WO2011089692A1

WO2011089692A1 - スピン波デバイス

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Publication number: WO2011089692A1
Application number: PCT/JP2010/050624
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Inventors: 剛近藤; 博史森瀬; 中村　志保
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2010-01-20
Filing date: 2010-01-20
Publication date: 2011-07-28
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Abstract

　ＬＳＩに集積化が可能でかつ周波数特性の設計自由度の高いスピン波デバイスを実現することを可能にする。スピン波デバイスは、入力インパルス信号を伝える１本の入力配線と、下地層を含む多層膜と、前記多層膜上に設けられ前記入力インパルス信号を受けることによりスピン波を発生し、前スピン波を伝搬する第１の磁性層と、前記第１の磁性層上に一直線上に配列されるとともに前記入力配線に接続され、前記入力インパルス信号を前記第１の磁性層に伝える複数の入力電極と、前記第１の磁性層中を伝搬した前記スピン波を検出する複数の検出電極であって、前記複数の入力電極が配列された前記直線からの距離が異なるようにそれぞれが前記第１の磁性層上に設けられた複数の検出電極と、を備え、検出電極の個数をｎ（ｎ≧２）とし、第ｉ（ｎ≧ｉ≧１）番目の検出電極の直線からの距離をＬ_ｉとし、スピン波の群速度をＶｇとし、前記入力インパルス信号のパルス周期をｔ_０とすると、隣接する第ｉ（ｎ－１≧ｉ≧１）番目の検出電極と第ｉ＋１番目の検出電極と間の直線に直交する方向における距離ｄは、ｄ＝Ｖｇ×ｔ_０と表される。

Description

スピン波デバイス

　本発明は、スピン波デバイスに関する。

　高周波電気信号用のフィルタがスピン波の一種である静磁波を用いて実現されている（例えば、非特許文献１参照）、この非特許文献１に記載されている静磁波フィルタは、ガドリニウムガリウムガーネット基板（以下、ＧＧＧ基板とも云う）上にエピタキシャル成長されたイットリウム鉄ガーネット薄膜（以下、ＹＩＧ薄膜とも云う）と、下部全面に電気的接地電極を有し上面に２つの金属細線トランデューサを有する誘電体基板と、を備えている。静磁波フィルタ内ではＹＩＧ薄膜の表面と、誘電体基板上のトランデューサは互いに接するように配置される。

　入力トランデューサに入力された高周波電気信号はその周り（近傍）に高周波磁界を発生させる。入力トランデューサの近傍に発生した高周波磁界はＹＩＧ薄膜の一部に磁気モーメントの歳差運動を誘起する。誘起された歳差運動はスピン波としてＹＩＧ薄膜内を出力トランデューサまで伝搬する。出力トランデューサまで伝搬されたスピン波は入力とは反対の過程によって出力トランデューサ内に高周波電気信号を誘起する。その結果、この静磁波フィルタは、入力トランデューサで励起されかつ出力トランデューサで検出できるスピン波の周波数帯域にある電気信号を透過する帯域制限フィルタとして動作する。

　また、非特許文献２には、複数の電極から構成される出力トランデューサを用いた静磁波フィルタが報告されている。入力トランデューサからの距離が異なる位置に入検出電極を配置し、電極の長さとその内部を流れる電流の向きによってスピン波信号の重ね合わせの制御と、検出信号の重み付けとを行うことで所望の周波数特性を持つフィルタを作ることができる。

"Magnetostatic waves and their applications"by P. Kabos and V. S. Stalmachov (Chapman & Hall, 1994, London). Y. J. Ataiiyan et. al., "MSSW transversal filters on current weighting in narrow (10μm) Transducers", IEEE MTT-S Digest, 576 (1986).

　しかしながら、これらのフィルタは集積化の点で問題があった。発生させる静磁波の波長はトランデューサの電極の幅に依存しており、１μｍ程度の幅では短波長で伝搬速度の速い交換スピン波が励起されるので小型化が難しい。加えて静磁波フィルタに用いるスピン波伝搬媒体にはスピン歳差運動が緩和し難い特性が要求され、これまでＹＩＧ薄膜が最もよく用いられてきた。この材料は、混載などの方法によってＬＳＩ（大規模集積回路）と、静磁波フィルタとを集積化することに対して非常に大きな障壁となっている。ＹＩＧ薄膜はＧＧＧ結晶基板の上にエピタキシャル成長によって成膜される結晶性薄膜である。そして、特定の結晶基板へのエピタキシャル成長を通常のＬＳＩの作製プロセスで実現することができず、事実上静磁波フィルタのＬＳＩへの集積化は不可能な状況にある。

　また、静磁波フィルタには、特性面においても課題が存在する。トランデューサの動作原理より、フィルタで処理する信号の周波数とスピン波の周波数とが同じになるため、ＹＩＧ薄膜中の静磁波の伝搬特性がフィルタの特性に直接反映される。このことはフィルタの設計に大きな制限を与える。例えば、帯域制限フィルタを設計する場合、遮断周波数は高周波側ではトランデューサの静磁波励起および検出帯域によって、低周波数側は静磁波の周波数帯域幅によってそれぞれ制限される。特に後者は材料に依存するため、ＹＩＧ薄膜または類似する材料を用いる限り、低周波数側へ帯域を伸ばすことが困難であった。

　本発明は、上記事情を考慮してなされたものであって、ＬＳＩに集積可能でかつ周波数特性の設計自由度が高いスピン波デバイスを提供することを目的とする。

　本発明の第１の態様によるスピン波デバイスは、入力インパルス信号を伝える１本の入力配線と、下地層を含む多層膜と、前記多層膜上に設けられ前記入力インパルス信号を受けることによりスピン波を発生し、前スピン波を伝搬する第１の磁性層と、前記第１の磁性層上に一直線上に配列されるとともに前記入力配線に接続され、前記入力インパルス信号を前記第１の磁性層に伝える複数の入力電極と、前記第１の磁性層中を伝搬した前記スピン波を検出する複数の検出電極であって、前記複数の入力電極が配列された前記直線からの距離が異なるようにそれぞれが前記第１の磁性層上に設けられた複数の検出電極と、を備え、前記検出電極の個数をｎ（ｎ≧２）とし、第ｉ（ｎ≧ｉ≧１）番目の検出電極の前記直線からの距離をＬ_ｉとし、前記スピン波の群速度をＶｇとし、前記入力インパルス信号のパルス周期をｔ_０とすると、隣接する第ｉ（ｎ－１≧ｉ≧１）番目の検出電極と第ｉ＋１番目の検出電極と間の前記直線に直交する方向における距離ｄは、ｄ＝Ｖｇ×ｔ_０と表されることを特徴とする。

