TW201431093A - 自旋閥元件 - Google Patents
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Abstract
自旋閥元件10，係具有：由強磁性體構成的自旋注入元件12；由強磁性體構成的自旋檢出元件16；及由非磁性體構成的通道部14，自旋檢出元件16係配置在與自旋注入元件12分離的位置，通道部14係直接或經由絕緣層連接於自旋注入元件及自旋檢出元件，於通道部形成有剖面積是朝與自旋流正交之方向擴大的自旋擴散部30~34。
Description
本發明係有關一種自旋閥元件。
以往，關於自旋電子學(spinelectronics)的領域，已知使用利用電子之自旋狀態的自旋閥元件(例如，參照專利文獻1)。該自旋閥元件係具備由強磁性體構成的自旋注入元件及自旋檢出元件、和橋接自旋注入元件及自旋檢出元件之由非磁性體所構成的通道部，藉由所謂非局部的手法在自旋注入元件與自旋檢出元件之間的通道部產生不伴有電荷流動的自旋流，檢出在自旋檢出元件與通道部之界面產生的自旋蓄積電壓。又，在自旋閥元件中，自旋流即電子之角動量的流係與和自旋注入元件相隔的距離及自旋的擴散長度相依存地呈指數函數地衰減(例如，參照專利文獻2)。
專利文獻1特開2012-151307號公報
專利文獻2特開2009-158554號公報
在設計自旋閥元件之際，有必要考慮上述自旋流之衰減以設定自旋注入元件和自旋檢出元件之間的長度。即，因為有自旋注入元件和自旋檢出元件之間的長度必須是可檢出衰減後的自旋流之長度的一定的限制，所以在自旋注入元件及自旋檢出元件之配置自由度有限制且被要求可滿足上述限制的加工技術。因此，本技術領域中可抑制自旋流之衰減的自旋閥元件是被企盼的。
本發明之一態樣的自旋閥元件，具有：由強磁性體構成的自旋注入元件；由強磁性體構成的自旋檢出元件；及由非磁性體構成的通道部，自旋檢出元件係配置在與自旋注入元件分離的位置，通道部係直接或經由絕緣層連接於自旋注入元件及前述自旋檢出元件，於通道部形成有剖面積是朝與自旋流正交之方向擴大的自旋擴散部。
藉此構成，當電流或電壓施加於由強磁性體構成的自旋注入元件和由非磁性體構成的通道部時，在通道部會產生朝向自旋檢出元件之自旋流。由於在通道部的一部分形成有剖面積是朝與自旋流正交之方向擴大的自旋擴散部，所以自旋擴散部使得在通道部產生的自旋流在朝與自旋流正交的方向擴散。如此，由於可藉由自旋擴散部的形狀控制自旋流的擴散，所以例如可將自
旋擴散部的形狀作成使從自旋注入元件朝向自旋檢出元件之自旋流比從自旋檢出元件朝向自旋注入元件之自旋流還容易流動的形狀。即，藉由控制自旋擴散部的形狀，可抑制自旋流在所期望方向衰減。由於自旋流之衰減受抑制，故可將自旋注入元件和自旋檢出元件之間擴大，提升設計的自由度。
在一實施形態中，自旋擴散部可形成為，使得從自旋注入元件朝向自旋檢出元件之第1方向的路徑之自旋阻力比起從自旋檢出元件朝向自旋注入元件之第2方向的路徑之自旋阻力還小。
藉此構成，第1方向的路徑之自旋阻力係比第2方向的路徑之自旋阻力還低。因此，朝第1方向流入通道部的自旋流的擴散和朝第2方向流入的自旋流的擴散會產生差異，故可抑制例如第1方向的自旋流之衰減。
在一實施形態中，可為自旋擴散部係具有剖面積最大的前端部，從自旋注入元件側朝向前端部之情況與從前端部朝向前述自旋檢出元件側之情況相比，自旋擴散部在與自旋流正交之方向的剖面積的變化率係較大。
