WO2016190255A1 - パルス生成装置 - Google Patents

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rotator
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貴文 廣畑
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国立研究開発法人科学技術振興機構
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    • H01L29/66—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
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    • H03K3/00—Circuits for generating electric pulses; Monostable, bistable or multistable circuits
    • H03K3/02—Generators characterised by the type of circuit or by the means used for producing pulses
    • H03K3/59—Generators characterised by the type of circuit or by the means used for producing pulses by the use of galvano-magnetic devices, e.g. Hall effect devices
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N50/00—Galvanomagnetic devices
    • H10N50/10—Magnetoresistive devices

Definitions

  • the present disclosure relates to a pulse generation device.
  • Patent Document 1 describes a pulse generation device that converts a waveform of an input signal from a signal source into a rectangular wave pulse.
  • rectangular wave pulses having a short pulse width are used in communication devices, radar devices, and the like.
  • Patent Document 2 describes a communication method that uses an impulse-like pulse train having an extremely short pulse width.
  • Patent Document 3 describes a radar apparatus including a high-frequency device using a rectangular wave pulse with a short pulse width.
  • the conventional pulse generator in order to shorten the pulse width, it is necessary to use an input signal with a higher frequency. However, the higher the frequency, the shorter the width of the rising component or falling component of the waveform, making it difficult to accurately detect the rising or falling edge of the waveform. Therefore, the conventional pulse generator has a limit on the short pulse width that can be generated.
  • a pulse generator capable of generating a pulse having a short pulse width is desired.
  • a pulse generator includes a substrate, a spin injector provided on the substrate and made of a ferromagnetic material, and made of a ferromagnetic material and made of a ferromagnetic material, the first axis direction being magnetized.
  • a spin rotator having magnetic anisotropy as an easy axis, a channel portion made of a non-magnetic material joined to the spin injector and the spin rotator directly or through an insulating layer, and a magnetic moment of the spin rotator Detecting a state in which the magnetic moment of the spin rotor is directed along a second axis perpendicular to the first axis when reversing from a state in which one of the first axes is directed to a state in which the other first axis is oriented And a generator for generating a pulse.
  • a spin flow toward the spin rotator is generated in the channel portion by using a local method or a non-local method. For example, when a current or voltage is applied to the spin injector and the channel portion, a spin flow toward the spin rotator is generated in the channel portion.
  • the spin current flowing in the channel portion acts as a spin transfer torque with respect to the magnetic moment of the spin rotor. That is, when the precessing magnetic moment receives the spin angular momentum from the spin current, a rotational force is applied to the magnetic moment.
  • the precession of the magnetic moment is amplified, and when the precession reaches the criticality, the direction of the magnetic moment is reversed from one side of the first axis to the other side.
  • the generation unit detects a state in which the magnetic moment is instantaneously directed along the second axis, and generates a pulse that rises when the magnetic moment is instantaneously directed along the second axis. . Thereby, a pulse with a short pulse width can be generated.
  • the cross-sectional shape in the in-plane direction of the substrate of the spin rotator is such that the contour line of the shape is more than the distance between two points farthest in the direction intersecting the second axis of the contour line of the shape.
  • the distance between the two points farthest apart in the second axis direction may be longer.
  • the spin rotator may have an elliptical cross-sectional shape in the in-plane direction of the substrate, and the second axis may be an elliptical long axis. In such a configuration, the direction of the magnetic moment when the magnetic moment of the spin rotor is reversed is limited. That is, since the second axis orthogonal to the first axis can be specified in one direction, it is possible to easily detect the state in which the magnetic moment of the spin rotor is oriented along the second axis.
  • the spin injector may have magnetization in a direction parallel to the first axis.
  • the direction of the spin flowing from the spin injector to the channel portion is the same as the direction of the spin flowing from the channel portion to the spin rotator.
  • a spin current having a spin state flows into the spin rotator.
  • the contribution of the spin transfer torque acting on the magnetic moment of the spin rotator is greater than when the spin that flows in at an angle acts on the magnetic moment of the spin rotator. Therefore, the magnetic moment of the spin rotor can receive the spin transfer torque efficiently.
  • the first axis may be a direction perpendicular to the surface of the substrate.
  • a spin rotator having a magnetic moment in the direction perpendicular to the surface of the substrate has a higher magnetic moment than a spin rotator having a magnetic moment in the in-plane direction.
  • the generation unit may detect a leakage magnetic field when the magnetic moment of the spin rotor is in a state of being oriented along the second axis.
  • a GMR element, a TMR element, or the like can be employed as the generation unit.
  • the generator is provided in contact with the spin rotator, provided in contact with the intermediate layer made of a non-ferromagnetic metal or an insulator, and in contact with the intermediate layer, and has a magnetic moment in a direction along the second axis.
  • an acquisition unit that acquires a current flowing between the spin rotator and the fixed layer or a voltage generated between the spin rotator and the fixed layer.
  • the spin rotator can function as a free layer of a so-called spin valve element, the state of the magnetic moment in the spin rotator can be detected.
  • a pulse generation device capable of generating a pulse having a short pulse width.
  • the pulse generation device is a pulse generation device to which a so-called spin valve structure is applied, and is employed as, for example, a nanoscale pulse generation device.
  • FIG. 1 is a perspective view of a pulse generation device according to an embodiment.
  • FIG. 2 is a partially enlarged view of the pulse generation device according to the embodiment.
  • the pulse generation device 10 includes, for example, a substrate 24, a channel unit 12, a spin injector 14, a spin rotation control unit 16, a spin rotator 18, and a generation unit 30.
  • a spin valve structure in which a spin injector 14 made of a ferromagnetic material and a spin rotor 18 made of a ferromagnetic material are bridged by a channel portion 12 made of a nonmagnetic material is formed on the substrate 24.
  • the spin injector 14 and the spin rotator 18 are provided apart from each other on the substrate 24, and the channel portion 12 is disposed between the spin injector 14 and the spin rotator 18.
  • the pulse generator 10 does not have to include the spin rotation control unit 16.
  • a semiconductor substrate is used as the substrate 24.
  • the spin injector 14 and the spin rotator 18 can be formed of a magnetic metal such as Fe or NiFe, for example.
  • the channel portion 12 can be formed of a semiconductor material such as Si or gallium arsenide (GaAs), or a nonmagnetic metal such as Ag or Cu. Below, the case where the channel part 12 is formed with a semiconductor material is demonstrated.
  • the channel unit 12 is provided on the substrate 24.
  • the channel portion 12 is a linear member and is arranged so that the axial direction thereof is in the in-plane direction of the substrate 24.
  • the channel portion 12 is formed, for example, by processing the semiconductor layer 20 stacked on the substrate 24 into a mesa shape.
  • the line width of the channel portion 12 is, for example, 10 ⁇ m or less. Further, the line width of the channel portion 12 may be, for example, 0.1 ⁇ m or more.
  • the channel portion 12 is formed by processing the two-dimensional electron gas layer 22 and the semiconductor layer 20 into a mesa shape. Also good.
  • the two-dimensional electron gas layer 22 is formed between the semiconductor layer 20 and the substrate 24.
  • the spin injector 14 is provided on the substrate 24. As a more specific example, the spin injector 14 is provided in contact with (directly joined to) the upper surface of the channel portion 12.
  • the spin injector 14 is a linear member and has a substantially rectangular shape.
  • the spin injector 14 is arranged such that its axial direction is in the in-plane direction of the substrate 24. As a more specific example, the spin injector 14 is arranged such that its axial direction intersects the axial direction of the channel portion 12.
  • a region where the spin injector 14 and the channel portion 12 are in contact is a spin injection region (spin injection position).
  • the spin injector 14 has a magnetic moment (spontaneous magnetization) directed in the direction perpendicular to the surface of the substrate 24 (a direction parallel to a first axis L1 described later).
  • the magnetic moment means an overall magnetic moment obtained by macroscopically capturing the magnetic moment of electrons.
  • the line width of the spin injector 14 is, for example, 10 ⁇ m or less. Further, the line width of the spin injector 14 may be, for example, 0.1 ⁇ m or more.
  • the spin rotator 18 is provided on the substrate 24. As a more specific example, the spin rotator 18 is provided in contact with (directly bonded to) the upper surface of the channel portion 12. The spin rotor 18 is disposed away from the spin injector 14.
  • the distance (separation distance) between the spin rotator 18 and the spin injector 14 is, for example, a distance shorter than the spin diffusion length.
  • the spin diffusion length depends on the magnetic material to be constructed, and is, for example, 1 ⁇ m or less. In this case, the separation distance is at least shorter than 1 ⁇ m.
  • the spin rotor 18 is, for example, a columnar member extending in the direction perpendicular to the surface of the substrate 24, and the cross-sectional shape in the in-plane direction of the substrate 24 is elliptical. As shown in FIG. 2, in the following, the axis of the spin rotor 18 extending in the direction perpendicular to the substrate 24 is the first axis L1 (first axis), and the major axis of the ellipse of the cross-sectional shape of the spin rotor 18 is the second. The description will be given with the axis L2 (second axis).
  • the spin rotor 18 may be disposed, for example, such that the second axis L2 is directed in the axial direction of the channel portion 12 (see FIG. 2).
