KR20120056019A - 발진기와 그 제조방법 및 동작방법 - Google Patents

발진기와 그 제조방법 및 동작방법 Download PDF

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KR20120056019A
KR20120056019A KR1020100117522A KR20100117522A KR20120056019A KR 20120056019 A KR20120056019 A KR 20120056019A KR 1020100117522 A KR1020100117522 A KR 1020100117522A KR 20100117522 A KR20100117522 A KR 20100117522A KR 20120056019 A KR20120056019 A KR 20120056019A
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이성철
피웅환
김기원
김광석
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삼성전자주식회사
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    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
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    • H03B15/00—Generation of oscillations using galvano-magnetic devices, e.g. Hall-effect devices, or using superconductivity effects
    • H03B15/006—Generation of oscillations using galvano-magnetic devices, e.g. Hall-effect devices, or using superconductivity effects using spin transfer effects or giant magnetoresistance
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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    • H—ELECTRICITY
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Abstract

발진기와 그 제조방법 및 동작방법이 개시되어 있다. 개시된 발진기는 발진유닛 및 상기 발진유닛보다 큰 폭을 갖는 베이스 자유층을 포함할 수 있다. 상기 발진유닛은 상기 베이스 자유층에 접촉된 자유층 요소, 상기 자유층 요소와 이격된 고정층 요소, 및 상기 자유층 요소와 상기 고정층 요소 사이에 구비된 분리층 요소를 포함할 수 있다. 상기 베이스 자유층에 복수의 발진유닛이 구비될 수 있다.

Description

발진기와 그 제조방법 및 동작방법{Oscillator and methods of manufacturing and operating the same}
발진기와 그 제조방법 및 동작방법에 관한 것이다.
발진기(Oscillator)는 일정한 주기의 신호를 발생시키는 장치로서, 주로 이동통신 단말기, 위성 및 레이더통신 기기, 무선네트워크 기기, 자동차용 통신 기기 등 무선통신 시스템에 사용되고, 아날로그 음향 합성장치 등에도 사용된다. 특히, 모든 이동통신 기기는 특정 주파수 대역의 정보를 전달하게 되는데, 여기서 특정 주파수 대역을 만들어내는 부품이 전압 제어 발진기(voltage controlled oscillator)(VCO)이다.
발진기에서 중요한 요소로는 품질 계수(quality factor), 출력 파워(output power), 위상 노이즈(phase noise) 등이 있다. 품질 계수와 출력 파워는 높을수록, 위상 노이즈는 작을수록 발진기는 우수한 특성을 가질 수 있다. 최근, 통신 기기의 고성능화 및 소형화 요구가 증가하고 동작 주파수 대역이 높아짐에 따라, 소형이면서 높은 품질 계수 및 낮은 위상 노이즈를 갖는 고출력 발진기의 개발이 요구되고 있다.
스핀전달토크(spin transfer torque) 현상을 이용하는 스핀토크 발진기가 제안된 바 있다. 기제안된 스핀토크 발진기는 나노기둥(nanopillar) 구조와 포인트 콘택(point contact) 구조가 있다. 이러한 스핀토크 발진기는 기존의 LC(inductor and capacitor) 발진기 및 FBAR(film bulk acoustic resonator) 발진기에 비해 월등히 작은 초박형으로 제조할 수 있고, 비교적 높은 품질 계수를 갖기 때문에, 차세대 발진기로 주목받고 있다. 그러나 종래의 스핀토크 발진기는 출력 파워(output power)가 낮은 문제가 있다.
스핀전달토크(spin transfer torque) 현상을 이용하는 것으로, 높은 출력 파워(high output power) 및 작은 위상 노이즈(low phase noise)를 갖는 발진기를 제공한다. 또한 상기 발진기의 제조방법 및 동작방법을 제공한다.
본 발명의 한 측면(aspect)에 따르면, 자화 방향을 변동할 수 있는 베이스 자유층; 및 상기 베이스 자유층에 구비된 적어도 하나의 발진유닛;을 구비하고,
상기 발진유닛은 상기 베이스 자유층에 접촉되고 그보다 좁은 폭을 갖는 자유층 요소; 상기 자유층 요소와 이격되고 고정된 자화 방향을 갖는 고정층 요소; 및 상기 자유층 요소와 상기 고정층 요소 사이에 구비된 분리층 요소;를 포함하는 발진기가 제공된다.
상기 분리층 요소는 절연 물질로 형성될 수 있다.
상기 베이스 자유층, 상기 자유층 요소 및 상기 고정층 요소는 수평 자기이방성(in-plane magnetic anisotropy)을 가질 수 있다.
상기 베이스 자유층 및 상기 자유층 요소는 수직 자기이방성(perpendicular magnetic anisotropy)을 가질 수 있고, 상기 고정층 요소는 수평 자기이방성(in-plane magnetic anisotropy)을 가질 수 있다.
상기 자유층 요소는 적어도 0.5nm 의 두께를 가질 수 있다.
상기 발진유닛은 상기 베이스 자유층의 상면에 구비될 수 있다.
상기 발진유닛은 상기 베이스 자유층의 하면에 구비될 수 있다.
상기 베이스 자유층에 상기 발진유닛이 복수 개 구비될 수 있다.
상기 발진기는 상기 복수의 발진유닛 중 하나에 대응하는 상기 베이스 자유층의 제1 영역에 연결된 제1 전류원; 상기 복수의 발진유닛 중 다른 하나에 대응하는 상기 베이스 자유층의 제2 영역에 연결된 제2 전류원; 상기 제1 전류원과 상기 제1 영역 사이에 연결된 제1 커패시터; 상기 제2 전류원과 상기 제2 영역 사이에 연결된 제2 커패시터; 상기 제1 및 제2 커패시터가 공통으로 연결된 신호 결합기; 및 상기 신호 결합기에 연결된 스펙트럼 분석기;를 더 포함할 수 있다.
상기 발진기는 상기 복수의 발진유닛 각각에 대응하는 상기 베이스 자유층의 복수의 영역에 공통으로 연결된 전류원; 상기 전류원과 상기 베이스 자유층을 잇는 배선에 연결된 커패시터; 및 상기 커패시터에 연결된 스펙트럼 분석기;를 더 포함할 수 있다.
상기 발진기는 외부 자기장의 인가 없이 동작하도록 구성된 자기장 프리(magnetic field-free) 발진기일 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 전술한 발진기의 동작방법이 제공된다.
상기 발진기의 동작방법은 상기 적어도 하나의 발진유닛의 상기 자유층 요소의 자기모멘트를 세차운동(precession) 시키는 단계; 및 상기 세차운동에 의한 상기 발진기의 저항 변화를 검출하는 단계;를 포함할 수 있다.
