JPH07249809A - 薄膜能動素子 - Google Patents
薄膜能動素子Info
- Publication number
- JPH07249809A JPH07249809A JP6062193A JP6219394A JPH07249809A JP H07249809 A JPH07249809 A JP H07249809A JP 6062193 A JP6062193 A JP 6062193A JP 6219394 A JP6219394 A JP 6219394A JP H07249809 A JPH07249809 A JP H07249809A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- thin film
- current
- film
- conductive metal
- ferromagnetic
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
- H01F10/00—Thin magnetic films, e.g. of one-domain structure
- H01F10/06—Thin magnetic films, e.g. of one-domain structure characterised by the coupling or physical contact with connecting or interacting conductors
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Measuring Magnetic Variables (AREA)
- Thin Magnetic Films (AREA)
- Hall/Mr Elements (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 半導体材料を使用しないで、構造が簡単でし
かも製作が容易な薄膜能動素子を得る。 【構成】 ガラス基板１上に形成された強磁性体薄膜２
上に絶縁膜３を介して導電性金属薄膜４を形成し、この
導電性金属薄膜４に通電することにより発生する磁界に
より強磁性体薄膜２に流れている電流方向と同一平面内
で垂直な方向に起電力を発生させるようにした。
かも製作が容易な薄膜能動素子を得る。 【構成】 ガラス基板１上に形成された強磁性体薄膜２
上に絶縁膜３を介して導電性金属薄膜４を形成し、この
導電性金属薄膜４に通電することにより発生する磁界に
より強磁性体薄膜２に流れている電流方向と同一平面内
で垂直な方向に起電力を発生させるようにした。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、例えば電流・電圧変換
器，増幅器またはスイッチング素子などの各種能動素子
として適用される薄膜能動素子に関するものである。
器，増幅器またはスイッチング素子などの各種能動素子
として適用される薄膜能動素子に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】能動素子の典型的な例として例えば接合
型トランジスターでは、入力側（エミッタ−ベース間）
の消費電力に対して出力側（コレクタ−ベース間）に接
続された負荷抵抗での消費電力が大きく出るという能力
をその能動性と規定することができる。このことは、エ
ミッタ−ベース間およびコレクタ−ベース間に存在する
空乏層内の極めて強い電界（〜１０6 Ｖ／ｍ）を比較的
弱い外部電圧によって制御できることに基づいたもので
ある。
型トランジスターでは、入力側（エミッタ−ベース間）
の消費電力に対して出力側（コレクタ−ベース間）に接
続された負荷抵抗での消費電力が大きく出るという能力
をその能動性と規定することができる。このことは、エ
ミッタ−ベース間およびコレクタ−ベース間に存在する
空乏層内の極めて強い電界（〜１０6 Ｖ／ｍ）を比較的
弱い外部電圧によって制御できることに基づいたもので
ある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、これら
の能動素子は、半導体材料を用いており、構造および製
造工程が複雑であり、また、材料的にも特殊あるいは特
別の処理が必要となるなどの問題があった。
の能動素子は、半導体材料を用いており、構造および製
造工程が複雑であり、また、材料的にも特殊あるいは特