  • the cross-sectional shape of the spin rotor 18 may have a length in the major axis direction (second axis L2 direction) of, for example, 0.1 ⁇ m or more. Further, the cross-sectional shape of the spin rotor 18 may have a length in the major axis direction of, for example, 10 ⁇ m or less. The cross-sectional shape of the spin rotor 18 may be such that the length in the minor axis direction (direction orthogonal to the second axis L2) is shorter than the length in the major axis direction and is, for example, 0.1 ⁇ m or more. . The cross-sectional shape of the spin rotor 18 may be formed so that the length in the minor axis direction is smaller than the line width of the channel portion 12.
  • the spin rotor 18 has a magnetic moment (spontaneous magnetization) along the first axis L1 extending in the direction perpendicular to the plane of the substrate 24 (see FIG. 2).
  • the spin rotator 18 has magnetic anisotropy in which the direction of the first axis L1 is an easy magnetization axis.
  • the magnetic moment of the spin rotator 18 is in the magnetically most stable energy state (perpendicular magnetic anisotropy) when directed along the first axis L1.
  • the spin rotator 18 can realize perpendicular magnetic anisotropy by shape magnetic anisotropy due to a columnar shape.
  • the spin rotator 18 may realize perpendicular magnetic anisotropy by crystal magnetic anisotropy.
  • the spin rotor 18, for example may be formed of a magnetic metal having an L1 0 crystal structure such as FePt, formed as a columnar member having a multi-layered structure such as (Co / Pt) multilayer or CoFeB / MgO May be.
  • the cross-sectional shape of the spin rotor 18 in the in-plane direction of the substrate 24 is elliptical, shape magnetic anisotropy occurs in the second axis L2 direction, which is the major axis of the ellipse. Therefore, when the magnetic moment of the spin rotator 18 is directed in the in-plane direction of the substrate 24 in the inversion process, the magnetic moment is magnetic when the magnetic moment is directed along the second axis L2 in the in-plane direction of the substrate 24.
  • the magnetic anisotropy in the first axis L1 direction is larger than the magnetic anisotropy in the second axis L2 direction. For this reason, the magnetic energy when the magnetic moment is directed in the first axis L1 direction is smaller than the magnetic energy when the magnetic moment is directed in the second axis L2 direction.
  • a terminal portion 14a for applying current or voltage is formed at one end of the spin injector 14, and current or voltage is applied to one end of the channel portion 12 (the end close to the spin injector 14 at both ends).
  • a terminal portion 12a is formed.
  • a spin is injected by applying a current or a voltage between the terminal portion 14a and the terminal portion 12a.
  • the spin rotation control unit 16 includes, for example, a voltage control unit and a voltage application terminal.
  • the spin rotation control unit 16 is connected to the channel unit 12.
  • the spin rotation control unit 16 is directly bonded to a region on the upper surface of the channel unit 12 and located between the spin injector 14 and the spin rotator 18.
  • the spin rotation control unit 16 is configured to be able to apply an electric field or a magnetic field to the channel unit 12 in order to control the spin rotation direction of the channel unit 12.
  • the spin rotation control unit 16 has, for example, a substantially rectangular parallelepiped shape, and the width in the direction orthogonal to the longitudinal direction of the channel unit 12 is, for example, 10 ⁇ m or less.
  • the spin rotation control unit 16 is formed so that the width in the direction orthogonal to the longitudinal direction of the channel unit 12 is equal to or smaller than the line width of the channel unit 12.
  • the generation unit 30 detects a physical quantity or a physical property value that changes depending on the direction of the magnetic moment of the spin rotor 18, for example. For example, the generation unit 30 detects a current value, a voltage value, or a resistance value depending on the direction of the magnetic moment by using a giant magnetoresistance (GMR) effect or a tunneling magnetoresistance (TMR) effect.
  • GMR giant magnetoresistance
  • TMR tunneling magnetoresistance
  • the generation unit 30 includes an intermediate layer 32, a fixed layer 34, and an acquisition unit 36.
  • the intermediate layer 32 is provided in contact with the spin rotator 18 and is made of a non-ferromagnetic metal or an insulator.
  • the fixed layer 34 is provided in contact with the intermediate layer 32, and a magnetic moment is fixed in a direction along the second axis L2.
  • the magnetic moment is fixed by exchange coupling with a pinned layer made of, for example, an antiferromagnetic material. That is, a ferromagnetic tunnel junction in which the spin rotor 18 and the fixed layer 34 sandwich the intermediate layer 32 is formed. Therefore, the resistance value between the spin rotator 18 and the fixed layer 34 changes depending on the direction of the magnetic moment of the spin rotator 18 and the direction of the magnetic moment of the fixed layer 34.
  • the acquisition unit 36 acquires a current flowing between the spin rotator 18 and the fixed layer 34 or a voltage generated between the spin rotator 18 and the fixed layer 34.
  • the generation unit 30 is in a state where the magnetic moment of the spin rotor 18 and the magnetic moment of the fixed layer 34 are parallel or anti-parallel based on the acquisition result (current value, voltage value, or resistance value) of the acquisition unit 36. Is detected. In other words, the generating unit 30 changes the magnetic moment of the spin rotor 18 when the magnetic moment of the spin rotor 18 is reversed from the state of facing the first axis L1 to the state of facing the other of the first axis L1. Can be detected along the second axis L2 (a parallel or anti-parallel state).
  • the generation unit 30 detects a state where the magnetic moment is parallel or antiparallel by detecting a change point or a singular point of the current value, voltage value, or resistance value acquired by the acquisition unit 36. Thereby, the generation unit 30 generates a pulse that rises when the magnetic moment of the spin rotor 18 is instantaneously directed along the second axis L2.
  • the pulse generator 10 having the above configuration operates as follows. First, a current is applied between the terminal portion 14 a of the spin injector 14 and the terminal portion 12 a of the channel portion 12. As a result, a spin current having the same direction as the magnetization direction of the spin injector 14 is injected into the channel portion 12. The spin injected into the channel portion 12 diffuses to both ends of the channel portion 12. A spin current without charge is generated from the spin injector 14 side toward the spin rotor 18 side. The spin current flowing in the channel portion 12 carries the spin angular momentum to the magnetic moment of the spin rotor 18.
  • the method for injecting the spin current into the channel portion 12 is not limited to the non-local method.
  • the direction of the spin flowing in the channel unit 12 may be controlled by the applied voltage of the spin rotation control unit 16.
  • the spin of the spin current flowing through the channel unit 12 precesses due to the spin orbit interaction, and this spin orbit interaction may be controlled by an electric field generated by a voltage applied by the spin rotation control unit 16.
  • FIG. 3 is a schematic diagram for explaining an operation principle of the pulse generation device 10 according to the embodiment.
  • FIG. 3A to FIG. 3C shows a spin rotor 18 and a magnetic moment M (white arrow in the figure) of the spin rotor 18.
  • FIG. 3A shows a state of the magnetic moment M before the precession is excited.
  • FIG. 3B shows a state in which the magnetic moment M is oriented along the second axis L2 in the relaxation process.
  • FIG. 3C shows a state in which the reversed magnetic moment M is again directed along the first axis L1.
  • the first axis L1 is the easy axis of magnetization, and the magnetic moment M is directed in the direction along the first axis L1 (see (a) of FIG. 3).
  • the spin angular momentum is transmitted by the injection of the spin current, and the precession of the magnetic moment of the electrons is excited. Note that even when viewed macroscopically, the precession of the magnetic moment M is excited.
  • the magnetic moment M precesses around the first axis L1. A force is applied to the magnetic moment M in the direction of reversing the magnetic moment M from the law of conservation of angular momentum in the spin and the magnetic moment M that flows.
  • the magnetic moment M of the spin rotor 18 When the precession of the magnetic moment M is amplified and the precession reaches a critical state, the magnetic moment M of the spin rotor 18 is in a state in which it is directed from one side of the first axis L1 to the other side of the first axis L1. Invert at high speed. At this time, as shown in FIG. 3B, the magnetic moment M is directed along the easy axis direction in the in-plane direction of the substrate 24, that is, along the second axis L2. Thus, the magnetic moment M rotates in the plane S including the first axis L1 and the second axis L2. And as shown in (c) of Drawing 3, magnetic moment M will be in the state along the 1st axis L1 again.
  • FIG. 4 is a schematic diagram for explaining pulses generated by the spin generation device according to the embodiment.
  • FIG. 4A is a graph showing the time change of the magnetization direction of the magnetic moment M in the spin rotor 18.
  • the horizontal axis in (a) of FIG. 4 indicates time, and the vertical axis in (a) of FIG. 4 indicates the magnitude of magnetization.
  • the magnetization of the magnetic moment M upward in the perpendicular direction of the substrate 24 is shown as a positive value and the magnetization of the magnetic moment downward in the perpendicular direction is shown as a negative value. That is, (a) of FIG.
  • FIG. 4 shows the time change of the magnetization direction at the measurement time T0.
  • the measurement time T0 is the time from when the spin flows into the spin rotator 18 until the magnetic moment M is reversed from the magnetically stable state to reach the magnetically stable state again.
  • the measurement time T0 is, for example, several n (nano) seconds.
  • FIG. 4B is a graph showing the change over time of the detection value acquired by the acquisition unit 36.
  • the horizontal axis in FIG. 4B indicates time
  • the vertical axis in FIG. 4B indicates the detection value acquired by the acquisition unit 36. That is, (b) in FIG. 4 shows the change over time of the detected value at the same measurement time T0 as in (a) in FIG.