藉此構成，從自旋注入元件側流到擴散部之剖面積最大的前端部之自旋流的擴散程度和從前端部朝自旋檢出元件側流動之自旋流的擴散程度係不相同，能使從自旋注入元件朝向自旋檢出元件之自旋流容易流動。因此可抑制自旋流之衰減。
在一實施形態中，自旋注入元件、自旋檢出元件及通道部係形成於基板上，自旋注入元件及自旋檢出元件可在與基板的主面平行的方向相互地分離配置。如此，在所謂面內自旋閥構造中可抑制自旋流之衰減。
在一實施形態中，由基板的上面觀之，自旋擴散部亦可為，以通過前述剖面積最大的前端部在與自旋流正交之方向延伸的線為基準形成非對稱。如此，因以通過前端部的線為基準將自旋擴散部設為非對稱，所以從自旋注入元件朝向自旋檢出元件流動之自旋流的擴散程度與從自旋檢出元件朝向自旋注入元件流動之自旋流的擴散程度係不相同，例如可使從自旋注入元件朝向自旋檢出元件之自旋流容易流動，故可抑制自旋流之衰減。
在一實施形態中，由基板的上面觀之，自旋擴散部亦可為，以通道部的軸線為基準形成對稱。自旋流係沿著通道部的軸線方向產生。藉由上述構成，由於自旋流的傳遞是以軸線方向為基準成為對稱，故可使朝向軸線方向的自旋流容易流動。
在一實施形態中，在通道部亦可形成複數個自旋擴散部。藉此構成，可更有效率地擴散自旋。
在一實施形態中，亦可使用非局部的手法檢出電壓。藉此構成，可控制不伴有電荷之流動的自旋偏極電子的易流動性。
如以上所說明，依據本發明之一態樣及實施形態，可提供能抑制自旋流之衰減的自旋閥元件。
10‧‧‧自旋閥元件
12‧‧‧自旋注入元件
12a‧‧‧端子部
14‧‧‧通道部
14a‧‧‧端子部
16‧‧‧自旋檢出元件
20‧‧‧基板
30、31、32、33、34‧‧‧自旋擴散部
30a、31a、32a、33a、34a‧‧‧前端部
140、142‧‧‧模型
300、310、320、330、340、302、312、322、332、342‧‧‧自旋擴散部
Su‧‧‧自旋向上
Sd‧‧‧自旋向下
圖1係本發明一實施形態的自旋閥元件之立體圖。
圖2係一實施形態的自旋閥元件之上視圖。
圖3(A)~(E)係表示自旋擴散部的變形例之概要圖。
圖4(A)、(B)係表示模擬中之自旋閥元件與所注入之自旋的關係之概要圖。
圖5(A)、(B)係表示用在模擬的模型之概要圖。
圖6(a)~(e)係表示自旋流傳遞的模擬結果之概要圖。
圖7(a)~(e)係自旋流傳遞的模擬結果之概要圖。
圖8係表示自旋流之電流密度的模擬結果之圖表。
圖9係表示自旋擴散部的前端部大小與自旋流的電流密度變化之關係的模擬結果之圖表。
圖10係表示自旋擴散部的剖面積大小與自旋流的電流密度變化之關係的模擬結果之圖表。
以下，參照所附圖式並就本發明一實施形態作具體說明。此外，在圖式的說明中對相同要素賦予相同符號且省略重複的說明。且圖式的尺寸比例未必與所說明者一致。
一實施形態的自旋閥元件，例如係適合被採用作為具有面內自旋閥構造的元件。圖1為一實施形態
的自旋閥元件10之立體圖。圖2為本實施形態的自旋閥元件10之上視圖。
如圖1及圖2所示，自旋閥元件10具備形成於基板20上之自旋注入元件12、通道部14及自旋檢出元件16。基板20係採用例如Si、GaAs、MgO基板等之半導體或絕緣體基板。自旋注入元件12、通道部14及自旋檢出元件16係以通道部14可橋接自旋注入元件12及自旋檢出元件16的方式形成連接於自旋注入元件12及自旋檢出元件16之面內自旋閥構造。
