KR20150045455A - 스핀 모터 및 스핀 회전 부재 - Google Patents

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Abstract

스핀 회전 부재는 기판과, 기판 상에 설치되고 기판 면내 방향으로 자화된 강자성체로 이루어지는 스핀 주입자와, 기판 상에 스핀 주입자와 이간해서 설치되고 기판 면내 방향으로 자기 모멘트가 회전 가능한 강자성체로 이루어지는 스핀 회전자와, 스핀 주입자와 스핀 회전자 사이에 배치되고, 스핀 주입자 및 스핀 회전자와 직접 또는 절연층을 통해서 접합된 비자성체로 이루어지는 채널부와, 채널부의 스핀의 회전 방향을 제어하는 스핀 회전 제어부를 구비한다.

Description

스핀 모터 및 스핀 회전 부재{SPIN MOTOR AND SPIN ROTARY MEMBER}
본 발명은 스핀 모터 및 스핀 회전 부재에 관한 것이다.
종래, 모터로서 나노 스케일의 소형 모터가 알려져 있다(예를 들면, 특허문헌 1, 2 참조). 특허문헌 1 기재의 모터는 자석을 갖는 회전자와 회전자의 주위를 사방으로부터 둘러싸는 소형의 코일을 갖고, 전자유도를 이용해서 구동한다. 특허문헌 2 기재의 모터는 전극이 접속된 비자성체로 이루어지는 회전자를 갖고, 자이로 자기 효과를 이용해서 구동한다.
일본 특허 공개 2007-069325호 공보 일본 특허 공개 2006-345638호 공보
그러나, 특허문헌 1 기재의 모터에 있어서는 회전자를 복수의 코일로 둘러싸도록 배치 관계를 조정해서 조립할 필요가 있기 때문에 한층 더 소형화를 도모하는 경우에는 제조가 곤란해질 우려가 있다. 또한, 특허문헌 2 기재의 모터에 있어서는 회전자 그 자체에 전류를 인가할 필요성이 있기 때문에 회전자의 회전성을 확보한 상태에서 전극과 결합시키는 특별한 구조가 필요해진다. 이 때문에, 본 기술 분야에서는 간이한 구조의 모터 및 그 모터 등에 이용되는 부재가 요청되고 있다.
본 발명의 일측면에 의한 스핀 회전 부재는 기판과, 기판 상에 설치되고 기판 면내 방향으로 자화(磁化)된 강자성체로 이루어지는 스핀 주입자와, 기판 상에 스핀 주입자와 이간해서 설치되고 기판 면내 방향으로 자기 모멘트가 회전 가능한 강자성체로 이루어지는 원판 형상의 스핀 회전자와, 스핀 주입자와 스핀 회전자 사이에 배치되고 스핀 주입자 및 스핀 회전자와 직접 또는 절연층을 통해서 접합된 비자성체로 이루어지는 채널부와, 채널부의 스핀의 회전 방향을 제어하는 스핀 회전 제어부를 구비한다.
이와 같이 구성함으로써, 예를 들면 강자성체로 이루어지는 스핀 주입자와 비자성체로 이루어지는 채널부에 전류 또는 전압을 인가하면 채널부에 강자성체로 이루어지는 스핀 회전자를 향해서 스핀류가 발생한다. 채널부에 흐르는 스핀은 스핀 회전자의 자기 모멘트에 대하여 스핀 트랜스퍼 토크(Spin-Transfer Torque)로서 작용한다. 이때, 스핀 회전 제어부에 의해 채널부에 흐르는 스핀의 방향을 제어할 수 있기 때문에 스핀 회전자의 자기 모멘트를 회전시킬 수 있다. 따라서, 간이한 구조로 스핀 회전 부재를 실현할 수 있다. 또한, 이 스핀 회전 부재를 이용함으로써, 예를 들면 간이한 구조의 모터를 구성할 수 있다.