  • the detected value is a current value as an example.
  • the acquisition unit 36 measures the direction of the magnetic moment M of the spin rotor 18. As shown in FIG. 4A, the acquisition unit 36 detects a state in which the magnetic moment M of the spin rotor 18 is directed along the first axis L1. At this time, the magnetic moment M of the spin rotor 18 is magnetically stable in a state of being oriented along the first axis L1 (see FIG. 3A).
  • the magnetic moment M receives the spin angular momentum, and the precession of the magnetic moment M is started. Then, when a predetermined time elapses from the spin injection, the precession of the magnetic moment M is amplified. As the precession of the magnetic moment M is amplified, the component of the detected magnetic moment M in the direction of the first axis L1 gradually decreases.
  • the magnetic moment M of the spin rotor 18 reverses at time T1, passes through the state directed along the second axis L2, and again moves in the direction along the first axis L1. And become magnetically stable (see FIGS. 3B and 3C). In the reversal process, the magnetic moment M is reversed at high speed from one to the other in the direction of the first axis L1.
  • the time T1 is, for example, several p (pico) seconds.
  • the acquisition unit 36 detects a state in which the magnetic moment M is directed along the second axis L2.
  • the reversal speed of the magnetic moment M in the reversal process depends on, for example, the damping constant of the ferromagnetic material.
  • the time T2 when the magnetic moment M is directed along the second axis L2 is, for example, several p (pico) seconds.
  • the detection value detected by the acquisition unit 36 is a pulse having a short width of the rising component or falling component of the waveform.
  • the detection value detected by the acquisition unit 36 may include, for example, a rising component or falling component of a waveform.
  • the pulse detected by the acquisition unit 36 is a substantially rectangular wave, and has a rising component that rises at approximately 90 degrees and a falling component that falls at approximately 90 degrees.
  • the generation unit 30 generates a rectangular wave pulse having a rectangular or square shape.
  • the waveform of the detection value detected by the acquisition unit 36 is not limited to a rectangular wave. That is, the waveform of the detection value detected by the acquisition unit 36 may be a triangular wave or a sawtooth wave.
  • the acquisition unit 36 detects a physical quantity or a physical property value that changes depending on the direction of the magnetic moment of the spin rotor 18, the generation unit 30 causes the magnetic moment of the spin rotor 18 to instantaneously change along the second axis L ⁇ b> 2. It is possible to generate a pulse that rises in the state of being in the state.
  • the pulse generation device 10 when a current or voltage is applied to the spin injector 14 and the channel unit 12, a spin flow toward the spin rotator 18 is generated in the channel unit 12.
  • the spin current flowing through the channel portion 12 acts as a spin transfer torque with respect to the magnetic moment M of the spin rotor 18. That is, when the precessing magnetic moment M receives the spin angular momentum from the spin current, a rotational force is applied to the magnetic moment M.
  • the precession of the magnetic moment M is amplified, and when the precession reaches the criticality, the direction of the magnetic moment M is reversed from one side of the first axis L1 to the other side.
  • the magnetic moment M Since the magnetic moment M is most magnetically stable when it is oriented along the first axis L1, the magnetic moment M at which the precession has reached a critical level is changed from one side of the first axis L1 to the other. Reverse to the side at high speed. That is, the magnetic moment M is instantaneously directed along the second axis L2 during the reversal process.
  • the generation unit 30 detects a state in which the magnetic moment M is momentarily oriented along the second axis L2, and rises when the magnetic moment M is momentarily oriented along the second axis L2. A pulse is generated. Thereby, a pulse with a short pulse width can be generated.
  • the spin rotor 18 has an elliptical cross-sectional shape in the in-plane direction of the substrate 24, and the second axis L2 is an elliptical long axis.
  • the direction of the magnetic moment M when the magnetic moment M of the rotor 18 is reversed is limited. That is, since the second axis L2 perpendicular to the first axis L1 can be specified in one direction, it is possible to easily detect the state in which the magnetic moment M of the spin rotor 18 is directed along the second axis L2. it can.
  • the spin rotator 18 is not limited to this, and the spin rotator 18 may have a dot shape or a cylindrical shape. In this case, by controlling in the external field, the direction of spin can be controlled and detected on the surface to be relaxed.
  • the spin injector 14 has magnetization in a direction parallel to the first axis L1, and thus flows from the spin injector 14 into the channel portion 12. Since the spin direction and the spin direction flowing into the spin rotator 18 from the channel portion 12 are the same, a spin current having a spin state in the same direction as the magnetization direction of the spin injector 14 flows into the spin rotator 18. To do. The contribution of the spin transfer torque acting on the magnetic moment M of the spin rotator 18 is greater than when the spin that flows in at an angle acts on the magnetic moment M of the spin rotator 18. Therefore, the magnetic moment M of the spin rotor 18 can efficiently receive the spin transfer torque.
  • the spin rotator 18 having the magnetic moment M in the direction perpendicular to the surface of the substrate 24 is provided, when arranging a plurality of spin rotators on the substrate, The magnetic moment can be arranged at a higher density than the spin rotator having the magnetic moment in the in-plane direction.
  • the generation unit 30 can cause the spin rotor 18 to function as a free layer of a so-called spin valve element. Thereby, the state of the magnetic moment M in the spin rotor 18 can be detected.
  • the channel portion 12 is formed of the two-dimensional electron gas layer 22 and the semiconductor layer 20, spin is supplied from the two-dimensional electron gas layer 22. For this reason, the propagation of the spin angular momentum in the channel portion 12 can be performed efficiently.
  • the spin rotator 18 is formed so that the width in the direction orthogonal to the longitudinal direction of the channel portion 12 is equal to or smaller than the line width of the channel portion 12.
  • the spin angular momentum of the channel portion 12 can be efficiently propagated to the spin rotor 18.
  • the pulse generation device 10 since the terminal portion 12a for current application is formed at the end portion of the channel portion 12 near the spin injector 14, the spin that is not accompanied by the flow of charge. A current can be generated to rotate the magnetic moment of the spin rotor 18. For this reason, since generation
  • the embodiment described above shows an example of the pulse generation device 10 according to the present invention, and is not limited to the pulse generation device 10 according to the embodiment, but may be modified or applied to other devices. May be.
  • the spin rotor 18 may realize perpendicular magnetic anisotropy by crystal magnetic anisotropy.
  • the spin rotor 18, for example, L1 0 type FeNi rules to a magnetic material having an L1 0 crystal structure, such as an alloy or FePt may be formed by epitaxially growing, (Co / Pt) multilayer or CoFeB / MgO It may be formed by epitaxially growing a multilayer structure such as.
  • the easy axis of magnetization caused by the magnetocrystalline anisotropy can be the first axis L1. Even in such a case, a pulse having a short pulse width can be generated by utilizing the reversal of the magnetic moment M.
  • the present invention is not limited to this.
  • the cross-sectional shape in the in-plane direction of the substrate of the spin rotor 18 is such that the second axis in the contour line of the shape is larger than the distance between two points farthest in the direction intersecting the second axis L2 in the contour line of the shape.
  • the distance between the two points farthest in the L2 direction may be longer.
  • the direction intersecting the second axis L2 may be a direction orthogonal to the second axis L2.
  • the magnetic moment M is easily directed in the direction of the second axis L2, so that the direction of the magnetic moment M in the reversal process can be controlled. For this reason, since the second axis L2 can be specified in one direction, it is possible to easily detect a state in which the magnetic moment M of the spin rotor 18 is directed along the second axis L2.
  • the spin rotator 18 may have in-plane magnetic anisotropy.
  • the first axis L1 is the in-plane direction of the substrate 24.
  • the spin injector 14 has a magnetic moment directed in the in-plane direction of the substrate 24.
  • the fixed layer 34 included in the generation unit 30 has a magnetic moment fixed parallel or antiparallel to the perpendicular direction. Yes.
  • the acquisition unit 36 included in the generation unit 30 causes the spin rotator 18 to rotate when the magnetic moment of the spin rotator 18 is reversed from a state where the magnetic moment of the spin rotator 18 faces one of the first axes L1 to a state where the magnetic moment of the first axis L1 faces the other. It is possible to detect a state in which 18 magnetic moments are directed along the second axis L2.
  • the generation unit 30 detects the direction of the magnetic moment M by causing the spin rotor 18 to function as a free layer of a so-called spin valve element.
  • the generation unit 30 may detect the direction of the magnetic moment M using the magneto-optical effect.
  • the leakage magnetic field may be detected when the magnetic moment M of the spin rotor 18 is directed along the second axis L2.
  • the generation unit 30 includes a known leakage magnetic field detection unit used for a magnetic head or the like, and the detection unit may be disposed around the spin rotor 18.
  • the detection unit may be arranged in a range where the leakage magnetic field of the spin rotator 18 is transmitted.
  • the detection unit is arranged in a range of several tens of nm or less from the spin rotator 18.
  • the pulse generation device 10 may be manufactured by stacking and etching on the substrate 24. In this case, it can be easily manufactured by conventional semiconductor technology. Further, the spin diffusion length of nonmagnetic metals is about several hundreds of nanometers at room temperature, whereas the spin diffusion length of semiconductors is one digit or longer. For this reason, by forming the channel portion 12 with a semiconductor material, the spin injector 14 and the spin rotor 18 can be formed apart from each other as compared with the case where other nonmagnetic materials are employed. Therefore, strict processing accuracy is not required in the manufacturing process as compared with the case of using other nonmagnetic materials, and the pulse generator 10 can be easily created.
