(57)【要約】【課題】高周波フィルタ等の高周波デバイスとして機能する磁気抵抗効果デバイスを提供する。【解決手段】この磁気抵抗効果デバイスは、第１のポートと、第２のポートと、磁気抵抗効果素子と、前記第１のポートに接続され、前記磁気抵抗効果素子に高周波磁場を印加する第１の信号線路と、前記第２のポートと前記磁気抵抗効果素子とを繋ぐ第２の信号線路と、前記磁気抵抗効果素子の積層方向に直流電流又は直流電圧を印加する電源を接続できる直流印加端子と、を備え、前記第１の信号線路は、前記磁気抵抗効果素子に高周波磁場を印加できる複数の高周波磁場印加領域を有し、前記第１の信号線路において前記複数の高周波磁場印加領域は、それぞれの高周波磁場印加領域で生じる高周波磁場同士が前記磁気抵抗効果素子において強めあう位置に設けられている。【選択図】図１
2018186266.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
信号が入力される第１のポートと、
信号が出力される第２のポートと、
第１強磁性層と、第２強磁性層と、第１強磁性層と第２強磁性層の間に挟持されたスペーサ層とを有する磁気抵抗効果素子と、
前記第１のポートに接続され、前記第１のポートから入力される信号に対応した高周波電流が流れ、前記磁気抵抗効果素子に高周波磁場を印加する第１の信号線路と、
前記第２のポートと前記磁気抵抗効果素子とを繋ぐ第２の信号線路と、
前記磁気抵抗効果素子の積層方向に直流電流又は直流電圧を印加する電源を接続できる直流印加端子と、を備え、
前記第１の信号線路は、前記磁気抵抗効果素子に高周波磁場を印加できる複数の高周波磁場印加領域を有し、
前記第１の信号線路において前記複数の高周波磁場印加領域は、それぞれの高周波磁場印加領域で生じる高周波磁場同士が前記磁気抵抗効果素子において強めあう位置に設けられている、磁気抵抗効果デバイス。
【請求項２】
前記第１の信号線路は、前記磁気抵抗効果素子を所定の方向から見た際に前記磁気抵抗効果素子を囲んでおり、
前記複数の高周波磁場印加領域のうち少なくとも二つの高周波磁場印加領域は、前記磁気抵抗効果素子を基準に対向する位置にある、請求項１に記載の磁気抵抗効果デバイス。
【請求項３】
前記第１の信号線路は、前記磁気抵抗効果素子を通り前記所定の方向に延在する軸線の周囲を巻回している、請求項２に記載の磁気抵抗効果デバイス。
【請求項４】
前記第１の信号線路は、複数の信号線路に分岐し、
分岐した前記複数の信号線路のうち同一方向に高周波電流が流れる信号線路は、いずれも前記磁気抵抗効果素子の同一面側に配設されている、請求項１〜３のいずれか一項に記載の磁気抵抗効果デバイス。
【請求項５】
前記第１の信号線路の一部は、前記磁気抵抗効果素子の積層方向に前記直流印加端子から入力された直流電流又は直流電圧を印加する上部電極又は下部電極を兼ねている、請求項１〜４のいずれか一項に記載の磁気抵抗効果デバイス。
【請求項６】
前記磁気抵抗効果素子の抵抗値が２０Ω以上である、請求項５に記載の磁気抵抗効果デバイス。
【請求項７】
前記磁気抵抗効果素子に外部磁場を印加し、前記磁気抵抗効果素子の共鳴周波数を変調する磁場印加機構をさらに有する、請求項１〜６のいずれか一項に記載の磁気抵抗効果デバイス。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれか一項に記載の磁気抵抗効果デバイスを用いた高周波デバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、磁気抵抗効果デバイス及び高周波デバイスに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、携帯電話等の移動通信端末の高機能化に伴い、無線通信の高速化が進められている。通信速度は使用する周波数の帯域幅に比例するため、通信に必要な周波数バンドは増加している。それに伴い、移動通信端末に必要な高周波フィルタの搭載数も増加している。