상기 자기모멘트를 세차운동(precession) 시키는 단계는 상기 발진유닛과 상기 베이스 자유층 사이에 전류를 인가하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 전류는 상기 고정층 요소에서 상기 자유층 요소로 전자가 흐르도록 인가할 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 하부영역 및 상부영역을 갖는 자유층을 형성하는 단계; 상기 자유층 상에 분리층을 형성하는 단계; 상기 분리층 상에 고정층을 형성하는 단계; 및 상기 고정층, 상기 분리층 및 상기 자유층의 상부영역을 패터닝하여 상기 자유층의 하부영역 상에 적어도 하나의 발진유닛을 형성하는 단계;를 포함하는 발진기의 제조방법이 제공된다.
상기 분리층은 절연 물질로 형성할 수 있다.
상기 자유층 및 고정층은 수평 자기이방성을 가질 수 있다.
상기 자유층은 수직 자기이방성을 가질 수 있고, 상기 고정층은 수평 자기이방성을 가질 수 있다.
상기 자유층의 상부영역은 적어도 0.5nm 의 두께를 가질 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 순차로 적층된 고정층 요소, 분리층 요소 및 자유층 요소를 포함하는 적어도 하나의 발진유닛을 형성하는 단계; 및 상기 발진유닛 상에 그보다 큰 폭을 갖는 베이스 자유층을 형성하는 단계;를 포함하는 발진기의 제조방법이 제공된다.
상기 분리층은 절연 물질로 형성할 수 있다.
상기 베이스 자유층, 상기 자유층 요소 및 상기 고정층 요소는 수평 자기이방성을 가질 수 있다.
상기 베이스 자유층 및 상기 자유층 요소는 수직 자기이방성을 가질 수 있고, 상기 고정층 요소는 수평 자기이방성을 가질 수 있다.
상기 자유층 요소는 적어도 0.5nm 의 두께를 가질 수 있다.
출력 파워(output power)는 높고 위상 노이즈(phase noise)는 작은 스핀토크 발진기를 구현할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 발진기를 보여주는 단면도이다.
도 2 및 도 3은 도 1의 발진기에서 베이스 자유층, 자유층 요소 및 고정층 요소가 가질 수 있는 자화 방향을 예시적으로 보여주는 단면도이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 발진기를 보여주는 단면도이다.
도 5 및 도 6은 본 발명의 실시예에 따른 발진기의 동작방법을 설명하기 위한 단면도이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 발진기의 동작방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 8 및 도 9는 본 발명의 실시예와 비교되는 비교예에 따른 발진기를 보여주는 단면도이다.
도 10 및 도 11은 본 발명의 실시예에 따른 발진기의 회로 구성을 보여주는 도면이다.
도 12a 및 도 12b는 본 발명의 실시예에 따른 발진기의 제조방법을 설명하기 위한 단면도이다.
도 13a 내지 도 13d는 본 발명의 다른 실시예에 따른 발진기의 제조방법을 설명하기 위한 단면도이다.
도 14는 본 발명의 실시예에 따른 발진기의 사시도이다.
도 15 및 도 16은 도 11의 구조를 갖는 발진기에 전류를 인가했을 때, 시간에 따른 발진유닛의 저항 변화를 보여주는 그래프이다.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호설명 *
10 : 자유층 요소 20 : 분리층 요소
30 : 고정층 요소 40 : 절연층
100 : 베이스 자유층 1000, 1000a, 1000b : 자유층
2000 : 분리층 3000 : 고정층
e- : 전자 I : 전류
F1, F2 : 스트레이 필드 C1, C2, C10 : 커패시터
CS1, CS2, CS10 : 전류원 SA1, SA10 : 스펙트럼 분석기
SC1, SC10 : 신호 결합기 U1, U10, U20 : 발진유닛
이하, 본 발명의 실시예에 따른 발진기와 그 제조방법 및 동작방법을 첨부된 도면들을 참조하여 상세하게 설명한다. 이 과정에서 도면에 도시된 층이나 영역들의 두께는 명세서의 명확성을 위해 다소 과장되게 도시된 것이다. 상세한 설명 전체에 걸쳐 동일한 참조번호는 동일한 구성요소들을 나타낸다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 발진기를 보여주는 단면도이다.
도 1을 참조하면, 베이스 자유층(base free layer)(100) 상에 적어도 하나의 발진유닛(U1)이 구비될 수 있다. 발진유닛(U1)은 베이스 자유층(100) 상에 순차로 적층된 자유층 요소(free layer element)(10), 분리층 요소(separation layer element)(20) 및 고정층 요소(pinned layer element)(30)를 포함할 수 있다. 다시 말해, 발진유닛(U1)은 베이스 자유층(100)에 접촉된 자유층 요소(10), 자유층 요소(10)와 이격된 고정층 요소(30), 그리고 자유층 요소(10)와 고정층 요소(30) 사이에 구비된 분리층 요소(20)를 포함할 수 있다. 위에서 보았을 때, 발진유닛(U1)은 소정의 형상(예컨대, 사각형 또는 원형)을 갖는 도트(dot) 타입일 수 있다. 자유층 요소(10)의 폭은 베이스 자유층(100)의 폭보다 작을 수 있다. 또한 분리층 요소(20) 및 고정층 요소(30)의 폭도 베이스 자유층(100)의 폭보다 작을 수 있다. 이하에서는, 전술한 구성요소들에 대해 보다 상세히 설명한다.
베이스 자유층(100)과 자유층 요소(10)는 변동 가능한 자화 방향을 갖는다는 점에서 서로 유사할 수 있다. 베이스 자유층(100) 및 자유층 요소(10)는 일반적인 강자성(ferromagnetic) 물질로 형성될 수 있다. 상기 강자성 물질은 Co, Fe 및 Ni 중 적어도 하나를 포함할 수 있고, 그 밖에 다른 원소(예컨대, B, Cr, Pt, Pd 등)를 더 포함할 수도 있다. 베이스 자유층(100)과 자유층 요소(10)는 동일한 물질 또는 유사한 물질로 형성될 수 있지만, 그렇지 않을 수도 있다.
베이스 자유층(100)과 자유층 요소(10)는 일체(one body)를 이룰 수 있다. 따라서 자유층 요소(10)는 베이스 자유층(100)에서 돌출된 영역이라고 볼 수도 있다. 혹은, 자유층 요소(10)는 베이스 자유층(100)과 크기만 다르거나, 크기 및 형태가 다른 요소라고 할 수도 있다. 자유층 요소(10)는 적어도 0.5nm 정도의 두께를 가질 수 있다. 예컨대, 자유층 요소(10)의 두께는 0.5?15nm 정도일 수 있다. 한편, 베이스 자유층(100)의 두께는 수십 nm 이하일 수 있다. 베이스 자유층(100)과 자유층 요소(10)를 합한 두께는, 예컨대, 0.8?40nm 정도일 수 있다. 그러나 여기서 제시한 두께 범위는 예시적인 것이고, 경우에 따라 변동될 수 있다.