  • the pulse generation device 10 can also be used as, for example, a component of an oscillator (component for an oscillator).
  • the pulse generator 10 can be used as a component of an oscillator by continuously generating pulses.
  • An oscillator using the pulse generation device 10 may use, for example, a magnetoresistive effect in which a current flows only when the directions of two magnetic moments coincide.
  • the rotation of the spin rotator 18 by the magnetoresistance effect utilizing the direction of the magnetic moment of the ferromagnetic material brought into contact with the spin rotator 18 via the nonmagnetic member and the direction of the magnetic moment of the spin rotator 18. It is good also as a structure oscillated according to a number.
  • the spin injector 14, the spin rotation control unit 16, and the spin rotator 18 are directly joined to the channel unit 12. At least one of the portion 16 and the spin rotator 18 may be bonded to the channel portion 12 via an insulating layer. Even in the case of such a configuration, it can function as the pulse generation device 10.
  • the magnetization reversal using the spin transfer torque may be realized by flowing a current in the direction perpendicular to the member constituting the ferromagnetic tunnel junction having magnetization in the direction perpendicular to the plane.
  • a pulse is generated by one pulse generation device, but is not limited thereto.
  • a configuration in which a plurality of pulse generation devices 10 are arranged and pulse waveforms are continuously generated may be employed.
  • the continuous pulse may be detected by each of the generation units 30 included in the plurality of pulse generation devices 10, or the plurality of pulse generation devices 10 may be detected by the common generation unit 30.
  • continuous pulses since continuous pulses can be generated, they can be used as synchronization signals for electronic circuits.
  • the pulse generation device 10 has been described so as to include the case where the size of each component of the pulse generation device 10 is a nano-order member, but the size of each component is formed in the micro order.
  • a microscale pulse generator may be used.
  • the pulse generator 10 has the following applicability in the industry.
  • the pulse generation device 10 can be used as a pulse generation device in a field such as MEMS (Micro Electro Mechanical Systems) or NEMS (Nano Electro Mechanical Systems). Further, the pulse generation device 10 can be used, for example, as an equipment component in the electronic field, the electrical field, and the medical field.
  • the pulse generator 10 can be incorporated in a semiconductor device.
  • SYMBOLS 10 Pulse generator, 12 ... Channel part, 14 ... Spin injector, 16 ... Spin rotation control part, 18 ... Spin rotator, 20 ... Semiconductor layer, 22 ... Two-dimensional electron gas layer, 24 ... Substrate, 30 ... Generation Part, 32 ... intermediate layer, 34 ... fixed layer, 36 ... acquisition part, L1 ... first axis, L2 ... second axis, M ... magnetic moment.

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Abstract

パルス生成装置１０は、基板２４と、基板２４上に設けられ、強磁性体からなるスピン注入子１４と、基板２４上に設けられ、強磁性体からなり、第１軸の方向が磁化容易軸となる磁気異方性を有するスピン回転子１８と、スピン注入子１４及びスピン回転子１８と直接又は絶縁層を介して接合された非磁性体からなるチャネル部１２と、スピン回転子１８の磁気モーメントＭが第１軸Ｌ１の一方を向いた状態から第１軸Ｌ１の他方を向いた状態へ反転する際に、スピン回転子１８の磁気モーメントＭが第１軸Ｌ１と直交する第２軸Ｌ２に沿って向いた状態を検出することによって、パルスを生成する生成部３０とを備える。

Description

パルス生成装置
　本開示は、パルス生成装置に関する。
　特許文献１には、信号源からの入力信号の波形を矩形波パルスに変換するパルス生成装置が記載されている。また、パルス幅の短い矩形波パルスは、通信装置やレーダ装置などに利用されている。例えば、特許文献２には、パルス幅が極めて短いインパルス状のパルス列を用いる通信方式が記載されている。また、特許文献３には、パルス幅が短い矩形波パルスを用いる高周波デバイスを備えるレーダ装置が記載されている。
特開２００７－０１３４４１号公報 特開２０１３－１９２００６号公報 特開２０１３－０８３５４１号公報
　従来のパルス生成装置において、パルス幅をより短くするためには、周波数をより高くした入力信号を用いる必要がある。しかしながら、周波数が高くなるほど、波形の立ち上がり成分又は立下り成分の幅が短くなるため、波形の立ち上がり又は立ち下がりを精度良く検出することが困難となる。よって、従来のパルス生成装置では、生成可能なパルス幅の短さに限界がある。
　本技術分野では、パルス幅の短いパルスを生成可能なパルス生成装置が望まれている。
　本発明の一側面に係るパルス生成装置は、基板と、基板上に設けられ、強磁性体からなるスピン注入子と、基板上に設けられ、強磁性体からなり、第１軸の方向が磁化容易軸となる磁気異方性を有するスピン回転子と、スピン注入子及びスピン回転子と直接又は絶縁層を介して接合された非磁性体からなるチャネル部と、スピン回転子の磁気モーメントが第１軸の一方を向いた状態から第１軸の他方を向いた状態へ反転する際に、スピン回転子の磁気モーメントが第１軸と直交する第２軸に沿って向いた状態を検出することによって、パルスを生成する生成部と、を備える。