【０００３】
また、近年新しい高周波用部品に応用できる可能性のある分野として研究されているのがスピントロニクスである。その中で注目されている現象の一つとして、磁気抵抗効果素子による強磁性共鳴現象がある（非特許文献１参照）。
【０００４】
磁気抵抗効果素子に交流電流を流すのと同時に、磁場印加機構によって磁場を印加することで、磁気抵抗効果素子に強磁性共鳴を起こすことができる。強磁性共鳴が生じると、強磁性共鳴周波数に対応した周波数で周期的に磁気抵抗効果素子の抵抗値が振動する。磁気抵抗効果素子に印加される磁場の強さによって、磁気抵抗効果素子の強磁性共鳴周波数は変化し、一般的にその共鳴周波数は数〜数十ＧＨｚの高周波帯域である。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】Ｊ．−Ｍ．Ｌ．  Ｂｅａｕｊｏｕｒ  ｅｔ  ａｌ．,  Ｊｏｕｒｎａｌ  ｏｆ  Ａｐｐｌｉｅｄ  Ｐｈｙｓｉｃｓ  ９９、０８Ｎ５０３、（２００６）．
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上述のように、強磁性共鳴現象を利用した高周波発振素子の検討は進められている。しかしながら、強磁性共鳴現象のその他の応用用途についての具体的な検討はまだ十分とは言えない。
【０００７】
本発明は上記問題に鑑みてなされたものであり、強磁性共鳴現象を利用して高周波フィルタ等の高周波デバイスとして機能する磁気抵抗効果デバイスを提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するため、強磁性共鳴現象を利用した磁気抵抗効果デバイスを、高周波デバイスとして利用する方法を検討した。その結果、強磁性共鳴現象により生じる磁気抵抗効果素子の抵抗値変化を利用した磁気抵抗効果デバイスを見出し、この磁気抵抗効果デバイスが高周波デバイスとして機能することを見出した。
【０００９】
また高周波デバイスの出力特性を向上させるためには、磁気抵抗効果素子に効率的に大きな高周波磁場を印加し、磁気抵抗効果素子の抵抗値変化量を大きくすることが好ましい。そこで、磁気抵抗効果素子に効率的に大きな高周波磁場を印加できる磁気抵抗効果デバイスの構成を見出した。
すなわち、本発明は、上記課題を解決するため、以下の手段を提供する。
【００１０】
（１）第１の態様にかかる磁気抵抗効果デバイスは、信号が入力される第１のポートと、信号が出力される第２のポートと、第１強磁性層と、第２強磁性層と、第１強磁性層と第２強磁性層の間に挟持されたスペーサ層とを有する磁気抵抗効果素子と、前記第１のポートに接続され、前記第１のポートから入力される信号に対応した高周波電流が流れ、前記磁気抵抗効果素子に高周波磁場を印加する第１の信号線路と、前記第２のポートと前記磁気抵抗効果素子とを繋ぐ第２の信号線路と、前記磁気抵抗効果素子の積層方向に直流電流又は直流電圧を印加する電源を接続できる直流印加端子と、を備え、前記第１の信号線路は、前記磁気抵抗効果素子に高周波磁場を印加できる複数の高周波磁場印加領域を有し、前記第１の信号線路において前記複数の高周波磁場印加領域は、それぞれの高周波磁場印加領域で生じる高周波磁場同士が前記磁気抵抗効果素子において強めあう位置に設けられている。
