JP7345361B2 - Domain wall displacement type spatial light modulator inspection device and domain wall displacement type spatial light modulator initialization magnetic field derivation device - Google Patents

Domain wall displacement type spatial light modulator inspection device and domain wall displacement type spatial light modulator initialization magnetic field derivation device Download PDF

Info

Publication number
JP7345361B2
JP7345361B2 JP2019206424A JP2019206424A JP7345361B2 JP 7345361 B2 JP7345361 B2 JP 7345361B2 JP 2019206424 A JP2019206424 A JP 2019206424A JP 2019206424 A JP2019206424 A JP 2019206424A JP 7345361 B2 JP7345361 B2 JP 7345361B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
domain wall
magnetic field
ferromagnetic
exchange coupling
light modulator
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.)
Active
Application number
JP2019206424A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2021081475A (en
Inventor
諒 東田
信彦 船橋
賢一 青島
賢司 町田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Japan Broadcasting Corp
Original Assignee
Japan Broadcasting Corp
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Japan Broadcasting Corp filed Critical Japan Broadcasting Corp
Priority to JP2019206424A priority Critical patent/JP7345361B2/en
Publication of JP2021081475A publication Critical patent/JP2021081475A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP7345361B2 publication Critical patent/JP7345361B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Description

本発明は、磁壁移動型空間光変調器検査装置及び磁壁移動型空間光変調器の初期化磁界導出装置に関する。 The present invention relates to a domain wall moving spatial light modulator testing device and an initializing magnetic field deriving device for a domain wall moving spatial light modulator.

電流誘起磁壁移動による磁化反転技術を用いた磁壁移動型光変調素子や磁気抵抗効果素子は、素子の高密度化や低電流駆動が期待できるため、研究開発が進められている。例えば特許文献1は、広視域の動画ホログラフィの実現には、画素ピッチ1ミクロン以下の空間光変調器が必要となるため、上述の磁壁移動型光変調素子の特徴を用いて解決しようとしている。特許文献2では、上述の特徴に加え、書き込み電流経路と読み出し電流経路を別とすることが出来るため、より信頼性が高い磁気ランダムアクセスメモリ(MRAM)への応用を提案している。 Domain wall motion optical modulators and magnetoresistive devices that use magnetization reversal technology based on current-induced domain wall motion are being researched and developed because they are expected to enable higher device density and lower current drive. For example, Patent Document 1 attempts to solve this problem by using the above-mentioned characteristics of the domain wall movement type light modulation element, since a spatial light modulator with a pixel pitch of 1 micron or less is required to realize a wide viewing range moving holography. . In addition to the above-mentioned features, Patent Document 2 proposes application to magnetic random access memory (MRAM), which has higher reliability because the write current path and the read current path can be separated.

電流誘起磁壁移動を用いた磁壁移動型光変調素子や磁気抵抗効果素子では、磁化固定層の磁化の向きをそれぞれ上向きと下向きとする反平行磁化配置を実現する必要がある。反平行磁化配置は、2つの磁化固定層の保磁力(図2中のHc1及びHc2)に差を設計することで実現可能である(詳しくは後述する。)。 In domain wall motion type optical modulators and magnetoresistive elements that use current-induced domain wall motion, it is necessary to realize an antiparallel magnetization arrangement in which the magnetization directions of the magnetization fixed layer are directed upward and downward, respectively. The antiparallel magnetization arrangement can be realized by designing a difference in coercivity (Hc1 and Hc2 in FIG. 2) between the two fixed magnetization layers (details will be described later).

特開2018-206900号公報JP2018-206900A 国際公開2011/078018号公報International Publication No. 2011/078018

一般に、素子を複数個作製した場合、Hc1及びHc2は素子間でバラツキが存在する。したがって、磁化固定層の磁気特性が不良な素子では、上述の反平行磁化形成時に、反転させない磁化固定層が反転したり、反転させる磁化固定層が反転しなかったりして、反平行磁化配置が正しく実現されず、素子は正常に動作しない。磁気特性が不良な素子を測定するには、各素子の光変調層のヒステリシスループを測定する必要があり、作製する素子が増えるにつれて測定時間は増加する。 Generally, when a plurality of devices are manufactured, there are variations in Hc1 and Hc2 among the devices. Therefore, in an element in which the magnetic properties of the magnetization fixed layer are poor, the antiparallel magnetization arrangement may occur because the magnetization fixed layer that is not to be reversed is reversed or the magnetization fixed layer that is to be reversed is not reversed during the above-mentioned antiparallel magnetization formation. It is not realized correctly and the device does not operate properly. To measure elements with poor magnetic properties, it is necessary to measure the hysteresis loop of the light modulation layer of each element, and the measurement time increases as the number of elements manufactured increases.

そこで本発明は、複数の磁壁移動型光変調素子の磁気特性を一度に検査することで、不良素子の検出時間を削減することを目的とする。 Therefore, an object of the present invention is to reduce the time required to detect a defective element by testing the magnetic properties of a plurality of domain wall motion type optical modulators at once.

(1) 本発明は、入射した光の偏光の向きを変化させて出射する光変調部(例えば、後述の光変調部3)と、前記光変調部の両端に配置され、互いに異なる保磁力を有する第1強磁性交換結合部(例えば、後述の第1強磁性交換結合部1)及び第2強磁性交換結合部(例えば、後述の第2強磁性交換結合部2)と、を有し、前記第1強磁性交換結合部及び前記第2強磁性交換結合部はいずれも、強磁性材料からなる第1強磁性層(例えば、後述の第1磁化固定層11及び後述の第2磁化固定層21)と、前記第1強磁性層上に形成され、強磁性材料からなることで前記第1強磁性層と強磁性交換結合する第2強磁性層(例えば、後述の光変調層30)と、を有する磁壁移動型光変調素子(例えば、後述の磁壁移動型光変調素子10)からなる磁壁移動型空間光変調器(例えば、後述の磁壁移動型空間光変調器100)の検査装置(例えば、後述の検査装置4)であって、前記検査装置は、前記磁壁移動型空間光変調器に外部磁界を印加する外部磁界印加装置(例えば、後述の外部磁界印加装置40)と、前記外部磁界が印加された磁壁移動型光変調素子の磁化方向を観察可能な磁気光学顕微鏡(例えば、後述の磁気光学顕微鏡5)と、前記磁気光学顕微鏡による撮影画像を処理する画像処理部(例えば、後述の画像処理部6)と、を有する、磁壁移動型空間光変調器の検査装置を提供する。 (1) The present invention includes a light modulation section (for example, a light modulation section 3 to be described later) that changes the direction of polarization of incident light and outputs the light, and a light modulation section that is arranged at both ends of the light modulation section and has different coercive forces. a first ferromagnetic exchange coupling part (for example, a first ferromagnetic exchange coupling part 1 described below) and a second ferromagnetic exchange coupling part (for example, a second ferromagnetic exchange coupling part 2 described below), Both the first ferromagnetic exchange coupling section and the second ferromagnetic exchange coupling section include a first ferromagnetic layer made of a ferromagnetic material (for example, a first magnetization fixed layer 11 described later and a second magnetization fixed layer described later). 21), and a second ferromagnetic layer (for example, the light modulation layer 30 described below) formed on the first ferromagnetic layer and made of a ferromagnetic material and thereby ferromagnetically exchange coupled with the first ferromagnetic layer. An inspection device (for example, , an inspection device 4) to be described later, the inspection device includes an external magnetic field applying device (for example, an external magnetic field applying device 40 to be described later) that applies an external magnetic field to the domain wall moving spatial light modulator, and an external magnetic field applying device 40 to be described later. A magneto-optical microscope (for example, the magneto-optical microscope 5 described later) that can observe the magnetization direction of the domain wall displacement type light modulator to which An image processing unit 6) is provided, which provides an inspection device for a domain wall moving spatial light modulator.

(2) (1)の発明において、また前記検査装置は、前記画像処理部による処理結果に基づいて、前記磁壁移動型空間光変調器に印加する初期化磁界の大きさを制御する制御部(例えば、後述の制御部7)をさらに有する、請求項1に記載の磁壁移動型空間光変調器の検査装置を提供する。 (2) In the invention of (1), the inspection apparatus also includes a control unit ( For example, there is provided an inspection apparatus for a domain wall moving spatial light modulator according to claim 1, further comprising a control section 7) to be described later.

(3) また本発明は、入射した光の偏光の向きを変化させて出射する光変調部と、前記光変調部の両端に配置され、互いに異なる保磁力を有する第1強磁性交換結合部及び第2強磁性交換結合部と、を有し、前記第1強磁性交換結合部及び前記第2強磁性交換結合部はいずれも、強磁性材料からなる第1強磁性層と、前記第1強磁性層上に形成され、強磁性材料からなることで前記第1強磁性層と強磁性交換結合する第2強磁性層と、を有する磁壁移動型光変調素子からなる磁壁移動型空間光変調器の初期化磁界導出装置(例えば、後述の初期化磁界導出装置50)であって、前記初期化磁界導出装置は、前記磁壁移動型空間光変調器に外部磁界を印加する外部磁界印加装置と、前記外部磁界が印加された磁壁移動型光変調素子の磁化方向を観察可能な磁気光学顕微鏡と、前記磁気光学顕微鏡による撮影画像を処理する画像処理部と、を有し、前記初期化磁界導出装置は、前記画像処理部による処理結果に基づいて、前記磁壁移動型空間光変調器に印加する初期化磁界の大きさを制御する制御部を有する、初期化磁界導出装置を提供する。 (3) The present invention also provides a light modulation section that changes the polarization direction of incident light and outputs the light, a first ferromagnetic exchange coupling section that is arranged at both ends of the light modulation section and has mutually different coercive forces; a second ferromagnetic exchange coupling part, and each of the first ferromagnetic exchange coupling part and the second ferromagnetic exchange coupling part includes a first ferromagnetic layer made of a ferromagnetic material and a first ferromagnetic layer made of a ferromagnetic material; A domain wall motion spatial light modulator comprising a domain wall motion light modulation element, the second ferromagnetic layer being formed on a magnetic layer and made of a ferromagnetic material to be ferromagnetically exchange coupled to the first ferromagnetic layer. An initializing magnetic field deriving device (for example, an initializing magnetic field deriving device 50 described below), the initializing magnetic field deriving device comprising: an external magnetic field applying device that applies an external magnetic field to the domain wall moving spatial light modulator; The initialization magnetic field deriving device includes a magneto-optical microscope capable of observing the magnetization direction of the domain wall displacement light modulation element to which the external magnetic field is applied, and an image processing unit that processes images taken by the magneto-optical microscope. provides an initialization magnetic field deriving device, comprising a control section that controls the magnitude of an initialization magnetic field applied to the domain wall moving spatial light modulator based on the processing result by the image processing section.