고정층 요소(30)는 자화 방향이 소정 방향으로 고정된 층으로서, 예컨대, Co, Fe 및 Ni 중 적어도 하나를 포함하는 강자성 물질로 형성될 수 있다. 상기 강자성 물질은 Co, Fe, Ni 이외에 다른 원소를 더 포함할 수도 있다. 고정층 요소(30)는 베이스 자유층(100) 및 자유층 요소(10)와 동일한 물질로 형성될 수 있지만, 그렇지 않을 수도 있다. 고정층 요소(30)의 자화 방향을 고정하기 위한 방법은 여러 가지가 있을 수 있다. 예컨대, 고정층 요소(30)의 자화 방향을 고정시키기 위해, SAF(synthetic antiferromagnet) 구조(미도시) 또는 반강자성층(antiferromagnetic layer)(미도시)을 이용할 수 있다. 상기 SAF 구조나 반강자성층을 이용하지 않고, 고정층 요소(30) 자체의 두께를 두껍게 하는 방법 또는 형상 이방성(shape anisotropy)을 이용하는 방법으로 자화 방향을 소정 방향으로 고정시킬 수도 있다. 즉, 부가적인 층의 도움 없이도 고정층 요소(30)의 자화 방향을 고정시킬 수 있다.
분리층 요소(20)는 절연 물질로 형성될 수 있다. 예컨대, MTJ(magnetic tunnel junction) 구조에서 사용하는 절연 베리어 물질이면 어떤 물질이든 분리층 요소(20)의 물질로 적용될 수 있다. 구체적인 예로, 상기 분리층 요소(20)는 Mg 산화물 또는 Al 산화물과 같은 절연 물질(유전 물질)을 포함할 수 있다. 이러한 물질들(특히, Mg 산화물)을 분리층 요소(20) 물질로 적용하면 발진유닛(U1)의 자기저항비(magnetoresistance ratio)(즉, MR 비)를 증가시킬 수 있기 때문에, 출력 파워(output power)를 높이는데 유리할 수 있다. 그러나 본 발명의 다른 실시예에 따르면, 분리층 요소(20)의 물질로 절연 물질이 아닌 도전 물질을 사용할 수도 있다. 즉, GMR(giant magneto resistance) 구조에서 사용하는 스페이서용 도전 물질, 예컨대, Cu, Al, Au, Ag 등을 분리층 요소(20)의 물질로 적용할 수 있다. 한편, 분리층 요소(20)의 두께는 약 10 nm 이하, 예컨대, 약 5 nm 이하일 수 있다.
도 1에 도시하지는 않았지만, 베이스 자유층(100)에 접촉된 제1 전극 및 고정층 요소(30)에 접촉된 제2 전극을 더 구비시킬 수 있다. 상기 제1 전극은 베이스 자유층(100)의 하면에 구비될 수 있고, 상기 제2 전극은 고정층 요소(30)의 상면에 구비될 수 있다. 베이스 자유층(100) 및 고정층 요소(30)의 물질에 따라, 상기 제1 및 제2 전극을 구비시키는 것은 선택적(optional)일 수 있다. 예컨대, 베이스 자유층(100) 및 고정층 요소(30)의 전기 저항이 충분히 낮은 경우, 베이스 자유층(100) 및 고정층 요소(30) 자체를 전극으로 사용할 수 있으므로, 상기 제1 및 제2 전극을 구비시키지 않을 수 있다.
도 1에서 베이스 자유층(100) 및 자유층 요소(10)는 수평 자기이방성(in-plane magnetic anisotropy) 또는 수직 자기이방성(perpendicular magnetic anisotropy)을 가질 수 있고, 고정층 요소(30)도 수평 자기이방성 또는 수직 자기이방성을 가질 수 있다. 다시 말해, 베이스 자유층(100) 및 자유층 요소(10)는 XY 평면과 평행한 자화 용이축(magnetization easy axis)을 갖거나 Z축에 평행한 자화 용이축을 가질 수 있고, 고정층 요소(30)는 XY 평면과 평행한 자화 방향을 갖거나 Z축에 평행한 자화 방향을 가질 수 있다.
도 2 및 도 3은 도 1의 발진기에서 베이스 자유층(100), 자유층 요소(10) 및 고정층 요소(30)가 가질 수 있는 자화 방향을 예시적으로 보여주는 단면도이다.
도 2를 참조하면, 베이스 자유층(100), 자유층 요소(10) 및 고정층 요소(30)는 수평 자기이방성을 가질 수 있다. 예컨대, 베이스 자유층(100), 자유층 요소(10) 및 고정층 요소(30)는 X축에 평행한 자화 방향을 가질 수 있다. 베이스 자유층(100), 자유층 요소(10) 및 고정층 요소(30)에 도시한 화살표는 이들의 자화 방향을 나타낸다. 이는 이하의 다른 도면에서도 마찬가지이다.
도 3을 참조하면, 베이스 자유층(100) 및 자유층 요소(10)는 수직 자기이방성을 가질 수 있고, 고정층 요소(30)는 수평 자기이방성을 가질 수 있다. 예컨대, 베이스 자유층(100) 및 자유층 요소(10)는 Z축에 평행한 자화 방향을 가질 수 있고, 고정층 요소(30)는 X축에 평행한 자화 방향을 가질 수 있다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 발진기를 보여주는 단면도이다.
도 4를 참조하면, 베이스 자유층(100)의 하면에 적어도 하나의 발진유닛(U1)이 구비될 수 있다. 이 경우, 고정층 요소(30)가 베이스 자유층(100) 아래에 구비되므로, 발진기는 바텀(bottom) 고정층 구조를 갖는다고 할 수 있다. 도 4의 구조는 도 1의 구조를 위?아래로 뒤집은 것과 동일할 수 있다. 도 4의 베이스 자유층(100), 자유층 요소(10) 및 고정층 요소(30)의 자화 방향은 도 2 및 도 3의 그것과 동일할 수 있다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 발진기의 동작방법을 설명하기 위한 단면도이다. 도 5는 도 2의 구조를 갖는 발진기의 동작방법이다.