　本発明によれば、ＬＳＩに集積化が可能でかつ周波数特性の設計自由度の高いスピン波デバイスを提供することができる。

第１実施形態によるスピン波デバイスを示す上面図。第１実施形態によるスピン波デバイスを示す断面図。第１実施形態の第１変形例によるスピン波デバイスを示す上面図。第１実施形態の第２変形例によるスピン波デバイスを示す断面図。入力信号を示す図。第１実施形態のスピン波デバイスを有限インパルス応答フィルタに適用した一具体例を示す平面図。第１実施形態の第３変形例によるスピン波デバイスを示す断面図。第１実施形態の第４変形例によるスピン波デバイスを示す断面図。第１実施形態の第５変形例によるスピン波デバイスを示す断面図。第１実施形態の第６変形例によるスピン波デバイスを示す断面図。第１実施形態の第７変形例によるスピン波デバイスを示す断面図。図１２（ａ）乃至図１２（ｃ）は、磁性層１８と磁性層１５の磁化の向きを示す断面図。第２実施形態によるスピン波デバイスを示す断面図。第２実施形態における信号の重み付け方法を説明する図。第２実施形態のスピン波デバイスを有限インパルス応答フィルタに適用した一具体例を示す平面図。第２実施形態の一変形例によるスピン波デバイスの出力部を示す断面図。

　本発明の実施形態を以下に図面を参照して説明する。

（第１実施形態）
　本発明の第１実施形態によるスピン波デバイスを図１および図２に示す。図１および図２はそれぞれ、本実施形態のスピン波デバイス１の上面図および断面図である。

　本実施形態のスピン波デバイス１は基板１０上に設けられていて、基板１０との密着性および良質な薄膜を実現しかつ導電性の下地層１２と、下地層１２の第１の領域上に設けられた少なくとも２層の薄膜が積層された多層積層膜１３と、この多層積層膜１３上に設けられた磁性層１８と、を備えている。この磁性層１８上には、図１に示すように、一直線状に配列された入力電極２０_１～２０_ｍ（ｍ≧１）の組２０が設けられているとともに、入力電極の組２０からの距離がそれぞれ異なるように配列された検出電極２２_１～２２_ｎ（ｎ≧１）の組２２が設けられている。ここで、検出電極２２_１～２２_ｎ（ｎ≧１）の、入力電極の組２０からの距離とはそれぞれ、入力電極２０_１～２０_ｍ（ｍ≧１）が配列された直線２５までの距離Ｌ_ｉ、すなわち各検出電極２２_ｉ（ｉ＝１，・・・，ｎ）の中心から上記直線２５への垂線の長さＬ_ｉを意味する。各入力電極２０_ｉ（ｉ＝１，・・・，ｍ）および各検出電極２２_ｊ（ｊ＝１，・・・，ｎ）はそれぞれ、ドット形状の接触面を有し、この接触面を介して磁性層１８と接続する。各入力電極２０_ｉ（ｉ＝１，・・・，ｍ）および各検出電極２２_ｊ（ｊ＝１，・・・，ｎ）と、磁性層１８と直接に接触しても構わないし、導電層（後述のキャップ層）を介して接触してしてもよい。なお、本明細書では、「ドット形状」とは、円形、楕円形、四角形、多角形等を意味する。

　これらの入力電極２０_１～２０_ｍおよび検出電極２２_１～２２_ｎはそれぞれの上面が露出するように絶縁層２４に覆われている。上面が露出された入力電極２０_１～２０_ｍは絶縁層２４上に設けられた入力配線２６に電気的に接続され、検出電極２２_１～２２_ｎは絶縁層２４上に設けられた出力配線２８に電気的に接続される。また、多層積層膜１３が設けられていない下地層１２の第２の領域上に、下地層１２と電気的に接続するＧＮＤ電極３０が設けられている。なお、本実施形態においては、ＧＮＤ電極３０は、下地層１２上に設けられたが、積層多層膜１３のうちの、最上層を除くある導電性の層上に設けてもよい。

　入力配線２６は入力電極２０_１～２０_ｍの配列方向と並行で、その幅は、入力電気信号による電磁誘導の影響を避けるため、入力電極２０_１～２０_ｍに入力された電流によって生成されるスピン波の波長の少なくとも２倍の長さを有するように構成することが望ましい。

　また、出力配線２８は、検出電極２２_１～２２_ｎから出力される電気信号を外部へ取り出すため信号の特性に合わせるように構成されることが望ましい。

　なお、本実施形態においては、検出電極は、入力配線２６の片側の領域にのみ配置されていたが、外部接続の容易さを提供するまたは配線の電磁誘導の影響を抑えるために図３に示す第１変形例のように、検出電極２２_１～２２_１０を入力配線２６の両側に配置してもよい。すなわち、検出電極２２_１、２２_３、２２_５、２２_７、２２_９を入力配線２６の左側に配置し、検出電極２２_２、２２_４、２２_６、２２_８、２２_１０を入力配線２６の右側に配置してもよい。なお、図３においては、説明を簡単にするために、検出電極は１０個であったが、この個数に限定されるものではない。また、図３においては、奇数番目の検出電極を入力配線２６の左側に配置し、偶数番目の検出電極を入力配線２６の右側に配置したが、奇数番目と偶数番目の検出電極を混在して入力配線の一方の側と他方の側に配置してもよい。

　また、入力電極の組２０からＧＮＤ電極３０に通電する。すなわち各入力電極２０_ｉ（ｉ＝１，・・・，ｍ）の接触面に略垂直の方向に電圧を印加するか、もしくは電流を流す。これにより引き起こされるスピントルクによって、各入力電極２０_ｉ（ｉ＝１，・・・，ｍ）の接触面下の磁性層１８の領域にスピン波が励起され、磁性層１８中を伝搬する。磁性層１８中を伝搬するスピン波に応じた電気信号が検出電極２２_１～２２_ｎから取り出される。だだし、各入力電極２０_ｉ（ｉ＝１，・・・，ｍ）および各検出電極２２_ｊ（ｊ＝１，・・・，ｎ）におけるドット形状の接触面の最大直径が５００ｎｍを超えて大きい場合には、複雑な多磁区の磁化構造が、各入力電極２０_ｉ（ｉ＝１，・・・，ｍ）および各検出電極２２_ｊ（ｊ＝１，・・・，ｎ）に励起されるため、スピン波制御が困難となり望ましくない。ここで、「最大直径」とは、ドット形状が楕円形の場合は長軸を意味し、四角形または多角形の場合は対角線の最大長さを意味する。