(4) また本発明は、入射した光の偏光の向きを変化させて出射する光変調部と、前記光変調部の両端に配置され、互いに異なる保磁力を有する第1強磁性交換結合部及び第2強磁性交換結合部と、を有し、前記第1強磁性交換結合部及び前記第2強磁性交換結合部はいずれも、強磁性材料からなる第1強磁性層と、前記第1強磁性層上に形成され、強磁性材料からなることで前記第1強磁性層と強磁性交換結合する第2強磁性層と、を有する磁壁移動型光変調素子からなる磁壁移動型空間光変調器の検査方法であって、前記磁壁移動型空間光変調器を磁気光学顕微鏡で撮影し、前記磁気光学顕微鏡の撮影画角内での前記磁壁移動型空間光変調素子の位置を判定する位置判定工程と、前記磁壁移動型空間光変調器に外部から初期化磁界を印加する初期化磁界印加工程と、前記初期化磁界を印加した前記磁壁移動型空間光変調器にさらに外部磁界を印加して磁化方向を反転させる磁化方向反転工程と、前記磁壁移動型光変調素子の磁化方向が反転したかどうかを前記磁気光学顕微鏡及び画像処理部によって判定する磁化反転判定工程と、磁化方向が反転していない前記磁壁移動型光変調素子の位置を出力する位置出力工程と、を有する、磁壁移動型空間光変調器の検査方法を提供する。 (4) The present invention also provides a light modulation section that changes the polarization direction of incident light and outputs the light, a first ferromagnetic exchange coupling section that is arranged at both ends of the light modulation section and has mutually different coercive forces; a second ferromagnetic exchange coupling part, and each of the first ferromagnetic exchange coupling part and the second ferromagnetic exchange coupling part includes a first ferromagnetic layer made of a ferromagnetic material and a first ferromagnetic layer made of a ferromagnetic material; A domain wall motion spatial light modulator comprising a domain wall motion light modulation element, the second ferromagnetic layer being formed on a magnetic layer and made of a ferromagnetic material to be ferromagnetically exchange coupled to the first ferromagnetic layer. The inspection method includes a position determination step of photographing the domain wall moving spatial light modulator with a magneto-optical microscope and determining the position of the domain wall moving spatial light modulator within the imaging field angle of the magneto-optical microscope. an initializing magnetic field application step of applying an initializing magnetic field to the domain wall moving spatial light modulator from the outside; and further applying an external magnetic field to the domain wall moving spatial light modulator to which the initializing magnetic field has been applied to magnetize the domain wall moving spatial light modulator. a magnetization direction reversal step of reversing the direction; a magnetization reversal determination step of determining by the magneto-optical microscope and image processing unit whether the magnetization direction of the domain wall displacement type light modulation element has been reversed; and a magnetization reversal determination step of determining whether the magnetization direction has not been reversed. Provided is a method for testing a domain wall displacement spatial light modulator, the method comprising a position output step of outputting the position of the domain wall displacement optical modulator.

本発明によって、一度に画角内の素子を検査可能となるため、素子の磁気特性の歩留まり測定時間を大幅に短縮できる。また、素子初期化に適切な外部磁界を導出可能となる。 According to the present invention, it is possible to inspect elements within an angle of view at one time, so that the time required to measure the yield of magnetic properties of elements can be significantly shortened. Furthermore, it becomes possible to derive an external magnetic field suitable for element initialization.

特許文献1に記載の磁壁移動型光変調素子の構成を示す斜視図である。1 is a perspective view showing the configuration of a domain wall displacement type optical modulator described in Patent Document 1. FIG. 特許文献1に記載の磁壁移動型光変調素子の構成を示す側面図である。1 is a side view showing the configuration of a domain wall displacement type optical modulator described in Patent Document 1. FIG. 特許文献1に記載の磁壁移動型光変調素子の動作を示す図である。FIG. 3 is a diagram showing the operation of the domain wall displacement type optical modulator described in Patent Document 1. 本発明の磁壁移動型光変調器検査装置の構成を示す図である。1 is a diagram showing the configuration of a domain wall displacement type optical modulator inspection apparatus according to the present invention. 磁壁移動型光変調素子の磁化固定層が反平行磁化配置の場合の光変調層のヒステリシスループを示す図である。FIG. 7 is a diagram showing a hysteresis loop of a light modulation layer when a magnetization fixed layer of a domain wall motion type light modulation element has an antiparallel magnetization arrangement. 磁壁移動型光変調素子の磁化固定層が平行磁化配置の場合の光変調層のヒステリシスループを示す図である。FIG. 3 is a diagram showing a hysteresis loop of a light modulation layer when a magnetization fixed layer of a domain wall motion type light modulation element has a parallel magnetization arrangement. 磁壁移動型光変調素子の磁化固定層と光変調層の位置合わせ不良時の光変調層のヒステリシスループを示す図である。FIG. 6 is a diagram showing a hysteresis loop of the light modulation layer when the magnetization fixed layer and the light modulation layer of the domain wall motion type light modulation element are misaligned. 磁壁移動型空間光変調器検査装置の検査フローチャートである。It is an inspection flowchart of a magnetic domain wall displacement type spatial light modulator inspection device. 磁壁移動型空間光変調器検査装置における、撮影画像内の各素子位置判定を示す模式図である。FIG. 3 is a schematic diagram showing determination of the position of each element within a captured image in the domain wall displacement spatial light modulator inspection apparatus. 磁壁移動型空間光変調器検査装置における、外部磁界印加による素子の初期化を示す模式図である。FIG. 3 is a schematic diagram showing initialization of an element by applying an external magnetic field in a domain wall displacement spatial light modulator inspection apparatus. 磁壁移動型空間光変調器検査装置における、正方向の外部磁界印加による不良画素の判定を示す模式図である。FIG. 3 is a schematic diagram showing determination of a defective pixel by applying an external magnetic field in the positive direction in the domain wall displacement type spatial light modulator inspection apparatus. 磁壁移動型空間光変調器検査装置における、負方向の外部磁界印加による不良画素の判定を示す模式図である。FIG. 3 is a schematic diagram showing determination of a defective pixel by applying an external magnetic field in a negative direction in the domain wall displacement spatial light modulator inspection apparatus. 初期化された磁壁移動型空間光変調器の磁気光学顕微鏡写真である。This is a magneto-optical micrograph of an initialized domain wall displacement spatial light modulator. 初期化後に負方向の外部磁界を印加された磁壁移動型空間光変調器の磁気光学顕微鏡写真である。2 is a magneto-optical micrograph of a domain wall displacement spatial light modulator to which a negative external magnetic field is applied after initialization.

以下、本発明の一実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、共通する構成については同一の符号を付している。また、説明の便宜上、図中の上下左右を磁壁移動型光変調素子の上下左右として説明する。 Hereinafter, one embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. Note that common components are given the same reference numerals. Further, for convenience of explanation, the upper, lower, left and right sides in the figure will be described as the upper, lower, left and right sides of the domain wall moving type optical modulation element.

図1は、特許文献1に記載の磁壁移動型光変調素子の構成を示す斜視図である。図2は、特許文献1に記載の磁壁移動型光変調素子の構成を示す側面図である。図3は、特許文献1に記載の磁壁移動型光変調素子の動作を示す図である。図1及び図3中の矢印は、磁化方向の向きを示している。 FIG. 1 is a perspective view showing the configuration of a domain wall displacement type optical modulator described in Patent Document 1. FIG. 2 is a side view showing the configuration of the domain wall displacement type optical modulator described in Patent Document 1. FIG. 3 is a diagram showing the operation of the domain wall displacement type optical modulator described in Patent Document 1. The arrows in FIGS. 1 and 3 indicate the direction of magnetization.

これら図1~図3に示すように、特許文献1に記載の磁壁移動型空間光変調器90は、磁壁移動を利用した磁壁移動型光変調素子91を備える。本発明の一実施形態に係る磁壁移動型空間光変調器100の基本構成は、特許文献1に記載の磁壁移動型空間光変調器90の構成と同様であるため、以下、その基本構成について詳しく説明する。 As shown in FIGS. 1 to 3, a domain wall displacement type spatial light modulator 90 described in Patent Document 1 includes a domain wall displacement type optical modulation element 91 that utilizes domain wall displacement. The basic configuration of the domain wall displacement type spatial light modulator 100 according to an embodiment of the present invention is the same as the configuration of the domain wall displacement type spatial light modulator 90 described in Patent Document 1, so the basic configuration will be described in detail below. explain.

図1に示すように、磁壁移動型光変調素子91は、第1強磁性交換結合部1と、第2強磁性交換結合部2と、光変調部3と、を有し、Si等で構成される基板8上に形成される。
第1強磁性交換結合部1と第2強磁性交換結合部2は、それぞれ図示しないCu、Al、Au、Ag、Ru、Ta、Cr等の金属やその合金のような一般的な金属電極材料で形成される下部電極を最下層に有し、この下部電極にパルス電流源9が接続されることでパルス電流を印加可能となっている。
As shown in FIG. 1, the domain wall displacement type optical modulator 91 includes a first ferromagnetic exchange coupling section 1, a second ferromagnetic exchange coupling section 2, and an optical modulation section 3, and is made of Si or the like. It is formed on the substrate 8 to be used.
The first ferromagnetic exchange coupling part 1 and the second ferromagnetic exchange coupling part 2 are each made of a general metal electrode material such as a metal such as Cu, Al, Au, Ag, Ru, Ta, Cr, or an alloy thereof (not shown). A pulse current source 9 is connected to this lower electrode, so that a pulse current can be applied.

磁壁移動型光変調素子91の形状については特に限定されないが、例えば図1に示すように、光変調部3が所定方向に延びる平板状に形成され、その両端に第1強磁性交換結合部1及び第2強磁性交換結合部2が配置された形状が挙げられる。光変調部3と第1強磁性交換結合部1及び第2強磁性交換結合部2の上面は連続して面一とされ、第1強磁性交換結合部1及び第2強磁性交換結合部2の厚みは光変調部3の厚みよりも厚くなっている。 Although the shape of the domain wall displacement type optical modulation element 91 is not particularly limited, for example, as shown in FIG. and a shape in which the second ferromagnetic exchange coupling section 2 is arranged. The upper surfaces of the optical modulation section 3, the first ferromagnetic exchange coupling section 1, and the second ferromagnetic exchange coupling section 2 are continuously flush with each other. is thicker than the thickness of the light modulation section 3.

