横軸は、電磁波81の周波数f(MHz)である。図2(a)及び図3(a)は、低周波数(1MHz~100MHz)の特性を示している。図2(b)及び図3(b)は、高周波数(10MHz~10000MHz)の特性を示している。低周波数の測定と、高周波数の測定と、の間において、用いられる装置の構成(アンプのゲインなどを含む)が異なるため、以下では、電磁波減衰体を透過する電磁波について、相対的な特性について説明する。図2(a)及び図3(a)において、縦軸は、電磁波81の透過特性T10(dB)である。図2(b)及び図3(b)において、縦軸は、電磁波81の透過特性T20(dB)である。透過特性T10及び透過特性T20が低いこと(絶対値が大きいこと)が、電磁波減衰体に入射した電磁波81の減衰の程度が大きいことに対応する。透過特性T10及び透過特性T20は、低いこと(絶対値が大きいこと)が望ましい。
図4のシミュレーションにおいては、Schelkunoffの式が用いられる。この式により、多層膜の電磁波減衰を解析できる。この式は、磁性層と非磁性層との間の界面におけるインピーダンス差の影響を受けて減衰する電磁波81の挙動を記述するものとして、一般に広く用いられている。図4のシミュレーションのモデルにおいて、磁性層11には、NiFe層を基準としてNiFeCuMoに近い特性の物性値が適用される。磁性層11の厚さ(第1厚さt1)は、100nmである。非磁性層12は、Cuの物性値が適用され、非磁性層12の厚さ(第2厚さt2)は、10nm~400nmの範囲で変更される。1つの磁性層11及び1つの非磁性層12を含む組みの数Nsは、10である。図4の横軸は、周波数f(MHz)である。縦軸は、透過特性T(dB)である。縦軸の値は、上記の実験に用いられた装置構成及びアンプなどの設定に対応するように、調整されている。
図5(a)~図5(d)には、試料Sz1、Sz2、Sa1及びSa2に加え、試料Sa3及び試料Sa4の特性が記載されている。試料Sa3において、数Nsは、3である。試料Sa4において、数Nsは、5である。試料Sa3及びSa4におけるこれ以外の構成は、試料Sa1またはSa2と同様である。
図7は、電磁波減衰体10をZ軸方向を含む平面で切断したときの断面を模式的に示している。図7に示すように、複数の磁性層11及び複数の非磁性層12が、Z軸方向に沿って交互に設けられている。例えば、磁性層11の凹凸に沿って、非磁性層12が設けられる。例えば、非磁性層12の凹凸に沿って、磁性層11が設けられる。
これらの図は、磁性層11に生じる磁壁領域11Wを例示している。図8(a)に示すように、磁性層11内の磁化がX-Y面内において変化している領域が磁壁領域11Wとなる。図8(b)に示すように、磁壁領域は細長い領域を取らない場合もあり得る。図8(c)に示すように、磁壁領域11Wは、複数の磁区11Dの間に生じる細い線状として現れる場合もあり得る。図8(d)に示すように、磁性層11内の大部分が磁壁領域11Wとなる場合もあり得る。図8(a)~図8(d)に示した磁壁領域11Wおよび磁区11Dの形状は、例えば、磁性層の磁気特性、積層構造、欠陥、及び、凹凸などによる。磁壁領域11W及び磁区11Dの関する情報は、例えば、偏光顕微鏡などにより得られる。
図9は、複数の磁性層11の1つのX-Y平面に沿った断面を模式的に示している。図7に示すように、磁性層11は、複数の結晶粒11Gを含む。複数の結晶粒11Gのサイズ(径d11)の平均値は、例えば、40nm以下である。径d11は、X-Y平面に沿う1つの方向に沿う長さである。径d11の平均値は、例えば、複数の結晶粒11Gのそれぞれ楕円近似した場合の長辺及び短辺の平均値でも良い。例えば、平均値を算出する際の1つの例において、複数の磁性層11の1つのX-Y平面に沿う断面において、10個以上の結晶粒11Gを含む視野内において、一般的な粒径解析手法で得られる平均粒径を用いても良い。または、例えば、X線回折の一般的な解析法である、Scherrerの式を使った手法で、磁性層11における複数の結晶粒11Gの径d11の平均値を求めても良い。
図10は、電磁波減衰体の磁気特性を例示するグラフ図である。
図10は、電磁波減衰体において観測される磁気特性を例示している。図10の横軸は、電磁波減衰体全体にX-Y平面に沿う1つの方向に沿って電磁波減衰体10に印加される磁界Ha(Oe)である。縦軸は、磁化M1(任意単位)である。
これらの図には、既に説明した試料Sa1及びSb1に加えて、試料Sc1の特性の測定結果が示されている。試料Sc1においては、試料Sa1(100nmのNiFeCuMo層と、100nmのCu層と、を1つのペアとして、10ペア)と、試料Sb1(50nmのNiFeCuMo層と、5nmのTa層と、を1つのペアとして、37ペア)と、が積層されている。図11(a)及び図11(b)に、特性Sx1も示されている。特性Sx1は、試料Sa1の透過特性、及び、試料Sb1の透過特性から、試料Sa1及び試料Sb1が積層された構成について、計算により求められた透過特性である。