　なお、磁性層１８中を伝搬するスピン波に応じた電気信号を取り出すために、多層膜構造１３は、磁性層を含む構造であってもよい。例えば、図４に示す第２変形例のように、下地層１２と磁性層１８との間に、反強磁性層１４、磁性層１５、およびトンネルバリア層（スペーサ層）１６が積層された積層構造を有していてもよい。磁性層１５の磁化の方向は反強磁性層１４の交換バイアス効果によって磁化の方向が一方向に固定されている。

　入力電極の組２０とＧＮＤ電極３０との間に通電すると、磁性層１５より磁性層１８へスピン偏極した電子が注入され、スピントルクが磁性層１８の磁化に与えられることで、スピン波が発生する。発生したスピン波は磁性層１８中を伝搬して検出電極の組２２の直下まで到達する。この際、検出電極の組２２とＧＮＤ電極３０との間に定電圧電源を用いて定電圧を印加しておくと、スピン波による磁性層１８の磁化の歳差運動によって検出電極の組２２の直下における、磁性層１８／トンネルバリア層１６／磁性層１５からなるトンネル接合の抵抗が変化して、通電電流に変化が生じる。抵抗変化はスピン波の振幅強度におおよそ比例するため、スピン波の強度を電気信号に変換することができる。

　本実施形態においては、入力配線２６を介して各入力電極２０_ｉ（ｉ＝１，・・・，ｍ）に入力される入力信号としては、時間的に離散化された電気信号を想定している。図５に入力信号の一例を示す。入力信号は時間間隔ｔ_０のパルスもしくはインパルス信号列から構成され、フィルタとして本実施形態のスピン波デバイスを用いる場合には、入力信号の包絡線が処理を行う対象の信号となる。

　一般に、離散化入力信号に対する有限インパルス応答フィルタの応答関数Ｈ（ｚ）はＺ変換形式を用いて

と表わされる。ここで、重み関数列ｈ（ｋ）（ｋ＝０，１，・・・）を適切に選ぶことで、任意の周波数応答を持ったパッシブなフィルタを実現できる。Ｚ^－１はインパルス信号列の時間間隔ｔ_０分の遅延を表しており、遅延させた信号に重み付けを行い合算して出力信号とする。上記（１）式においては、無限個のインパルス信号列を加算していたが、現実の系においては有限個（例えば、Ｎ＋１個（Ｎ≧１））のインパルス信号列によってフィルタを構成する。

　次に、本実施形態のスピン波デバイス１を有限インパルス応答フィルタに適用した例を図６に示す。この例の有限インパルス応答フィルタにおいては、入力配線２６にはコンデンサを介して入力信号Ｉ_{ｉｎｐｕｔ}が入力され、この入力信号Ｉ_{ｉｎｐｕｔ}は入力電極２０_１～２０_ｍを介して磁性層１８送られ、スピン波が誘起される。この誘起されたスピン波は磁性層１８中を伝搬し、このスピン波に応じた出力信号が検出電極２２_１～２２_ｎから取り出される。検出電極２２_２～２２_ｎ－１には出力配線２８ａが接続され、この出力配線２８ａからコンデンサを介して正側の出力信号Ｉ_ｏｕｔ＋が取り出される。また、出力配線２８ａに対向するように出力配線２８ｂが設けられ、この出力配線２８ｂからコンデンサを介して負側の出力信号Ｉ_ｏｕｔ－が取り出される。なお、図６においては、出力配線２８ｂには検出電極２２_１、２２_ｎが接続されている。

　この例の有限インパルス応答フィルタは、生成するスピン波が入力配線２６の延在する方向と直交する方向に伝搬する平面波と見なせるように、十分な数の入力電極２０_１～２０_ｍを有している。スピン波の伝搬方向における、隣接する検出電極２２_ｉ、２２_ｉ＋１（ｉ＝１，・・・，ｎ－１）間の距離（入力配線２６に直交する方向における検出電極間の中心間距離）ｄは入力信号の時間間隔ｔ_０とスピン波の群速度Ｖｇとの積になるように配置されることが望ましい。

　磁場、電場、光などの外場を磁性層１８に与えてその磁気特性を変調すると群速度も変化する。変調後の群速度をＶｇ’とすると、本例の有限インパルス応答フィルタは、時間間隔ｔ_０’（＝ｄ／Ｖｇ’）の信号に対して元の周波数特性とは異なる特性を持ったフィルタとして動作させることもできる。入力電極２０_１～２０_ｍの組２０に最も近い検出電極を検出電極２２_１、最も遠い検出電極を検出電極２２_ｎとし、その間の検出電極を入力電極の組２０に近い方から順に検出電極２２_ｉ（ｉ＝１，・・・，１）とし、その面積をＡ_ｉ＝Ａ_０×ｈ（ｉ）とする。ここでＡ_０は基準となる検出電極の面積で、検出電極の抵抗変化と出力電流の変化が比例関係とみなせるように適切に設定されることが望ましい。

　入力配線２６を通して入力されたインパルス信号は入力電極２０_１～２０_ｍの直下の磁性層１８にスピン波を誘起する。生成されたスピン波はインパルス形状の波束となって検出電極２２_１～２２_ｎへ伝搬していく。入力された電気インパルス信号列はこのようにしてスピン波のインパルス信号列に変換される。検出電極２２_１～２２_ｎには出力配線２８ａ介して定電圧バイアスＶ_ｂが印加されている。ある時刻Ｔにおいて入力電極２０_１～２０_ｍによって生成されたスピン波インパルスＸ（Ｔ）が検出電極２２_１に到達したとき、各検出電極２２_ｉ（ｉ＝１，・・・，ｎ）において流れる電流に、スピン波に対応する電流変化ΔＩ_ｉが生じる。この電流変化ΔＩ_ｉは次の（２）式で表される。

ここで、ｈ（ｋ）（ｋ＝０，１，・・・）は（１）式で示した重み関数列ｈ（ｋ）（ｋ＝０，１，・・・）を表し、Ｒ_０は接合面積Ａ_０のときの磁性層１８／トンネルバリア層１６／磁性層１５からなるトンネル接合の抵抗を表し、ΔＲはスピン波に対応する上記トンネル接合の抵抗変化を表す。この電流変化ΔＩ_ｉはスピン波インパルスＸ（Ｔ－ｎ×ｔ_０）に比例している。正の重み関数ｈに対応する検出電極はＩ_ｏｕｔ＋に接続され、負の重み関数ｈに対応する電極はＩ_ｏｕｔ－の端子に別々に接続されている。これら二つの出力信号は、図示しない外部の差動増幅回路に接続され、その差（＝Ｉ_ｏｕｔ＋－Ｉ_ｏｕｔ－）の形で出力される。