【００１１】
（２）上記態様にかかる磁気抵抗効果デバイスにおいて、前記第１の信号線路は、前記磁気抵抗効果素子を所定の方向から見た際に前記磁気抵抗効果素子を囲んでおり、前記複数の高周波磁場印加領域のうち少なくとも二つの高周波磁場印加領域は、前記磁気抵抗効果素子を基準に対向する位置にあってもよい。
【００１２】
（３）上記態様にかかる磁気抵抗効果デバイスにおいて、前記第１の信号線路は、前記磁気抵抗効果素子を通り前記所定の方向に延在する軸線の周囲を巻回していてもよい。
【００１３】
（４）上記態様にかかる磁気抵抗効果デバイスにおいて、前記第１の信号線路は、複数の信号線路に分岐し、分岐した前記複数の信号線路のうち同一方向に高周波電流が流れる信号線路は、いずれも前記磁気抵抗効果素子の同一面側に配設されていてもよい。
【００１４】
（５）上記態様にかかる磁気抵抗効果デバイスにおいて、前記第１の信号線路の一部は、前記磁気抵抗効果素子の積層方向に前記直流印加端子から入力された直流電流又は直流電圧を印加する上部電極又は下部電極を兼ねていてもよい。
【００１５】
（６）上記態様にかかる磁気抵抗効果デバイスにおいて、前記磁気抵抗効果素子の抵抗値が２０Ω以上であってもよい。
【００１６】
（７）上記態様にかかる磁気抵抗効果デバイスにおいて、前記磁気抵抗効果素子に外部磁場を印加し、前記磁気抵抗効果素子の共鳴周波数を変調する磁場印加機構をさらに有してもよい。
【００１７】
（８）第２の態様にかかる高周波デバイスは、上記態様にかかる磁気抵抗効果デバイスを用いている。
【発明の効果】
【００１８】
上記態様にかかる磁気抵抗効果デバイスによれば、強磁性共鳴現象を利用した磁気抵抗効果デバイスを、高周波フィルタや増幅器等の高周波デバイスとして用いることができる。
【００１９】
また上記態様にかかる磁気抵抗効果デバイスによれば、磁気抵抗効果素子に効率的に大きな高周波磁場を印加することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】第１実施形態に係る磁気抵抗効果デバイスの模式図である。
【図２】第１実施形態にかかる磁気抵抗効果デバイスの磁気抵抗効果素子近傍の斜視模式図である。
【図３】磁気抵抗効果素子に印加される直流電流が一定の場合に磁気抵抗効果デバイスに入力される高周波信号の周波数と出力される電圧の振幅との関係を示す図である。
【図４】磁気抵抗効果素子に印加される外部磁場が一定の場合に磁気抵抗効果デバイスに入力される高周波信号の周波数と出力される電圧の振幅との関係を示す図である。
【図５】第２実施形態にかかる磁気抵抗効果デバイスの磁気抵抗効果素子近傍の斜視模式図である。
【図６】第３実施形態にかかる磁気抵抗効果デバイスの磁気抵抗効果素子近傍の斜視模式図である。
【図７】第４実施形態にかかる磁気抵抗効果デバイスの磁気抵抗効果素子近傍の斜視模式図である。
【図８】第５実施形態にかかる磁気抵抗効果デバイスの磁気抵抗効果素子近傍の斜視模式図である。
【図９】第６実施形態にかかる磁気抵抗効果デバイスの磁気抵抗効果素子近傍の斜視模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、磁気抵抗効果デバイスについて、図を適宜参照しながら詳細に説明する。以下の説明で用いる図面は、特徴をわかりやすくするために便宜上特徴となる部分を拡大して示している場合があり、各構成要素の寸法比率などは実際とは異なっていることがある。以下の説明において例示される材料、寸法等は一例であって、本発明はそれらに限定されるものではなく、本発明の効果を奏する範囲で適宜変更して実施することが可能である。