図2に示すように、第1強磁性交換結合部1は、第1磁化固定層11と、非磁性金属層12及びバッファ層13と、光変調層30と、がこの順に積層されて構成される。 As shown in FIG. 2, the first ferromagnetic exchange coupling section 1 is configured by laminating a first magnetization fixed layer 11, a nonmagnetic metal layer 12, a buffer layer 13, and a light modulation layer 30 in this order. Ru.

第1磁化固定層11は、強磁性材料からなり、第1強磁性層に相当する。第1磁化固定層11は、磁化方向が一方向に固定された層であり、大きな保磁力を有する。第1磁化固定層11は、後述する光変調層30と同一方向の磁気異方性を有し、光変調層30に垂直磁気異方性を有する強磁性材料を用いた場合には、第1磁化固定層11も垂直磁気異方性を有する強磁性材料を用いる。好ましくは、第1磁化固定層11及び光変調層30ともに、垂直磁気異方性を有する強磁性材料で構成される。 The first magnetization fixed layer 11 is made of a ferromagnetic material and corresponds to a first ferromagnetic layer. The first magnetization fixed layer 11 is a layer in which the magnetization direction is fixed in one direction, and has a large coercive force. The first magnetization fixed layer 11 has magnetic anisotropy in the same direction as the light modulating layer 30 described later, and when the light modulating layer 30 is made of a ferromagnetic material having perpendicular magnetic anisotropy, the first magnetization fixed layer 11 The magnetization fixed layer 11 also uses a ferromagnetic material having perpendicular magnetic anisotropy. Preferably, both the first magnetization fixed layer 11 and the light modulation layer 30 are made of a ferromagnetic material having perpendicular magnetic anisotropy.

第1磁化固定層11は、磁化が垂直方向に固定された磁化固定層と磁化の方向が反転可能な磁化自由層で非磁性層を挟持する構造の垂直磁気異方性を有するCPP-GMR(Current Perpendicular to the Plane Giant MagnetoResistance:垂直通電型巨大磁気抵抗効果)素子やTMR素子等の磁化固定層として公知の強磁性材料で構成可能である。具体的には、Fe、Co、Niのような遷移金属及びそれらを含む合金、例えばTbFe系、TbFeCo系、CoCr系、CoPt系、CoPd系、FePt系の合金を用いることができる。これにより、第1磁化固定層11の保磁力を大きくすることができ、第1磁化固定層11の磁化方向が外部磁界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 first magnetization fixed layer 11 is a CPP-GMR (CPP-GMR) having perpendicular magnetic anisotropy with a structure in which a nonmagnetic layer is sandwiched between a magnetization fixed layer whose magnetization is fixed in the perpendicular direction and a magnetization free layer whose magnetization direction is reversible. It can be constructed of a known ferromagnetic material as a magnetization fixed layer of a Current Perpendicular to the Plane Giant MagnetoResistance (perpendicularly conducting giant magnetoresistance) element, TMR element, or the like. Specifically, transition metals such as Fe, Co, and Ni, and alloys containing them, such as TbFe-based, TbFeCo-based, CoCr-based, CoPt-based, CoPd-based, and FePt-based alloys, can be used. Thereby, the coercive force of the first magnetization fixed layer 11 can be increased, and the magnetization direction of the first magnetization fixed layer 11 can be fixed so as not to be easily changed by an external magnetic field.

また、第1磁化固定層11は、これらの遷移金属の層と非磁性金属の層とを交互に積層した多層の積層体で構成してもよく、Co/Pt、Fe/Pt、Co/Pd等の多層膜を用いることができる。これらの強磁性材料を用いることにより、強い垂直磁気異方性を有するとともに、大きな保磁力を有する第1磁化固定層11が得られる。 Further, the first magnetization fixed layer 11 may be composed of a multilayer laminate in which these transition metal layers and nonmagnetic metal layers are alternately laminated, and may include Co/Pt, Fe/Pt, Co/Pd. A multilayer film such as can be used. By using these ferromagnetic materials, the first magnetization fixed layer 11 having strong perpendicular magnetic anisotropy and large coercive force can be obtained.

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、上述の多層膜からなる第1磁化固定層11を熱処理してその保磁力を増大させると、光変調層30と結合した後の強磁性交換結合部の保磁力もより大きくなり、光変調部3との保磁力差をより大きくすることができる。 Here, the above-mentioned multilayer film has a characteristic that the coercive force increases by heat treatment. Therefore, when the first magnetization fixed layer 11 made of the multilayer film described above is heat-treated to increase its coercive force, the coercive force of the ferromagnetic exchange coupling portion after being combined with the light modulation layer 30 also increases, and the light modulation It is possible to further increase the coercive force difference with the portion 3.

非磁性金属層12及びバッファ層13は、第1磁化固定層11と光変調層30との間に配置され、第1磁化固定層11と光変調層30の間の磁気的結合を保つようにすることができる。 The nonmagnetic metal layer 12 and the buffer layer 13 are arranged between the first magnetization fixed layer 11 and the light modulation layer 30 to maintain magnetic coupling between the first magnetization fixed layer 11 and the light modulation layer 30. can do.

非磁性金属層12は、上述の第1磁化固定層11上に積層されて形成される。この非磁性金属層12は、後述する製造工程において、第1磁化固定層11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12は、非磁性の各種金属の薄膜層を用いることができる。例えば、非磁性金属層12として、Ta、Mo、Ruを用いることができ、中でも、Taからなるものが好ましく用いられる。 The nonmagnetic metal layer 12 is formed to be laminated on the first magnetization fixed layer 11 described above. This non-magnetic metal layer 12 is provided in order to prevent etching damage to the first magnetization fixed layer 11 in the manufacturing process described later. The nonmagnetic metal layer 12 can be a thin film layer of various nonmagnetic metals. For example, Ta, Mo, and Ru can be used as the nonmagnetic metal layer 12, and among them, one made of Ta is preferably used.

バッファ層13は、上述の非磁性金属層12上に積層されて形成される。バッファ層13は、磁壁移動を利用した光変調素子でもTMR素子でも電流を流せることが必要であるため、薄膜化したときに抵抗が大き過ぎず、適度な導電性を有するものである。また、バッファ層13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(Secondary Ion Mass Spectrometry)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あることが望ましい。これにより、エッチングをバッファ層13で確実に止めることが可能となり、第1磁化固定層11にダメージが及ぶのを回避できる。 The buffer layer 13 is formed by being laminated on the nonmagnetic metal layer 12 described above. The buffer layer 13 needs to be able to flow a current whether it is an optical modulation element using domain wall motion or a TMR element, so when it is made into a thin film, the resistance is not too large and the buffer layer 13 has appropriate conductivity. Further, the buffer layer 13 is desirably made of a material that has a slow etching rate in the manufacturing process described below, contains an element that has high detection sensitivity in SIMS (Secondary Ion Mass Spectrometry), and is visible on a SIMS type endpoint monitor. Thereby, it becomes possible to reliably stop etching at the buffer layer 13, and damage to the first magnetization fixed layer 11 can be avoided.

バッファ層13は、酸化物又は窒化物からなるもので構成される。より具体的には、バッファ層13は、MgO、Al、MgAl、TiO、ZnO又はRuOから構成されることが好ましい。中でも、バッファ層13としては、MgOからなるものが好ましく用いられる。このMgOからなるMgO層によれば、適度な導電性を有し、エッチングのレートが遅いうえSIMS感度が高いバッファ層13を形成できる。 The buffer layer 13 is made of oxide or nitride. More specifically, the buffer layer 13 is preferably made of MgO, Al 2 O 3 , MgAl 2 O 4 , TiO 2 , ZnO, or RuO 2 . Among these, as the buffer layer 13, one made of MgO is preferably used. According to this MgO layer made of MgO, it is possible to form the buffer layer 13 which has appropriate conductivity, has a slow etching rate, and has high SIMS sensitivity.

光変調層30は、上述のバッファ層13上に積層されて形成される。この光変調層30は、強磁性材料からなり、第2強磁性層に相当する。光変調層30は、公知の強磁性材料を適用でき、好ましくは磁気光学効果(カー効果)の大きな材料を適用する。磁気光学効果を大きくするためには、垂直磁気異方性を有する磁性層を用いることが好ましく、具体的には、Co/Pd多層膜のような遷移金属とPd、Pt、Cuとを繰り返し積層した多層膜、又はTbFeCo、GdFe等の希土類金属と遷移金属との合金(RE-TM合金)が挙げられる。中でも、光変調層30としては、GdFeからなるGdFe層が好ましく用いられる。 The light modulation layer 30 is formed by being stacked on the buffer layer 13 described above. This light modulation layer 30 is made of a ferromagnetic material and corresponds to a second ferromagnetic layer. The light modulation layer 30 can be made of a known ferromagnetic material, preferably a material with a large magneto-optic effect (Kerr effect). In order to increase the magneto-optical effect, it is preferable to use a magnetic layer having perpendicular magnetic anisotropy. Specifically, a transition metal such as a Co/Pd multilayer film and Pd, Pt, and Cu are repeatedly laminated. Examples include a multilayer film made of a polyurethane metal, or an alloy of a rare earth metal such as TbFeCo or GdFe with a transition metal (RE-TM alloy). Among these, a GdFe layer made of GdFe is preferably used as the light modulation layer 30.

なお、光変調層30は、後述する第2強磁性交換結合部2における第2強磁性層を構成するとともに、光変調部3を構成する。すなわち、第1強磁性交換結合部1における第2強磁性層、第2強磁性交換結合部2における第2強磁性層及び光変調部3は、いずれも光変調層30から構成され、外部からの磁界により磁化の方向が異なったものである。 Note that the light modulation layer 30 constitutes a second ferromagnetic layer in the second ferromagnetic exchange coupling section 2 described later, and also constitutes the light modulation section 3. That is, the second ferromagnetic layer in the first ferromagnetic exchange coupling section 1, the second ferromagnetic layer in the second ferromagnetic exchange coupling section 2, and the optical modulation section 3 are all composed of the optical modulation layer 30, and The direction of magnetization differs depending on the magnetic field.

上述の構成からなる第1強磁性交換結合部1では、第1磁化固定層11と光変調層30は、非磁性金属層12及びバッファ層13を介して強磁性交換結合されている。この強磁性交換結合により、第1磁化固定層11の磁化方向と第1強磁性交換結合部1における光変調層30の磁化方向は同時反転する。 In the first ferromagnetic exchange coupling section 1 having the above-described configuration, the first magnetization fixed layer 11 and the light modulation layer 30 are ferromagnetically exchange coupled via the nonmagnetic metal layer 12 and the buffer layer 13. Due to this ferromagnetic exchange coupling, the magnetization direction of the first magnetization fixed layer 11 and the magnetization direction of the light modulation layer 30 in the first ferromagnetic exchange coupling portion 1 are simultaneously reversed.