図12では、図を見やすくするために、複数の層の位置がシフトされて描かれている。図12に示すように、複数の磁性層11のそれぞれの少なくとも一部は、磁化11pm(磁化容易軸)を有する。複数の磁性層11の1つの少なくとも一部における磁化の向きは、複数の磁性層11の別の1つの少なくとも一部における磁化の向きと交差しても良い。これにより、種々の振動面を有する電磁波を効果的に減衰させることができる。
図13は、複数の磁性層11の1つを例示している。図13に示すように、複数の磁性層11の少なくとも1つは、複数の磁性膜11fと、複数の非磁性膜12fと、を含んでも良い。複数の磁性膜11f及び複数の非磁性膜12fは、第1方向(Z軸方向)に沿って交互に設けられる。複数の非磁性膜12fは、例えば、絶縁性でも良く導電性でも良い。例えば、複数の磁性膜11fの1つから複数の磁性膜11fの別の1つへの向きは、第1方向に沿う。複数の非磁性膜12fの1つは、複数の磁性膜11fの1つと、複数の磁性膜11fの別の1つと、の間にある。例えば、複数の磁性膜11fは、第1方向に沿って並ぶ。例えば、複数の非磁性膜12fは、第1方向に沿って並ぶ。
図14(a)~図14(d)は、第2実施形態に係る電子装置を例示する模式図である。
図14(a)は、斜視図である。図14(b)は、図14(a)のA1-A2線断面図である。図14(c)は、図14(a)のB1-B2線断面図である。図14(d)は、図14(a)の矢印AAから見た平面図である。図1(a)または図1(b)は、図14(b)のC1-C2線断面に対応する。
図15(a)に示すように、電磁波減衰体10の第1側面部分10aは、複数の磁性層11及び複数の非磁性層12を含む。第1側面部分10aにおける、複数の磁性層11及び複数の非磁性層12の積層方向は、第3方向D3である。
図16に示すように、実施形態に係る電子装置111は、電磁波減衰体10と、複数の電子素子(電子素子51、51B、52、53、53B及び53Cなど)と、を含む。
(構成1)
複数の磁性層と、
導電性の複数の非磁性層と、
を備え、
前記複数の磁性層の1つから前記複数の磁性層の別の1つへの方向は、第1方向に沿い、
前記複数の非磁性層の1つは、前記複数の磁性層の前記1つと、前記複数の磁性層の前記別の1つと、の間にあり、
前記複数の磁性層の前記1つの前記第1方向に沿う第1厚さは、前記複数の非磁性層の前記1つの前記第1方向に沿う第2厚さの1/2倍以上であり、
前記複数の磁性層の数は、3以上である、電磁波減衰体。
前記複数の磁性層の前記1つは、結晶粒を含み、
前記結晶粒の径の平均値は、40nm以下である、構成1記載の電磁波減衰体。
前記複数の磁性層の前記1つは、前記複数の非磁性層の前記1つと対向する第1面を含み、
前記第1面は、第1頂部と第1底部とを含み、
前記第1頂部と前記第1底部との間の前記第1方向に沿う距離は、10nm以上である、構成1または2に記載の電磁波減衰体。
前記距離は、10μm以下である、構成3記載の電磁波減衰体。
前記複数の磁性層の前記1つは、前記複数の非磁性層の前記1つと対向する第1面を含み、
前記第1面は、第1頂部、第2頂部及び第1底部を含み、
前記第1方向と交差する第2方向における前記第1底部の位置は、前記第2方向における前記第1頂部の位置と、前記第2方向における前記第2頂部の位置と、の間にあり、
前記複数の非磁性層の前記1つの少なくとも一部は、前記第2方向において、前記第1頂部と前記第2頂部との間にある、構成1または2に記載の電磁波減衰体。
前記複数の磁性層の前記少なくとも1つは、磁壁を含む、構成1~5のいずれか1つに記載の電磁波減衰体。
前記第1厚さは、20nm以上であり、
前記第2厚さは、10nm以上である、構成1~6のいずれか1つに記載の電磁波減衰体。
前記複数の磁性層の前記少なくとも1つは、複数の磁性膜と、複数の非磁性膜と、を含み、
前記複数の磁性膜の1つから前記複数の磁性膜の別の1つへの方向は前記第1方向に沿い、
前記複数の非磁性膜の1つは、前記複数の磁性膜の前記1つと、前記複数の磁性膜の前記別の1つと、の間にあり、
前記複数の磁性膜の前記1つの前記第1方向に沿う第3厚さは、前記複数の非磁性膜の前記1つの前記第1方向に沿う第4厚さよりも厚く、
前記第4厚さは、0.5nm以上7nm以下である、構成1~7のいずれか1つに記載の電磁波減衰体。