別の処理が必要となるなどの問題があった。
【０００４】したがって本発明は、前述した従来の課題
を解決するためになされたものであり、その目的は、半
導体材料を使用しないで、構造が簡単でしかも製作が容
易な薄膜能動素子を提供することにある。
を解決するためになされたものであり、その目的は、半
導体材料を使用しないで、構造が簡単でしかも製作が容
易な薄膜能動素子を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】このような目的を達成す
るために本発明による薄膜能動素子は、強磁性体薄膜か
らなり、一方向に電流を流す電流供給部と、磁界が印加
され上記一方向と交差する方向に発生する電圧を検出す
る検出部とを有し、この強磁性体薄膜の電流供給部上に
絶縁膜を介して上記電流の流れる方向とほぼ同方向に電
流を流す導電性金属薄膜を設けたものである
るために本発明による薄膜能動素子は、強磁性体薄膜か
らなり、一方向に電流を流す電流供給部と、磁界が印加
され上記一方向と交差する方向に発生する電圧を検出す
る検出部とを有し、この強磁性体薄膜の電流供給部上に
絶縁膜を介して上記電流の流れる方向とほぼ同方向に電
流を流す導電性金属薄膜を設けたものである
【０００６】
【作用】本発明においては、導電性金属薄膜に電流を流
し、発生する磁界により強磁性体薄膜に流れている電流
方向にある磁気容易軸の方向を変化させ、この電流方向
と垂直な方向に起電力が発生する。
し、発生する磁界により強磁性体薄膜に流れている電流
方向にある磁気容易軸の方向を変化させ、この電流方向
と垂直な方向に起電力が発生する。
【０００７】
【実施例】以下、図面を用いて本発明の実施例を詳細に
説明する。図１は本発明による薄膜能動素子の一実施例
による構成を示す断面図である。図１において、１はガ
ラス基板、２はこのガラス基板１上に例えばパーマロイ
（７６Ｎｉ・２４Ｆｅ）などによりほぼ十字状に形成さ
れた強磁性体薄膜であり、この強磁性体薄膜２の膜厚
は、２００〜１０００Å程度である。
説明する。図１は本発明による薄膜能動素子の一実施例
による構成を示す断面図である。図１において、１はガ
ラス基板、２はこのガラス基板１上に例えばパーマロイ
（７６Ｎｉ・２４Ｆｅ）などによりほぼ十字状に形成さ
れた強磁性体薄膜であり、この強磁性体薄膜２の膜厚
は、２００〜１０００Å程度である。
【０００８】また、３はこの強磁性体薄膜２上に例えば
ＳｉＯ2 などにより形成された絶縁膜であり、この絶縁
膜３の膜厚は、５００〜１５００Å程度である。４はこ
の絶縁膜３上に例えばＣｕなどにより形成された導電性
金属薄膜であり、この導電性金属薄膜４の膜厚は、５０
０〜５０００Å程度である。
ＳｉＯ2 などにより形成された絶縁膜であり、この絶縁
膜３の膜厚は、５００〜１５００Å程度である。４はこ
の絶縁膜３上に例えばＣｕなどにより形成された導電性
金属薄膜であり、この導電性金属薄膜４の膜厚は、５０
０〜５０００Å程度である。
【０００９】図２は、このように構成された薄膜能動素
子を駆動させる駆動回路図を示したものである。図２に
おいて、導電性金属薄膜４は、その両端部に端子５ａ，
５ｂが形成され、この端子５ａと端子５ｂとの間では抵
抗Ｒｉを有し、外部の電流源１０より電流ＩC （Ａ）が
供給されている。また、十字状の強磁性体薄膜２の一方
向の両端部には端子６ａ，６ｂが形成され、この端子６
ａと端子６ｂとの間には外部電流源１１から電流密度Ｊ
（Ａ／ｍ2 ）の電流が供給されているものとする。この
電流値は必要に応じて電流源１１で制御されて一定値に
保持される。また、十字状の強磁性体薄膜２の上記一方
向と直交する方向の両端部には端子７ａ，７ｂが形成さ
れ、この端子７ａと端子７ｂとの間には負荷抵抗Ｒo
（Ω）が接続されている。
子を駆動させる駆動回路図を示したものである。図２に
おいて、導電性金属薄膜４は、その両端部に端子５ａ，
５ｂが形成され、この端子５ａと端子５ｂとの間では抵
抗Ｒｉを有し、外部の電流源１０より電流ＩC （Ａ）が
供給されている。また、十字状の強磁性体薄膜２の一方
向の両端部には端子６ａ，６ｂが形成され、この端子６
ａと端子６ｂとの間には外部電流源１１から電流密度Ｊ
（Ａ／ｍ2 ）の電流が供給されているものとする。この
電流値は必要に応じて電流源１１で制御されて一定値に
保持される。また、十字状の強磁性体薄膜２の上記一方
向と直交する方向の両端部には端子７ａ，７ｂが形成さ
れ、この端子７ａと端子７ｂとの間には負荷抵抗Ｒo