도 5을 참조하면, 발진기에 전류(I)를 인가함으로써, 자유층 요소(10)의 자기모멘트를 세차운동(precession) 시킬 수 있다. 상기 전류(I)는 베이스 자유층(100)에서 고정층 요소(30)로 인가할 수 있다. 이러한 전류(I)에 의해 전자(e-)는 고정층 요소(30)에서 자유층 요소(10)를 거쳐 베이스 자유층(100)으로 흐를 수 있다. 고정층 요소(30)에서 자유층 요소(10)로 흐르는 전자(e-)는 고정층 요소(30)과 동일한 스핀 방향을 갖고 자유층 요소(10)에 스핀토크(spin torque)를 인가할 수 있다. 이러한 스핀토크에 의해 자유층 요소(10)의 자기모멘트가 섭동(perturbation)할 수 있다. 또한 고정층 요소(30)에서 자유층 요소(10)로 스트레이 필드(stray field)(F1)가 인가될 수 있다. 이러한 스트레이 필드(stray field)(F1)에 의해 자유층 요소(10)의 자기모멘트에 복원력(restoring force)이 인가될 수 있다. 그러므로 상기 스핀토크에 의해 자유층 요소(10)의 자기모멘트가 섭동하려는 힘과 스트레이 필드(stray field)(F1)에 의해 상기 자기모멘트가 복원하려는 힘이 균형을 이루면서 상기 자기모멘트가 세차운동(precession) 할 수 있다. 자기모멘트의 세차운동(precession)은 자기모멘트의 축(axis)이 특정 궤도를 그리면서 회전하는 것을 의미한다. 여기서, 자기모멘트의 축 방향은 자화 방향과 동일한 것으로 볼 수 있다. 따라서, 자기모멘트의 세차운동(precession)은 자화 방향의 회전에 대응될 수 있다. 상기 자기모멘트가 세차운동(precession)함에 따라, 발진유닛(U1)의 전기 저항이 주기적으로 변화될 수 있고, 그 결과, 특정 주파수 대역의 신호가 발진될 수 있다. 여기서 설명한 세차운동(precession)의 메커니즘은 예시적인 것이고, 그 밖에 다른 원리가 더 적용될 수도 있다. 또한 도 5에 도시한 세차운동(precession)의 궤적은 예시적인 것이고, 전류(I)의 세기 등에 따라 세차운동(precession)의 궤도와 방향은 달라질 수 있다.
한편, 상기 전류(I)의 인가에 의해 베이스 자유층(100)에서 스핀 웨이브(spin wave)가 발생(유도)될 수 있다. 다시 말해, 전류(I)에 의해 베이스 자유층(100)의 자기모멘트도 흔들릴 수 있다. 이러한 베이스 자유층(100)의 스핀 웨이브(spin wave)는 복수의 발진유닛(U1)으로부터 발생된 신호를 동기화(synchronization) 하는 역할을 할 수 있다.
발진유닛(U1)이 복수 개인 경우, 복수의 자유층 요소(10)에서 자기모멘트가 동시에 세차운동(precession)할 수 있다. 복수의 발진유닛(U1)으로부터 발생된 신호가 동기화(synchronization) 될 수 있으므로, 높은 출력 파워(high output power)를 얻을 수 있다. 발진유닛(U1)의 수가 많을수록 출력 파워(output power)는 증가할 수 있다. 특히, 발진유닛(U1)에 사용되는 분리층 요소(20)가 절연층(예컨대, Mg 산화물층)인 경우, 발진유닛(U1)의 자기저항비(magnetoresistance ratio)(즉, MR 비)를 증가시킬 수 있기 때문에, 출력 파워(output power)를 높이는데 더욱 유리할 수 있다. 또한 위와 같이 복수의 발진유닛(U1)으로부터 발생된 신호가 동기화(synchronization) 되면, 결과적으로 위상 노이즈(phase noise)가 감소할 수 있다. 예컨대, 발진유닛(U1)이 두 개이고, 이들로부터 발생된 신호가 동기화(synchronization) 되면, 하나의 발진유닛(U1)을 사용하는 경우와 비교하여, 위상 노이즈(phase noise)를 절반으로 줄일 수 있다. 위상 노이즈(phase noise)가 감소하면, 품질 계수(quality factor)는 높아질 수 있다. 따라서 본 발명의 실시예에 따르면, 출력 파워(output power) 및 품질 계수(quality factor)는 높고 위상 노이즈(phase noise)는 작은 스핀토크 발진기를 구현할 수 있다.
부가해서, 본 발명의 실시예에 따르면 도 5를 참조하여 설명한 바와 같이, 고정층 요소(30)에서 발생된 스트레이 필드(stray field)(F1)를 사용해서 자유층 요소(10)에 복원력(restoring force)을 제공할 수 있기 때문에, 별도의 외부 자기장(external magnetic field)을 사용하지 않을 수 있다. 즉, 본 발명의 실시예에 따른 발진기는 외부 자기장의 인가 없이도 고주파 신호를 발진할 수 있는 자기장 프리(magnetic field-free) 발진기일 수 있다. 이러한 발진기는 외부 자기장을 인가하기 위한 장치를 요구하지 않기 때문에, 컴팩트(compact)하게 구성될 수 있고 간단한 방법으로 동작될 수 있는 등 다양한 이점을 갖는다. 하지만, 경우에 따라서는 발진기에 외부 자기장을 추가로 인가할 수도 있다. 이 경우, 상기 외부 자기장은 발진기에 수평 방향 또는 수직 방향으로 인가될 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 발진기는 동작 전류(도 5의 전류(I))의 조건 및 발진기를 구성하는 요소들의 물질/두께 등에 따라 발진 주파수가 달라지는 주파수 조절가능(frequency tunable) 발진기일 수 있다. 본 발명의 실시예에 따른 발진기는 외부 자기장 없이 전류만으로 동작될 수 있으므로, 외부 자기장을 이용하는 경우보다 주파수 조절이 용이할 수 있다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 발진기의 동작방법을 설명하기 위한 단면도이다. 도 6은 도 3의 구조를 갖는 발진기의 동작방법이다.
도 6을 참조하면, 베이스 자유층(100) 및 자유층 요소(10)는 수직 자기이방성을 갖고, 고정층 요소(30)는 수평 자기이방성을 갖는 경우에도, 도 5의 방법과 유사한 방법으로 자유층 요소(10)의 자기모멘트의 세차운동(precession)을 유도할 수 있다. 이때에도, 고정층 요소(30)에서 자유층 요소(10)로 흐르는 전자(e-)에 의한 스핀토크(spin torque)와 고정층 요소(30)에서 자유층 요소(10)로 인가되는 스트레이 필드(F2)에 의해 자유층 요소(10)의 자기모멘트가 세차운동(precession) 할 수 있다. 도 6에 도시한 세차운동(precession)의 궤적은 예시적인 것이고, 전류(I)의 세기 등에 따라 세차운동(precession)의 궤도와 방향은 달라질 수 있다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 발진기의 동작방법을 설명하기 위한 순서도이다. 도 7은 도 5 및 도 6과 연계하여 설명한다.