第2強磁性交換結合部2は、第2磁化固定層21と、非磁性金属層22及びバッファ層23と、光変調層30と、がこの順に積層されて構成される。 The second ferromagnetic exchange coupling section 2 is configured by laminating a second magnetization fixed layer 21, a nonmagnetic metal layer 22 and a buffer layer 23, and a light modulation layer 30 in this order.

また、第2強磁性交換結合部2では、第1強磁性交換結合部1と同様に、第2磁化固定層21と光変調層30は、非磁性金属層22及びバッファ層23を介して強磁性交換結合されている。この強磁性交換結合により、第2磁化固定層21の磁化方向と第2強磁性交換結合部2における光変調層30の磁化方向は同時反転する。 Further, in the second ferromagnetic exchange coupling section 2, similarly to the first ferromagnetic exchange coupling section 1, the second magnetization fixed layer 21 and the optical modulation layer 30 are connected to each other via the nonmagnetic metal layer 22 and the buffer layer 23. Magnetic exchange coupling. Due to this ferromagnetic exchange coupling, the magnetization direction of the second magnetization fixed layer 21 and the magnetization direction of the light modulation layer 30 in the second ferromagnetic exchange coupling portion 2 are simultaneously reversed.

第2磁化固定層21は、第1磁化固定層11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22及びバッファ層23も、それぞれ非磁性金属層12及びバッファ層13で使用可能な材料の中から選択される。 The second magnetization fixed layer 21 is selected from materials that can be used for the first magnetization fixed layer 11, and similarly, the nonmagnetic metal layer 22 and the buffer layer 23 are made of the nonmagnetic metal layer 12 and the buffer layer 13, respectively. Selected from available materials.

ここで、第1強磁性交換結合部1と第2強磁性交換結合部2は、後段で詳述するように磁壁33及び光変調領域300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。これにより、第1磁化固定層1と第2磁化固定層2の保磁力差により、光変調制御に必須となる光変調層30両端の互いに反平行な初期磁化方向を外部磁界により実現することが可能となっている。これについては、後段で詳述する。 Here, the first ferromagnetic exchange coupling part 1 and the second ferromagnetic exchange coupling part 2 are arranged so that their coercive forces are different from each other in order to form a domain wall 33 and an optical modulation region 300, as will be described in detail later. Designed. As a result, due to the coercive force difference between the first magnetization fixed layer 1 and the second magnetization fixed layer 2, the mutually antiparallel initial magnetization directions at both ends of the light modulation layer 30, which are essential for light modulation control, can be realized by an external magnetic field. It is possible. This will be explained in detail later.

上述したように、光変調層30は、光変調部3を構成する。この光変調層30からなる光変調部3には、磁壁33と、磁区31,32が形成されている。これについては、後段で詳述する。 As described above, the light modulation layer 30 constitutes the light modulation section 3. A domain wall 33 and magnetic domains 31 and 32 are formed in the light modulation section 3 made of the light modulation layer 30. This will be explained in detail later.

なお、各磁化固定層(以下、第1磁化固定層11及び第2磁化固定層21を単に磁化固定層とも言う。)、各非磁性金属層、各バッファ層、及び光変調層30の各層間、又は下部電極との界面に、機能層を適宜設けてもよい。例えば、微細加工プロセス中に光変調層30が受けるダメージを防ぐために、光変調層30上に、Ta、Ru又はSiNを含む、あるいはTa、Ru又はSiNからなるキャップ層を設けてもよい。このキャップ層は、光変調層30の形成に用いられて酸化し易いGdFeやTbFeCoが、素子完成後に大気中で酸化するのを防止する機能を有する。 Note that the interlayers between each magnetization fixed layer (hereinafter, the first magnetization fixed layer 11 and the second magnetization fixed layer 21 are also simply referred to as magnetization fixed layers), each nonmagnetic metal layer, each buffer layer, and the light modulation layer 30 Alternatively, a functional layer may be appropriately provided at the interface with the lower electrode. For example, in order to prevent damage to the light modulation layer 30 during the microfabrication process, a cap layer containing or made of Ta, Ru, or SiN may be provided on the light modulation layer 30. This cap layer has a function of preventing GdFe and TbFeCo, which are used to form the light modulation layer 30 and are easily oxidized, from being oxidized in the atmosphere after the device is completed.

次に、本実施形態に係る磁壁移動型光変調素子10の磁気特性について、詳しく説明する。
上述した通り、第1強磁性交換結合部1は、光変調層30と強磁性交換結合する第1磁化固定層11を有し、第2強磁性交換結合部2は、同じく光変調層30と強磁性交換結合する第2磁化固定層21を有する。すなわち、これら第1強磁性交換結合部1及び第2強磁性交換結合部2は、それぞれ内部に強磁性交換結合を有し、それぞれの磁化方向は同時に反転する。そして、図1及び図3に示すように、第1強磁性交換結合部1の磁化方向は下向きに設計されている一方で、第2強磁性交換結合部2の磁化方向は上向きに設計されている。
Next, the magnetic characteristics of the domain wall displacement type optical modulator 10 according to this embodiment will be described in detail.
As described above, the first ferromagnetic exchange coupling section 1 has the first magnetization fixed layer 11 which is ferromagnetically exchange coupled with the light modulation layer 30, and the second ferromagnetic exchange coupling section 2 has the first magnetization fixed layer 11 which is ferromagnetically exchange coupled with the light modulation layer 30. It has a second magnetization fixed layer 21 that undergoes ferromagnetic exchange coupling. That is, the first ferromagnetic exchange coupling section 1 and the second ferromagnetic exchange coupling section 2 each have ferromagnetic exchange coupling therein, and their respective magnetization directions are reversed at the same time. As shown in FIGS. 1 and 3, the magnetization direction of the first ferromagnetic exchange coupling section 1 is designed downward, while the magnetization direction of the second ferromagnetic exchange coupling section 2 is designed upward. There is.

光変調部3には、前記両強磁性交換結合部に垂直な方向に対して直交する面上に延びる磁壁33が形成されている。すなわち、磁壁33の両側に形成される磁区31,32の磁化方向は互いに逆方向となっている。例えば図1及び図3に示すように、磁壁33よりも第1強磁性交換結合部1側の磁区31の磁化方向は上向きであり、磁壁33よりも第2強磁性交換結合部2側の磁区32の磁化方向は下向きとなっている。 A domain wall 33 is formed in the optical modulation section 3 and extends on a plane perpendicular to a direction perpendicular to both the ferromagnetic exchange coupling sections. That is, the magnetization directions of the magnetic domains 31 and 32 formed on both sides of the domain wall 33 are opposite to each other. For example, as shown in FIGS. 1 and 3, the magnetization direction of the magnetic domain 31 on the first ferromagnetic exchange coupling part 1 side with respect to the domain wall 33 is upward, and the magnetic domain on the second ferromagnetic exchange coupling part 2 side with respect to the domain wall 33 is directed upward. The magnetization direction of 32 is downward.

このように、磁壁33を介して磁化方向の向きが異なる磁区31,32を光変調部3に形成することにより、磁壁移動型光変調素子10を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、例えば磁壁移動型光変調素子10を反射型の光変調素子として構成した場合には、磁壁移動型光変調素子10の上方から光変調部3の上面に対して偏光の揃った光を入射すると、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、光の変調が可能となる。ただし、基板を、ガラスやサファイア等の透光性の材料で構成することにより、磁壁移動型光変調素子10を透過型の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 the magnetic domains 31 and 32 with different magnetization directions in the optical modulator 3 via the domain wall 33, the domain wall displacement type optical modulator 10 can function as a light modulator. More specifically, for example, when the domain wall displacement type light modulation element 10 is configured as a reflection type light modulation element, light with uniform polarization is directed from above the domain wall displacement type light modulation element 10 to the upper surface of the light modulation section 3. When the light is incident, the angle of rotation of the plane of polarization of the reflected light changes depending on the direction of magnetization. Therefore, by assigning each reflected light according to the rotation angle of these different polarization planes to brightness and darkness of the light through a polarizing filter, it is possible to modulate the light. However, by configuring the substrate with a transparent material such as glass or sapphire, it is also possible to cause the domain wall displacement type light modulation element 10 to function as a transmission type light modulation element.

ここで、図2及び図3を参照して、磁壁33の生成メカニズムについて説明する。
先ず、光変調部3に磁壁33を形成するためには、光変調層30と強磁性交換結合する第1磁化固定層11の保磁力と、同じく光変調層30と強磁性交換結合する第2磁化固定層21の保磁力とを、互いに異なるものとすることが必要である。
Here, the generation mechanism of the domain wall 33 will be explained with reference to FIGS. 2 and 3.
First, in order to form the domain wall 33 in the light modulation section 3, the coercive force of the first magnetization fixed layer 11 which is ferromagnetically exchange coupled with the light modulation layer 30 and the coercive force of the second magnetization fixed layer 11 which is also ferromagnetically exchange coupled with the light modulation layer 30 are required. It is necessary that the coercive forces of the magnetization fixed layers 21 are different from each other.

特許文献1では、第1磁化固定層11の保磁力と第2磁化固定層21の保磁力を互いに異なるものとする手法として、第1磁化固定層11と第2磁化固定層21とで、互いに形状を異なるもの(例えば、第1磁化固定層11の幅を広くすると保磁力は小さくなる)とするか、一方のみ熱処理するか、あるいは互いの層構成を異なるものとするか、のいずれかが選択される。これにより、第1磁化固定層11の保磁力と第2磁化固定層21の保磁力を互いに異なるものとすることで、第1強磁性交換結合部1の保磁力と第2強磁性交換結合部2の保磁力を異なるものとすることができる。 In Patent Document 1, as a method for making the coercive force of the first magnetization fixed layer 11 and the coercive force of the second magnetization fixed layer 21 different from each other, the first magnetization fixed layer 11 and the second magnetization fixed layer 21 are made different from each other. Either the shapes should be different (for example, if the width of the first magnetization fixed layer 11 is widened, the coercive force will be smaller), only one of them should be heat treated, or the layer configurations should be different from each other. selected. Thereby, by making the coercive force of the first magnetization fixed layer 11 and the coercive force of the second magnetization fixed layer 21 different from each other, the coercive force of the first ferromagnetic exchange coupling part 1 and the coercive force of the second ferromagnetic exchange coupling part The two coercive forces can be made different.