일실시형태에서는 스핀 회전 제어부는 채널부와 직접 또는 절연층을 통해서 접합되어도 좋고, 채널부에 전압을 인가해도 좋다. 또한, 스핀 회전 제어부는 원편광을 채널부에 조사해도 좋다. 또한, 스핀 회전 제어부는 스핀 주입자에 인가하는 전압값을 변경해도 좋다. 이와 같이 구성함으로써, 채널부에 흐르는 스핀류를 적절하게 제어할 수 있다.
일실시형태에서는 채널부는 반도체 재료에 의해 형성되어도 좋다. 이와 같이 구성함으로써, 원편광을 채널부에 조사함으로써 스핀의 방향을 제어할 수 있다. 또한, 스핀 궤도 상호 작용을 통한 스핀 제어가 가능해진다.
일실시형태에서는 채널부는 2차원 전자 가스층을 갖고 있어도 좋다. 이와 같이 구성함으로써, 2차원 전자 가스층에 의해 스핀이 공급되기 때문에 채널부에 있어서의 스핀의 각운동량의 전반을 효율적으로 행할 수 있다.
일실시형태에서는 채널부는 축선 방향이 면내 방향을 향하도록 배치된 선형 부재이고, 스핀 회전자는 그 스핀 회전자의 직경이 채널부의 상기 선폭보다 작아도 좋다. 이와 같이 구성함으로써, 스핀 회전자에 대한 스핀의 각운동량의 전반을 효율적으로 행할 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 의한 스핀 모터는 기판과, 기판 상에 설치되고 기판 면내 방향으로 자화된 강자성체로 이루어지는 스핀 주입자와, 기판 상에 스핀 주입자와 이간해서 설치되고 기판 면내 방향으로 자기 모멘트가 회전 가능한 강자성체로 이루어지는 스핀 회전자와, 스핀 주입자와 스핀 회전자 사이에 배치되고 스핀 주입자 및 스핀 회전자와 직접 또는 절연층을 통해서 접합된 비자성체로 이루어지는 채널부와, 채널부의 스핀의 회전 방향을 제어하는 스핀 회전 제어부와, 스핀 회전자와 이간해서 대향하여 배치되고 스핀 회전자의 자기 모멘트에 추종하여 회전하는 강자성체로 이루어지는 모터 회전자를 구비한다.
이와 같이 구성함으로써, 스핀 회전자의 자기 모멘트가 회전하면 스핀 회전자에 대향 배치시킨 강자성체로 이루어지는 모터 회전자를 스핀 회전자의 자기 모멘트의 회전에 추종시켜서 회전시키는 것이 가능해진다. 따라서, 스핀 회전자와 모터 회전자를 대향 배치시킨다고 하는 간이한 구조로 스핀 모터를 실현할 수 있다.
일실시형태에서는 스핀 회전자는 원판 형상을 나타내고, 모터 회전자는 회전축이 기판에 직교하도록 배치해도 좋다. 스핀 회전자가 원판 형상인 경우, 기판 면내 방향에 있어서의 스핀 회전자의 자기 이방성을 균일하게 할 수 있기 때문에 스핀 회전자의 자기 모멘트의 기판 면내 방향에 있어서의 회전의 제어를 용이하게 행할 수 있다.
일실시형태에서는 채널부는 기판 상에 형성되고, 스핀 주입자 및 상기 스핀 회전자는 채널부 상에 형성되고, 모터 회전자는 스핀 회전자의 상방에 이간해서 배치되어도 좋다. 이와 같이 구성함으로써, 스핀 모터의 작성이 용이해진다.
(발명의 효과)
이상 설명한 바와 같이, 본 발명의 다양한 측면 및 실시형태에 의하면 간이한 구조의 모터 및 그 모터 등에 이용되는 부재를 제공할 수 있다.
도 1은 일실시형태에 의한 스핀 회전 부재의 사시도이다.
도 2는 도 1의 II-II선을 따른 단면도이다.
도 3은 일실시형태에 의한 스핀 모터를 나타낸 사시도이다.
도 4는 일실시형태에 의한 스핀 회전 부재의 동작 원리를 설명하는 개요도이다.