　このパルス生成装置では、局所手法又は非局所手法を用いることにより、チャネル部においてスピン回転子へ向かうスピン流が生じる。例えば、スピン注入子とチャネル部とに電流又は電圧が印加されると、チャネル部にはスピン回転子へ向かうスピン流が生じる。チャネル部に流れるスピン流は、スピン回転子の磁気モーメントに対してスピントランスファートルク（Ｓｐｉｎ－Ｔｒａｎｓｆｅｒ　Ｔｏｒｑｕｅ）として作用する。すなわち、歳差運動している磁気モーメントはスピン流からスピン角運動量を受け取ると、磁気モーメントには回転力が加えられる。これにより磁気モーメントの歳差運動が増幅され、当該歳差運動が臨界に達すると、磁気モーメントの向きが第１軸の一方の側から他方の側へ反転する。磁気モーメントは、第１軸に沿って向いている状態が最も磁気的に安定しているため、歳差運動が臨界に達した磁気モーメントは、第１軸の一方の側から他方の側へ高速で反転する。つまり、磁気モーメントは、反転過程において瞬間的に第２軸に沿って向く状態となる。このとき、生成部により、磁気モーメントが第２軸に沿って瞬間的に向いた状態が検出され、磁気モーメントが第２軸に沿って瞬間的に向いた状態のときに立ち上がるパルスが生成される。これにより、パルス幅の短いパルスを生成することができる。
　一実施形態においては、スピン回転子の基板の面内方向の断面形状は、当該形状の外郭線における第２軸に交差する方向に最も離間した２点間の距離よりも、当該形状の外郭線における第２軸方向に最も離間した２点間の距離の方が長くてもよい。あるいは、一実施形態においては、スピン回転子は、基板の面内方向の断面形状が楕円形状であり、第２軸は、楕円形状の長軸であってもよい。このように構成した場合、スピン回転子の磁気モーメントが反転するときの磁気モーメントの向きが制限される。つまり、第１軸に直交する第２軸を一方向に特定することができるので、スピン回転子の磁気モーメントが第２軸に沿って向いた状態を容易に検知することができる。
　一実施形態においては、スピン注入子は、第１軸と平行な方向に磁化を有してもよい。このように構成した場合、スピン注入子からチャネル部に流入するスピンの向きと、チャネル部からスピン回転子に流入するスピンの向きとが同一になるため、スピン注入子の磁化方向と同じ向きのスピン状態を有するスピン流がスピン回転子に流入する。スピン回転子の磁気モーメントに対して角度を有して流入したスピンが作用する場合に比べて、スピン回転子の磁気モーメントに作用するスピントランスファートルクの寄与が大きくなる。よって、スピン回転子の磁気モーメントは、効率良くスピントランスファートルクを受け取ることができる。
　一実施形態においては、第１軸は、基板の面直方向であってもよい。例えば、複数のスピン回転子を基板に配列する場合、基板の面直方向に磁気モーメントを有するスピン回転子の方が、面内方向に磁気モーメントを有するスピン回転子よりも、高密度に磁気モーメントを配列させることができる。
　一実施形態においては、生成部は、スピン回転子の磁気モーメントが第２軸に沿って向いた状態となったときの漏洩磁場を検出してもよい。この場合、例えばＧＭＲ素子、ＴＭＲ素子などを生成部として採用することができる。
　一実施形態においては、生成部は、スピン回転子に接して設けられ、非強磁性金属又は絶縁体からなる中間層と、中間層に接して設けられ、第２軸に沿った方向に磁気モーメントが固定された固定層と、スピン回転子及び固定層間に流れる電流又はスピン回転子及び固定層間に生じる電圧を取得する取得部と、を備えてもよい。この場合、スピン回転子をいわゆるスピンバルブ素子のフリー層として機能させることができるので、スピン回転子中の磁気モーメントの状態を検出することができる。
　本発明の側面及び種々の実施形態によれば、パルス幅の短いパルスを生成可能なパルス生成装置を提供することができる。
一実施形態に係るパルス生成装置の斜視図である。 一実施形態に係るパルス生成装置の部分拡大図である。 一実施形態に係るスピン生成装置の動作原理を説明する概要図である。 一実施形態に係るスピン生成装置によって生成されるパルスを説明する概要図である。
　以下、添付図面を参照して本発明の実施形態について具体的に説明する。なお、図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。また、図面の寸法比率は、説明のものと必ずしも一致していない。
　本実施形態に係るパルス生成装置は、いわゆるスピンバルブ構造を応用したパルス生成装置であって、例えばナノスケールのパルス生成装置として採用される。
　図１は、一実施形態に係るパルス生成装置の斜視図である。図２は、一実施形態に係るパルス生成装置の部分拡大図である。図１及び図２に示すように、パルス生成装置１０は、例えば、基板２４と、チャネル部１２、スピン注入子１４、スピン回転制御部１６、スピン回転子１８及び生成部３０を備えている。ここでは、基板２４上に、強磁性体からなるスピン注入子１４及び強磁性体からなるスピン回転子１８を非磁性体からなるチャネル部１２によって橋渡ししたスピンバルブ構造が形成されている。スピンバルブ構造においては、スピン注入子１４及びスピン回転子１８は、基板２４上に互いに離間して設けられ、チャネル部１２は、スピン注入子１４とスピン回転子１８との間に配置される。なお、パルス生成装置１０は、スピン回転制御部１６を備えていなくてもよい。
　基板２４は、例えば半導体基板が用いられる。スピン注入子１４及びスピン回転子１８は、例えばＦｅ、ＮｉＦｅなどの磁性金属により形成され得る。チャネル部１２は、例えばＳｉもしくはヒ化ガリウム（ＧａＡｓ）などの半導体材料、又は、ＡｇもしくはＣｕなどの非磁性金属により形成され得る。以下では、チャネル部１２が半導体材料で形成された場合を説明する。
　チャネル部１２は、基板２４上に設けられている。チャネル部１２は、線形部材であって、その軸線方向が基板２４の面内方向に向くように配置されている。チャネル部１２は、例えば基板２４上に積層させた半導体層２０をメサ状に加工することによって形成される。
　チャネル部１２の線幅は、例えば１０μｍ以下とされる。また、チャネル部１２の線幅は、例えば、０．１μｍ以上であってもよい。なお、基板２４と半導体層２０との間に二次元電子ガス層２２を形成した場合には、二次元電子ガス層２２及び半導体層２０をメサ状に加工することによってチャネル部１２を形成してもよい。例えば、基板２４としてＧａＡｓ基板を用い、半導体層２０を基板２４に電子をドーピングして形成した場合には、半導体層２０と基板２４との間に二次元電子ガス層２２が形成される。
　スピン注入子１４は、基板２４上に設けられている。より具体的な一例としては、スピン注入子１４は、チャネル部１２の上面上に接触（直接的に接合）した状態で設けられている。スピン注入子１４は、線形部材であって、略長方形状を呈している。スピン注入子１４は、その軸線方向が基板２４の面内方向に向くように配置されている。より具体的な一例としては、スピン注入子１４は、その軸線方向がチャネル部１２の軸線方向と交差するように配置されている。スピン注入子１４とチャネル部１２とが接触する領域がスピン注入領域（スピン注入位置）となる。また、スピン注入子１４は、基板２４の面直方向（後述する第１軸Ｌ１と平行な方向）に向いた磁気モーメント（自発磁化）を有している。なお、本明細書において、特に明記されない限り、磁気モーメントとは、電子の磁気モーメントを巨視的に捉えた全体的な磁気モーメントを意味する。スピン注入子１４の線幅は、例えば１０μｍ以下とされる。また、スピン注入子１４の線幅は、例えば、０．１μｍ以上であってもよい。
　スピン回転子１８は、基板２４上に設けられている。より具体的な一例としては、スピン回転子１８は、チャネル部１２の上面上に接触（直接的に接合）した状態で設けられている。スピン回転子１８は、スピン注入子１４から離間して配置されている。スピン回転子１８とスピン注入子１４との距離（離間距離）は、例えば、スピン拡散長より短い距離である。スピン拡散長は構成される磁性材料に依存し、例えば１μｍ以下である。この場合、離間距離は、少なくとも１μｍより短い距離となる。
　スピン回転子１８は、例えば、基板２４の面直方向に延びる柱状部材であって、基板２４の面内方向の断面形状が楕円形状である。図２に示すように、以下では、基板２４の面直方向に延びるスピン回転子１８の軸線を第１軸Ｌ１（第１軸）、スピン回転子１８の断面形状の楕円の長軸を第２軸Ｌ２（第２軸）として説明する。スピン回転子１８は、例えば、第２軸Ｌ２がチャネル部１２の軸線方向に向くように配置されてもよい（図２参照）。
　スピン回転子１８の断面形状は、長軸方向（第２軸Ｌ２方向）の長さが例えば０．１μｍ以上であってもよい。また、スピン回転子１８の断面形状は、長軸方向の長さが例えば１０μｍ以下であってもよい。また、スピン回転子１８の断面形状は、短軸方向（第２軸Ｌ２と直交する方向）の長さが、長軸方向の長さよりも短く、かつ、例えば０．１μｍ以上であってもよい。スピン回転子１８の断面形状は、短軸方向の長さがチャネル部１２の線幅より小さくなるように形成されていてもよい。
　スピン回転子１８は、例えば、基板２４の面直方向に延びる第１軸Ｌ１に沿って磁気モーメント（自発磁化）を有している（図２参照）。スピン回転子１８は、第１軸Ｌ１の方向が磁化容易軸となる磁気異方性を有する。言い換えれば、スピン回転子１８の磁気モーメントは、第１軸Ｌ１に沿って向いたときに磁気的に最も安定したエネルギー状態となる（垂直磁気異方性）。スピン回転子１８は、柱状形状による形状磁気異方性によって垂直磁気異方性を実現することができる。あるいは、スピン回転子１８は、結晶磁気異方性によって垂直磁気異方性を実現してもよい。この場合、スピン回転子１８は、例えば、ＦｅＰｔなどＬ１０結晶構造を持つ磁性金属で形成されてもよいし、（Ｃｏ/Ｐｔ）多層膜やＣｏＦｅＢ/ＭｇＯなどの多層構造を有する柱状部材として形成されてもよい。
　さらに、基板２４の面内方向のスピン回転子１８の断面形状が楕円形状である場合、楕円長軸である第２軸Ｌ２方向に形状磁気異方性が生じる。このため、スピン回転子１８の磁気モーメントがその反転過程において基板２４の面内方向に向く場合、磁気モーメントは、基板２４の面内方向の中でも第２軸Ｌ２に沿って向いた場合に磁気的に最も安定したエネルギー状態となる。つまり、第２軸Ｌ２は、基板２４の面内方向における磁化容易軸である。このように、基板２４の面内方向において磁化容易軸を設定することで、後述する生成部３０による磁気モーメントの向きの検出を容易にすることができる。なお、第１軸Ｌ１方向の磁気異方性は、第２軸Ｌ２方向の磁気異方性よりも大きい。このため、磁気モーメントが第１軸Ｌ１方向に向いた場合の磁気的なエネルギーは、磁気モーメントが第２軸Ｌ２方向に向いた場合の磁気的なエネルギーよりも小さい。