　なお、周辺回路との電気的特性の整合性を考え、図４に示す第２変形例のスピン波デバイスにおいて、トンネルバリア層１６を、図７に示すように非磁性導電層（スペーサ層）１７に置き換えた構造の第３変形例のスピン波デバイスも、本実施形態と同様の効果を得ることができる。

　トンネルバリア層１６を用いた第２変形例の場合と同様に入力電極とＧＮＤ電極との間にインパルス電気信号を印加することでスピン波インパルス信号を生成することが可能である。また出力に関しても図６で説明した形態にすることによって、巨大磁気抵抗効果（ＧＭＲ）を介してスピン波を検出し、所望の信号を出力することができる。

　本実施形態またはその変形例においては、スピン波の生成はスピン偏極した電流を磁性層１８に通電することで達成される。つまり、スピン偏極した電流を与える磁性層１５と、磁性層１８との間にトンネルバリア層１６もしくは非磁性導電層１７を配置することにより、磁性層１５と磁性層１８との直接的磁気結合を防止しつつスピン偏極した電流を磁性層１８へ導入することが本実施形態またはその変形例において肝要である。したがって、図８に示す第４変形例のスピン波デバイスのように、下地層１２上に磁性層１８を設け、この磁性層１８上に、トンネルバリア層１６、磁性層１５、および反強磁性層１４の順序で積層された多層積層膜１３Ａが設けられた構成としてもよい。この多層積層膜１３Ａは、図１に示す入力電極２０_１～２０_ｍを兼用した構成となっており、積層順序が図４に示す第２変形例の多層積層膜１３と逆の順序となっている。そして、多層積層膜１３Ａは、側面が絶縁層２４によって取り囲まれ、反強磁性層１４の上面が入力配線２６と接続する。この第４変形例においては、検出電極は、磁性層１８の上面に接続する構成となっている。

　また、図９に示す第５変形例のスピン波デバイスであってもよい。この第５変形例のスピン波デバイスは、図８に示す第４変形例において、多層積層膜１３Ａの代わりに、トンネルバリア層１６を非磁性導電層１７に置き換えた多層積層膜１３Ｂを用いた構成を有している。この第５変形例においても、検出電極は、磁性層１８の上面に接続する構成となっている。

　なお、図８および図９で示した第４および第５変形例においては、入力電極側は、磁性層１８と基板１０との間に、基板１０との密着性と良質な薄膜を実現するための薄膜と電気伝導性に優れた薄膜の多層膜を有する下地層１２のみが配置されているが、検出電極側において、トンネル磁気抵抗効果もしくは巨大磁気抵抗効果を介してスピン波を検出する目的で、図４または図７に示すように、磁性層１８と下地層１２との間に、磁性層１８下に設けられたトンネルバリア層１６もしくは非磁性導電層１７と、トンネルバリア層もしくは非磁性導電層下に設けられた磁性層１５と、この磁性層１５下に設けられた反強磁性層との積層構造を有するように配置してもよい。すなわち、検出電極側においては、下地層１２、反強磁性層１４、磁性層１５、トンネルバリア層１６もしくは非磁性導電層１７、および磁性層１８の順に積層される。したがって、この場合、検出電極は、磁性層１８の上面と接続する。

　また、第１実施形態においては、検出電極を用いたスピン波検出をトンネル磁気抵抗効果もしくは巨大磁気抵抗効果を利用して行う。磁性層１８と磁性層１５との間にトンネルバリア層１６もしくは非磁性導電層１７を配置して両層の直接的磁気結合を抑制しつつ、磁性層１５の磁化に対する磁性層１８の磁化の方向の変化をトンネル磁気抵抗効果もしくは巨大磁気抵抗効果によって電流変化に変換することでスピン波検出が実現される。したがって、図１０に示す第６変形例のように、検出電極が、磁性層１８上に設けられたトンネルバリア層１６と、このトンネルバリア層１６上に設けられた磁性層１５と、この磁性層１５上に設けられ磁性層１５の磁化方向を一方向に固定する反強磁性層１４とを有する多層膜構造を有していてもよい。また、トンネルバリア層１６を非磁性導電層１７に置き換えた、図１１に示す第７変形例の多層膜構造を有した検出電極としてもよい。なお、これらの場合において、入力電極側においてスピン波を生成する目的で、図４または図７に示すように、磁性層１８と下地層１２との間に、磁性層１８下に設けられたトンネルバリア層１６もしくは非磁性導電層１７と、トンネルバリア層１６もしくは非磁性導電層１７下に設けられた磁性層１５と、この磁性層１５下に設けられた反強磁性層１４との積層構造を有するように配置してもよい。すなわち、検出電極側においては、下地層１２、反強磁性層１４、磁性層１５、トンネルバリア層１６もしくは非磁性導電層１７、および磁性層１８の順に積層される。したがって、この場合、入力電極は、磁性層１８の上面と接続する。

　また、入力電極として図８に示す構造を有し、検出電極として図１０に示す構造を有するように構成してもよい。また、入力電極として図９に示す構造を有し、検出電極として図１１に示す構造を有するように構成してもよい。

　本実施形態およびその変形例においては、磁性層１８と磁性層１５とを備えている。これらの磁性層１８および磁性層１５における、外部磁界が印加されていない場合の磁化の方向（磁化容易軸）は、膜面に略平行かまたは略垂直となっている。ここで、膜面とは、磁性層１８または磁性層１５の上面を意味する。

　これらの磁性層１８または磁性層１５に用いられる、磁化の向きが膜面に対して略垂直方向となる磁性材料としては、ＦｅＶＰｄ、ＦｅＣｒＰｄ、ＣｏＦｅＰｔ等が挙げられる。すなわち、上記磁性材料としては、鉄（Ｆｅ）、コバルト（Ｃｏ）、ニッケル（Ｎｉ）、マンガン（Ｍｎ）、およびクロム（Ｃｒ）よりなる群から選択された少なくとも一つの元素と、白金（Ｐｔ）、パラジウム（Ｐｄ）、イリジウム（Ｉｒ）、ルテニウム（Ｒｕ）、ロジウム（Ｒｈ）よりなる群から選択された少なくとも一つの元素と、を含む合金を用いることができる。これらの合金は、磁性材料の組成や熱処理により特性を調整することができる。また、ＴｂＦｅＣｏ、ＧｄＦｅＣｏなどの希土類と遷移金属とのアモルファス合金、またはＣｏ／Ｐｔ、Ｃｏ／Ｐｄ、Ｃｏ／Ｎｉの積層構造なども望ましい。