이하, 첨부 도면을 참조해서 본 발명의 실시형태에 대해서 구체적으로 설명한다. 또한, 도면의 설명에 있어서 동일한 요소에는 동일한 부호를 붙여서 중복되는 설명을 생략한다. 또한, 도면의 치수 비율은 설명의 것과 반드시 일치하지는 않는다.
본 실시형태에 의한 스핀 모터는 소위 스핀 밸브 구조를 응용한 스핀 모터이고, 예를 들면 나노 스케일인 스핀 모터로서 바람직하게 채용되는 것이다. 도 1은 일실시형태에 의한 스핀 모터에 이용되는 스핀 회전 부재의 사시도이다. 도 2는 도 1의 II-II선을 따른 단면도이다.
도 1에 나타내는 바와 같이 스핀 회전 부재(10)는, 예를 들면 채널부(12), 스핀 주입자(14), 스핀 회전 제어부(15) 및 스핀 회전자(16)를 구비하고 있다. 여기에서는 강자성체로 이루어지는 스핀 주입자(14) 및 강자성체로 이루어지는 스핀 회전자(16)를 비자성체로 이루어지는 채널부(12)에 의해 가교한 면내 스핀 밸브 구조가 형성되어 있다. 스핀 주입자(14) 및 스핀 회전자(16)는, 예를 들면 Fe, NiFe 등에 의해 형성될 수 있다. 채널부(12)는, 예를 들면 Si 또는 비소화갈륨(GaAs) 등의 반도체 재료, 또는 Ag 또는 Cu 등의 비자성 금속에 의해 형성될 수 있다. 이하에서는 채널부(12)가 반도체 재료로 형성되었을 경우를 설명한다.
도 1, 2에 나타내는 바와 같이, 채널부(12)는 기판(24) 상에 배치되어 있다. 기판(24)으로서, 예를 들면 반도체 기판이 이용된다. 채널부(12)는 선형 부재이고, 그 축선 방향이 면내 방향을 향하도록 배치되어 있다. 채널부(12)는, 예를 들면 기판(24) 상에 적층시킨 반도체층(20)을 메사 형상으로 가공함으로써 형성된다. 채널부(12)의 선폭은, 예를 들면 10㎛ 이하가 된다. 또한, 채널부(12)의 선폭은, 예를 들면 0.05㎛ 이상이라도 좋다. 또한, 기판(24)과 반도체층(20) 사이에 2차원 전자 가스층(22)을 형성했을 경우에는 2차원 전자 가스층(22) 및 반도체층(20)을 메사 형상으로 가공함으로써 채널부(12)를 형성해도 좋다. 예를 들면, 기판(24)으로서 GaAs 기판을 이용하고, 반도체층(20)을 기판(24)에 전자를 도핑해서 형성했을 경우에는 반도체층(20)과 기판(24) 사이에 2차원 전자 가스층(22)이 형성된다.
스핀 주입자(14)는 기판(24) 상에 설치된다. 스핀 주입자(14)는 선형 부재이며 그 축선 방향이 면내 방향으로 향하도록 배치되고, 면내 방향으로 자화되어 있다. 또한, 여기에서는 스핀 주입자(14)는 채널부(12) 상에 배치되어 있다. 스핀 주입자(14)는 채널부(12)와 교차하도록 배치된다. 이 때문에, 스핀 주입자(14) 및 채널부(12)는 서로 접촉(직접적으로 접합)하고 있다. 스핀 주입자(14)와 채널부(12)가 교차하는 영역이 스핀 주입 영역(스핀 주입 위치)이 된다. 스핀 주입자(14)의 선폭은, 예를 들면 10㎛가 된다. 또한, 스핀 주입자(14)의 선폭은, 예를 들면 0.05㎛ 이상이라도 좋다.