自旋注入元件12係朝通道部14注入自旋的端子，例如為線形構件。自旋注入元件12係以其軸線方向和面內方向(和基板面平行的方向)一致的方式配置於基板20上。自旋注入元件12係由磁化成指定方向的強磁性體所構成，例如由Fe、NiFe等所形成。圖1所示的自旋注入元件12中之虛線箭頭記號為表示自旋注入元件12的磁化方向。自旋注入元件12的線寬例如為10μm以下。又，自旋注入元件12的線寬亦可為例如0.1μm以上。自旋注入元件12及通道部14係相互地接觸(直接地接合)。亦可在自旋注入元件12的一端部形成用以施加電流或電壓的端子部12a。此外，自旋注入元件12亦可配置於通道部14上。又，自旋注入元件12和通道部14亦可經由絕緣層接合。
自旋檢出元件16為從通道部14檢出自旋的端子，例如是線形構件。自旋檢出元件16係在基板20上且在和基板20的主面平行之方向與自旋注入元件12
分離地配置。自旋檢出元件16係以其軸線方向和面內方向一致的方式配置於基板20上。自旋檢出元件16係由磁化成指定方向的強磁性體所構成，例如由Fe、NiFe等所形成。磁化方向係設為和自旋注入元件12的磁化方向平行或反平行。圖1所示的自旋檢出元件16中的虛線箭頭記號表示自旋檢出元件16的磁化方向，例如，呈現和自旋注入元件12的磁化方向平行之磁化方向。自旋檢出元件16的線寬為例如10μm以下。又，自旋檢出元件16的線寬亦可為例如0.1μm以上。自旋檢出元件16及通道部14係相互地接觸(直接地接合)。此外，自旋檢出元件16亦可配置於通道部14上。又，自旋檢出元件16和通道部14亦可經由絕緣層連接。
通道部14為線形構件且以其軸線L1的方向和面內方向一致的方式配置。通道部14係直接或經由絕緣層連接於自旋注入元件12及自旋檢出元件16。自旋注入元件12及自旋檢出元件16的接合位置為和通道部14的兩端部分離的位置。通道部14係由非磁性體所構成，例如由Si或砷化鎵(GaAs)等之半導體材料，或Ag或Cu等之非磁性金屬所形成。在通道部14的一端部(兩端部中之靠近自旋注入元件12的端部)形成用以施加電流或電壓的端子部14a。通道部14亦可藉由例如將積層於基板20上之半導體層加工成台面狀而形成。通道部14的線寬為例如10μm以下。又，通道部14的線寬亦可為例如0.1μm以上。
在通道部14的一部分形成自旋擴散部，用以控制在通道部14產生的自旋流。此處，作為一例，是在通道部14形成5個自旋擴散部30~34。具體言之，自旋擴散部30~34係形成在自旋注入元件12的接合位置與自旋檢出元件16的接合位置之間。自旋擴散部30~34被形成為，使得在通道部14產生的自旋流中從自旋注入元件12朝向自旋檢出元件16之第1方向L1的路徑之自旋阻力比起從自旋檢出元件16朝向自旋注入元件12之第2方向L2的路徑之自旋阻力還小之形狀。
由於各個自旋擴散部30~34在此處具有相同形狀，故以自旋擴散部30為例作說明。自旋擴散部30係藉由使與從和自旋注入元件12相接的接合部朝向和自旋檢出元件16相接的接合部流動之自旋流正交之方向的通道部14的剖面積擴大得比其他部位的通道部14的剖面積還大而形成。例如，自旋擴散部30係藉由使通道部14的剖面積以通道部14的軸線M1為基準在寬度方向對稱地擴大而形成。藉由使自旋擴散部30之寬度方向的形狀對稱，自旋流的傳遞係以軸線方向為基準成為對稱，故可形成對朝向第1方向L1或第2方向L2的自旋流影響少且對朝向寬度方向的自旋流造成影響的形狀。又，自旋擴散部30具有例如在與自旋流正交之方向有最大剖面積之前端部30a。此外，由基板20的上面觀之，自旋擴散部30係以通過前端部30a在與自旋流正交之方向延伸的線M2為基準形成非對稱。例如，自旋擴散部30形成為，從自旋注入元件12側朝向前端部30a