　また、磁化容易軸（磁化の方向）が膜面に対して略平行となる磁性材料としては、例えば、鉄（Ｆｅ）、コバルト（Ｃｏ）、ニッケル（Ｎｉ）、マンガン（Ｍｎ）、クロム（Ｃｒ）よりなる群から選択された少なくとも一つの元素を含む磁性金属が挙げられる。

　磁性層１８および磁性層１５の磁化の向きは図１２（ａ）に示すように、膜面に平行でかつ互いに反平行（逆の向き）となっている配置でもよいし、図１２（ｂ）に示すように磁性層１８の磁化の向きが膜面に垂直となる配置であってもよい。これらの場合、スピン波伝搬特性に面内方向依存性がないので電極の配置などの自由度が広がる。また、図１２（ｃ）に示すように、面内磁化を有する磁性層１８に対して垂直磁化を有する磁性層１５を用いると、電流によってスピン波を誘起する際の立ち上がり速度が著しく速くなり、高速処理を行う上で有利である。

　以上の磁性体を磁性層に用いる場合、磁気異方性と飽和磁化を調整することで磁性層から発生する高周波磁場の周波数をチューニングすることができる。また、ハーフメタルのようにフェルミ面の状態密度を小さくすることでスピン波の減衰率を下げることができる。

　トンネルバリア層の材料としては、アルミニウム（Ａｌ）、チタン（Ｔｉ）、亜鉛（Ｚｎ）、ジルコニウム（Ｚｒ）、タンタル（Ｔａ）、コバルト（Ｃｏ）、ニッケル（Ｎｉ）、シリコン（Ｓｉ）、マグネシウム（Ｍｇ）、鉄（Ｆｅ）よりなる群から選択された少なくとも一つの元素を含む酸化物、窒化物、フッ化物、酸窒化物などが挙げられる。あるいは、ＡｌＡｓ、ＧａＮ、ＡｌＮ、ＺｎＳｅ、ＺｎＯなどの大きなエネルギーギャップを有する半導体を有することが好ましい。また、トンネルバリア層の厚さを約０．２ｎｍ～２．０ｎｍ程度の範囲内の値とすることが、大きな出力信号を得るに当たっては好ましい。

　非磁性導電層の具体的材料としては、銅（Ｃｕ）、金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）、アルミニウム（Ａｌ）、またはこれら銅（Ｃｕ）、金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）、アルミニウム（Ａｌ）よりなる群から選択された少なくとも一つの元素を含む合金を挙げることができる。この場合の層厚は１．５ｎｍ以上、２０ｎｍ以下であると、磁性層１８と磁性層１５とが層間結合せず、かつ、伝導電子のスピン偏極状態は非磁性導電層１７を通過する際に失わせないで済むという利点がある。

　以上説明したように、本実施形態によれば、磁性層１８にインパルス入力電気信号によるスピン波インパルス信号を発生させ、磁性層１８を伝搬してきた異なるタイミングで検出電極に入力される信号を電気信号に変換し合算することで、有限インパルス応答を示す高速動作素子を実現することができる。したがって、ＬＳＩに集積化が可能でかつ周波数特性の設計自由度の高いスピン波デバイスを実現することができる。

（第２実施形態）
　次に、本発明の第２実施形態によるスピン波デバイスを図１３に示す。本実施形態のスピン波デバイス１Ａは、図２に示す第１実施形態のスピン波デバイス１において、出力配線２８として、検出電極２２を挟むように、２個の出力配線２８ａ、２８ｂを設けた構成となっている。第１実施形態においては、検出電極を用いたスピン波の検出はトンネル磁気抵抗効果もしくは巨大磁気抵抗効果を利用して行われている。これに対して、第２実施形態においては、図１３に示すように磁性層１８に接続する検出電極２２を挟むように２つの出力配線２８ａ、２８ｂを設け、２つの出力配線２８ａ、２８ｂ間に生じるスピンホール効果による起電力を出力とする。

　検出電極２２の直下の磁性層１８においてスピン波による磁化歳差運動が生じると、スピンポンピングと呼ばれる現象によって検出電極２２内の伝導電子のスピン偏極率に空間分布が生じる。検出電極２２の磁性層１８に接する部分が最もスピン偏極率が高く、検出電極２２の、磁性層１８と反対側の面に近づくにつれてスピン偏極率が小さくなる。このスピン偏極の空間分布は検出電極２２内に電荷の空間分布も誘起するので、これを電圧として検出することでスピン波信号を電気信号へ変換することができる。

　図１４は一つの検出電極２２とそれに接続された出力配線２８ａ、２８ｂを拡大して上方から見た図である。二つの出力配線２８ａ、２８ｂ間に生じる起電力Ｖ_ｏｕｔの大きさは、検出電極２２と出力配線２８ａ、２８ｂのそれぞれとを接続する２か所の中心を結んだ直線４０と磁性層１８の磁化方向４２との、磁性層１８の面内においてなす角度をθとし、検出電極２２の直下での磁性層１８を伝搬するスピン波の振幅強度をＡとすると、角度θと、振幅強度Ａに依存する。すなわち、起電力Ｖ_ｏｕｔは、Ａｓｉｎθに比例する。この関係を利用すれば、同じ強度のスピン波に対するそれぞれの検出電極２２のスピン波信号から電気信号への変換係数を角度θによって変えることができ、重み付けを実現することができる。以下ではｉ番目の検出電極に対する変換係数をｗ_ｉと表現する。

　第２実施形態のスピン波デバイス１Ａを有限インパルス応答フィルタに適用した例を図１５に示す。図６に示した場合と同様に、スピン波の伝搬方向を基準とした検出電極間の距離（検出電極の中心間距離）は入力信号の時間間隔ｔ_０とスピン波の群速度Ｖｇの積の値になるように配置されることが望ましい。磁場、電場、光などの外場を磁性層１８に与えてその磁気特性を変調すると群速度も変化する。変調後の群速度をＶｇ’とすると、本実施形態は、時間間隔ｔ_０’＝ｄ／Ｖｇ’の信号に対して元の周波数特性とは異なる特性を持ったフィルタとして動作させることもできる。