스핀 회전자(16)는 기판(24) 상에 스핀 주입자(14)와 이간해서 설치된다. 스핀 회전자는 원판 부재이고, 기판 면내 방향으로 자기 모멘트가 향하도록 형성되어 있다. 또한, 원판 부재란 그 수평 단면이 예각부를 갖지 않는 형상인 부재를 의미한다. 원판 부재는, 예를 들면 그 직경이 작은 원판형상(도트 형상)의 부재나 원추형상의 부재라도 좋다. 또한, 원판 부재는, 예를 들면 그 수평 단면이 원형인 판 형상 부재뿐만 아니라 수평 단면이 타원형상인 부재, 수평 단면이 다각형이고 각의 각도가, 예를 들면 180도에 가까운 매우 큰 다각형이 되는 부재를 포함한다. 여기에서는 스핀 회전자(16)는 채널부(12) 상에 배치되어 있다. 스핀 회전자(16)는 채널부(12)와 접촉(직접적으로 접합)되어 있다. 여기에서는 스핀 회전자(16)는 그 직경이 채널부(12)의 선폭보다 작아지게 형성되어 있다. 스핀 회전자(16)의 직경은, 예를 들면 10㎛ 이하가 된다. 또한, 스핀 회전자(16)의 직경은, 예를 들면 0.05㎛ 이상이라도 좋다.
이와 같이, 스핀 주입자(14)와 스핀 회전자(16) 사이에 채널부(12)가 배치된 면내 스핀 밸브 구조로 되어 있다. 스핀 주입자(14)의 일단부에는 전류 또는 전압 인가용의 단자부(14a)가 형성되고, 채널부(12)의 일단부[양단부 중 스핀 주입자(14)에 가까운 단부]에는 전류 또는 전압 인가용의 단자부(12a)가 형성되어 있다.
스핀 회전 제어부(15)는, 예를 들면 전압 제어부 및 전압 인가용 단자를 구비하고 있다. 스핀 회전 제어부(15)는 채널부(12)에 접속되어 있다. 예를 들면, 스핀 회전 제어부(15)는 채널부(12) 상의 영역이고, 스핀 주입자(14)와 스핀 회전자(16) 사이에 위치하는 영역과 직접 접합되어 있다. 스핀 회전 제어부(15)는 채널부(12)의 스핀의 회전 방향을 제어하기 때문에 채널부(12)에 전장 또는 자장을 인가 가능하게 구성되어 있다. 스핀 회전 제어부(15)는, 예를 들면 대략 직육면체를 나타내고, 채널부(12)의 길이 방향에 직교하는 방향의 폭이, 예를 들면 10㎛ 이하가 된다. 또한, 채널부(12)의 길이 방향에 직교하는 방향의 폭은, 예를 들면 0.1㎛ 이상이라도 좋다. 또한, 여기에서는 스핀 회전자(16)는 채널부(12)의 길이 방향에 직교하는 방향의 폭이 채널부(12)의 선폭 이하가 되도록 형성되어 있다.
도 3은 일실시형태에 의한 스핀 모터를 나타낸 사시도이다. 도 3에 나타내는 바와 같이, 스핀 모터(40)는 스핀 회전 부재(10)와 모터 회전자(30)를 구비한다. 모터 회전자(30)는 강자성체 재료에 의해 형성되고, 스핀 회전자(16)의 상방에 스핀 회전자와 이간되어 대향하여 배치되어 있다. 모터 회전자(30)는 스핀 회전자(16)의 누설 자장이 전달되는 범위에 배치되면 좋고, 스핀 회전자(16)로부터, 예를 들면 수십 ㎚ 이하의 범위에 배치된다. 즉, 모터 회전자(30)는 스핀 회전자(16)의 자기 모멘트에 추종해서 회전 가능한 위치에 배치되어 있다. 모터 회전자(30)는, 예를 들면 대략 원판 형상을 나타내고 그 회전축이 기판(24)에 직교하도록 배치되어 있다. 또한, 모터 회전자(30)의 형상은 대략 원판 형상으로 한정되는 것은 아니고, 예를 들면 막대 형상 부재 등이라도 좋다. 모터 회전자(30)에는 모터 회전자(30)의 회전 운동을 전달시키는 막대 형상 부재 등이 접속되어 있다. 모터 회전자(30)의 직경은, 예를 들면 10㎛ 이하가 된다. 또한, 모터 회전자(30)의 직경은, 예를 들면 0.1㎛ 이상이라도 좋다.