도 7을 참조하면, 발진기에 전류를 인가하여 자유층 요소(10)의 자기모멘트를 세차운동(precession) 시킬 수 있다(S10). 자유층 요소(10)의 자기모멘트가 세차운동(precession) 하는 동안, 발진유닛(U1)의 전기 저항의 변화를 검출할 수 있다(S20). 상기 세차운동(precession)에 의해 발진유닛(U1)의 전기 저항은 주기적으로 변화될 수 있다. 도 5 및 도 6에서, 상기 발진유닛(U1)의 전기 저항의 변화는 각각의 고정층 요소(30)와 그에 대응하는 베이스 자유층(100) 영역 사이의 전기 저항의 변화일 수 있다. 상기 발진유닛(U1)의 전기 저항의 변화에 의해, 소정 주파수를 갖는 신호가 발생될 수 있다(S30).
도 8은 본 발명의 실시예와 비교되는 제1 비교예에 따른 발진기의 단면도이다.
도 8을 참조하면, 제1 비교예에 따른 발진기는 자성층(100A) 상에 복수의 패턴된 적층유닛(U2)을 구비하고, 패턴된 적층유닛(U2)은 순차로 적층된 분리층 요소(20A) 및 고정층 요소(30A)를 포함한다. 즉, 도 8의 구조는 도 1과 유사한 구조를 갖지만, 도 1의 자유층 요소(10)를 포함하지 않는다. 이 경우, 고정층 요소(30A)에서 발생된 스트레이 필드(stray field)가 자성층(100A)의 넓은 영역에 광범위하게 인가되기 때문에, 고정층 요소(30A)에 대응하는 자성층(100A) 영역에 인가되는 스트레이 필드(stray field)의 세기는 약할 수 있다. 따라서 고정층 요소(30A)에 대응하는 자성층(100A) 영역의 자기모멘트의 세차운동(precession)을 유도하기 어려울 수 있다. 반면, 본 발명의 실시예에 따른 발진기에서는 도 5를 참조하여 설명한 바와 같이, 고정층 요소(30)의 스트레이 필드(stray field)(F1)가 자성층 요소(10)에 집중적으로 인가될 수 있으므로, 자성층 요소(10)에서 자기모멘트의 세차운동(precession)이 용이하게 유도될 수 있다. 이와 관련해서, 자성층 요소(10)의 두께는 어느 정도 확보되는 것이 유리할 수 있다. 예컨대, 자성층 요소(10)는 적어도 0.5nm 정도의 두께를 가질 수 있다.
도 9는 본 발명의 실시예와 비교되는 제2 비교예에 따른 발진기의 단면도이다.
도 9를 참조하면, 제2 비교예에 따른 발진기는 고정층(300B) 상에 절연 베리어층(200B) 및 자유층(100B)이 순차로 구비된 구조를 갖는다. 자유층(100B) 상에 복수의 전극(1)이 구비된다. 이러한 구조는 종래의 포인트 콘택(point contact) 구조와 유사하나, 절연 베리어층(200B)을 사용한다는 점에서 차이가 있다. 즉, 종래의 포인트 콘택(point contact) 구조에서는 도전성 물질로 형성된 스페이서층을 사용하지만, 도 9의 구조에서는 상기 스페이서층 대신 절연 베리어층(200B)을 사용한다.
도 9와 같은 구조에서, 전극(1)으로부터 고정층(300B)으로 전류(I)를 인가하면, 전류(I)가 자유층(100B)에서 급속히 퍼지기 때문에, 전류 밀도가 급격히 떨어질 수 있다. 이러한 이유로, 도 9의 구조에서는 자유층(100B)의 자기모멘트의 세차운동(precession)을 유도하는 것이 불가능할 수 있다. 이는 종래의 포인트 콘택(point contact) 구조의 발진기에 절연 베리어층을 적용할 수 없는 이유이기도 하다. 반면, 도 1과 같은 본 발명의 실시예에 따른 발진기에서는 분리층 요소(20)가 패터닝되어 있고, 그 아래의 자유층 요소(10)도 패터닝되어 있기 때문에, 전류 퍼짐 현상이 발생하지 않으며, 고정층 요소(30)에서 분리층 요소(20), 자유층 요소(10) 및 그 아래의 베이스 자유층(100) 영역까지 전류 밀도가 유지될 수 있다. 따라서 자유층 요소(10)에서의 세차운동(precession)이 용이하게 유도될 수 있고, 우수한 동작 특성을 나타낼 수 있다.
도 10은 본 발명의 실시예에 따른 발진기의 회로 구성을 예시적으로 보여주는 도면이다. 도 10의 회로 구성은 도 4의 발진기에 대한 것이지만, 이는 도 1의 발진기에도 동일하게 적용될 수 있다.
도 10을 참조하면, 복수의 발진유닛(U1) 중 하나(이하, 제1 유닛)(U1a)에 대응하는 베이스 자유층(100)의 제1 영역(R1)에 제1 전류원(CS1)이 연결될 수 있다. 복수의 발진유닛(U1) 중 다른 하나(이하, 제2 발진유닛)(U1b)에 대응하는 베이스 자유층(100)의 제2 영역(R2)에 제2 전류원(CS2)이 연결될 수 있다. 제1 전류원(CS1)과 베이스 자유층(100)의 제1 영역(R1) 사이에 제1 커패시터(C1)가 연결될 수 있다. 제2 전류원(CS2)과 베이스 자유층(100)의 제2 영역(R2) 사이에 제2 커패시터(C2)가 연결될 수 있다. 제1 및 제2 커패시터(C1, C2)가 공통으로 연결된 신호 결합기(signal combiner)(SC1)가 구비될 수 있다. 신호 결합기(SC1)에 연결된 스펙트럼 분석기(spectrum analyzer)(SA1)가 구비될 수 있다. 복수의 발진유닛(U1)의 고정층 요소(30)는 접지될 수 있다.
제1 전류원(CS1)에서 제1 발진유닛(U1a)으로 소정의 전류가 인가될 수 있다. 이러한 전류에 의해 제1 발진유닛(U1a)의 저항이 주기적으로 변화될 수 있고, 이러한 저항의 주기적 변화에 의한 RF 신호는 제1 커패시터(C1)를 통해 신호 결합기(SC1)로 입력될 수 있다. 이와 유사하게, 제2 전류원(CS2)에서 제2 발진유닛(U1b)으로 인가되는 전류에 의해 제2 발진유닛(U1b)의 저항이 주기적으로 변화될 수 있고, 이러한 저항의 주기적 변화에 의한 RF 신호는 제2 커패시터(C2)를 통해 신호 결합기(SC1)로 입력될 수 있다. 제1 발진유닛(U1a) 및 제2 발진유닛(U1b)의 RF 신호는 신호 결합기(SC1)에 의해 결합되어 스펙트럼 분석기(SA1)로 입력될 수 있다.