本実施形態において、第1磁化固定層11の保磁力と第2磁化固定層21の保磁力を互いに異なるものとする手法としては特に限定されるものではなく、例えば特許文献1と同様に、第1磁化固定層11と第2磁化固定層21とで、互いに形状を異なるもの(例えば、第1磁化固定層11の幅を広くすると保磁力は小さくなる)とするか、一方のみ熱処理するか、あるいは互いの層構成を異なるものとするか、のいずれかが選択される。これにより、第1磁化固定層11の保磁力と第2磁化固定層21の保磁力を互いに異なるものとすることで、第1強磁性交換結合部1の保磁力と第2強磁性交換結合部2の保磁力を異なるものとすることができる。 In this embodiment, the method of making the coercive force of the first magnetization fixed layer 11 and the coercive force of the second magnetization fixed layer 21 different from each other is not particularly limited. Either the first magnetization fixed layer 11 and the second magnetization fixed layer 21 have different shapes (for example, if the width of the first magnetization fixed layer 11 is increased, the coercive force becomes smaller), or only one of them is heat-treated. Alternatively, the layer configurations may be different from each other. Thereby, by making the coercive force of the first magnetization fixed layer 11 and the coercive force of the second magnetization fixed layer 21 different from each other, the coercive force of the first ferromagnetic exchange coupling part 1 and the coercive force of the second ferromagnetic exchange coupling part The two coercive forces can be made different.

例えば、上記の構成により、第1磁化固定層11の保磁力を第2磁化固定層21の保磁力よりも小さく設計することができる。この場合、図2に示すように第1強磁性交換結合部1の保磁力をHc1とし、第2強磁性交換結合部2の保磁力をHc2とし、光変調部3の保磁力をHc_mとすると、Hc2>Hc1>Hc_mの関係が成立する。 For example, with the above configuration, the coercive force of the first magnetization fixed layer 11 can be designed to be smaller than the coercive force of the second magnetization fixed layer 21. In this case, as shown in FIG. 2, if the coercive force of the first ferromagnetic exchange coupling section 1 is Hc1, the coercive force of the second ferromagnetic exchange coupling section 2 is Hc2, and the coercive force of the optical modulation section 3 is Hc_m. , Hc2>Hc1>Hc_m.

そして、上述のような保磁力の関係が成立する構造の素子に対して、磁界の強さHが、H>Hc2である磁界を、素子に対して上向きに印加する。すると、第1強磁性交換結合部1、第2強磁性交換結合部2及び光変調部3のいずれにおいても、磁化方向の向きは上向きとなる。 Then, a magnetic field having a magnetic field strength H of H>Hc2 is applied upward to the element having a structure in which the above-mentioned coercive force relationship is established. Then, the magnetization direction of each of the first ferromagnetic exchange coupling section 1, the second ferromagnetic exchange coupling section 2, and the optical modulation section 3 becomes upward.

次いで、磁界の強さH’が、Hc2>H’>Hc1である磁界を、素子に対して下向きに印加する。すると、第2強磁性交換結合部2の磁化方向の向きは上向きのままであるのに対して、第1強磁性交換結合部1及び光変調部3の磁化方向の向きは、いずれも下向きに変化する。 Next, a magnetic field whose strength H' satisfies Hc2>H'>Hc1 is applied downward to the element. Then, while the magnetization direction of the second ferromagnetic exchange coupling section 2 remains upward, the magnetization directions of the first ferromagnetic exchange coupling section 1 and the optical modulation section 3 both become downward. Change.

このとき、図3に示すように光変調部3の両端には、初期磁区31a,32aが生成する。より詳しくは、光変調部3の第1強磁性交換結合部1側の端部には、第1強磁性交換結合部1からの漏れ磁界(図3中の破線矢印参照)により、第1強磁性交換結合部1の下向きの磁化とは反平行な上向きの磁化方向の初期磁区31aが生成する。また、光変調部3の第2強磁性交換結合部2側の端部には、第2強磁性交換結合部2からの漏れ磁界(図3中の破線矢印参照)により、第2強磁性交換結合部2の上向きの磁化とは反平行な下向きの磁化方向の初期磁区32aが生成する。 At this time, initial magnetic domains 31a and 32a are generated at both ends of the optical modulator 3, as shown in FIG. More specifically, the end of the optical modulator 3 on the first ferromagnetic exchange coupling section 1 side has a first strong An initial magnetic domain 31a with an upward magnetization direction antiparallel to the downward magnetization of the magnetic exchange coupling portion 1 is generated. In addition, the end of the optical modulation section 3 on the second ferromagnetic exchange coupling section 2 side is exposed to the second ferromagnetic exchange coupling section 2 due to the leakage magnetic field (see the broken line arrow in FIG. An initial magnetic domain 32a with a downward magnetization direction antiparallel to the upward magnetization of the coupling portion 2 is generated.

次いでこの状態で、パルス電流源9からパルス電流を印加し、第1強磁性交換結合部1から第2強磁性交換結合部2、又は第2強磁性交換結合部2から第1強磁性交換結合部1に向けてパルス電流を流す。すると、初期磁区31a,32aの生成により形成される磁壁33を、パルス電流の向きと逆向き(電子の流れと同じ向き)に移動させることができる。これにより、図3に示すように、光変調部3の両端を除く光変調領域300の磁化の向きを反転(図3の例では、光変調領域300の磁化の向きを上向きに反転)させることが可能となっている。 Next, in this state, a pulse current is applied from the pulse current source 9 to connect the first ferromagnetic exchange coupling section 1 to the second ferromagnetic exchange coupling section 2, or from the second ferromagnetic exchange coupling section 2 to the first ferromagnetic exchange coupling section. A pulse current is applied to section 1. Then, the domain wall 33 formed by the generation of the initial magnetic domains 31a and 32a can be moved in the direction opposite to the direction of the pulse current (same direction as the flow of electrons). As a result, as shown in FIG. 3, the direction of magnetization of the light modulation region 300 excluding both ends of the light modulation section 3 is reversed (in the example of FIG. 3, the direction of magnetization of the light modulation region 300 is reversed upward). is possible.

磁壁移動型光変調素子10の形成方法については、例えば、Siバックプレーン等の上に形成された絶縁部材層に対して、従来公知のリソグラフィ等を用いて第1磁化固定層及び第2磁化固定層等を形成し、必要に応じて熱処理等を施した後、従来公知のイオンビームスパッタ等により光変調層等を形成することにより製造可能である。より詳しくは、例えば、特許文献1に記載の製造方法により製造可能である。 Regarding the method for forming the domain wall motion type optical modulator 10, for example, a first magnetization fixed layer and a second magnetization fixed layer are formed on an insulating member layer formed on a Si backplane or the like using conventionally known lithography or the like. It can be manufactured by forming layers, etc., subjecting them to heat treatment, etc., if necessary, and then forming a light modulating layer, etc., by conventionally known ion beam sputtering or the like. More specifically, it can be manufactured, for example, by the manufacturing method described in Patent Document 1.

図4は、本発明の実施形態に係る検査装置4の基本的な構成を示す図である。
検査装置4は、磁気光学顕微鏡5と、画像処理部6と、制御部7と、外部磁界印加装置40から構成される。磁気光学顕微鏡5は、偏光子51と、イメージセンサ52と、検光子53と、ビームスプリッタ54と、対物レンズ55と、ステージ56と、電磁石57と、を備える。磁気光学顕微鏡5は、素子10の磁化方向によって反射光の偏光面が回転する磁気光学カー効果を利用した顕微鏡であり、反射光を検光子53に通して取得することで、強度変調された光として観測できる。素子10の磁化方向によって、顕微鏡で撮影した画像の輝度値が変化するため、その情報を利用し、画像処理部6で不良素子の判定を行う。制御部7は、画像処理部6での処理結果に基づいて、外部磁界印加装置40が素子10及び磁壁移動型空間光変調器100に印加する外部磁界の大きさを制御する。
FIG. 4 is a diagram showing the basic configuration of the inspection device 4 according to the embodiment of the present invention.
The inspection device 4 includes a magneto-optical microscope 5, an image processing section 6, a control section 7, and an external magnetic field application device 40. The magneto-optical microscope 5 includes a polarizer 51, an image sensor 52, an analyzer 53, a beam splitter 54, an objective lens 55, a stage 56, and an electromagnet 57. The magneto-optical microscope 5 is a microscope that utilizes the magneto-optical Kerr effect in which the plane of polarization of reflected light is rotated depending on the magnetization direction of the element 10, and the reflected light is passed through an analyzer 53 to obtain intensity-modulated light. It can be observed as Since the brightness value of an image taken with a microscope changes depending on the magnetization direction of the element 10, the image processing section 6 uses this information to determine whether the element is defective. The control unit 7 controls the magnitude of the external magnetic field that the external magnetic field application device 40 applies to the element 10 and the domain wall displacement spatial light modulator 100 based on the processing results in the image processing unit 6.

不良素子の判定に利用する磁壁移動型光変調素子10の性質を説明する。磁化固定層の磁化状態による光変調層30のヒステリシスループを図5~7に示す。図5は、磁化固定層が正常に反平行磁化配置となっている状態であり、ヒステリシスループの磁界方向の幅が狭くなっている。すなわち、磁化を反転させるために必要な磁界の大きさは小さく、光変調層30の磁化方向は磁界印加によって反転しやすくなっている。 The properties of the domain wall motion type optical modulator 10 used for determining a defective element will be explained. The hysteresis loop of the light modulation layer 30 depending on the magnetization state of the magnetization fixed layer is shown in FIGS. 5 to 7. FIG. 5 shows a state in which the magnetization fixed layer has a normal antiparallel magnetization arrangement, and the width of the hysteresis loop in the magnetic field direction is narrow. That is, the magnitude of the magnetic field required to reverse the magnetization is small, and the magnetization direction of the light modulation layer 30 can be easily reversed by applying the magnetic field.

図6は、磁化固定層の磁気特性が不良で平行磁化配置となっている状態であり、ヒステリシスループの反転磁界が正と負で非対称となる。すなわち、印加する磁界の正負によって磁化反転する磁界の大きさが異なる。この非対称性は、磁化固定層の磁化方向が両方上向きか下向きかによって反転する。 FIG. 6 shows a state in which the magnetic properties of the magnetization fixed layer are poor and the magnetization is arranged in parallel, and the reversal magnetic field of the hysteresis loop is asymmetric between positive and negative. That is, the magnitude of the magnetic field that causes magnetization reversal differs depending on whether the applied magnetic field is positive or negative. This asymmetry is reversed depending on whether the magnetization directions of the magnetization fixed layer are both upward or downward.