상기 구성을 갖는 스핀 회전 부재(10) 및 모터 회전자(30)는 이하와 같이 동작한다. 도 4는 일실시형태의 스핀 모터(40)의 동작 원리를 설명하기 위한 개략도이다. 우선, 스핀 주입자(14)의 단자부(14a)와 채널부(12)의 단자부(12a) 사이에 전류가 인가된다. 이에 따라, 도 4에 나타내는 바와 같이 스핀 주입자(14)의 자화방향과 반평행이 되는 스핀이 채널부(12)에 주입된다. 채널부(12)에 주입된 스핀은 채널부(12)의 양단부로 확산된다. 이때, 확산되는 스핀과는 반평행의 스핀이 스핀 회전자(16)측으로부터 스핀 주입자(14)측을 향해서 흐른다. 이 때문에, 전하를 수반하지 않는 스핀류가 스핀 주입자(14)측으로부터 스핀 회전자(16)측을 향해서 발생한다. 채널부(12)에 흐르는 스핀은 스핀 궤도 상호 작용에 의해 세차 운동하고 있고, 이 스핀 궤도 상호 작용이 스핀 회전 제어부(15)에 의해 인가된 전압에 의한 전계에 의해 제어된다. 즉, 채널부(12)에 흐르는 스핀의 방향은 스핀 회전 제어부(15)의 인가 전압에 의해 변경된다. 여기에서는 스핀의 방향이 시간에 따라 기판 면내 방향에 서서히 Δθ씩 회전하도록 변경된다. 이때, 회전 각도로서 고정값을 설정해도 좋고, 예를 들면 단위 시간당 10°(Δθ=10°) 회전하도록 설정해도 좋다. 또는, 회전 각도를 가변값으로 해도 좋다. 스핀 회전자(16)에 도래하는 스핀류는 시계열로 스핀의 방향이 기판 면내 방향으로 Δθ씩 회전되고 있다. 채널부(12)의 스핀은 스핀 회전자(16)의 자기 모멘트에 스핀 트랜스퍼 토크(Spin-Transfer Torque)를 부여한다. 이 때문에, 스핀류의 스핀의 방향이 시계열로 회전시켜져 있음으로써 스핀 회전자(16)의 자기 모멘트가 회전한다. 이때, 도 3에 나타내는 바와 같이 모터 회전자(30)는 스핀 회전자(16)의 자기 모멘트에 추종해서 회전한다. 이와 같이, 자기 모멘트의 회전을 운동 에너지로 변환함으로써 스핀 모터(40)로서 구동시킬 수 있다. 또한, 예를 들면 스핀 회전자(16)의 수평 단면을 타원형 등 축의 길이에 차가 있는 형상을 채용했을 경우에는 장축 방향으로 자기 모멘트가 향하기 쉬워지기 때문에 초기의 자기 모멘트의 방향을 제어할 수 있다.
상술한 바와 같이, 일실시형태에 의한 스핀 회전 부재(10) 및 스핀 모터(40)에 의하면 모터 회전자(30)를 스핀 회전자(16)의 상방에 이간해서 배치하는 것만으로 자기 모멘트의 회전을 운동 에너지로 변환할 수 있다. 즉, 모터 회전자(30)를 복수의 코일 등으로 둘러싸도록 배치 관계를 조정해서 조립할 필요가 없고, 또한 모터 회전자(30) 그 자체에 전류를 인가할 필요성이 없기 때문에 간이한 구조의 모터로 할 수 있다.
또한, 일실시형태에 의한 스핀 회전 부재(10) 및 스핀 모터(40)에 의하면 기판(24) 상에 적층·에칭 등을 행함으로써 제조할 수 있기 때문에 종래의 반도체 기술로 용이하게 제조 가능하다.