　スピン注入子１４の一端部には、電流又は電圧印加用の端子部１４ａが形成され、チャネル部１２の一端部（両端部のうちスピン注入子１４に近い端部）には、電流又は電圧印加用の端子部１２ａが形成されている。端子部１４ａ及び端子部１２ａ間に電流又は電圧が印加されることで、スピンが注入される。
　スピン回転制御部１６は、例えば電圧制御部及び電圧印加用端子を備えている。スピン回転制御部１６は、チャネル部１２に接続されている。例えば、スピン回転制御部１６は、チャネル部１２の上面上の領域であって、スピン注入子１４とスピン回転子１８との間に位置する領域と直接接合されている。スピン回転制御部１６は、チャネル部１２のスピンの回転方向を制御するために、チャネル部１２へ電場又は磁場を印加可能に構成されている。スピン回転制御部１６は、例えば略直方体を呈し、チャネル部１２の長手方向に直交する方向の幅が例えば１０μｍ以下とされる。なお、ここでは、スピン回転制御部１６は、チャネル部１２の長手方向に直交する方向の幅がチャネル部１２の線幅以下になるように形成されている。
　生成部３０は、スピン回転子１８の磁気モーメントが第１軸Ｌ１の一方を向いた状態から第１軸Ｌ１の他方を向いた状態へ反転する際に、スピン回転子１８の磁気モーメントが第１軸Ｌ１と直交する第２軸Ｌ２に沿って向いた状態を検出する。生成部３０は、例えば、スピン回転子１８の磁気モーメントの向きによって変化する物理量又は物性値を検出する。例えば、生成部３０は、巨大磁気抵抗（ＧＭＲ）効果あるいはトンネル磁気抵抗（ＴＭＲ）効果を用いて、磁気モーメントの向きに依存した電流値、電圧値又は抵抗値を検出する。
　具体的な一例としては、生成部３０は、中間層３２、固定層３４及び取得部３６を備えている。中間層３２は、スピン回転子１８に接して設けられ、非強磁性金属又は絶縁体からなる。固定層３４は、中間層３２に接して設けられ、第２軸Ｌ２に沿った方向に磁気モーメントが固定されている。磁気モーメントは、例えば反強磁性体からなるピン留め層との交換結合により固定されている。つまり、スピン回転子１８及び固定層３４が中間層３２を挟み込んだ強磁性トンネル接合が構成される。このため、スピン回転子１８の磁気モーメントの向きと固定層３４の磁気モーメントの向きとに依存して、スピン回転子１８と固定層３４との間の抵抗値が変化する。
　取得部３６は、スピン回転子１８及び固定層３４間に流れる電流又はスピン回転子１８及び固定層３４間に生じる電圧を取得する。生成部３０は、取得部３６の取得結果（電流値、電圧値又は抵抗値）に基づいて、スピン回転子１８の磁気モーメントと固定層３４の磁気モーメントとが、平行又は反平行となった状態を検出する。言い換えれば、生成部３０は、スピン回転子１８の磁気モーメントが第１軸Ｌ１の一方を向いた状態から第１軸Ｌ１の他方を向いた状態へ反転する際に、スピン回転子１８の磁気モーメントが第２軸Ｌ２に沿って向いた状態（平行又は反平行となった状態）を検出することができる。例えば、生成部３０は、取得部３６が取得する電流値、電圧値又は抵抗値の変化点あるいは特異点を検出することにより、磁気モーメントが平行又は反平行となった状態と検出する。これにより、生成部３０は、スピン回転子１８の磁気モーメントが第２軸Ｌ２に沿って瞬間的に向いた状態のときに立ち上がるパルスを生成する。
　上記構成を有するパルス生成装置１０は、以下のように動作する。まず、スピン注入子１４の端子部１４ａとチャネル部１２の端子部１２ａとの間に電流が印加される。これにより、スピン注入子１４の磁化方向と同じ方向となるスピン流がチャネル部１２へ注入される。チャネル部１２に注入されたスピンは、チャネル部１２の両端部へ拡散する。電荷を伴わないスピン流が、スピン注入子１４側からスピン回転子１８側へ向けて発生する。チャネル部１２に流れるスピン流は、スピン回転子１８の磁気モーメントにスピン角運動量を運ぶ。なお、チャネル部１２にスピン流を注入する方法は、非局所手法に限定されない。
　なお、スピン回転制御部１６の印加電圧によって、チャネル部１２に流れるスピンの向きを制御してもよい。例えば、チャネル部１２を流れるスピン流のスピンは、スピン軌道相互作用によって歳差運動しており、このスピン軌道相互作用がスピン回転制御部１６によって印加された電圧による電界によって制御されてもよい。
　ここで、図３を参照して、スピン回転子１８における磁気モーメントの反転について説明する。図３は、一実施形態のパルス生成装置１０の動作原理を説明するための概略図である。図３の（ａ）から図３の（ｃ）のそれぞれには、スピン回転子１８及びスピン回転子１８の磁気モーメントＭ（図中白矢印）が示されている。図３の（ａ）では、歳差運動が励起される前の磁気モーメントＭの状態が示されている。図３の（ｂ）では、磁気モーメントＭの緩和過程において、第２軸Ｌ２に沿って向いた状態が示されている。図３の（ｃ）では、反転した磁気モーメントＭが再び第１軸Ｌ１に沿って向いた状態が示されている。
　スピン回転子１８は、上述したように、第１軸Ｌ１が磁化容易軸であり、磁気モーメントＭは、第１軸Ｌ１に沿った方向を向いている（図３の（ａ）参照）。スピン流の注入により、スピン角運動量が伝達され、電子の磁気モーメントの歳差運動が励起される。なお、巨視的にみても、磁気モーメントＭの歳差運動が励起されるといえる。磁気モーメントＭの歳差運動が励起されると、磁気モーメントＭは、第１軸Ｌ１まわりに歳差運動をする。流入したスピンと磁気モーメントＭとにおける角運動量保存則から、磁気モーメントＭには、磁気モーメントＭを反転させる方向に力が加えられる。磁気モーメントＭの歳差運動が増幅し、歳差運動が臨界に達すると、スピン回転子１８の磁気モーメントＭが第１軸Ｌ１の一方を向いた状態から第１軸Ｌ１の他方を向いた状態へ高速で反転する。このとき、磁気モーメントＭは、図３の（ｂ）に示されるように、基板２４の面内方向における磁化容易軸方向、つまり、第２軸Ｌ２に沿って向いた状態となる。このように、磁気モーメントＭは、第１軸Ｌ１及び第２軸Ｌ２を含む平面Ｓ内を回転する。そして、図３の（ｃ）に示されるように、磁気モーメントＭは、再び第１軸Ｌ１に沿った状態となる。
　次に、生成部３０によるスピン回転子１８の磁気モーメントＭの向き検出手法について詳細を説明する。図４は、一実施形態に係るスピン生成装置によって生成されるパルスを説明する概要図である。図４の（ａ）は、スピン回転子１８における磁気モーメントＭの磁化方向の時間変化を示すグラフである。図４の（ａ）の横軸は時間を示し、図４の（ａ）の縦軸は磁化の大きさを示している。図４の（ａ）では、基板２４の面直方向上向きの磁気モーメントＭの磁化を正の値、面直方向下向きの磁気モーメントの磁化を負の値として示している。つまり、図４の（ａ）では、測定時間Ｔ０における磁化方向の時間変化が示されている。測定時間Ｔ０は、スピン回転子１８にスピンが流入し、磁気モーメントＭが磁気的に安定した状態から反転し、再び磁気的に安定した状態に至るまでの時間である。測定時間Ｔ０は、例えば数ｎ（ナノ）秒である。図４の（ｂ）は、取得部３６により取得された検出値の時間変化を示すグラフである。図４の（ｂ）の横軸は時間を示し、図４の（ｂ）の縦軸は取得部３６により取得された検出値を示している。つまり、図４の（ｂ）では、図４の（ａ）と同じ測定時間Ｔ０における検出値の時間変化が示されている。なお、検出値は、一例として電流値である。
　測定が開始されると、取得部３６は、スピン回転子１８の磁気モーメントＭの向きを測定する。図４の（ａ）に示されるように、取得部３６は、スピン回転子１８の磁気モーメントＭが第１軸Ｌ１に沿って向いた状態を検出する。このとき、スピン回転子１８の磁気モーメントＭは、第１軸Ｌ１に沿って向いた状態で磁気的に安定している（図３の（ａ）参照）。そして、スピンが注入されると、磁気モーメントＭがスピン角運動量を受け取り、磁気モーメントＭの歳差運動が開始される。そして、スピン注入から所定時間が経過すると、磁気モーメントＭの歳差運動が増幅する。磁気モーメントＭの歳差運動が増幅するにつれ、検出される第１軸Ｌ１方向の磁気モーメントＭの成分が徐々に少なくなる。
　歳差運動が臨界に達すると、スピン回転子１８の磁気モーメントＭは、時間Ｔ１で反転し、第２軸Ｌ２に沿って向いた状態を通過し、再び第１軸Ｌ１に沿った方向に向いた状態となり磁気的に安定する（図３の（ｂ）及び（ｃ）参照）。反転過程において、磁気モーメントＭは、第１軸Ｌ１方向の一方から他方へ高速に反転する。時間Ｔ１は例えば、数ｐ（ピコ）秒である。このとき、図４の（ｂ）に示されるように、取得部３６により磁気モーメントＭが第２軸Ｌ２に沿って向いた状態が検出される。反転過程における磁気モーメントＭの反転速度は、例えば強磁性材料のダンピング定数に依存する。磁気モーメントＭが第２軸Ｌ２に沿って向いた状態の時間Ｔ２は、例えば数ｐ（ピコ）秒である。このため、取得部３６が検出する検出値は、波形の立ち上がり成分又は立ち下がり成分の幅が短いパルスとなる。このように取得部３６が検出する検出値には、例えば、波形の立ち上がり成分又は立ち下がり成分が含まれていればよい。本実施形態では、取得部３６が検出するパルスは、略矩形波であり、略９０度に立ち上がる立ち上がり成分と、略９０度に立ち下がる立下り成分とを有する。よって、生成部３０は、長方形又は正方形の形状の矩形波パルスを生成する。なお、取得部３６が検出する検出値の波形は矩形波に限定されない。すなわち、取得部３６が検出する検出値の波形は、三角波であってもよく、のこぎり波であってもよい。取得部３６がスピン回転子１８の磁気モーメントの向きによって変化する物理量又は物性値を検出することにより、生成部３０は、スピン回転子１８の磁気モーメントが第２軸Ｌ２に沿って瞬間的に向いた状態のときに立ち上がるパルスを生成することができる。