【００２２】
（第１実施形態）
図１は、第１実施形態にかかる磁気抵抗効果デバイスの回路構成を示した模式図である。図１に示す磁気抵抗効果デバイス１００は、第１のポート１と、第２のポート２と、磁気抵抗効果素子１０と、第１の信号線路２０と、第２の信号線路３０と、第３の信号線路３１と、直流印加端子４０と、磁場印加機構５０とを備える。
【００２３】
＜第１のポート及び第２のポート＞
第１のポート１は、磁気抵抗効果デバイス１００の入力端子である。第１のポート１は、第１の信号線路２０の一端に対応する。第１のポート１に交流信号源（図視略）を接続することで、磁気抵抗効果デバイス１００に交流信号を印加できる。
【００２４】
第２のポート２は、磁気抵抗効果デバイス１００の出力端子である。第２のポート２は、第２の信号線路３０の一端に対応する。第２のポート２に高周波測定器（図視略）を接続することで、磁気抵抗効果デバイス１００から出力される信号を測定できる。高周波測定器には、例えば、ネットワークアナライザ等を用いることができる。
【００２５】
＜磁気抵抗効果素子＞
磁気抵抗効果素子１０は、第１強磁性層１１と、第２強磁性層１２と、第１強磁性層１１と第２強磁性層１２の間に挟持されたスペーサ層１３とを有する。以下、第１強磁性層を磁化固定層とし、第２強磁性層を磁化自由層として説明するが、第１強磁性層及び第２強磁性層はいずれとして機能してもよい。磁化固定層１１の磁化は、磁化自由層１２の磁化より動きにくく、所定の磁場環境下では一方向に固定される。磁化固定層１１の磁化の向きに対して磁化自由層１２の磁化の向きが相対的に変化することで、磁気抵抗効果素子１０として機能する。
【００２６】
磁化固定層１１は、強磁性体材料で構成されている。磁化固定層１１は、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、ＮｉとＦｅの合金、ＦｅとＣｏの合金、またはＦｅとＣｏとＢの合金などの高スピン分極率材料から構成されることが好ましい。これらの材料を用いることで、磁気抵抗効果素子１０の磁気抵抗変化率が大きくなる。また磁化固定層１１は、ホイスラー合金で構成されても良い。磁化固定層１１の膜厚は、１〜１０ｎｍとすることが好ましい。
【００２７】
磁化固定層１１の磁化固定方法は、特に問わない。例えば、磁化固定層１１の磁化を固定するために磁化固定層１１に接するように反強磁性層を付加してもよい。また、結晶構造、形状などに起因する磁気異方性を利用して磁化固定層１１の磁化を固定してもよい。反強磁性層には、ＦｅＯ、ＣｏＯ、ＮｉＯ、ＣｕＦｅＳ２、ＩｒＭｎ、ＦｅＭｎ、ＰｔＭｎ、ＣｒまたはＭｎなどを用いることができる。
【００２８】
磁化自由層１２は、外部印加磁場もしくはスピン偏極電子によってその磁化の方向が変化可能な強磁性体材料で構成されている。
【００２９】
磁化自由層１２は、磁化自由層１２を積層する積層方向と垂直な面内方向に磁化容易軸を有する場合の材料として、ＣｏＦｅ、ＣｏＦｅＢ、ＣｏＦｅＳｉ、ＣｏＭｎＧｅ、ＣｏＭｎＳｉまたはＣｏＭｎＡｌなどを用いることができ、磁化自由層１２の積層方向に磁化容易軸を有する場合の材料として、Ｃｏ、ＣｏＣｒ系合金、Ｃｏ多層膜、ＣｏＣｒＰｔ系合金、ＦｅＰｔ系合金、希土類を含むＳｍＣｏ系合金またはＴｂＦｅＣｏ合金などを用いることができる。また、磁化自由層１２は、ホイスラー合金で構成されても良い。