（Ω）が接続されている。
【００１０】ここで、十字状の強磁性体薄膜２の異方性
磁界をＨK （Ａ／ｍ），電流磁気起電力効果の形状に依
存しない大きさの指標である比抵抗（Transverse Resis
tivity）をρt （Ωｍ）とする。
磁界をＨK （Ａ／ｍ），電流磁気起電力効果の形状に依
存しない大きさの指標である比抵抗（Transverse Resis
tivity）をρt （Ωｍ）とする。
【００１１】十字状の強磁性体薄膜２の両端側の端子７
ａと端子７ｂとの間に発生する起電力（電流磁気起電力
効果による発生する電圧）Ｖt は、強磁性体薄膜２を流
れる電流の電流密度Ｊ，強磁性体薄膜２のパターン幅
ｗ，比抵抗ρt とすると、次のように表される。 Ｖt ＝Ｊ・ｗ・ρt ・ｓｉｎ２θ ・・・（１） ここで、θは電流と磁界とのなす角度である。
ａと端子７ｂとの間に発生する起電力（電流磁気起電力
効果による発生する電圧）Ｖt は、強磁性体薄膜２を流
れる電流の電流密度Ｊ，強磁性体薄膜２のパターン幅
ｗ，比抵抗ρt とすると、次のように表される。 Ｖt ＝Ｊ・ｗ・ρt ・ｓｉｎ２θ ・・・（１） ここで、θは電流と磁界とのなす角度である。
【００１２】強磁性体薄膜２は、面内で電流の流れる方
向に誘導一軸磁気異方性がつけられているとして、異方
性磁界をＨK とすれば、面内で磁化困難方向に磁界Ｈを
加えると、磁化は、θ＝ｓｉｎ-1（Ｈ／ＨK ）の角度だ
け電流方向から回転する。
向に誘導一軸磁気異方性がつけられているとして、異方
性磁界をＨK とすれば、面内で磁化困難方向に磁界Ｈを
加えると、磁化は、θ＝ｓｉｎ-1（Ｈ／ＨK ）の角度だ
け電流方向から回転する。
【００１３】図２において、導電性金属薄膜４に強磁性
体薄膜２と同じ方向に電流ＩC を流して強磁性体薄膜２
の磁化困難方向に磁界Ｈを加えたとする。この場合、導
電性金属薄膜４と強磁性体薄膜２との位置関係は、電流
方向が平行であれば、いずれでも良いことになるが、最
も効率良く磁界Ｈを強磁性体薄膜２に加えるには、強磁
性体薄膜２上に導電性金属薄膜４を重ねることが最良と
なる。
体薄膜２と同じ方向に電流ＩC を流して強磁性体薄膜２
の磁化困難方向に磁界Ｈを加えたとする。この場合、導
電性金属薄膜４と強磁性体薄膜２との位置関係は、電流
方向が平行であれば、いずれでも良いことになるが、最
も効率良く磁界Ｈを強磁性体薄膜２に加えるには、強磁
性体薄膜２上に導電性金属薄膜４を重ねることが最良と
なる。
【００１４】この磁界Ｈは、導電性金属薄膜４の幅を強
磁性体薄膜２の幅ｗと同じｗとして次のように表せる。 Ｈ＝ＩC ／２ｗ ・・・（２） この式を用いると、 ｓｉｎθ＝ＩC ／（２ｗＨK ） ・・・（３） となり、（１）式の起電力Ｖtは、 Ｖt ＝（Ｊ・ＩC ・ρt ／ＨK ）｛１−（ＩC ／（２ｗＨK ）2｝1/2 ・・・（４） となる。ここで、電流ＩC が小さくて｛｝の中の第２項
が無視できるとすると、起電力Ｖt は、 Ｖt ＝ＩC （Ｊ・ρt ／ＨK ） ・・・（５） となる。
磁性体薄膜２の幅ｗと同じｗとして次のように表せる。 Ｈ＝ＩC ／２ｗ ・・・（２） この式を用いると、 ｓｉｎθ＝ＩC ／（２ｗＨK ） ・・・（３） となり、（１）式の起電力Ｖtは、 Ｖt ＝（Ｊ・ＩC ・ρt ／ＨK ）｛１−（ＩC ／（２ｗＨK ）2｝1/2 ・・・（４） となる。ここで、電流ＩC が小さくて｛｝の中の第２項
が無視できるとすると、起電力Ｖt は、 Ｖt ＝ＩC （Ｊ・ρt ／ＨK ） ・・・（５） となる。
【００１５】磁界印加用の導体で消費される電力を入力
側電力Ｐi、負荷抵抗で消費される電力を出力側電力Ｐo
とすれば、入出力電力比Ｇは、 Ｇ＝Ｐo／Ｐi＝（Ｖｔ2／Ｒo）／ＩC 2Ｒi＝１／ＲoＲi（Ｊ・ρt／ＨK）2 ・・・（６） となる。（６）式において、比抵抗ρtが大きく、異方
性磁界ＨKが小さい導電性金属薄膜が必要であることが
判る。
側電力Ｐi、負荷抵抗で消費される電力を出力側電力Ｐo
とすれば、入出力電力比Ｇは、 Ｇ＝Ｐo／Ｐi＝（Ｖｔ2／Ｒo）／ＩC 2Ｒi＝１／ＲoＲi（Ｊ・ρt／ＨK）2 ・・・（６） となる。（６）式において、比抵抗ρtが大きく、異方
性磁界ＨKが小さい導電性金属薄膜が必要であることが
判る。
【００１６】実際に導電性金属薄膜を形成し、それらの
特性値を測定すると、 ρt ＝０．８〜１．１×１０-8Ωｍ ＨK ＝２００Ａ／ｍ Ｊ ＝１０9〜１０10Ａ／ｍ2 Ｒo ＝２０Ω Ｒi ＝７０μΩ となった。