之情況的剖面積變化率比起從前端部30a朝向自旋檢出元件16側之情況的剖面積變化率還大那樣的形狀。例如，通道部14的兩側部朝寬度方向外側擴大，該擴大的部分由基板20的上面觀之係形成以前端部30a為頂點而成的直角三角形狀。在自旋擴散部30的沿著自旋流之方向的長度，是沒有形成自旋擴散部的通道部14的部分之與自旋流正交之方向的長度之3倍時，上述剖面積亦可以是沒有形成自旋擴散部的通道部14的部分之與自旋流正交之方向的剖面積之1.2倍~3.0倍。此外，前端部30a係與自旋擴散部31~34的前端部31a~34a對應。
具有上述構成的自旋閥元件10係按以下方式動作。此處，利用以下所示之非局部的手法檢出電壓。非局部的手法係不同於對電流流通的部分所產生之電壓作測定之局部的手法，而是使無電流流通的部分產生自旋的擴散傳導且測定藉自旋分極所產生的電位差之手法。
首先，如圖1所示，在自旋注入元件12的端子部12a和通道部14的端子部14a之間施加電流(圖1中白色箭頭記號)。因此，與自旋注入元件12的磁化方向呈反平行的自旋係注入於通道部14。注入於通道部14的自旋係朝通道部14的兩端部傳遞。即，在自旋注入元件12和自旋檢出元件16之間，自旋朝第1方向L1傳遞。此時，在將朝向第1方向L1傳遞的自旋抵消之方向(第2方向L2)會有與朝向第1方向L1傳遞的自旋呈反平行的自旋流動。亦即，例如，如圖1所示，在自旋向上是
朝向第1方向L1傳遞的情況，自旋向下朝第2方向L2流動。因此，在自旋注入元件12與自旋檢出元件16之間雖不存在電荷流動，但會產生朝向第1方向L1的自旋流和朝向第2方向的自旋流。換言之，在自旋注入元件12與自旋檢出元件16之間會產生不伴有電荷之流動的自旋流。
此處，為作對比，茲概略說明在習知的自旋閥元件之通道部產生的自旋流。在習知的自旋閥元件中，朝向第1方向L1的自旋流與朝向第2方向L2的自旋流是以相同傳遞速度流動，兩者因應自旋傳遞的距離呈指數函數地減少。由於朝向自旋向上的逆方向的移動可視為朝向自旋向下的順方向的移動，故以朝向第1方向L1的自旋流與朝向第2方向L2的自旋流之差來表示，整體的自旋流亦因應傳遞距離呈指數函數地減少。
相對地，在通道部14傳遞的自旋係不僅在第1方向及第2方向傳遞，亦藉由自旋擴散部30而朝寬度方向擴散。自旋擴散部30的形狀係形成使朝向第1方向L1的自旋流的擴散程度和朝向第2方向L2的自旋流之擴散程度不同。此處，使朝向第1方向L1的自旋流之擴散程度成為比朝向第2方向L2的自旋流之擴散程度還大。即，使第1方向L1的自旋阻力成為比第2方向L2的自旋阻力還小。因此，朝向第2方向L2的自旋流係比未設有自旋擴散部30的情況難傳遞，另一方面，朝向第1方向的自旋流係比未設有自旋擴散部30的情況容易傳遞。即，朝向第1方向的自旋流之衰減受抑制。因此，
就本實施形態之自旋閥元件10而言，雖然朝向第1方向L1的自旋流與朝向第2方向L2的自旋流是因應自旋傳遞距離呈指數函數地減少，但會抑制朝向第1方向L1的自旋流之衰減，所以朝向第1方向L1的自旋流比起朝向第2方向L2的自旋流在自旋擴散長度上是相對地變長。因此，整體的自旋流之衰減受抑制，結果使自旋流增大。