【００３０】
磁化自由層１２の厚さは、１〜１０ｎｍ程度とすることが好ましい。また磁化自由層１２とスペーサ層１３との間には、高スピン分極率材料を挿入しても良い。高スピン分極率材料を挿入することによって、高い磁気抵抗変化率を得ることが可能となる。
【００３１】
高スピン分極率材料としては、ＣｏＦｅ合金またはＣｏＦｅＢ合金などが挙げられる。ＣｏＦｅ合金またはＣｏＦｅＢ合金いずれの膜厚も０．２〜１．０ｎｍ程度とすることが好ましい。
【００３２】
スペーサ層１３は、磁化固定層１１と磁化自由層１２の間に配置される非磁性層である。スペーサ層１３は、導電体、絶縁体、半導体によって構成される層、もしくは、絶縁体中に導体によって構成される通電点を含む層で構成される。
【００３３】
例えば、スペーサ層１３が絶縁体からなる場合は、磁気抵抗効果素子１０はトンネル磁気抵抗（ＴＭＲ：Ｔｕｎｎｅｌｉｎｇ  Ｍａｇｎｅｔｏｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ）素子となり、スペーサ層１３が金属からなる場合は巨大磁気抵抗（ＧＭＲ：Ｇｉａｎｔ  Ｍａｇｎｅｔｏｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ）素子となる。
【００３４】
スペーサ層１３を非磁性導電材料で構成する場合、Ｃｕ、Ａｇ、Ａｕ又はＲｕ等の導電材料を用いることができる。ＧＭＲ効果を効率よく利用するためには、スペーサ層１３の膜厚は、０．５〜３．０ｎｍ程度が好ましい。
【００３５】
スペーサ層１３を非磁性半導体材料で構成する場合、ＺｎＯ、Ｉｎ２Ｏ３、ＳｎＯ２、ＩＴＯ、ＧａＯｘ又はＧａ２Ｏｘ等の材料を用いることができる。この場合、スペーサ層１３の膜厚は１．０〜４．０ｎｍ程度が好ましい。
【００３６】
スペーサ層１３として非磁性絶縁体中の導体によって構成される通電点を含む層を適用する場合、Ａｌ２Ｏ３またはＭｇＯによって構成される非磁性絶縁体中に、ＣｏＦｅ、ＣｏＦｅＢ、ＣｏＦｅＳｉ、ＣｏＭｎＧｅ、ＣｏＭｎＳｉ、ＣｏＭｎＡｌ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ａｕ、Ｃｕ、ＡｌまたはＭｇなどの導体によって構成される通電点を含む構造とすることが好ましい。この場合、スペーサ層１３の膜厚は、０．５〜２．０ｎｍ程度が好ましい。
【００３７】
磁気抵抗効果素子１０への通電性を高めるためには、磁気抵抗効果素子１０の積層方向の両面に電極を設けることが好ましい。以下、磁気抵抗効果素子１０の積層方向の下部に設けられた電極を下部電極１４、上部に設けられた電極を上部電極１５という。下部電極１４及び上部電極１５を設けることで、第２の信号線路３０及び第３の信号線路３１と磁気抵抗効果素子１０の接触が面になり、磁気抵抗効果素子１０の面内方向いずれの位置においても、信号（電流）の流れが積層方向に沿う。
【００３８】
下部電極１４及び上部電極１５は、導電性を有する材料により構成される。例えば、Ｔａ、Ｃｕ、Ａｕ、ＡｕＣｕ、Ｒｕ等を下部電極１４及び上部電極１５に用いることができる。
【００３９】
また磁気抵抗効果素子１０と下部電極１４又は上部電極１５との間には、キャップ層、シード層またはバッファー層を配設しても良い。キャップ層、シード層またはバッファー層としては、Ｒｕ、Ｔａ、Ｃｕ、Ｃｒまたはこれらの積層膜などが挙げられる。これらの層の膜厚は、それぞれ２〜１０ｎｍ程度とすることが好ましい。
【００４０】