図7は、作製時の光変調層30と磁化固定層の位置合わせ不良によって、光変調層30が磁化固定層の上に正しく配置出来なかった場合の状態であり、ヒステリシスループの磁界方向の幅が広くなっている。すなわち、磁化を反転させるために必要な磁界の大きさは大きく、光変調層30の磁化方向は磁界印加によって反転し難くなる。 FIG. 7 shows a state in which the light modulation layer 30 cannot be correctly placed on the magnetization fixed layer due to misalignment between the light modulation layer 30 and the magnetization fixed layer during fabrication, and the width of the hysteresis loop in the magnetic field direction. is getting wider. That is, the magnitude of the magnetic field required to reverse the magnetization is large, and the direction of magnetization of the light modulation layer 30 is difficult to reverse by applying a magnetic field.

この性質を利用し、磁気光学顕微鏡5及び画像処理部6を用いて不良素子を判定することができる。以下に、その判定検査の手順を示す。本発明の磁壁移動型空間光変調器検査装置4による検査のフローチャートを図8に、素子の状態や不良素子判定の様子を表す模式図を図9~12に示す。 Utilizing this property, defective elements can be determined using the magneto-optical microscope 5 and the image processing unit 6. The procedure for the determination test is shown below. FIG. 8 shows a flowchart of testing performed by the domain wall displacement spatial light modulator testing device 4 of the present invention, and FIGS. 9 to 12 show schematic diagrams showing the state of the device and how defective devices are judged.

本発明の磁壁移動型空間光変調器検査装置4による検査方法は、磁壁移動型空間光変調器100を磁気光学顕微鏡5で撮影し、磁気光学顕微鏡5の撮影画角内での磁壁移動型光変調素子10の位置を判定する位置判定工程と、磁壁移動型空間光変調器100に外部から初期化磁界を印加する初期化磁界印加工程と、初期化磁界を印加した磁壁移動型空間光変調器100にさらに外部磁界を印加して磁化方向を反転させる磁化方向反転工程と、磁壁移動型光変調素子10の磁化方向が反転したかどうかを磁気光学顕微鏡5及び画像処理部6によって判定する磁化反転判定工程と、磁化方向が反転していない磁壁移動型光変調素子10の位置を出力する位置出力工程と、を有する。 The inspection method using the domain wall moving spatial light modulator inspection device 4 of the present invention involves photographing the domain wall moving spatial light modulator 100 with a magneto-optical microscope 5, and detecting the domain wall moving spatial light modulator 100 within the imaging angle of view of the magneto-optical microscope 5. a position determination step of determining the position of the modulation element 10; an initialization magnetic field application step of externally applying an initialization magnetic field to the domain wall motion spatial light modulator 100; and a domain wall motion spatial light modulator to which the initialization magnetic field is applied. a magnetization direction reversal step in which the magnetization direction is reversed by further applying an external magnetic field to 100; and a magnetization reversal step in which the magneto-optical microscope 5 and the image processing unit 6 determine whether or not the magnetization direction of the domain wall displacement type light modulator 10 has been reversed. The method includes a determination step and a position output step of outputting the position of the domain wall displacement type optical modulator 10 whose magnetization direction is not reversed.

はじめに、位置判定工程では、顕微鏡で撮影した画像における各素子の位置を決定する。磁気光学顕微鏡5のステージ56上に、磁壁移動型空間光変調器100をセットする(ステップS1)。次いで、撮影画角内における素子10の位置を決定する(ステップS2)。この処理は、例えばテンプレートマッチングのような一般的なパターン検出処理によって実現可能である。また、全ての素子が顕微鏡の画角内に収まらない場合は、撮影している素子が基板上のどの素子であるかを判定するため、ステージを移動させて複数枚の画像を撮影し、最終的に画像を結合することで、撮影画像における素子の位置を特定する。素子の位置がうまく判定できないときは、撮影条件を変更して、再度位置判定を行う(ステップS3)。 First, in the position determination step, the position of each element in an image taken with a microscope is determined. The domain wall moving spatial light modulator 100 is set on the stage 56 of the magneto-optical microscope 5 (step S1). Next, the position of the element 10 within the photographing angle of view is determined (step S2). This processing can be realized by general pattern detection processing such as template matching, for example. In addition, if all the elements do not fit within the field of view of the microscope, in order to determine which element on the board the element being photographed is, move the stage and take multiple images, and then By manually combining the images, the position of the element in the captured image is specified. If the position of the element cannot be determined successfully, the photographing conditions are changed and the position is determined again (step S3).

次に、初期化磁界印加工程では、磁化固定層が反平行磁化配置になるように、外部磁界の印加によって素子を初期化する(ステップS4)。この工程では例えば、上述したように、第1強磁性交換結合部1の保磁力をHc1とし、第2強磁性交換結合部2の保磁力をHc2とし、光変調部3の保磁力をHc_mとすると、H>Hc2>Hc1>Hc_mであるような外部磁界Hを素子10に対して上向きに印加する。すると、第1強磁性交換結合部1及び第2強磁性交換結合部2のいずれにおいても、磁化方向の向きは上向きとなる。 Next, in the initialization magnetic field application step, the element is initialized by applying an external magnetic field so that the magnetization fixed layer has an antiparallel magnetization arrangement (step S4). In this step, for example, as described above, the coercive force of the first ferromagnetic exchange coupling section 1 is Hc1, the coercive force of the second ferromagnetic exchange coupling section 2 is Hc2, and the coercive force of the optical modulation section 3 is Hc_m. Then, an external magnetic field H such that H>Hc2>Hc1>Hc_m is applied upward to the element 10. Then, the magnetization direction of both the first ferromagnetic exchange coupling section 1 and the second ferromagnetic exchange coupling section 2 becomes upward.

次いで、磁界の強さH’が、Hc2>H’>Hc1>Hc_mである磁界を、素子10に対して下向きに印加する。すると、第2強磁性交換結合部2の磁化方向の向きは上向きのままであるのに対して、第1強磁性交換結合部1及び光変調部3の磁化方向の向きは、いずれも下向きに変化する。これにより、第1強磁性交換結合部1と第2強磁性交換結合部2の間でそれぞれの磁化方向は反平行となる。なお、磁化方向は反平行配置であればよく、最初に印加するHが下向き、H’が上向きであってもよい。 Next, a magnetic field whose strength H' satisfies Hc2>H'>Hc1>Hc_m is applied downward to the element 10. Then, while the magnetization direction of the second ferromagnetic exchange coupling section 2 remains upward, the magnetization directions of the first ferromagnetic exchange coupling section 1 and the optical modulation section 3 both become downward. Change. As a result, the respective magnetization directions between the first ferromagnetic exchange coupling part 1 and the second ferromagnetic exchange coupling part 2 become antiparallel. Note that the magnetization direction may be in an antiparallel arrangement, and H applied initially may be downward and H' may be applied upward.

続いて、磁化方向反転工程では、正しく反平行磁化配置が形成できている素子のみが反転するような外部磁界を正方向に印加する(ステップS5)。正常に反平行磁化配置が形成できている素子10は、印加された外部磁界により、磁化方向が反転する。外部磁界を印加された各素子を、磁気光学顕微鏡5によって撮影する。なお、印加する磁界の向きは光変調部3の向きを反転させる方向である。 Subsequently, in the magnetization direction reversal step, an external magnetic field is applied in the positive direction so that only the elements in which the antiparallel magnetization arrangement has been correctly formed are reversed (step S5). In the element 10 in which the antiparallel magnetization arrangement has been normally formed, the magnetization direction is reversed by the applied external magnetic field. Each element to which an external magnetic field is applied is photographed using a magneto-optical microscope 5. Note that the direction of the applied magnetic field is the direction in which the direction of the optical modulator 3 is reversed.

磁化反転判定工程では、反転しなかった素子を画像処理によって検出する(ステップS6)。磁気光学顕微鏡5で撮影した画像において、反転しなかった素子は輝度値が正常な素子と異なるため、フィルタ処理等の一般的な不良検出アルゴリズムで検出可能である。上記の手順によって、複数の素子のうち、磁気特性が不良な素子を顕微鏡の画角内で一度に検出することができる。 In the magnetization reversal determination step, elements that have not been reversed are detected by image processing (step S6). In the image taken by the magneto-optical microscope 5, the brightness value of the element that has not been reversed is different from that of a normal element, so that it can be detected by a general defect detection algorithm such as filter processing. According to the above procedure, an element having poor magnetic properties among a plurality of elements can be detected at once within the viewing angle of the microscope.

次いで、正しく反平行磁化配置が形成できている素子のみが反転するような外部磁界を負方向に印加する(ステップS7)。印加された各素子を、磁気光学顕微鏡5によって撮影し、反転しなかった素子を画像処理によって検出する(ステップS8)。このように正負双方向に磁化方向を反転させて検査を行うことで、図6に示すような平行磁化配置であるために磁界の正負によって磁化反転する磁界の大きさが異なる素子についても、確実に検出することができ、より高精度に不良素子を検出できる。 Next, an external magnetic field is applied in the negative direction so that only the elements in which the antiparallel magnetization arrangement has been correctly formed are reversed (step S7). Each applied element is photographed by the magneto-optical microscope 5, and elements that have not been reversed are detected by image processing (step S8). By performing inspection by reversing the magnetization direction in both positive and negative directions, it is possible to reliably inspect elements whose magnetization is reversed depending on the positive and negative magnetic fields due to their parallel magnetization arrangement as shown in Figure 6. It is possible to detect defective elements with higher precision.

この初期化外部磁界H’の大きさの導出は、不良素子の検査以外の用途に適用してもよい。すなわち、上述した磁気光学顕微鏡5と、画像処理部6と、制御部7と、外部磁界印加装置40と、を備える初期化磁界導出装置50として使用してもよい。その構成は、図4に示す本発明の検査装置4と同様である。 This derivation of the magnitude of the initialization external magnetic field H' may be applied to purposes other than testing defective elements. That is, it may be used as an initialization magnetic field deriving device 50 that includes the above-described magneto-optical microscope 5, the image processing section 6, the control section 7, and the external magnetic field application device 40. Its configuration is similar to the inspection device 4 of the present invention shown in FIG.