以上，依據本實施形態的自旋閥元件10，在通道部14的一部分形成有剖面積是朝與自旋流正交之方向擴大的自旋擴散部30，由於該自旋擴散部30的形狀被設成從自旋注入元件12朝向自旋檢出元件16之第1方向L1的自旋流比起從自旋檢出元件16朝向自旋注入元件12之第2方向L2的自旋流還容易流動的形狀，故可抑制第1方向L1的自旋流之衰減。由於通道部14全體的自旋流之衰減受抑制，結果可增大自旋流。因此，能使自旋注入元件和自旋檢出元件之間擴大，故設計的自由度提升。且自旋擴散長度之控制非藉由通道部的材料來控制，而是能藉由形狀來控制，故可設計不被材料所束縛的元件。又因為能透過在基板20上進行積層．蝕刻等製造自旋閥元件10，故可藉由習知的半導體技術容易地製造。
上述實施形態係表示本發明的自旋閥元件之一例。本發明之自旋閥元件不受限於實施形態的自旋閥元件10，亦可為變形或適用於其他者。
例如，在上述實施形態中，係以自旋擴散部30的形狀是通道部14的兩側部朝寬度方向外側擴大、且該擴大的部分由基板20的上面觀之，是以前端部30a為頂點而成的直角三角形狀(棘爪形狀)之例子作說明，但只要以通過前端部30a的線M2為基準呈非對象，則亦可為其他形狀。例如，可為銳角三角形，亦可為鈍角三角形(參照圖3(A))。又，不限於面內方向，亦可為三次元的具有非對稱的形狀。
又，在上述實施形態中，雖以自旋擴散部30的形狀是以通道部14的軸線為基準呈對稱的例子作說明，但亦可為以通道部14的軸線為基準呈非對稱。例如，如圖3(B)所示，亦可為通道部14的兩側部中僅一側部朝寬度方向外側擴大。
又，在上述實施形態中，雖以自旋擴散部30~34構成1個自旋擴散部的例子作說明，但亦可為如圖3(C)所示僅有自旋擴散部30，亦可為具有5個以外的複數個自旋擴散部30。通道部14亦可為在兩側部中的一側部具有1個以上的自旋擴散部30。
又，在上述實施形態中，雖以自旋擴散部30~34具有相同形狀的例子作說明，但亦可如圖3(D)、(E)所示為不同形狀。例如，如圖3(D)所示，自旋擴散部30~34可作成由基板20的上面觀之以前端部30a為頂點的三角形狀有變小的傾向之特徵。又，例如，如圖3(E)所示，自旋擴散部30~34可作成由基板20的上面觀之以前端部30a為頂點的三角形狀有變大的傾向之特徵。
又，自旋閥元件10之各構成構件大小未特別限定，可為微米級構件，亦可為奈米級的構件。
再者，在上述實施形態中，雖以具有面內自旋閥構造之自旋閥元件10為例作說明，但亦可為例如自旋注入元件及自旋檢出元件在積層方向包夾通道部的構造。
以下使用圖4~圖7，為了說明上述效果，針對本發明者所實施的實施例及比較例作敘述。
首先，使用圖4(A)及圖5(A)所示的模型140進行模擬。藉由模型140將自旋閥元件10的通道部14以數值方式再現，針對注入之自旋的擴散利用有限元素法(finite element method)作計算。此外，在模擬中，將自旋的擴散置換成電子的擴散，計算電流密度。
模型140的一端Ip設為施加點，從施加點Ip注入自旋向下Sd。模型140係用以模擬圖中從左朝右產生的自旋向下Sd的自旋流之模型。設長邊軸向的長度L為2500nm、和長邊軸向垂直的方向之寬度W為100nm、厚度為1nm。從施加點Ip到形成有自旋擴散部300的距離li設為100nm。自旋擴散部300~340各自的寬度b設為100nm、高度h為50nm。從在自旋檢出元件側離施加點Ip最遠的自旋擴散部的端點b0到測定點Mp為止的距離lm設為50nm。且材料假設為銅，自旋之緩和的時間常數τ設為12ps。