　なお、スピン波を生成する部分は第１実施形態と同様であり、図１３に示すように磁性層１８と下地層１２との間に磁性層１８に隣接したトンネルバリア層１６もしくは非磁性導電層１７、さらにトンネルバリア層１６もしくは非磁性導電層１７隣接した磁性層１５、この磁性層１５に隣接した反強磁性層１４を持つ構造、もしくは図８、９に示すように入力電極が多層膜構造になっているような形態をとってもよい。第１実施形態と同様の方法で生成されたスピン波インパルス信号は距離に応じた遅延時間後、各検出電極の位置まで到達して変換係数ｗ_ｉに応じた電気信号へ変換される。各検出電極に接続されている２本の出力配線２８ａ、２８ｂは各々出力端子Ａ、Ｂに接続されており、すべての検出電極２２から生じる信号を電気的合算して外部へ出力される。負の重み付けはそれぞれの出力端子に接続されている出力配線の接続位置を入れ替えることで実現される。精度よく大きな信号を得るために、各検出電極の抵抗は出力端子に接続される後段の回路の入力インピーダンスより十分に大きいことが望ましい。

　本実施形態に接続される周辺回路の構成上の理由から、グラウンドループによるノイズ発生を抑えたい場合は、図１６に示すように、検出電極２２と磁性層１８との間にトンネルバリア層２３を挿入することもできる。その場合、トンネルバリア層２３の厚さを約０．２ｎｍ～２．０ｎｍ程度の範囲内の値とすると、スピンポンピングの効果を維持しつつグラウンドループの影響を最小限に抑えることができる。

　図１４、１５においては長方形の検出電極を一例としたが、スピンホール効果による起電力に対する重み付けを容易に設計する観点に立てば、その面内形状は２回の回転対称性もしくは円に代表される高次の回転対称性を有していることが望ましい。

　以上説明したように、本実施形態によれば、磁性層１８にインパルス入力電気信号によるスピン波インパルス信号を発生させ、伝搬してきた異なるタイミングで検出電極に入力される信号を電気信号に変換し合算することで、有限インパルス応答を示す高速動作素子を実現することができる。したがって、ＬＳＩに集積化が可能でかつ周波数特性の設計自由度の高いスピン波デバイスを実現することができる。

　（第１実施例）
　次に、本発明の第１実施例について図４および図６を参照して説明する。この実施例は図４および図６に示すように絶縁層２４を貫通して磁性層１８に隣接する１０個の入力電極２０_１～２０_１０と、同様に絶縁層２４を貫通して磁性層１８に達する９個の検出電極２２_１～２２_９を備えている、タップ数Ｎ＝９の有限インパルス応答低周波数域透過型フィルタである。入力電極２０_１～２０_１０のそれぞれの直径は５０ｎｍである。設計に当たっては目標の特性として、サンプリング周波数ｆ_ｓ＝３．３ＧＨｚのインパルス列からなる包絡線信号に対して、遮断周波数ｆ_ｃ＝１ＧＨｚを想定した。ここでは入力電極側から近い順に数えて検出電極２２_１～検出電極２２_９と呼ぶ。中間の検出電極２２_５は基準となる検出電極であって、その直径は１００ｎｍである。他の検出電極Ａ_ｎ（ｎ＝１，２，３，４，６，７，８，９）の面積Ａ_ｎは検出電極２２_５の面積Ａ_５を基準として次式で設定している。

ここで、遮断角振動数ω_ｃ＝２πｆ_ｃ、サンプリング周期Ｔ＝１／ｆ_ｓである。上記の値が正になる場合は、図６において紙面に向かって下方の検出電極に接続され、負の場合は上方の出力配線に接続される。検出電極の間隔は、スピン波の群速度として１μｍ／ｎｓｅｃ、サンプリング周期Ｔとして３００ｐｓを想定して３００ｎｍとした。

　この実施例の有限インパルス応答低周波数域透過型フィルタは図４に示す積層構造を有している。磁性層１８としてＣｏＦｅＢ、トンネルバリア層１６としてＭｇＯ、磁性層１５としてＣｏＦｅ／ＣｏＦｅＢの２層積層構造を用いた。磁性層１５はＩｒＭｎからなる反強磁性層１４により紙面の左から右へ向かうように磁化が固着される。一方、磁性層１８の磁化は、外部磁界が存在しない場合に、磁性層１５の磁化と反平行となっている。

　本実施例の有限インパルス応答フィルタは、以下のように作製される。まず、ウェーハ（基板）１０上に下地層１２を形成した後、そのウェーハ１０を超高真空スパッタ装置内に配置する。次に、下地層１２上に、ＩｒＭｎからなる反強磁性層１４、ＣｏＦｅ／ＣｏＦｅＢからなる磁性層１５、ＭｇＯからなるトンネルバリア層１６、ＣｏＦｅＢからなる磁性層１８、およびＲｕからなるキャップ層（図示せず）を、この順序で積層する。そして、磁場中でのアニールによりＣｏＦｅ／ＣｏＦｅＢからなる磁性層１５の磁化を固着させた。また室温中で磁場を印加してＣｏＦｅＢからなる磁性層１８の磁化をＣｏＦｅ／ＣｏＦｅＢからなる磁性層１５の磁化方向と反平行に固着させる。

　次に、全面にレジストを塗布し、このレジストを、ＫｒＦを用いるステッパ露光装置によってパターニングし、レジスト中にＧＮＤ電極３０に対応する位置に開口を形成する。そして、上記開口が形成されたレジストをマスクとして、イオンミリング法を用いて、ＧＮＤ電極３０が形成される領域上の反強磁性層１４、磁性層１５、トンネルバリア層１６、磁性層１８、およびＲｕからなるキャップ層（図示せず）を削り取り、下地層１２の上面を露出させる。

　次に、上記キャップ層上にＥＢ（electron beam：電子線）レジストを塗布してＥＢ露光を行い、ＧＮＤ電極３０、入力電極２０_１～２０_１０、および検出電極２２_１～２２_９に対応した開口をＥＢレジストに形成する。そして、ＧＮＤ電極３０、入力電極２０_１～２０_１０、および検出電極２２_１～２２_９に対応した開口をＣｕで埋め込み成膜し、ＥＢレジストを除去することにより、ＧＮＤ電極３０、入力電極２０_１～２０_１０、および検出電極２２_１～２２_９を形成する。

　次に、反強磁性層１４／磁性層１５／トンネルバリア層１６／磁性層１８からなる多層膜構造、ＧＮＤ電極３０、入力電極２０_１～２０_１０、および検出電極２２_１～２２_９を完全に覆うようにＳｉＯ_２層２４を成膜する。その後、ＳｉＯ_２層２４の表面をイオンミリングにより平坦化することでＧＮＤ電極３０、入力電極２０_１～２０_１０、および検出電極２２_１～２２_９の上面を露出させる。