最後に、位置出力工程では、不良素子の位置を出力することで、基板上のどの素子の磁気特性が不良であるかが一度の検査で得られる(ステップS9)。検出した不良素子について、顕微鏡の画角内の位置情報を出力することで、多数の素子中の不良素子を一挙に特定することができる。これにより、素子の検査時間を大幅に短縮可能である。 Finally, in the position output step, by outputting the position of the defective element, it is possible to determine which element on the substrate has defective magnetic properties in a single inspection (step S9). By outputting positional information within the viewing angle of the microscope regarding the detected defective elements, defective elements among a large number of elements can be identified at once. This makes it possible to significantly shorten the device testing time.

反平行磁化配置を形成するための初期化外部磁界H’の大きさが適切でなかった場合、反転させない磁化固定層が反転したり、反転させる磁化固定層が反転しなかったりして、正常な素子であっても反平行状態を形成できずに、不良素子として検出されうる。すなわち、H’≧Hc2の場合にはいずれの磁化固定層も反転し、反平行磁化配置とならない。またHc1≧H’の場合にはいずれの磁化固定層も反転せず、反平行磁化配置とならない。 If the magnitude of the initializing external magnetic field H' for forming an antiparallel magnetization arrangement is not appropriate, the magnetization fixed layer that is not to be reversed may be reversed, or the magnetization fixed layer that is to be reversed may not be reversed, resulting in a normal state. Even if the device is not able to form an antiparallel state, it may be detected as a defective device. That is, in the case of H'≧Hc2, both of the fixed magnetization layers are reversed and the antiparallel magnetization arrangement is not achieved. Further, in the case of Hc1≧H', neither of the fixed magnetization layers is reversed, and the antiparallel magnetization arrangement is not achieved.

上述したように素子を複数作製した場合には磁化固定層の保持力(Hc1、Hc2)には多少のバラツキが生じるため、初期化外部磁界H’の大きさの設定によっては正常な素子であっても不良素子として検出されることがある。すなわち、例えばH’がHc1に近い値に設定されるとき、バラツキによってHc1が大きい素子があれば、その素子ではHc1≧H’となりいずれの磁化固定層も反転せず、反平行磁化配置とならない場合等が考えられる。 As mentioned above, when multiple devices are manufactured, there will be some variation in the coercive force (Hc1, Hc2) of the magnetization fixed layer, so depending on the setting of the initialization external magnetic field H', it may be possible to determine whether the device is normal or not. However, it may be detected as a defective element. That is, for example, when H' is set to a value close to Hc1, if there is an element where Hc1 is large due to variations, Hc1≧H' in that element, and none of the fixed magnetization layers are reversed, and the antiparallel magnetization arrangement is not achieved. There are several possible cases.

これに対し、初期化外部磁界H’の大きさを変えて繰り返し検査を行うことで、検出した不良素子の数が最小となるように適切な初期化外部磁界H’の大きさを導出できる。すなわち、制御部7が画像処理結果に基づいて、外部磁界印加装置印加する外部磁界の大きさを制御することで、初期化に適切な初期化外部磁界が得られるとともに、検査精度を向上させ、不良素子の数を最小化できる(ステップS10)。 On the other hand, by repeatedly performing tests while changing the magnitude of the initialization external magnetic field H', it is possible to derive an appropriate magnitude of the initialization external magnetic field H' so that the number of detected defective elements is minimized. That is, by controlling the magnitude of the external magnetic field applied by the external magnetic field applying device based on the image processing result by the control unit 7, an appropriate initialization external magnetic field can be obtained for initialization, and inspection accuracy can be improved. The number of defective elements can be minimized (step S10).

磁気光学顕微鏡による不良素子の判別の例について、図13及び図14に示す。図13は、初期化磁界を印加した磁壁移動型空間光変調器100を磁気光学顕微鏡5で撮影した画像である。図14は、初期化磁界の印加後、さらに負方向の外部磁界を印加して正常な磁壁移動型光変調素子10の磁化方向を反転させた磁壁移動型空間光変調器100を磁気光学顕微鏡5で撮影した画像である。 Examples of determining defective elements using a magneto-optical microscope are shown in FIGS. 13 and 14. FIG. 13 is an image taken using the magneto-optical microscope 5 of the domain wall moving spatial light modulator 100 to which an initializing magnetic field has been applied. FIG. 14 shows a domain wall moving spatial light modulator 100 in which the magnetization direction of a normal domain wall moving light modulator 10 is reversed by applying an external magnetic field in a negative direction after applying an initializing magnetic field to a magneto-optical microscope. This is an image taken with.

図13及び図14には、磁壁移動型光変調素子10が2方向に整列した様子が示されている。図14に示す黒い斑点部分は、外部磁界を加えても磁化反転せず、周囲の素子と輝度が異なる不良素子である。
初期化された状態では、正常に反平行磁化配置が形成された素子と、反平行磁化配置が形成されなかった不良素子との違いは画像の輝度からは判断しにくい。初期化後さらに外部磁界を加えた状態では、正常に反平行磁化配置が形成され磁化反転した素子と、反平行磁化配置が形成されず磁化反転しなかった不良素子は輝度が異なるため、不良素子の位置の検出が可能である(ステップS11)。
FIGS. 13 and 14 show how the domain wall displacement type optical modulators 10 are aligned in two directions. The black spots shown in FIG. 14 are defective elements whose magnetization is not reversed even when an external magnetic field is applied and whose luminance is different from surrounding elements.
In the initialized state, it is difficult to determine the difference between an element in which an antiparallel magnetization arrangement is normally formed and a defective element in which an antiparallel magnetization arrangement is not formed from the brightness of the image. When an external magnetic field is further applied after initialization, the brightness of an element that normally forms an antiparallel magnetization arrangement and whose magnetization is reversed is different from that of a defective element that does not form an antiparallel magnetization arrangement and whose magnetization is not reversed. It is possible to detect the position of (step S11).

以上、本実施形態の検査装置及び初期化磁界導出装置について説明した。なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良は本発明に含まれる。 The inspection device and initialization magnetic field deriving device of this embodiment have been described above. Note that the present invention is not limited to the above-described embodiments, and any modifications and improvements within the range that can achieve the purpose of the present invention are included in the present invention.

1 第1強磁性交換結合部
2 第2強磁性交換結合部
3 光変調部
4 検査装置
5 磁気光学顕微鏡
51 偏光子
52 イメージセンサ
53 検光子
54 ビームスプリッタ
55 対物レンズ
56 ステージ
57 電磁石
6 画像処理部
7 制御部
8 基板
9 パルス電流源
10 磁壁移動型光変調素子
11 第1磁化固定層(第1強磁性層)
12,22 非磁性金属層
13,23 バッファ層
21 第2磁化固定層(第1強磁性層)
30 光変調層(第2強磁性層)
31,32 磁区
31a,32a 初期磁区
33 磁壁
40 外部磁界印加装置
50 外部磁界導出装置
100 磁壁移動型空間光変調器
300 光変調領域
1 First ferromagnetic exchange coupling section 2 Second ferromagnetic exchange coupling section 3 Light modulation section 4 Inspection device 5 Magneto-optical microscope 51 Polarizer 52 Image sensor 53 Analyzer 54 Beam splitter 55 Objective lens 56 Stage 57 Electromagnet 6 Image processing section 7 Control unit 8 Substrate 9 Pulse current source 10 Domain wall displacement type optical modulator 11 First magnetization fixed layer (first ferromagnetic layer)
12, 22 Nonmagnetic metal layer 13, 23 Buffer layer 21 Second magnetization fixed layer (first ferromagnetic layer)
30 Light modulation layer (second ferromagnetic layer)
31, 32 magnetic domain 31a, 32a initial magnetic domain 33 domain wall 40 external magnetic field applying device 50 external magnetic field deriving device 100 domain wall moving spatial light modulator 300 light modulation region

Claims (3)