特性値を測定すると、 ρt ＝０．８〜１．１×１０-8Ωｍ ＨK ＝２００Ａ／ｍ Ｊ ＝１０9〜１０10Ａ／ｍ2 Ｒo ＝２０Ω Ｒi ＝７０μΩ となった。
【００１７】このような数値を持つ導電性金属薄膜を形
成することにより、実験的に入出力電圧比Ｇを求める
と、５〜数１０の値となり、大きな能動性が得られた。
成することにより、実験的に入出力電圧比Ｇを求める
と、５〜数１０の値となり、大きな能動性が得られた。
【００１８】
【発明の効果】以上、説明したように本発明によれば、
半導体材料を用いず、金属材料で作製したことにより、
材料的にも、工程的にも低コストで形成でき、熱的安定
性に優れた薄膜能動素子が得られるという極めて優れた
効果を有する。
半導体材料を用いず、金属材料で作製したことにより、
材料的にも、工程的にも低コストで形成でき、熱的安定
性に優れた薄膜能動素子が得られるという極めて優れた
効果を有する。
【図１】 本発明による薄膜能動素子の一実施例による
構成を示す断面図である。
構成を示す断面図である。
【図２】 本発明による薄膜能動素子を駆動させる駆動
回路を示す回路図である。
回路を示す回路図である。
１…ガラス基板、２…強磁性体薄膜、３…絶縁膜、４…
導電性金属薄膜、５ａ…端子、５ｂ…端子、６ａ…端
子、６ｂ…端子、７ａ…端子、７ｂ…端子、１０…電流
源、１１…電流源。
導電性金属薄膜、５ａ…端子、５ｂ…端子、６ａ…端
子、６ｂ…端子、７ａ…端子、７ｂ…端子、１０…電流
源、１１…電流源。
Claims (1)
- 【請求項１】 強磁性体薄膜からなり、一方向に電流を
流す電流供給部と、磁界が印加され前記一方向と交差す
る方向に発生する電圧を検出する検出部とを有し、前記
強磁性体薄膜の電流供給部上に絶縁膜を介して前記電流
の流れる方向とほぼ同方向に電流を流す導電性金属薄膜
を設けたことを特徴とする薄膜能動素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6062193A JPH07249809A (ja) | 1994-03-08 | 1994-03-08 | 薄膜能動素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6062193A JPH07249809A (ja) | 1994-03-08 | 1994-03-08 | 薄膜能動素子 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07249809A true JPH07249809A (ja) | 1995-09-26 |
Family
ID=13193074
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6062193A Pending JPH07249809A (ja) | 1994-03-08 | 1994-03-08 | 薄膜能動素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07249809A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2011047730A (ja) * | 2009-08-26 | 2011-03-10 | Panasonic Electric Works Co Ltd | 磁界センサおよびこれを用いた磁界測定方法 |
| JP2011047731A (ja) * | 2009-08-26 | 2011-03-10 | Panasonic Electric Works Co Ltd | 電力計測装置 |
-
1994
- 1994-03-08 JP JP6062193A patent/JPH07249809A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2011047730A (ja) * | 2009-08-26 | 2011-03-10 | Panasonic Electric Works Co Ltd | 磁界センサおよびこれを用いた磁界測定方法 |
| JP2011047731A (ja) * | 2009-08-26 | 2011-03-10 | Panasonic Electric Works Co Ltd | 電力計測装置 |
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