도 10의 회로 구조에서는 복수의 발진유닛(U1) 각각에 전류원(CS1, CS2)이 연결되어 있으므로, 복수의 발진유닛(U1) 각각에 입력되는 전류의 세기를 개별적으로 조절할 수 있다. 그러므로 복수의 발진유닛(U1) 각각에 입력되는 전류의 미세 조정에 의해 발진유닛(U1) 각각에서 발생되는 신호를 용이하게 조절할 수 있다.
도 11은 본 발명의 다른 실시예에 따른 발진기의 회로 구성을 예시적으로 보여주는 도면이다. 도 11의 회로 구성은 도 4의 발진기에 대한 것이지만, 이는 도 1의 발진기에도 동일하게 적용될 수 있다.
도 11을 참조하면, 복수의 발진유닛(U1) 각각에 대응하는 베이스 자유층(100)의 복수의 영역(R1, R2)에 공통으로 연결된 전류원(CS10)이 구비될 수 있다. 전류원(CS10)과 베이스 자유층(100)을 잇는 배선에 연결된 커패시터(C10)가 구비될 수 있다. 커패시터(C10)에 연결된 스펙트럼 분석기(SA10)가 구비될 수 있다. 복수의 발진유닛(U1)의 고정층 요소(30)는 접지될 수 있다.
도 11의 회로 구조에서는 하나의 전류원(CS10)을 사용해서 복수의 발진유닛(U1)에 공통으로 전류를 인가하기 때문에, 회로 구성 및 동작방법이 단순화될 수 있다.
한편, 전술한 실시예에 따른 발진기의 원리를 역으로 적용하면, 고주파 신호를 DC 신호로 변환하는 RF 검출기(detector)를 구현할 수 있다. 즉, 도 1 내지 도 4의 구조는 발진기가 아닌 RF 검출기에 적용될 수 있다. 발진기의 원리를 역으로 적용하면 RF 검출기를 구현할 수 있다는 것은 당업자에게 잘 알려진바, 이에 대한 상세한 설명은 생략한다.
도 12a 및 도 12b는 본 발명의 실시예에 따른 발진기의 제조방법을 설명하기 위한 단면도이다. 본 제조방법은 도 1의 구조를 제조하는 방법의 일례이다.
도 12a를 참조하면, 소정의 기판(미도시) 상에 자유층(1000), 분리층(2000) 및 고정층(3000)을 순차로 적층할 수 있다. 자유층(1000)의 물질은 도 1을 참조하여 설명한 베이스 자유층(100)의 그것과 동일할 수 있고, 자유층(1000)의 두께는 도 1의 베이스 자유층(100) 및 자유층 요소(10)의 두께를 합한 두께와 동일할 수 있다. 분리층(2000) 및 고정층(3000)의 물질/두께 등은 도 1을 참조하여 설명한 분리층 요소(20) 및 고정층 요소(30)의 그것과 동일할 수 있다.
도 12b를 참조하면, 고정층(3000), 분리층(2000) 및 자유층(1000)의 상부 일부를 패터닝할 수 있다. 그 결과, 식각되지 않은(즉, 패터닝되지 않은) 자유층(1000)의 하부영역 상에 적어도 하나의 발진유닛(U10)이 형성될 수 있다. 발진유닛(U10)은 패터닝된 자유층(1000)의 상부영역, 패터닝된 분리층(2000) 및 패터닝된 고정층(3000)을 포함할 수 있다.
이러한 방법으로 도 1의 구조를 제조할 수 있다. 그러나 이는 일례에 불과하고, 도 1의 구조를 제조하는 방법은 다양하게 변화될 수 있다. 예컨대, 제1 자유층을 형성한 후, 그 위에 제2 자유층, 분리층 및 고정층을 형성한 다음, 상기 고정층, 분리층 및 제2 자유층을 차례로 식각하여 상기 제1 자유층 상에 발진유닛을 형성할 수도 있다. 이 경우, 상기 제1 자유층 및 상기 제2 자유층의 물질은 서로 다를 수도 있다. 그 밖에도 다양한 변형이 가능할 수 있다.
도 13a 내지 도 13d는 본 발명의 다른 실시예에 따른 발진기의 제조방법을 설명하기 위한 단면도이다. 본 제조방법은 도 4의 구조를 제조하는 방법의 일례이다.
도 13a를 참조하면, 소정의 기판(미도시) 상에 고정층(3000), 분리층(2000) 및 제1 자유층(1000a)을 순차로 적층할 수 있다.
도 13b를 참조하면, 제1 자유층(1000a), 분리층(2000) 및 고정층(3000)을 패터닝하여 적어도 하나의 발진유닛(U20)을 형성할 수 있다.
도 13c를 참조하면, 발진유닛(U20) 사이 및 주위에 절연층(40)을 형성할 수 있다.
도 13d를 참조하면, 발진유닛(U20) 및 절연층(40) 상에 발진유닛(U20)과 콘택되는 제2 자유층(1000b)을 형성할 수 있다. 이러한 방법으로 도 4의 구조를 제조할 수 있다. 그러나 이는 일례에 불과하고, 도 4의 구조를 제조하는 방법은 다양하게 변화될 수 있다.
도 14는 도 1 및 도 12b의 구조를 전체적으로 보여주는 사시도이다. 도 14의 구조를 위?아래로 뒤집은 구조(즉, 역구조)는 도 4 및 도 13d의 구조에 대응될 수 있다. 그러나 도 14의 구조는 일례에 불과하고, 다양한 방식으로 변형될 수 있다. 예컨대, 발진유닛(U1)은 사각 기둥이 아닌 원 기둥 또는 그 밖의 다른 형태로 변형될 수 있고, 발진유닛(U1)의 배열 방식도 달라질 수 있다.
도 15의 (A) 및 (B)는 도 11의 구조를 갖는 발진기에 전류를 인가했을 때, 시간에 따른 제1 및 제2 발진유닛(U1a, U1b)의 저항 변화를 보여주는 그래프이다. 도 15의 (A)는 제1 발진유닛(U1a)의 저항 변화이고, (B)는 제2 발진유닛(U1b)의 저항 변화이다. 도 15는 제1 및 제2 발진유닛(U1a, U1b)이 모두 80nm 의 지름을 갖는 경우에 대한 결과이다. 이때, 제1 및 제2 발진유닛(U1a, U1b) 사이의 간격은 200nm 였다.
도 15를 참조하면, (A)와 (B) 그래프가 거의 동일한 것을 알 수 있다. 이는 제1 발진유닛(U1a)의 저항 변화 특성과 제2 발진유닛(U1b)의 저항 변화 특성이 거의 같다는 것이다. 따라서, 제1 발진유닛(U1a)의 저항 변화에 의한 신호와 제2 발진유닛(U1b)의 저항 변화에 의한 신호는 동기화(synchronization) 될 수 있다.