入射した光の偏光の向きを変化させて出射する光変調部と、
前記光変調部の両端に配置され、互いに異なる保磁力を有する第1強磁性交換結合部及び第2強磁性交換結合部と、を有し、
前記第1強磁性交換結合部及び前記第2強磁性交換結合部はいずれも、
強磁性材料からなる第1強磁性層と、
前記第1強磁性層上に形成され、強磁性材料からなることで前記第1強磁性層と強磁性交換結合する第2強磁性層と、を有する磁壁移動型光変調素子を複数個備える磁壁移動型空間光変調器の検査装置であって、
前記検査装置は、
前記磁壁移動型空間光変調器に外部磁界を印加する外部磁界印加装置と、
前記外部磁界が印加された磁壁移動型光変調素子の磁化方向を観察可能な磁気光学顕微鏡と、
前記磁気光学顕微鏡による撮影画像を処理して、前記複数個の磁壁移動型光変調素子の光変調部のヒステリシスループを取得し、前記ヒステリシスループの磁界方向の幅及び前記ヒステリシスループの磁界が正と負である領域の対称性に基づいて、前記複数個の磁壁移動型光変調素子が正常であるかどうかを判定する画像処理部と、
前記画像処理部による処理結果に基づいて、前記磁壁移動型空間光変調器に印加する初期化磁界の大きさを制御する制御部と、を有する、磁壁移動型空間光変調器の検査装置。
a light modulation unit that changes the polarization direction of the incident light and outputs the light;
a first ferromagnetic exchange coupling part and a second ferromagnetic exchange coupling part arranged at both ends of the optical modulation part and having mutually different coercive forces;
Both the first ferromagnetic exchange coupling part and the second ferromagnetic exchange coupling part,
a first ferromagnetic layer made of a ferromagnetic material;
a second ferromagnetic layer formed on the first ferromagnetic layer and made of a ferromagnetic material to perform ferromagnetic exchange coupling with the first ferromagnetic layer; a domain wall comprising a plurality of domain wall displacement optical modulation elements; An inspection device for a mobile spatial light modulator, comprising:
The inspection device includes:
an external magnetic field applying device that applies an external magnetic field to the domain wall displacement spatial light modulator;
a magneto-optical microscope capable of observing the magnetization direction of the domain wall displacement optical modulator to which the external magnetic field is applied;
The image captured by the magneto-optical microscope is processed to obtain a hysteresis loop of the light modulation section of the plurality of domain wall moving type light modulation elements, and the width of the hysteresis loop in the magnetic field direction and the magnetic field of the hysteresis loop are positive. an image processing unit that determines whether the plurality of domain wall displacement type light modulation elements are normal based on the symmetry of the negative region;
An inspection device for a domain wall moving spatial light modulator, comprising: a control unit that controls the magnitude of an initialization magnetic field applied to the domain wall moving spatial light modulator based on a processing result by the image processing unit.
入射した光の偏光の向きを変化させて出射する光変調部と、
前記光変調部の両端に配置され、互いに異なる保磁力を有する第1強磁性交換結合部及び第2強磁性交換結合部と、を有し、
前記第1強磁性交換結合部及び前記第2強磁性交換結合部はいずれも、
強磁性材料からなる第1強磁性層と、
前記第1強磁性層上に形成され、強磁性材料からなることで前記第1強磁性層と強磁性交換結合する第2強磁性層と、を有する磁壁移動型光変調素子を複数個備える磁壁移動型空間光変調器の初期化磁界導出装置であって、
前記初期化磁界導出装置は、
前記磁壁移動型空間光変調器に外部磁界を印加する外部磁界印加装置と、
前記外部磁界が印加された磁壁移動型光変調素子の磁化方向を観察可能な磁気光学顕微鏡と、
前記磁気光学顕微鏡による撮影画像を処理して、前記複数個の磁壁移動型光変調素子の光変調部のヒステリシスループを取得し、前記ヒステリシスループの磁界方向の幅及び前記ヒステリシスループの磁界が正と負である領域の対称性に基づいて、前記複数個の磁壁移動型光変調素子が正常であるかどうかを判定する画像処理部と
記画像処理部による処理結果に基づいて、前記磁壁移動型空間光変調器に印加する初期化磁界の大きさを制御する制御部と、を有する、初期化磁界導出装置。
a light modulation unit that changes the polarization direction of the incident light and outputs the light;
a first ferromagnetic exchange coupling part and a second ferromagnetic exchange coupling part arranged at both ends of the optical modulation part and having mutually different coercive forces;
Both the first ferromagnetic exchange coupling part and the second ferromagnetic exchange coupling part,
a first ferromagnetic layer made of a ferromagnetic material;
a second ferromagnetic layer formed on the first ferromagnetic layer and made of a ferromagnetic material to perform ferromagnetic exchange coupling with the first ferromagnetic layer; a domain wall comprising a plurality of domain wall displacement optical modulation elements; An initializing magnetic field deriving device for a mobile spatial light modulator, the device comprising:
The initialization magnetic field deriving device includes:
an external magnetic field applying device that applies an external magnetic field to the domain wall displacement spatial light modulator;
a magneto-optical microscope capable of observing the magnetization direction of the domain wall displacement optical modulator to which the external magnetic field is applied;
The image captured by the magneto-optical microscope is processed to obtain a hysteresis loop of the light modulation section of the plurality of domain wall moving type light modulation elements, and the width of the hysteresis loop in the magnetic field direction and the magnetic field of the hysteresis loop are positive. an image processing unit that determines whether the plurality of domain wall displacement type light modulation elements are normal based on the symmetry of the negative region ;
An initialization magnetic field deriving device, comprising : a control section that controls the magnitude of an initialization magnetic field applied to the domain wall moving spatial light modulator based on a processing result by the image processing section.
入射した光の偏光の向きを変化させて出射する光変調部と、
前記光変調部の両端に配置され、互いに異なる保磁力を有する第1強磁性交換結合部及び第2強磁性交換結合部と、を有し、
前記第1強磁性交換結合部及び前記第2強磁性交換結合部はいずれも、
強磁性材料からなる第1強磁性層と、
前記第1強磁性層上に形成され、強磁性材料からなることで前記第1強磁性層と強磁性交換結合する第2強磁性層と、を有する磁壁移動型光変調素子を複数個備える磁壁移動型空間光変調器の検査方法であって、
前記磁壁移動型空間光変調器を磁気光学顕微鏡で撮影し、前記磁気光学顕微鏡の撮影画角内での前記磁壁移動型光変調素子の位置を判定する位置判定工程と、
前記磁壁移動型空間光変調器に外部から初期化磁界を印加する初期化磁界印加工程と、
前記初期化磁界を印加した前記磁壁移動型空間光変調器にさらに外部磁界を印加して磁化方向を反転させる磁化方向反転工程と、
前記複数個の磁壁移動型光変調素子の磁化方向が反転したかどうかを前記磁気光学顕微鏡による撮影画像を処理して、前記複数個の磁壁移動型光変調素子の光変調部のヒステリシスループを取得する画像処理部によって、前記ヒステリシスループの磁界方向の幅及び前記ヒステリシスループの磁界が正と負である領域の対称性に基づいて、判定する磁化反転判定工程と、
磁化方向が反転していない前記磁壁移動型光変調素子の位置を出力する位置出力工程と、を有する、磁壁移動型空間光変調器の検査方法。
a light modulation unit that changes the polarization direction of the incident light and outputs the light;
a first ferromagnetic exchange coupling part and a second ferromagnetic exchange coupling part arranged at both ends of the optical modulation part and having mutually different coercive forces;
Both the first ferromagnetic exchange coupling part and the second ferromagnetic exchange coupling part,
a first ferromagnetic layer made of a ferromagnetic material;
a second ferromagnetic layer formed on the first ferromagnetic layer and made of a ferromagnetic material to perform ferromagnetic exchange coupling with the first ferromagnetic layer; a domain wall comprising a plurality of domain wall displacement optical modulation elements; A method for inspecting a mobile spatial light modulator, the method comprising:
a position determination step of photographing the domain wall displacement type spatial light modulator with a magneto-optical microscope and determining the position of the domain wall displacement type light modulation element within the imaging angle of view of the magneto-optical microscope;
an initialization magnetic field application step of applying an initialization magnetic field to the domain wall displacement spatial light modulator from the outside;
a magnetization direction reversal step of reversing the magnetization direction by further applying an external magnetic field to the domain wall moving spatial light modulator to which the initializing magnetic field has been applied;
A hysteresis loop of the light modulation section of the plurality of domain wall displacement type light modulation elements is determined by processing an image taken by the magneto-optical microscope to determine whether the magnetization direction of the plurality of domain wall displacement type light modulation elements has been reversed. a magnetization reversal determination step in which the acquiring image processing unit determines based on the width of the hysteresis loop in the magnetic field direction and the symmetry of regions where the magnetic field of the hysteresis loop is positive and negative;
A method for inspecting a domain wall moving spatial light modulator, comprising a position output step of outputting a position of the domain wall moving light modulator whose magnetization direction is not reversed.
JP2019206424A 2019-11-14 2019-11-14 Domain wall displacement type spatial light modulator inspection device and domain wall displacement type spatial light modulator initialization magnetic field derivation device Active JP7345361B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2019206424A JP7345361B2 (en) 2019-11-14 2019-11-14 Domain wall displacement type spatial light modulator inspection device and domain wall displacement type spatial light modulator initialization magnetic field derivation device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2019206424A JP7345361B2 (en) 2019-11-14 2019-11-14 Domain wall displacement type spatial light modulator inspection device and domain wall displacement type spatial light modulator initialization magnetic field derivation device

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2021081475A JP2021081475A (en) 2021-05-27
JP7345361B2 true JP7345361B2 (en) 2023-09-15

Family

ID=75964864

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2019206424A Active JP7345361B2 (en) 2019-11-14 2019-11-14 Domain wall displacement type spatial light modulator inspection device and domain wall displacement type spatial light modulator initialization magnetic field derivation device

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP7345361B2 (en)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001215263A (en) 1999-11-29 2001-08-10 Korea Advanced Inst Of Sci Technol Magneto-optical microscope magnetometer
US20040218249A1 (en) 2003-02-10 2004-11-04 Lake Shore Cryotronics, Inc. Magnetic field and electrical current visualization system
JP2012128396A (en) 2010-11-25 2012-07-05 Nippon Hoso Kyokai <Nhk> Spatial light modulator and pixel drive method thereof
JP2018206900A (en) 2017-06-01 2018-12-27 日本放送協会 Ferromagnetic exchange coupling element and manufacturing method thereof

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0240579A (en) * 1988-07-30 1990-02-09 Sony Corp Observing apparatus of domain

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001215263A (en) 1999-11-29 2001-08-10 Korea Advanced Inst Of Sci Technol Magneto-optical microscope magnetometer
US20040218249A1 (en) 2003-02-10 2004-11-04 Lake Shore Cryotronics, Inc. Magnetic field and electrical current visualization system
JP2012128396A (en) 2010-11-25 2012-07-05 Nippon Hoso Kyokai <Nhk> Spatial light modulator and pixel drive method thereof
JP2018206900A (en) 2017-06-01 2018-12-27 日本放送協会 Ferromagnetic exchange coupling element and manufacturing method thereof

Also Published As

Publication number Publication date
JP2021081475A (en) 2021-05-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5567969B2 (en) Light modulator and spatial light modulator using the same
JP3334599B2 (en) Method and apparatus for measuring magnetization direction of magnetoresistive element
JP5782334B2 (en) Spatial light modulator and pixel driving method thereof
JP7345361B2 (en) Domain wall displacement type spatial light modulator inspection device and domain wall displacement type spatial light modulator initialization magnetic field derivation device
JP7149055B2 (en) Ferromagnetic exchange-coupled device and manufacturing method thereof
JP5581171B2 (en) Light modulator and spatial light modulator using the same
JP5567970B2 (en) Light modulator and spatial light modulator using the same
JP5550141B2 (en) Magneto-optical defect detection method
JP2000057540A (en) Method and device for measuring magnetic domain control bias magnetic field of magneto-resistance effect element
JP5873363B2 (en) Light modulator and spatial light modulator
JP2010060586A (en) Optical modulating element and space light modulator
JP2013195594A (en) Light modulation element and spatial light modulator
JP2011180355A (en) Optical modulation element and spatial light modulator
US7233142B1 (en) Planer reader of non-erasable magnetic media and local permeability
JP5281522B2 (en) Spatial light modulator
US6593739B1 (en) Apparatus and method for measuring magnetization of surfaces
Sanz-Hernández et al. Probing 3D magnetic nanostructures by dark-field magneto-optical Kerr effect
JP5054640B2 (en) Light modulation element, light modulator, display device, holography device, and hologram recording device
JP5238616B2 (en) Light modulation element
JP7168359B2 (en) Aperture improvement structure of domain wall motion type spatial light modulator
Anthony et al. Magneto-Optic Kerr Imaging Technique for Localizing Magnetic Failures
Nanayakkara DMI interaction and domain evolution in magnetic heterostructures with perpendicular magnetic anisotropy
JP2023136628A (en) Domain wall movement type spatial light modulator
Jihang Spin Orbit Torque in L1 0 Iron Platinum with High Magnetocrystalline Anisotropy
Boscolo Meneguolo Current-induced switching of in-plane magnets by Spin-Orbit Torques

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20221013

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20230512

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20230523

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20230719

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20230808

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20230905

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 7345361

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150