磁気抵抗効果素子１０の大きさは、磁気抵抗効果素子１０の平面視形状が長方形（正方形を含む）の場合、長辺を３００ｎｍ程度、又は３００ｎｍ以下にすることが望ましい。
磁気抵抗効果素子１０の平面視形状が長方形ではない場合は、磁気抵抗効果素子１０の平面視形状に最小の面積で外接する長方形の長辺を、磁気抵抗効果素子１０の長辺と定義する。
【００４１】
長辺が３００ｎｍ程度と小さい場合、磁化自由層１２の体積が小さくなり、高効率な強磁性共鳴現象の実現が可能となる。ここで、「平面視形状」とは、磁気抵抗効果素子１０を構成する各層の積層方向から見た形状のことである。
【００４２】
＜第１の信号線路＞
第１の信号線路２０は、一端が第１のポート１に接続され、他端が基準電位に接続されている。図１では、基準電位としてグラウンドＧに接続している。第１のポート１に入力される高周波信号とグラウンドＧとの電位差に応じて、第１の信号線路２０内に高周波電流が流れる。第１の信号線路２０内に高周波電流が流れると、第１の信号線路２０から高周波磁場が発生する。磁気抵抗効果素子１０には、この高周波磁場が印加される。
【００４３】
図２は、第１実施形態にかかる磁気抵抗効果デバイス１００の磁気抵抗効果素子１０近傍の斜視模式図である。以下、磁気抵抗効果素子１０の積層方向をｚ方向、ｚ方向と直交する面内の一方向をｘ方向、ｘ方向及びｚ方向に直交する方向をｙ方向と言う。
【００４４】
図２に示す第１の信号線路２０は、磁気抵抗効果素子１０の＋ｚ方向の位置にｘ方向に沿って延在する第１配線２１と、磁気抵抗効果素子１０を基準に第１配線２１と対向する位置に設けられた第２配線２３と、第１配線２１と第２配線２３とを繋ぐビア配線２２とを有する。第１の信号線路２０は、磁気抵抗効果素子１０をｙ方向から見た際に、磁気抵抗効果素子１０を囲んでいる。
【００４５】
高周波電流は、第１の信号線路２０内を一方向に流れる。第１配線２１内を流れる高周波電流Ｉ１の向きと第２配線２３内を流れる高周波電流Ｉ２との向きは、互いに逆向きとなる。ここで「高周波電流の向き」とは、交流信号である高周波電流のある時点に着目した時の電流の向きを意味する。第１配線２１内を流れる高周波電流Ｉ１は、第１配線２１を中心軸として磁場Ｈ１を発生する。同様に、第２配線２３内を流れる高周波電流Ｉ２は、第２配線２３を中心軸として磁場Ｈ２を発生する。
【００４６】
磁気抵抗効果素子１０に加わる磁場Ｈ１と磁場Ｈ２の方向は、ある瞬間においていずれも＋ｙ方向であり、別の瞬間においていずれも−ｙ方向である。すなわち、第１配線２１で生じる磁場Ｈ１と、第２配線２３で生じる磁場Ｈ２とは、磁気抵抗効果素子１０の位置において重畳され、互いに強めあう。
【００４７】
つまり第１の信号線路２０を磁気抵抗効果素子１０に対して所定の配置にすることで、磁気抵抗効果素子１０に対して高周波磁場を印加する高周波磁場印加領域（図２における第１配線２１及び第２配線２３）を複数設けることができ、互いの高周波磁場同士が強めあうことで、磁気抵抗効果素子１０に大きな高周波磁場を印加できる。
【００４８】
＜第２の信号線路、第３の信号線路＞
第２の信号線路３０は、一端が磁気抵抗効果素子１０に接続され、他端が第２のポート２に接続されている。すなわち、第２の信号線路３０は、磁気抵抗効果素子１０と第２のポート２とを繋ぐ。第２の信号線路３０は、磁気抵抗効果素子１０の強磁性共鳴を利用して選択された周波数の信号を第２のポート２から出力する。
【００４９】