在上述模型140中，從施加點Ip注入自旋向下Sd。結果顯示於圖6。在圖6，利用圖6(a)~(e)以時間序列表示自旋流的變化。如圖6所示，確認了自旋向下Sd係隨著時間經過從圖中左方朝右方傳遞且在自旋擴散部朝寬度方向擴散。然後，於測定點Mp計算自旋向下Sd的個數，求出電流密度。
其次，使用圖4(B)及圖5(B)所示的模型142進行模擬。模型142係用以模擬圖中從右朝左產生的自旋向上Su的自旋流之模型，與模型140相較之下，在自旋的施加點Ip和測定點Mp呈相反這點有所不同。此外，模型140的自旋擴散部之形成位置和模型142的自旋擴散部之形成位置不同，但這是係用以消除在測定點Mp以後的路徑中因自旋流之反射等的發生所引起的雜訊，並非實質的差異。使用模型142，將相對於自旋閥元件10的通道部14，自旋的施加點Ip和測定點Mp配置在相反側之構造以數值方式再現。
在上述模型142中，從施加點Ip注入自旋向上Su。結果顯示於圖7。在圖7，利用圖7(a)~(e)以時間序列表示自旋流的變化。如圖7所示，確認了自旋向上Su係隨著時間經過從圖中右方朝左方傳遞且在自旋擴散部朝寬度方向擴散。更確認了其擴散程度係與在模型140所模擬的情況不同。即，確認了由於具備在上述實施形態所說明之自旋擴散部，所以可在從自旋注入元件朝向自旋檢出元件之自旋流與從自旋檢出元件朝向自旋注入元件之自旋流之擴散程度上賦予變化。然後，於測定點Mp計算自旋向上Su的個數，求出電流密度。
進行除了高度h是0這點不同外其餘皆和實施例相同的模擬。
由以上獲得實施例1的模擬結果及比較例1的模擬結果。評價係為，從在測定點Mp計測到之自旋向上與自旋向下的個數差設定電流密度的值。結果顯示於圖8。
圖8中顯示實施例1的模擬結果。藉圖8表示實施例1和比較例1的電流密度之時間變化。圖8的縱軸係表示藉由從自旋向下Sd的個數減去自旋向上Su的個數所獲得之電流密度的差。圖8的橫軸顯示在模擬中之時間經過。
如圖8所示，實施例1的電流密度之差係顯示有限的值。即，確認了在從自旋注入元件朝向自旋檢出元件之自旋流的傳遞和從自旋檢出元件朝向自旋注入元件之自旋流的傳遞上會產生差異。且比較例1的電流密度之差為0。由此可確認藉由控制擴散部的形狀能抑制自旋流之衰減。
進行除了寬度b是300nm、高度h是10nm、20nm、30nm、40nm、50nm、60nm、70nm、75nm、80nm、90nm、及100nm這點不同外其餘皆和實施例1相同的模擬。
由以上獲得實施例2的模擬結果。評價係為，從在測定點Mp計測到之自旋向上與自旋向下的個數差設定電流密度的值。結果顯示於圖9。
圖9中顯示實施例2的模擬結果。藉圖9表示實施例2的電流密度之時間變化。圖9的縱軸係表示藉由從自旋向下Sd的個數減去自旋向上Su的個數所獲得之電流密度的差。圖9的橫軸顯示在模擬中之時間經過。又，圖9的插入圖係時間在6.30ps附近之放大圖。
如圖9所示，實施例2中之各高度h的電流密度差係顯示有限的值。因此，寬度b是寬度W的3倍時，自旋擴散部的剖面積亦可形成為，沒有形成自旋擴散部的通道部的部分中與自旋流正交的方向之剖面積的1.2倍~3.0倍。即，確認了在自旋擴散部由通道部的上面觀之是以前端部為頂點而成的直角三角形狀之情況下，在與直角三角形狀的通道部平行之一邊長度是與通道部的和自旋流正交之方向的長度之3倍時，亦可擴大上述自旋擴散部使自旋擴散部的剖面積成為1.2~3.0倍。