前記複数の非磁性膜の前記少なくとも1つの少なくとも一部は、Cu、Ta、Ti、W、Mo、Nb及びHfよりなる群から選択された少なくとも1つを含む、構成8記載の電磁波減衰体。
前記複数の磁性膜の前記少なくとも1つの少なくとも一部は、Co、Ni及びFeよりなる群から選択された少なくとも1つを含む、構成8または9に記載の電磁波減衰体。
前記複数の磁性層の前記少なくとも1つの少なくとも一部は、Co、Ni及びFeよりなる群から選択された少なくとも1つを含む、構成1~10のいずれか1つに記載の電磁波減衰体。
前記複数の磁性層の前記少なくとも1つの前記少なくとも一部は、Cu、Mo及びCuからなる群から選択された少なくとも1つをさらに含む、構成11記載の電磁波減衰体。
(構成13)
前記複数の磁性層の前記少なくとも1つの少なくとも一部は、Fe100-x1-x2αx1Nx2を含み、
前記αは、Zr、Hf、Ta、Nb、Ti、Si及びAlよりなる群から選択された少なくとも1つを含む、構成1~11のいずれか1つに記載の電磁波減衰体。
前記複数の非磁性層の前記少なくとも1つの前記少なくとも一部は、Cu、Al、Ni、Cr、Mn、Mo、Zr及びSiからなる群から選択された少なくとも1つをさらに含む、構成1~13のいずれか1つに記載の電磁波減衰体。
(構成15)
前記複数の磁性層の1つの少なくとも一部における磁化の向きは、前記複数の磁性層の別の1つの少なくとも一部における磁化の向きと交差する、構成1~14のいずれか1つに記載の電磁波減衰体。
構成1~15のいずれか1つに記載の電磁波減衰体と、
電子素子と、
を備えた、電子装置。
前記複数の磁性層及び前記複数の非磁性層の少なくとも1つは接地される、構成16記載の電子装置。
前記電磁波減衰体は、複数の領域を含み、
前記電子素子の少なくとも一部は、前記複数の領域の間に設けられた、構成16または17に記載の電子装置。
前記電磁波減衰体は複数設けられ、
前記電子素子の少なくとも一部は、前記複数の電磁波減衰体の間に設けられた、構成16または17に記載の電子装置。
Claims (7)
- 複数の磁性層と、
導電性の複数の非磁性層と、
を備え、
前記複数の磁性層の1つから前記複数の磁性層の別の1つへの方向は、第1方向に沿い、
前記複数の非磁性層の1つは、前記複数の磁性層の前記1つと、前記複数の磁性層の前記別の1つと、の間にあり、
前記複数の磁性層の前記1つの前記第1方向に沿う第1厚さは、前記複数の非磁性層の前記1つの前記第1方向に沿う第2厚さの1/2倍以上であり、
前記複数の磁性層の数は、3以上であり、
前記複数の磁性層の前記1つは、複数の凸部分を含み、
前記複数の凸部分は、前記第1方向と交差する平面で並び、前記複数の非磁性層の前記1つの一部が前記平面内に存在し、
前記複数の磁性層の1つの少なくとも一部における磁化の向きは、前記複数の磁性層の別の1つの少なくとも一部における磁化の向きと交差する、
電磁波減衰体。 - 前記複数の磁性層の前記1つは、結晶粒を含み、
前記結晶粒の径の平均値は、40nm以下である、請求項1記載の電磁波減衰体。 - 前記複数の磁性層の前記1つは、前記複数の非磁性層の前記1つと対向する第1面を含み、
前記第1面は、第1頂部と第1底部とを含み、
前記第1頂部と前記第1底部との間の前記第1方向に沿う距離は、10nm以上である、請求項1または2に記載の電磁波減衰体。 - 前記複数の磁性層の前記1つは、前記複数の非磁性層の前記1つと対向する第1面を含み、
前記第1面は、第1頂部、第2頂部及び第1底部を含み、
前記第1方向と交差する第2方向における前記第1底部の位置は、前記第2方向における前記第1頂部の位置と、前記第2方向における前記第2頂部の位置と、の間にあり、
前記複数の非磁性層の前記1つの少なくとも一部は、前記第2方向において、前記第1頂部と前記第2頂部との間にある、請求項1または2に記載の電磁波減衰体。 - 前記複数の磁性層の前記少なくとも1つは、磁壁を含む、請求項1~4のいずれか1つに記載の電磁波減衰体。
- 前記複数の磁性層の前記少なくとも1つは、複数の磁性膜と、複数の非磁性膜と、を含み、
前記複数の磁性膜の1つから前記複数の磁性膜の別の1つへの方向は、前記第1方向に沿い、
前記複数の非磁性膜の1つは、前記複数の磁性膜の前記1つと、前記複数の磁性膜の前記別の1つと、の間にあり、
前記複数の磁性膜の前記1つの前記第1方向に沿う第3厚さは、前記複数の非磁性膜の前記1つの前記第1方向に沿う第4厚さよりも厚く、
前記第4厚さは、0.5nm以上7nm以下である、請求項1~5のいずれか1つに記載の電磁波減衰体。 - 請求項1~6のいずれか1つに記載の電磁波減衰体と、
電子素子と、
を備えた、電子装置。
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