　次に、入力電極２０_１～２０_１０および検出電極２２_１～２２_９のそれぞれに接続される入力配線２６および出力配線２８の形成を行う。入力配線２６と出力配線２８の形成は、全面にレジストを塗布し、このレジストを、ＫｒＦステッパ露光装置を用いてパターニングし、レジスト中に入力電極２０_１～２０_１０および検出電極２２_１～２２_９にそれぞれ接続する開口を形成する。そして、この開口をＣｕで埋め込み成膜した後、レジストを除去し形成する。なお、予め、入力電極に半値幅２００ｐｓのパルス状電流を流し、入力電極に接続したスペクトルアナライザーによる信号解析と距離が異なる信号検出電極にて時間分解検出を行って、伝播するスピン波の中心周波数が約１２．４ＧＨｚ、群速度が０．９８μｍ／ｎｓｅｃであることを確認した。

　次に、入力電極２０_１～２０_１０と検出電極２２_１～２２_９にそれぞれ定バイアス電圧を印加し、繰り返し周波数が３．３ＧＨｚ、半値幅が２００ｐｓインパルスからなるインパルス列を正弦波ｓｉｎ（ωｔ）で振幅変調した信号を容量カップルを通して入力電極へ入力し、正弦波の周波数を５００ＭＨｚから１．５ＧＨｚまで掃引したところ、１ＧＨｚまでは振幅１０μＡの入力信号と同じ正弦波変調インパルス信号が出力端子から得られたが、１ＧＨｚを超えたところで急激に振幅が小さくなり、本実施例の有限インパルス応答低周波数域透過型フィルタが設計通り動作していることを確認できた。

　さらに、紙面に向かって下から上方向へ磁性層１８の磁化の向きと平行な方向に２００Ｏｅの磁場を印加してスピン波の群速度を０．７５μｍ／ｎｓｅｃとした上で、インパルス列の繰り返し周期４００ｐｓとして同様の実験を行ったところ、７５０ＭＨｚの遮断周波数を得ることができ、印加磁場によってフィルタ特性をチューニングできることも確認した。

　（第２実施例）
　次に本発明の第２実施例について説明する。本実施例は、図８および図１０に示すように、入力電極および検出電極が多層膜構造を有する有限インパルス応答低周波数域透過型フィルタである。入検出電極の大きさと配置、個数は第１実施例と同様である。

　この第２実施例の有限インパルス応答低周波数域透過型フィルタは、次のように作製される。まず、ウェーハ（基板）１０上に下地層１２を形成した後、そのウェーハ１０を超高真空スパッタ装置内に配置する。続いて、下地層１２上にＣｏＦｅＢからなる磁性層１８、ＭｇＯからなるトンネルバリア層１６、ＣｏＦｅＢ／ＣｏＦｅの積層構造を有する磁性層１５、ＩｒＭｎからなる反強磁性層１４、およびＲｕからなるキャップ層（図示せず）を、この順序で堆積させる。そして、磁場中でのアニールによりＣｏＦｅ／ＣｏＦｅＢからなる磁性層１５の磁化を固着させる。その後、磁性層１５と、ＣｏＦｅＢからなる磁性層１８の磁化の向きが互いに反平行となるように室温中で磁場を印加して磁性層１８の磁化を固着した。

　次に、全面にレジストを塗布し、ＫｒＦを用いたステッパ露光装置によって、上記レジストをパターニングし、上記レジストにＧＮＤ電極３０が形成される領域に開口を形成する。続いて、上記開口が形成されたレジストをマスクとして、イオンミリング法を用いて、ＧＮＤ電極３０が形成される領域上の磁性層１８、トンネルバリア層１６、磁性層１５、および上記キャップ層を削り取り、下地層１２の上面を露出させる。

　次に、前記レジストパターンを剥離した後、再び全面にＥＢレジストを塗布し、ＥＢ露光を用いてＧＮＤ電極３０、入力電極２０、検出電極３０の部分だけレジストが残るようにパターニングする。そして、パターニングされたレジストをマスクとして、イオンミリング法を用いて、レジストが残っていない部分においてトンネルバリア層１６の上面が露出するまで磁性層１５、反強磁性層１４、およびキャップ層を削り取る。

　さらに、パターニングされたレジストをそのままにＳｉＯ_２からなる絶縁層２４を、スパッタ装置を用いて、トンネルバリア層１６の上面が露出している部分に堆積し、イオンミリングで削られなかった入力電極と検出電極が絶縁層２４に埋め込まれた状態にする。そして、上記レジストをその上に成膜されているＳｉＯ_２層ともども剥離する。

　次に、再び全面にレジストを塗布して、ＫｒＦを用いたステッパ露光装置を用いて入力配線２６、出力配線２８、ＧＮＤ電極３０の配線に相当する部分が開口したレジストパターンを形成する。そして開口部にＣｕを埋め込み成膜して、レジストを剥離することで、入力配線２６、出力配線２８、ＧＮＤ配線が形成される。

　このようにして作製された有限インパルス応答低周波数域透過型フィルタは第１実施例の有限インパルス応答低周波数域透過型フィルタとほぼ同様の周波数特性を示す一方、入力電極に同じ信号電圧を印加しても３μＡの電流しか流れなかった。本実施例の有限インパルス応答低周波数域透過型フィルタは、第１実施例に比べて製造工程が増えるが、電流の閉じ込めが効率よく行うことが可能なため、低消費電力な有限インパルス応答低周波数域透過型フィルタとなる。

　（第３実施例）
　次に、本発明の第３実施例について説明する。本実施例は図１３、１４、１５に示すように、検出電極のスピン波検出方法にスピンポンピングとスピンホール効果を用いた有限インパルス応答低周波数域透過型フィルタである。検出電極２２は入力電極側から近い順に数えて検出電極２２_１～検出電極２２_９の全部で９つあり、形状は図１３、１４に示すように長方形である。配置は第１実施例と同様である。検出信号の重み付けは図１３に示すように磁性層１８の磁化方向と検出電極２２に生じる起電力を検出する点との位置関係で決まり、図１３に示した角度θを中間の検出電極２２_５においては０度とし、その他の検出電極２２_ｎ（ｎ＝１，２，３，４，６，７，８，９）の角度θ_ｎは、