도 16의 (A) 및 (B)는 도 11의 구조를 갖는 발진기에 전류를 인가했을 때, 시간에 따른 제1 및 제2 발진유닛(U1a, U1b)의 저항 변화를 보여주는 그래프이다. 도 16은 제1 발진유닛(U1a)이 80nm 의 지름을 갖고, 제2 발진유닛(U1b)은 85nm 의 지름을 갖는 경우에 대한 결과이다. 즉, 도 16은 제1 발진유닛(U1a)과 제2 발진유닛(U1b)의 크기가 다소 다른 경우에 대한 결과이다. 이때, 제1 및 제2 발진유닛(U1a, U1b) 사이의 간격은 200nm 였다. 도 16의 (A)는 제1 발진유닛(U1a)의 저항 변화이고, (B)는 제2 발진유닛(U1b)의 저항 변화이다.
도 16을 참조하면, (A)와 (B) 그래프의 높낮이는 다소 차이가 있지만, 이를 제외한 나머지 파형은 거의 동일한 것을 알 수 있다. 이렇게 그래프의 높낮이가 다소 차이가 있더라도 나머지 파형이 거의 동일할 경우, 두 그래프에 대응하는 신호는 동기화(synchronization) 될 수 있다. 이는 제1 발진유닛(U1a)과 제2 발진유닛(U1b)의 크기가 다소 차이가 있더라도, 두 발진유닛(U1a, U1b)에 의한 신호는 동기화될 수 있음을 의미한다. 따라서 제조공정상의 문제(공정 편차)로 두 발진유닛(U1a, U1b)이 서로 다른 크기를 갖는다 하더라도, 신호의 동기화에는 지장이 없을 수 있다.
부가해서, 두 발진유닛(U1a, U1b) 사이의 간격은 약 500nm 이하, 예컨대, 250nm 이하일 수 있다. 두 발진유닛(U1a, U1b) 사이의 간격이 너무 클 경우, 신호의 동기화가 어려울 수 있다. 다시 말해, 신호의 동기화를 달성하기 위해, 두 발진유닛(U1a, U1b) 사이의 간격을 약 500nm 이하, 예컨대, 250nm 이하로 맞출 수 있다. 그러나 여기서 언급한 간격의 범위(즉, 약 500nm 이하)는 예시적인 것이고, 발진유닛(U1a, U1b)의 구성에 따라 적정 간격의 범위는 달라질 수 있다. 또한 신호의 동기화를 이용하지 않을 경우, 발진유닛들(U1a, U1b) 사이의 간격은 500nm 이상일 수도 있다.
상기한 설명에서 많은 사항이 구체적으로 기재되어 있으나, 그들은 발명의 범위를 한정하는 것이라기보다, 구체적인 실시예의 예시로서 해석되어야 한다. 예들 들어, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면, 도 1 내지 도 7의 구조 및 동작방법은 다양하게 변형될 수 있음을 알 수 있을 것이다. 예컨대, 발진기를 구성하는 층들 사이에 또는 발진기의 상하면 중 적어도 하나에 다른 물질층을 추가적으로 구비시킬 수 있음을 알 수 있을 것이다. 또한 도 12a 및 도 12b의 제조방법과 도 13a 내지 도 13d의 제조방법도 다양하게 변형될 수 있음을 알 수 있을 것이다. 때문에 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 의하여 정하여 질 것이 아니고 특허 청구범위에 기재된 기술적 사상에 의해 정하여져야 한다.

Claims (24)

  1. 자화 방향을 변동할 수 있는 베이스 자유층; 및 상기 베이스 자유층에 구비된 적어도 하나의 발진유닛;을 구비하고,
    상기 발진유닛은,
    상기 베이스 자유층에 접촉되고 그보다 좁은 폭을 갖는 자유층 요소;
    상기 자유층 요소와 이격되고 고정된 자화 방향을 갖는 고정층 요소; 및
    상기 자유층 요소와 상기 고정층 요소 사이에 구비된 분리층 요소;를 포함하는 발진기.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 분리층 요소는 절연 물질로 형성된 발진기.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 베이스 자유층, 상기 자유층 요소 및 상기 고정층 요소는 수평 자기이방성(in-plane magnetic anisotropy)을 갖는 발진기.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 베이스 자유층 및 상기 자유층 요소는 수직 자기이방성(perpendicular magnetic anisotropy)을 갖고,
    상기 고정층 요소는 수평 자기이방성(in-plane magnetic anisotropy)을 갖는 발진기.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 자유층 요소는 적어도 0.5nm 의 두께를 갖는 발진기.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 발진유닛은 상기 베이스 자유층의 상면에 구비된 발진기.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 발진유닛은 상기 베이스 자유층의 하면에 구비된 발진기.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 베이스 자유층에 상기 발진유닛이 복수 개 구비된 발진기.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 복수의 발진유닛 중 하나에 대응하는 상기 베이스 자유층의 제1 영역에 연결된 제1 전류원;
    상기 복수의 발진유닛 중 다른 하나에 대응하는 상기 베이스 자유층의 제2 영역에 연결된 제2 전류원;
    상기 제1 전류원과 상기 제1 영역 사이에 연결된 제1 커패시터;
    상기 제2 전류원과 상기 제2 영역 사이에 연결된 제2 커패시터;
    상기 제1 및 제2 커패시터가 공통으로 연결된 신호 결합기; 및
    상기 신호 결합기에 연결된 스펙트럼 분석기;를 더 포함하는 발진기.
  10. 제 8 항에 있어서,
    상기 복수의 발진유닛 각각에 대응하는 상기 베이스 자유층의 복수의 영역에 공통으로 연결된 전류원;
    상기 전류원과 상기 베이스 자유층을 잇는 배선에 연결된 커패시터; 및
    상기 커패시터에 연결된 스펙트럼 분석기;를 더 포함하는 발진기.
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 발진기는 외부 자기장의 인가 없이 동작하도록 구성된 자기장 프리(magnetic field-free) 발진기인 발진기.
  12. 청구항 1에 기재된 발진기의 동작방법에 있어서,
    상기 적어도 하나의 발진유닛의 상기 자유층 요소의 자기모멘트를 세차운동(precession) 시키는 단계; 및
    상기 세차운동에 의한 상기 발진기의 저항 변화를 검출하는 단계;를 포함하는 발진기의 동작방법.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 자기모멘트를 세차운동(precession) 시키는 단계는 상기 발진유닛과 상기 베이스 자유층 사이에 전류를 인가하는 단계를 포함하는 발진기의 동작방법.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 전류는 상기 고정층 요소에서 상기 자유층 요소로 전자가 흐르도록 인가하는 발진기의 동작방법.