또한, 비자성 금속의 스핀 확산 길이는 실온에 있어서 수백 ㎚ 정도이고, 이것에 비해서 반도체는 스핀 확산 길이가 1자리 이상 길다. 이 때문에, 채널부(12)를 반도체 재료로 형성함으로써 스핀 주입자(14)와 스핀 회전자(16)를 다른 비자성체를 채용했을 경우에 비하여 이간해서 형성할 수 있다. 따라서, 다른 비자성 재료를 채용했을 경우에 비하여 제조 공정에 있어서 엄밀한 가공 정밀도가 요구될 일이 없어 용이하게 스핀 회전 부재(10)를 작성하는 것이 가능해진다.
또한, 일실시형태에 의한 스핀 회전 부재(10)에 의하면 채널부(12)를 2차원 전자 가스층(22) 및 반도체층(20)에서 형성함으로써 2차원 전자 가스층(22)으로부터 스핀이 공급되기 때문에 채널부(12)에 있어서의 스핀의 각운동량의 전파를 효율적으로 행할 수 있다.
또한, 일실시형태에 의한 스핀 회전 부재(10)에 의하면 스핀 회전자(16)는 채널부(12)의 길이 방향에 직교하는 방향의 폭이 채널부(12)의 선폭 이하가 되도록 형성되어 있기 때문에 채널부(12)의 스핀의 각운동량을 스핀 회전자(16)에 효율적으로 전파시킬 수 있다.
또한, 일실시형태에 의한 스핀 회전 부재(10)에 의하면 스핀 주입자(14)에 가까운 채널부(12)의 단부에 전류 인가용의 단자부(12a)가 형성되어 있기 때문에, 전하의 흐름을 수반하지 않는 스핀류를 발생시켜 스핀 회전자(16)의 자기 모멘트를 회전시킬 수 있다. 이 때문에, 쥴 열의 발생을 억제할 수 있기 때문에 안정 동작 가능한 스핀 회전 부재(10)로 할 수 있다.
상술한 실시형태는 본 발명에 의한 스핀 회전 부재 및 스핀 모터의 일례를 나타내는 것이고, 실시형태에 의한 스핀 회전 부재 및 스핀 모터에 한정되는 것은 아니며, 변형하거나 또는 다른 것에 적용한 것이라도 좋다.
예를 들면, 상술한 실시형태에서는 스핀 주입자(14), 스핀 회전 제어부(15) 및 스핀 회전자(16)는 채널부(12)와 직접 접합되어 있는 예를 설명했지만, 스핀 주입자(14), 스핀 회전 제어부(15) 및 스핀 회전자(16) 중 적어도 1개가 채널부(12)와 절연층을 통해서 접합되어 있어도 좋다. 이와 같이 구성했을 경우라도 스핀 회전 부재(10)로서 기능시킬 수 있다.
또한, 상술한 실시형태에서는 스핀 주입자(14) 및 스핀 회전자(16)가 채널부(12)보다 상방에 배치되는 예를 설명했지만, 스핀 주입자(14) 및 스핀 회전자(16)는 채널부(12)와 적어도 일부가 접촉한 상태로 되어 있으면 어떻게 배치되어 있어도 좋다. 즉, 스핀 주입자(14) 및 스핀 회전자(16)는 채널부(12)의 측방에 배치되어도 좋다. 또한, 스핀 회전자(16)는 채널부(12)의 선폭 이상이라도 좋다.
또한, 상술한 실시형태에서는 스핀 회전 제어부(15)로서 채널부(12)에 전류를 인가하는 예를 설명했지만, 다른 스핀 회전 제어부를 채용해도 좋다. 예를 들면, 채널부(12)에 원편광을 조사하는 조사부를 스핀 회전 제어부(15)로서 채용해도 좋다. 또한, 이 경우 채널부(12)는 반도체 재료에 의해 형성된다. 이와 같이 형성함으로써, 원편광을 이용하여 스핀의 방향을 제어하는 것이 가능해지기 때문에 채널부(12)에 접촉시키는 부품 점수를 적게 할 수 있다.