とする。積層構造、そして磁性層１８と磁性層１５の磁化の向きも第１実施例と同様である。

　第３実施例の有限インパルス応答低周波数域透過型フィルタは、次のように作製される。まず、ウェーハ（基板）１０上に下地層１２を形成した後、そのウェーハ１０を超高真空スパッタ装置内に配置する。続いて、下地層１２上に、ＩｒＭｎからなる反強磁性層１４、ＣｏＦｅ／ＣｏＦｅＢの積層構造を有する磁性層１５、ＭｇＯからなるトンネルバリア層１６、ＣｏＦｅＢからなる磁性層１８、およびＲｕからなるキャップ層（図示せず）を、この順序で積層する。そして、磁場中でのアニールによりＣｏＦｅ／ＣｏＦｅＢからなる磁性層１５の磁化を例えば図１３において紙面の左から右方向へ固着させた。また室温中で磁場を印加してＣｏＦｅＢからなる磁性層１８の磁化を磁性層１５の磁化方向と反平行に固着させる。

　次に、全面にレジストを塗布し、このレジストを、ＫｒＦを用いたステッパ露光装置によってパターニングすることにより、レジスト中にＧＮＤ電極に対応する位置に開口を形成する。続いて、開口が形成されたレジストをマスクとして、イオンミリング法を用いて、ＧＮＤ電極３０が形成される領域上の反強磁性層１４、磁性層１５、トンネルバリア層１６、磁性層１８、および上記キャップ層を削り取り、下地層１２の上面を露出させる。

　次に、上記キャップ層上にＥＢレジストを塗布してＥＢ露光を行い、ＥＢレジストの、ＧＮＤ電極と入力電極が形成される領域に開口を形成する。そして、ＧＮＤ電極と入力電極が形成される領域に対応した開口をＣｕで埋め込み成膜し、ＥＢレジストを除去することにより、ＧＮＤ電極と入力電極を形成する。

　次に、再度ＥＢレジストを塗布してＥＢ露光を行い、検出電極に対応した開口をＥＢレジストに形成する。そして、検出電極に対応した開口にスピン軌道相互作用の大きいＰｔで埋め込み成膜し、ＥＢレジストを除去することで検出電極を形成する。

　次に、反強磁性層１４／磁性層１５／トンネルバリア層１６／磁性層１８の多層膜構造、ＧＮＤ電極、入力電極、および検出電極を完全に覆うようにＳｉＯ_２層２４を成膜する。その後、ＳｉＯ_２層２４の表面を、イオンミリング法を用いて平坦化することでＧＮＤ電極、入力電極および検出電極の上面を露出させる。

　次に、入力電極および検出電極のそれぞれに接続される入力配線と出力配線の形成を行う。入力配線と出力配線の形成は、全面にレジストを塗布し、このレジストを、ＫｒＦを用いたステッパ露光装置によってパターニングし、レジスト中に入力電極および検出電極にそれぞれ接続する開口を形成する。そして、この開口をＣｕで埋め込み成膜した後、レジストを除去し形成する。

　このようにして作製された有限インパルス応答低周波数域透過型フィルタは第１実施例の有限インパルス応答低周波数域透過型フィルタとほぼ同様の周波数特性を示した。また、出力信号強度が第１実施例の２０％程度と小さかったが、検出電極に外部より電源を接続する必要がなく低消費電力な有限インパルス応答低周波数域透過型フィルタが実現することができた。

　以上説明したように、本発明の各実施形態および各実施例によれば、ＬＳＩに集積化が可能でかつ周波数特性の設計自由度の高いスピン波デバイスを実現することができる。

　１　スピン波デバイス
　１Ａ　スピン波デバイス
　１０　基板（ウェーハ）　
　１２　下地層
　１４　反強磁性層
　１５　磁性層
　１６　トンネルバリア層
　１７　非磁性導電層
　１８　磁性層
　２０　入力電極の組
　２０_１～２０_ｍ　入力電極
　２２　検出電極
　２２_１～２２_ｎ　検出電極
　２４　絶縁層
　２６　入力配線
　２８　出力配線
　３０　ＧＮＤ電極

Claims

　入力インパルス信号を伝える１本の入力配線と、
　下地層を含む多層膜と、
　前記多層膜上に設けられ前記入力インパルス信号を受けることによりスピン波を発生し、前スピン波を伝搬する第１の磁性層と、
　前記第１の磁性層上に一直線上に配列されるとともに前記入力配線に接続され、前記入力インパルス信号を前記第１の磁性層に伝える複数の入力電極と、
　前記第１の磁性層中を伝搬した前記スピン波を検出する複数の検出電極であって、前記複数の入力電極が配列された前記直線からの距離が異なるようにそれぞれが前記第１の磁性層上に設けられた複数の検出電極と、
　を備え、
　前記検出電極の個数をｎ（ｎ≧２）とし、第ｉ（ｎ≧ｉ≧１）番目の検出電極の前記直線からの距離をＬ_ｉとし、前記スピン波の群速度をＶｇとし、前記入力インパルス信号のパルス周期をｔ_０とすると、隣接する第ｉ（ｎ－１≧ｉ≧１）番目の検出電極と第ｉ＋１番目の検出電極と間の前記直線に直交する方向における距離ｄは、　
　　　　ｄ＝Ｖｇ×ｔ_０
と表されることを特徴とするスピン波デバイス。　
　前記多層膜は、前記第１の磁性層に隣接したスペーサ層と、前記スペーサ層に隣接し、磁化の向きが固定された第２の磁性層とを含むことを特徴とする請求項１記載のスピン波デバイス。
　前記スペーサ層は、トンネルバリア層であることを特徴とする請求項２記載のスピン波デバイス。
　前記スペーサ層は、非磁性導電層であることを特徴とする請求項２記載のスピン波デバイス。
　前記入力電極のそれぞれは、前記第１の磁性層に隣接したスペーサ層と、前記スペーサ層に隣接し、磁化の向きが固定された第２の磁性層を含むことを特徴とする請求項１記載のスピン波デバイス。
　前記検出電極のそれぞれは、前記第１の磁性層に隣接したスペーサ層と、前記スペーサ層に隣接し、磁化の向きが固定された第２の磁性層を含むことを特徴とする請求項１記載のスピン波デバイス。
　２本の出力配線を有し、前記複数の検出電極のそれぞれは、前記２本の出力配線と異なる接続点で接続されることを特徴とする請求項１記載のスピン波デバイス。
　前記複数の検出電極のそれぞれは、前記第１の磁性層と間にトンネルバリア層が設けられていることを特徴とする請求項１記載のスピン波デバイス。