  15. 하부영역 및 상부영역을 갖는 자유층을 형성하는 단계;
    상기 자유층 상에 분리층을 형성하는 단계;
    상기 분리층 상에 고정층을 형성하는 단계; 및
    상기 고정층, 상기 분리층 및 상기 자유층의 상부영역을 패터닝하여 상기 자유층의 하부영역 상에 적어도 하나의 발진유닛을 형성하는 단계;를 포함하는 발진기의 제조방법.
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 분리층은 절연 물질로 형성하는 발진기의 제조방법.
  17. 제 15 항에 있어서,
    상기 자유층 및 고정층은 수평 자기이방성(in-plane magnetic anisotropy)을 갖는 발진기의 제조방법.
  18. 제 15 항에 있어서,
    상기 자유층은 수직 자기이방성(perpendicular magnetic anisotropy)을 갖고,
    상기 고정층은 수평 자기이방성(in-plane magnetic anisotropy)을 갖는 발진기의 제조방법.
  19. 제 15 항에 있어서,
    상기 자유층의 상부영역은 적어도 0.5nm 의 두께를 갖는 발진기의 제조방법.
  20. 순차로 적층된 고정층 요소, 분리층 요소 및 자유층 요소를 포함하는 적어도 하나의 발진유닛을 형성하는 단계; 및
    상기 발진유닛 상에 그보다 큰 폭을 갖는 베이스 자유층을 형성하는 단계;를 포함하는 발진기의 제조방법.
  21. 제 20 항에 있어서,
    상기 분리층은 절연 물질로 형성하는 발진기의 제조방법.
  22. 제 20 항에 있어서,
    상기 베이스 자유층, 상기 자유층 요소 및 상기 고정층 요소는 수평 자기이방성(in-plane magnetic anisotropy)을 갖는 발진기의 제조방법.
  23. 제 20 항에 있어서,
    상기 베이스 자유층 및 상기 자유층 요소는 수직 자기이방성(perpendicular magnetic anisotropy)을 갖고,
    상기 고정층 요소는 수평 자기이방성(in-plane magnetic anisotropy)을 갖는 발진기의 제조방법.
  24. 제 20 항에 있어서,
    상기 자유층 요소는 적어도 0.5nm 의 두께를 갖는 발진기의 제조방법.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20170058849A (ko) * 2015-11-19 2017-05-29 삼성전자주식회사 이지 콘 이방성에 기반한 스핀 토크 오실레이터

Families Citing this family (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPWO2013065751A1 (ja) * 2011-10-31 2015-04-02 国立大学法人九州大学 スピン発振装置及びその製造方法
JP6098214B2 (ja) * 2012-02-29 2017-03-22 Tdk株式会社 磁性薄膜発振素子
KR20140103771A (ko) * 2013-02-19 2014-08-27 삼성전자주식회사 자기저항구조와 이를 포함하는 메모리소자 및 이들의 제조방법
US9240546B2 (en) * 2013-03-26 2016-01-19 Infineon Technologies Ag Magnetoresistive devices and methods for manufacturing magnetoresistive devices
WO2015116601A1 (en) * 2014-01-28 2015-08-06 Crocus Technology Inc. Analog circuits incorporating magnetic logic units
US9030783B1 (en) * 2014-02-06 2015-05-12 HGST Netherlands B.V. Phase detection of spin torque oscillator reader excited through parametric excitation
KR102249874B1 (ko) * 2014-06-18 2021-05-11 인텔 코포레이션 조절 가능한 강도를 갖는 결합형 스핀 홀 나노 발진기들
US9825218B2 (en) 2015-10-13 2017-11-21 Board Of Regents, The University Of Texas System Transistor that employs collective magnetic effects thereby providing improved energy efficiency
US10110165B2 (en) * 2016-05-19 2018-10-23 Seagate Technology Llc Solid state microwave generator
US10601368B2 (en) 2016-05-19 2020-03-24 Seagate Technology Llc Solid state microwave generator
US11102583B1 (en) 2019-03-27 2021-08-24 Cirrus Logic, Inc. Current vectoring to electroacoustic output transducers having multiple voice coils
US11026035B1 (en) 2019-04-19 2021-06-01 Cirrus Logic, Inc. Transducer electrical characteristic and state sensing using multiple voice coils

Family Cites Families (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6469878B1 (en) * 1999-02-11 2002-10-22 Seagate Technology Llc Data head and method using a single antiferromagnetic material to pin multiple magnetic layers with differing orientation
US6411476B1 (en) * 1999-10-28 2002-06-25 International Business Machines Corporation Trilayer seed layer structure for spin valve sensor
KR100463616B1 (ko) 2000-08-31 2004-12-29 가부시끼가이샤 도시바 요크형 자기 헤드 및 자기 디스크 유닛
US6351409B1 (en) * 2001-01-04 2002-02-26 Motorola, Inc. MRAM write apparatus and method
US6833982B2 (en) 2001-05-03 2004-12-21 Hitachi Global Storage Technologies Netherlands B.V. Magnetic tunnel junction sensor with a free layer biased by longitudinal layers interfacing top surfaces of free layer extensions which extend beyond an active region of the sensor
US7390584B2 (en) * 2002-03-27 2008-06-24 Nve Corporation Spin dependent tunneling devices having reduced topological coupling
US6909633B2 (en) * 2002-12-09 2005-06-21 Applied Spintronics Technology, Inc. MRAM architecture with a flux closed data storage layer
US7061797B1 (en) * 2004-12-30 2006-06-13 Infineon Technologies Ag Hybrid memory cell for spin-polarized electron current induced switching and writing/reading process using such memory cell
US7502211B2 (en) 2006-01-26 2009-03-10 Hitachi Global Storage Technologies Netherlands B.V. MTJ device with partially milled anti-parallel coupled bottom free layer
US8018011B2 (en) * 2007-02-12 2011-09-13 Avalanche Technology, Inc. Low cost multi-state magnetic memory
US8049567B2 (en) * 2007-11-01 2011-11-01 Johan Persson Circuit for phase locked oscillators
JP5036585B2 (ja) * 2008-02-13 2012-09-26 株式会社東芝 磁性発振素子、この磁性発振素子を有する磁気ヘッド、および磁気記録再生装置
JP5142923B2 (ja) * 2008-09-30 2013-02-13 株式会社東芝 磁性発振素子、磁気センサ及び磁気記録再生装置
US7944738B2 (en) * 2008-11-05 2011-05-17 Micron Technology, Inc. Spin torque transfer cell structure utilizing field-induced antiferromagnetic or ferromagnetic coupling
JP5443783B2 (ja) * 2009-02-24 2014-03-19 株式会社東芝 磁性発振素子
US8320080B1 (en) * 2011-05-31 2012-11-27 Hitachi Global Storage Technologies Netherlands B.V. Three-terminal spin-torque oscillator (STO)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20170058849A (ko) * 2015-11-19 2017-05-29 삼성전자주식회사 이지 콘 이방성에 기반한 스핀 토크 오실레이터

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