進行除了寬度b是100nm、150nm、200nm、250nm、300nm、350nm、400nm、450nm、高度h是50nm、60nm、70nm、75nm、80nm這點不同外其餘皆和實施例1相同的模擬。
由以上獲得實施例3的模擬結果。評價係為，從在測定點Mp計測到之自旋向上與自旋向下的個數差設定電流密度的值。結果顯示於圖10。
圖10中顯示實施例3的模擬結果。圖10的各軸為，軸b表示自旋擴散部的寬度，軸h表示自旋擴散部的高度，能量差異(Energy Difference)軸係表示藉由從自旋向下Sd的個數減去自旋向上Su的個數所獲得之電流密度的差。
圖10係表示各高度h和寬度b中，電流密度之差最大的高度h和寬度b的組合。且顯示那時的電流密度之差值。由此可確認在使自旋擴散部的高度和底邊的長度變化之情況，藉由讓自旋的擴大區域存在於通道部會使自旋向上及自旋向下的流產生刻意的差。
自旋閥元件10在產業上可利用如下。例如，可作為奈米級的電路中的電阻元件利用在MEMS(Micro Electro Mechanical Systems；微機電系統)、NEMS(Nano Electro Mechanical Systems；奈米機電系統)等之領域。且自旋閥元件10係可作為電子．電氣領域、醫療相關領域等之機器零件、元件來使用。
10‧‧‧自旋閥元件
12‧‧‧自旋注入元件
12a‧‧‧端子部
14‧‧‧通道部
14a‧‧‧端子部
16‧‧‧自旋檢出元件
20‧‧‧基板
30、31、32、33、34‧‧‧自旋擴散部
30a、31a、32a、33a、34a‧‧‧前端部
L1‧‧‧第1方向(軸線)
L2‧‧‧第2方向
Claims (8)
- 一種自旋閥元件，具有：由強磁性體構成的自旋注入元件；由強磁性體構成的自旋檢出元件；及由非磁性體構成的通道部，前述自旋檢出元件係配置在與前述自旋注入元件分離的位置，前述通道部係直接或經由絕緣層連接於前述自旋注入元件及前述自旋檢出元件，於前述通道部形成有剖面積是朝與自旋流正交之方向擴大的自旋擴散部。
- 如請求項1之自旋閥元件，其中前述自旋擴散部係形成為，從前述自旋注入元件朝向前述自旋檢出元件之第1方向的路徑之自旋阻力比從前述自旋檢出元件朝向前述自旋注入元件之第2方向的路徑之自旋阻力還小。
- 如請求項1或2之自旋閥元件，其中前述自旋擴散部係具有前述剖面積成為最大的前端部，從前述自旋注入元件側朝向前述前端部之情況與從前述前端部朝向前述自旋檢出元件側之情況相比，前述自旋擴散部在與前述自旋流正交之方向的剖面積的變化率係較小。
- 如請求項1至3中任一項之自旋閥元件，其中前述自旋注入元件、前述自旋檢出元件及前述通道部係形成於基板上， 前述自旋注入元件及前述自旋檢出元件係在和基板的主面平行之方向相互地分離地配置。
- 如請求項4之自旋閥元件，其中由前述基板的上面觀之，前述自旋擴散部係以通過前述剖面積最大的前端部且在與前述自旋流正交之方向延伸的線為基準形成非對稱。
- 如請求項5之自旋閥元件，其中由前述基板的上面觀之，前述自旋擴散部係以前述通道部的軸線基準形成對稱。
- 如請求項1至6中任一項之自旋閥元件，其中在前述通道部形成複數個前述自旋擴散部。
- 如請求項1至6中任一項之自旋閥元件，其中使用非局部的手法檢出電壓。
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