　以上、本実施形態に係るパルス生成装置１０によれば、スピン注入子１４とチャネル部１２とに電流又は電圧が印加されると、チャネル部１２にはスピン回転子１８へ向かうスピン流が生じる。チャネル部１２に流れるスピン流は、スピン回転子１８の磁気モーメントＭに対してスピントランスファートルク（Ｓｐｉｎ－Ｔｒａｎｓｆｅｒ　Ｔｏｒｑｕｅ）として作用する。すなわち、歳差運動している磁気モーメントＭはスピン流からスピン角運動量を受け取ると、磁気モーメントＭには回転力が加えられる。これにより磁気モーメントＭの歳差運動が増幅され、当該歳差運動が臨界に達すると、磁気モーメントＭの向きが第１軸Ｌ１の一方の側から他方の側へ反転する。磁気モーメントＭは、第１軸Ｌ１に沿って向いている状態が最も磁気的に安定しているため、歳差運動が臨界に達した磁気モーメントＭは、第１軸Ｌ１の一方の側から他方の側へ高速で反転する。つまり、磁気モーメントＭは、反転過程において瞬間的に第２軸Ｌ２に沿って向く状態となる。このとき、生成部３０により、磁気モーメントＭが第２軸Ｌ２に沿って瞬間的に向いた状態が検出され、磁気モーメントＭが第２軸Ｌ２に沿って瞬間的に向いた状態のときに立ち上がるパルスが生成される。これにより、パルス幅の短いパルスを生成することができる。
　また、一実施形態に係るパルス生成装置１０によれば、スピン回転子１８が基板２４の面内方向の断面形状が楕円形状であり、第２軸Ｌ２が楕円形状の長軸であるため、スピン回転子１８の磁気モーメントＭが反転するときの磁気モーメントＭの向きが制限される。つまり、第１軸Ｌ１に直交する第２軸Ｌ２を一方向に特定することができるので、スピン回転子１８の磁気モーメントＭが第２軸Ｌ２に沿って向いた状態を容易に検知することができる。ただし、スピン回転子１８はこれに限定されず、スピン回転子１８はドット形状あるいは円柱形状であってもよい。この場合、外場で制御することにより、スピンの向きを制御し、緩和する面で検出することができる。
　また、一実施形態に係るパルス生成装置１０によれば、スピン注入子１４は、第１軸Ｌ１と平行な方向に磁化を有していることから、スピン注入子１４からチャネル部１２に流入するスピンの向きと、チャネル部１２からスピン回転子１８に流入するスピンの向きとが同一になるため、スピン注入子１４の磁化方向と同じ向きのスピン状態を有するスピン流がスピン回転子１８に流入する。スピン回転子１８の磁気モーメントＭに対して角度を有して流入したスピンが作用する場合に比べて、スピン回転子１８の磁気モーメントＭに作用するスピントランスファートルクの寄与が大きくなる。よって、スピン回転子１８の磁気モーメントＭは、効率良くスピントランスファートルクを受け取ることができる。
　また、一実施形態に係るパルス生成装置１０によれば、基板２４の面直方向に磁気モーメントＭを有するスピン回転子１８を備えるため、複数のスピン回転子を基板に配列する場合、基板２４の面内方向に磁気モーメントを有するスピン回転子よりも、高密度に磁気モーメントを配列させることができる。
　また、一実施形態に係るパルス生成装置１０によれば、生成部３０は、スピン回転子１８をいわゆるスピンバルブ素子のフリー層として機能させることができる。これにより、スピン回転子１８中の磁気モーメントＭの状態を検出することができる。
　また、一実施形態に係るパルス生成装置１０によれば、チャネル部１２が二次元電子ガス層２２及び半導体層２０で形成されているため、二次元電子ガス層２２からスピンが供給される。このため、チャネル部１２におけるスピン角運動量の伝搬を効率良く行うことができる。
　また、一実施形態に係るパルス生成装置１０によれば、スピン回転子１８は、チャネル部１２の長手方向に直交する方向の幅がチャネル部１２の線幅以下になるように形成されているため、チャネル部１２のスピン角運動量をスピン回転子１８へ効率良く伝搬させることができる。
　さらに、一実施形態に係るパルス生成装置１０によれば、スピン注入子１４に近いチャネル部１２の端部に電流印加用の端子部１２ａが形成されていることから、電荷の流れを伴わないスピン流を発生させてスピン回転子１８の磁気モーメントを回転させることができる。このため、ジュール熱の発生を抑えることができるため、安定動作可能なパルス生成装置１０とすることができる。
　上述した実施形態は、本発明に係るパルス生成装置１０の一例を示すものであり、実施形態に係るパルス生成装置１０に限られるものではなく、変形し、又は他のものに適用したものであってもよい。
［変形例１］
　実施形態に係るパルス生成装置１０として、スピン回転子１８が形状磁気異方性により垂直磁気異方性を有する例を示したが、これに限定されない。スピン回転子１８は、結晶磁気異方性によって垂直磁気異方性を実現してもよい。この場合、スピン回転子１８は、例えば、Ｌ１０型ＦｅＮｉ規則合金やＦｅＰｔなどＬ１０結晶構造を持つ磁性材料をエピタキシャル成長させて形成されてもよいし、（Ｃｏ/Ｐｔ）多層膜やＣｏＦｅＢ/ＭｇＯなどの多層構造をエピタキシャル成長させて形成されてもよい。これにより、結晶磁気異方性により生じる磁化容易軸を第１軸Ｌ１とすることができる。このような場合でも、磁気モーメントＭの反転を利用してパルス幅の短いパルスを生成することができる。
［変形例２］
　実施形態に係るパルス生成装置１０として、基板２４の面内方向のスピン回転子１８の断面形状が楕円形状である例を示したが、これに限定されない。スピン回転子１８の基板の面内方向の断面形状は、当該形状の外郭線における第２軸Ｌ２に交差する方向に最も離間した２点間の距離よりも、当該形状の外郭線における第２軸Ｌ２方向に最も離間した２点間の距離の方が長くてもよい。なお、第２軸Ｌ２と交差する方向は、第２軸Ｌ２と直交する方向であってもよい。形状磁気異方性により、第２軸Ｌ２方向に磁気モーメントＭが向きやすくなるため、反転過程の磁気モーメントＭの向きを制御することができる。このため、第２軸Ｌ２を一方向に特定することができるので、スピン回転子１８の磁気モーメントＭが第２軸Ｌ２に沿って向いた状態を容易に検知することができる。
［変形例３］
　実施形態に係るパルス生成装置１０として、単位体積あたりの磁気モーメントの総和である磁化として磁気モーメントＭの反転を検出する場合を示したが、これに限定されない。例えば、スピン回転子１８の局所的な磁気モーメントＭを観測してもよい。この場合、例えば、スピン回転子１８の局所磁化を用いて磁気モーメントＭの反転を検出することができる。
［変形例４］
　実施形態に係るパルス生成装置１０として、スピン回転子１８が垂直磁気異方性を有する例を示したが、これに限定されない。例えば、スピン回転子１８は、面内磁気異方性を有していてもよい。この場合、第１軸Ｌ１が基板２４の面内方向となる。このとき、スピン注入子１４は基板２４の面内方向に向いた磁気モーメントを有している。また、スピン注入子１４とスピン回転子１８とが面内方向に磁化を有している場合、生成部３０が備える固定層３４は、面直方向と平行又は反平行に磁気モーメントが固定されている。このように構成すると、スピン回転子１８の磁気モーメントの向きと固定層３４の磁気モーメントの向きとに依存して、スピン回転子１８と固定層３４との間の抵抗値が変化する。よって、生成部３０が備える取得部３６は、スピン回転子１８の磁気モーメントが第１軸Ｌ１の一方を向いた状態から第１軸Ｌ１の他方を向いた状態へ反転する際に、スピン回転子１８の磁気モーメントが第２軸Ｌ２に沿って向いた状態を検出することができる。
［変形例５］
　実施形態に係るパルス生成装置１０として、生成部３０がスピン回転子１８をいわゆるスピンバルブ素子のフリー層として機能させることで、磁気モーメントＭの向きを検出する例を示したが、これに限定されない。例えば、生成部３０は、磁気光学効果を用いて磁気モーメントＭの向きを検出してもよい。あるいは、スピン回転子１８の磁気モーメントＭが第２軸Ｌ２に沿って向いた状態となったときの漏洩磁場を検出してもよい。例えば、生成部３０は、磁気ヘッドなどに用いられる周知の漏洩磁場検出部を有し、当該検出部をスピン回転子１８の周囲に配置すればよい。当該検出部は、スピン回転子１８の漏洩磁場が伝達される範囲に配置されればよく、例えば、スピン回転子１８から数１０ｎｍ以下の範囲に配置される。
［変形例６］
　実施形態に係るパルス生成装置１０は、基板２４上に積層・エッチングなどを行うことにより製造されてもよい。この場合、従来の半導体技術で容易に製造可能である。また、非磁性金属のスピン拡散長は、室温において数１００ｎｍ程度であるのに対して、半導体はスピン拡散長が１桁以上長い。このため、チャネル部１２を半導体材料で形成することにより、スピン注入子１４とスピン回転子１８とを他の非磁性体を採用した場合に比べて離間させて形成することができる。したがって、他の非磁性材料を採用した場合に比べて製造工程において厳密な加工精度が要求されることがなく、容易にパルス生成装置１０を作成することが可能となる。
［変形例７］
　パルス生成装置１０は、例えば、発振器の一部品（発振器用の部品）として利用することもできる。パルス生成装置１０は、パルスの生成を連続的に行うことで発振器の一部品として利用され得る。パルス生成装置１０を用いた発振器は、例えば、２つの磁気モーメントの向きが一致したときにだけ電流が流れる磁気抵抗効果を利用してもよい。スピン回転子１８と非磁性体部材を介して接触させた強磁性体の磁気モーメントの向きと、スピン回転子１８の磁気モーメントとの向きとを利用した磁気抵抗効果により、スピン回転子１８の回転数に応じて発振させる構造としてもよい。
［変形例８］
　実施形態に係るパルス生成装置１０として、スピン注入子１４、スピン回転制御部１６及びスピン回転子１８は、チャネル部１２と直接接合されている例を示したが、スピン注入子１４、スピン回転制御部１６及びスピン回転子１８の少なくとも１つが、チャネル部１２と絶縁層を介して接合されていてもよい。このように構成した場合であっても、パルス生成装置１０として機能させることができる。
［変形例９］
　実施形態に係るパルス生成装置１０として、スピン注入子１４及びスピン回転子１８がチャネル部１２よりも上方に配置される例を示したが、スピン注入子１４及びスピン回転子１８は、チャネル部１２と少なくとも一部が接触した状態となっていれば、どのように配置されていてもよい。すなわち、スピン注入子１４及びスピン回転子１８は、チャネル部１２の側方に配置されてもよい。また、スピン回転子１８の幅はチャネル部１２の線幅以上であってもよい。