또한, 스핀 주입자(14)에 인가하는 전압값을 변경하는 제어부를 스핀 회전 제어부(15)로서 채용해도 좋다. 강자성체 금속과 반도체의 계면에는 쇼트키 장벽이 형성되어 있고, 전자의 에너지와 공명 준위가 일치했을 때에 전류가 크게 흐른다. 스핀 주입자(14)에 인가하는 전압값을 변경함으로써 강자성체 금속/반도체 계면 내에 생성된 공명 준위를 변경할 수 있기 때문에 채널부(12)의 스핀의 방향을 스핀 주입자로의 인가 전압으로 제어할 수 있다. 이와 같이 형성함으로써, 채널부(12)에 접촉시키는 부품 점수를 적게 할 수 있다.
또한, 상술한 실시형태에서는 소위 비국소 수법에 의해 전하의 흐름을 수반하지 않는 스핀류를 발생시켜서 스핀 회전자(16)를 회전시키는 예를 설명했지만, 스핀 회전자(16)에 가까운 채널부(12)의 단부에 전류 인가용의 단자부(12a)를 형성하고, 소위 국소 수법에 의해 전하의 흐름을 수반하는 스핀류를 발생시켜 스핀 회전자(16)의 자기 모멘트를 회전시켜도 좋다. 이 경우, 비국소 수법의 경우에 비해서 전류 밀도를 크게 할 수 있기 때문에 스핀 토크를 크게 하는 것이 가능해진다. 따라서, 효율적으로 스핀 회전자(16)의 자기 모멘트를 회전시킬 수 있다.
또한, 상술한 실시형태에서는 모터 회전자(30)는 스핀 회전자(16)와 이간해서 대향하여 배치되는 예를 설명했지만, 스핀 회전자(16)와 모터 회전자(30)는 이간하고 있는 경우에 한정되지 않는다. 예를 들면, 스핀 회전자(16)와 모터 회전자(30)가 베어링 등을 통해서 접속되어 있어도 좋다. 이와 같이 구성했을 경우라도 스핀 모터로서 기능시킬 수 있다.
상술한 실시형태에서는 스핀 회전 부재(10) 및 스핀 모터(40)의 각 구성 부재의 크기가 마이크로 오더의 부재인 경우도 포함하도록 설명하고 있지만, 각 구성 부재의 크기를 나노 오더로 형성하여 나노 스케일의 스핀 회전 부재(10) 및 스핀 모터(40)로 해도 좋다.
(산업상의 이용 가능성)
스핀 회전 부재(10)는 산업상, 이하와 같은 이용 가능성을 갖고 있다. 스핀 회전 부재(10)는, 예를 들면 상술한 실시형태에 의한 스핀 모터(40)와 같이 미소 모터를 구동하는 모터용의 동력원으로서, MEMS(Micro Electro Mechanical Systems)나, NEMS(Nano Electro Mechanical Systems) 등의 분야에서 이용할 수 있다. 또한, 스핀 회전 부재(10) 및 스핀 모터(40)는 전자·전기분야, 의료 관계 분야 등의 기기 부품, 모터로서 사용할 수 있다.
또한, 스핀 회전 부재(10)는, 예를 들면 원심 분리기의 1부품(원심 분리기용의 부품)으로서 이용하는 것도 가능하다. 스핀 회전 부재(10)를 이용한 원심 분리기는, 예를 들면 회전수가 다른 복수의 스핀 회전자(16)를 배열시켜 자기 비드를 장착한 고분자·생체 재료 등을 스핀 회전자(16)의 자기 모멘트에 추종시켜 회전시키고, 원심력에 의해 분리시키는 구조로 해도 좋다.
또한, 스핀 회전 부재(10)는, 예를 들면 발진기의 1부품(발진기용의 부품)으로서 이용할 수도 있다. 스핀 회전 부재(10)를 이용한 발진기는, 예를 들면 2개의 자기 모멘트의 방향이 일치했을 때에만 전류가 흐르는 자기 저항 효과를 이용해도 좋다. 스핀 회전자(16)와 비자성체 부재를 통해서 접촉시킨 강자성체의 자기 모멘트의 방향과 스핀 회전자(16)의 자기 모멘트의 방향을 이용한 자기 저항 효과에 의해, 스핀 회전자(16)의 회전수에 따라 발진시키는 구조로 해도 좋다.
10 : 스핀 회전 부재 12 : 채널부
14 : 스핀 주입자 15 : 스핀 회전 제어부
16 : 스핀 회전자 24 : 기판
30 : 모터 회전자 40 : 스핀 모터

Claims (10)

  1. 기판과,
    상기 기판 상에 설치되고 기판 면내 방향으로 자화된 강자성체로 이루어지는 스핀 주입자와,
    상기 기판 상에 상기 스핀 주입자와 이간해서 설치되고 기판 면내 방향으로 자기 모멘트가 회전 가능한 강자성체로 이루어지는 원판 형상의 스핀 회전자와,
    상기 스핀 주입자와 상기 스핀 회전자 사이에 배치되고, 상기 스핀 주입자 및 상기 스핀 회전자와 직접 또는 절연층을 통해서 접합된 비자성체로 이루어지는 채널부와,
    상기 채널부의 스핀의 회전 방향을 제어하는 스핀 회전 제어부를 구비하는 것을 특징으로 하는 스핀 회전 부재.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 스핀 회전 제어부는 상기 채널부와 직접 또는 절연층을 통해서 접합되고, 상기 채널부에 전압을 인가하는 것을 특징으로 하는 스핀 회전 부재.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 스핀 회전 제어부는 원편광을 상기 채널부에 조사하는 것을 특징으로 하는 스핀 회전 부재.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 스핀 회전 제어부는 상기 스핀 주입자에 인가하는 전압값을 변경하는 것을 특징으로 하는 스핀 회전 부재.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 채널부는 반도체 재료에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는 스핀 회전 부재.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 채널부는 2차원 전자 가스층을 갖는 것을 특징으로 하는 스핀 회전 부재.
  7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 채널부는 축선 방향이 면내 방향으로 향하도록 배치된 선형 부재이고,
    상기 스핀 회전자는 그 직경이 상기 채널부의 선폭보다 작은 것을 특징으로 하는 스핀 회전 부재.
  8. 기판과,
    상기 기판 상에 설치되고 기판 면내 방향으로 자화된 강자성체로 이루어지는 스핀 주입자와,
    상기 기판 상에 상기 스핀 주입자와 이간해서 설치되고 기판 면내 방향으로 자기 모멘트가 회전 가능한 강자성체로 이루어지는 스핀 회전자와,
    상기 스핀 주입자와 상기 스핀 회전자 사이에 배치되고, 상기 스핀 주입자 및 상기 스핀 회전자와 직접 또는 절연층을 통해서 접합된 비자성체로 이루어지는 채널부와,
    상기 채널부의 스핀의 회전 방향을 제어하는 스핀 회전 제어부와,
    상기 스핀 회전자와 이간해서 대향하여 배치되고, 상기 스핀 회전자의 자기 모멘트에 추종해서 회전하는 강자성체로 이루어지는 모터 회전자를 구비하는 것을 특징으로 하는 스핀 모터.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 스핀 회전자는 원판 형상을 나타내고,
    상기 모터 회전자는 회전축이 기판에 직교하도록 배치되는 것을 특징으로 하는 스핀 모터.
  10. 제 8 항 또는 제 9 항에 있어서,
    상기 채널부는 상기 기판 상에 형성되고,
    상기 스핀 주입자 및 상기 스핀 회전자는 상기 채널부 상에 형성되고,
    상기 모터 회전자는 상기 스핀 회전자의 상방에 이간해서 배치되는 것을 특징으로 하는 스핀 모터.
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