［変形例１０］
　実施形態に係るパルス生成装置１０として、面内方向に流れるスピン流を用いて磁化反転を行う例を示したが、これに限定されない。例えば、面直方向に磁化を有する強磁性トンネル接合を構成した部材に対して面直方向に電流を流すことにより、スピントランスファートルクを用いた磁化反転を実現してもよい。
［変形例１１］
　実施形態に係るパルス生成装置１０として、いわゆる非局所手法によって電荷の流れを伴わないスピン流を発生させてスピン回転子１８を回転させる例を示したが、これに限定されない。スピン回転子１８に近いチャネル部１２の端部に電流印加用の端子部１２ａを形成し、端子部１４ａから端子部１２ａへ流れる電流を生じさせることにより、チャネル部１２にスピン流を発生させ、スピン回転子１８を回転させてもよい。すなわち、いわゆる局所手法によって電荷の流れを伴うスピン流をチャネル部１２に発生させてスピン回転子１８の磁気モーメントを回転させてもよい。この場合、非局所手法の場合に比べて電流密度を大きくすることができるため、スピントルクを大きくすることが可能となる。よって、効率良くスピン回転子１８の磁気モーメントを回転させることができる。
［変形例１２］
　実施形態に係るパルス生成装置１０として、一つのパルス生成装置によりパルスが生成されることを示したが、これに限定されない。例えば、パルス生成装置１０を複数配列し、連続してパルス波形が生成される構成を採用してもよい。この場合、連続したパルスは、複数のパルス生成装置１０が有する生成部３０のそれぞれにより検出されてもよく、複数のパルス生成装置１０が共通の生成部３０により検出されてもよい。このように構成すると、連続するパルスを生成することができるため、電子回路の同期信号として用いることができる。
［変形例１３］
　実施形態に係るパルス生成装置１０として、パルス生成装置１０の各構成部材の大きさがナノオーダーの部材である場合も含むように説明しているが、各構成部材の大きさをマイクロオーダーで形成し、マイクロスケールのパルス生成装置としてもよい。
　パルス生成装置１０は、産業上、以下のような利用可能性を有している。パルス生成装置１０は、例えば、ＭＥＭＳ（Ｍｉｃｒｏ　Ｅｌｅｃｔｒｏ　Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ　Ｓｙｓｔｅｍｓ）又は、ＮＥＭＳ（Ｎａｎｏ　Ｅｌｅｃｔｒｏ　Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ　Ｓｙｓｔｅｍｓ）などの分野におけるパルス生成装置として利用することができる。また、パルス生成装置１０は、例えば電子分野、電気分野、及び医療関係分野における機器部品として使用できる。パルス生成装置１０は、半導体装置に内蔵することができる。
　１０…パルス生成装置、１２…チャネル部、１４…スピン注入子、１６…スピン回転制御部、１８…スピン回転子、２０…半導体層、２２…二次元電子ガス層、２４…基板、３０…生成部、３２…中間層、３４…固定層、３６…取得部、Ｌ１…第１軸、Ｌ２…第２軸、Ｍ…磁気モーメント。

Claims (7)

  1. 　基板と、
    　前記基板上に設けられ、強磁性体からなるスピン注入子と、
    　前記基板上に設けられ、強磁性体からなり、第１軸の方向が磁化容易軸となる磁気異方性を有するスピン回転子と、
    　前記スピン注入子及び前記スピン回転子と直接又は絶縁層を介して接合された非磁性体からなるチャネル部と、
    　前記スピン回転子の磁気モーメントが前記第１軸の一方を向いた状態から前記第１軸の他方を向いた状態へ反転する際に、前記スピン回転子の前記磁気モーメントが前記第１軸と直交する第２軸に沿って向いた状態を検出することによって、パルスを生成する生成部と、
    を備えるパルス生成装置。
  2. 　前記スピン回転子の前記基板の面内方向の断面形状は、当該形状の外郭線における前記第２軸に交差する方向に最も離間した２点間の距離よりも、当該形状の外郭線における前記第２軸の方向に最も離間した２点間の距離の方が長い、請求項１に記載のパルス生成装置。
  3. 　前記スピン回転子は、前記基板の面内方向の断面形状が楕円形状であり、
    　前記第２軸は、前記楕円形状の長軸である、請求項１又は２に記載のパルス生成装置。
  4. 　前記スピン注入子は、前記第１軸と平行な方向に磁化を有する、請求項１～３の何れか一項に記載のパルス生成装置。
  5. 　前記第１軸は、前記基板の面直方向である、請求項１～４の何れか一項に記載のパルス生成装置。
  6. 　前記生成部は、前記スピン回転子の磁気モーメントが前記第２軸に沿って向いた状態となったときの漏洩磁場を検出する請求項１～５の何れか一項に記載のパルス生成装置。
  7. 　前記生成部は、
    　前記スピン回転子に接して設けられ、非強磁性金属又は絶縁体からなる中間層と、
    　前記中間層に接して設けられ、前記第２軸に沿った方向に磁気モーメントが固定された固定層と、
    　前記スピン回転子と前記固定層との間に流れる電流又は前記スピン回転子と前記固定層との間に生じる電圧を取得する取得部と、
    を備える請求項１～５の何れか一項に記載のパルス生成装置。
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Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP7111310B2 (ja) * 2019-12-11 2022-08-02 日本電子株式会社 核磁気共鳴測定方法及び装置

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005019561A (ja) * 2003-06-24 2005-01-20 Japan Science & Technology Agency スピン注入素子及びそれを用いた磁気装置
WO2011118374A1 (ja) * 2010-03-25 2011-09-29 日本電気株式会社 熱型センサ及びプラットフォーム
JP2012049403A (ja) * 2010-08-27 2012-03-08 Institute Of Physical & Chemical Research 電流−スピン流変換素子
JP5645181B2 (ja) * 2012-11-08 2014-12-24 独立行政法人科学技術振興機構 スピンバルブ素子
WO2015064663A1 (ja) * 2013-10-31 2015-05-07 独立行政法人科学技術振興機構 スピン制御機構及びスピンデバイス

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3891540B2 (ja) * 1999-10-25 2007-03-14 キヤノン株式会社 磁気抵抗効果メモリ、磁気抵抗効果メモリに記録される情報の記録再生方法、およびｍｒａｍ
JP4714918B2 (ja) * 2002-11-29 2011-07-06 独立行政法人科学技術振興機構 スピン注入素子及びスピン注入素子を用いた磁気装置
JP2007013441A (ja) 2005-06-29 2007-01-18 Pioneer Electronic Corp パルス生成装置
KR101676809B1 (ko) * 2010-08-13 2016-11-16 삼성전자주식회사 발진기 및 그 동작방법
DE102011005649B4 (de) * 2011-03-16 2013-07-04 Siemens Aktiengesellschaft Bestimmung des tatsächlichen Kippwinkels und Justierung der Transmitterspannung bei der MR-Bildgebung eines kontinuierlich verfahrenen Untersuchungsobjekts
JP5665706B2 (ja) * 2011-09-21 2015-02-04 株式会社東芝 スピントルク発振素子
JP5806076B2 (ja) 2011-10-11 2015-11-10 古野電気株式会社 Ｒｆパルス信号生成用スイッチング回路、ｒｆパルス信号生成回路、および物標探知装置
JP5935978B2 (ja) 2012-03-13 2016-06-15 旭化成エレクトロニクス株式会社 パルス生成回路
CN104584416B (zh) * 2012-08-09 2017-05-03 国立研究开发法人科学技术振兴机构 自旋马达及自旋旋转构件
US8841739B2 (en) * 2012-09-08 2014-09-23 The Regents Of The University Of California Systems and methods for implementing magnetoelectric junctions

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005019561A (ja) * 2003-06-24 2005-01-20 Japan Science & Technology Agency スピン注入素子及びそれを用いた磁気装置
WO2011118374A1 (ja) * 2010-03-25 2011-09-29 日本電気株式会社 熱型センサ及びプラットフォーム
JP2012049403A (ja) * 2010-08-27 2012-03-08 Institute Of Physical & Chemical Research 電流−スピン流変換素子
JP5645181B2 (ja) * 2012-11-08 2014-12-24 独立行政法人科学技術振興機構 スピンバルブ素子
WO2015064663A1 (ja) * 2013-10-31 2015-05-07 独立行政法人科学技術振興機構 スピン制御機構及びスピンデバイス

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