第３の信号線路３１は、一端が磁気抵抗効果素子１０に接続され、他端が基準電位に接続されている。図１では第３の信号線路３１を、第１の信号線路２０の基準電位と共通のグラウンドＧに接続しているが、その他の基準電位に接続してもよい。回路構成を簡便にするためには、第１の信号線路２０の基準電位と第３の信号線路３１の基準電位とは共通していることが好ましい。
【００５０】
各信号線路及びグラウンドＧの形状は、マイクロストリップライン（ＭＳＬ）型やコプレーナウェーブガイド（ＣＰＷ）型に規定することが好ましい。マイクロストリップライン（ＭＳＬ）型やコプレーナウェーブガイド（ＣＰＷ）型に設計する場合、信号線路の特性インピーダンスと、回路系のインピーダンスとが等しくなるように、信号線路幅やグラウンド間距離を設計することが好ましい。このように設計することによって信号線路の伝送損失を抑えることができる。
【００５１】
＜直流印加端子＞
直流印加端子４０は、電源４１に接続され、磁気抵抗効果素子１０の積層方向に直流電流又は直流電圧を印加する。電源４１は、一定の直流電流を発生可能な、固定抵抗と直流電圧源との組み合わせの回路により構成されてもよい。また電源４１は直流電流源でも、直流電圧源でもよい。
【００５２】
直流印加端子４０と第２の信号線路３０との間には、インダクタ４２が配設されている。インダクタ４２は、電流の高周波成分をカットし、電流の直流成分のみを通す。インダクタ４２により磁気抵抗効果素子１０から出力された出力信号は第２のポート２に効率的に流れる。また直流電流はインダクタ４２を通過できるため、直流電流は直流電流源４１、第２の信号線路３０、磁気抵抗効果素子１０、第３の信号線路３１、グラウンドＧという閉回路を流れる。
【００５３】
インダクタ４２には、チップインダクタ、パターン線路によるインダクタ、インダクタ成分を有する抵抗素子等を用いることができる。インダクタ４２のインダクタンスは１０ｎＨ以上であることが好ましい。
【００５４】
＜磁場印加機構＞
磁場印加機構５０は、磁気抵抗効果素子１０に外部磁場を印加し、磁気抵抗効果素子１０の共鳴周波数を変調する。磁気抵抗効果デバイス１００が出力する信号は、磁気抵抗効果素子１０の共鳴周波数により変動する。出力信号を可変にするためには、磁場印加機構をさらに有することが好ましい。
【００５５】
磁場印加機構５０は、磁気抵抗効果素子１０の近傍に配設されることが好ましい。磁場印加機構５０は、例えば、電圧又は電流のいずれかにより印加磁場強度を可変制御できる電磁石型又はストリップライン型で構成される。また、印加磁場強度を可変制御できる電磁石型又はストリップライン型と、一定磁場のみを供給する永久磁石と、の組み合わせにより構成されてもよい。
【００５６】
「磁気抵抗効果デバイスの機能」
磁気抵抗効果デバイス１００に第１のポート１から高周波信号が入力されると、高周波信号に対応する高周波電流が第１の信号線路２０内を流れる。第１の信号線路２０内を流れる高周波電流は、磁気抵抗効果素子１０に高周波磁場を印加する。
【００５７】
図２に示すように、第１の信号線路２０は、複数の高周波磁場印加領域（第１配線２１及び第２配線２３）を有し、それぞれの高周波磁場印加領域で発生した高周波磁場同士が強めあう。そのため、磁気抵抗効果素子１０には、大きな高周波磁場が印加される。
【００５８】
磁気抵抗効果素子１０の磁化自由層１２の磁化は、第１の信号線路２０により磁気抵抗効果素子１０に印加された高周波磁場が、磁化自由層１２の強磁性共鳴周波数の近傍の場合に大きく振動する。この現象が、強磁性共鳴現象である。
【００５９】
磁化自由層１２の振動が大きくなると、磁気抵抗効果素子１０における抵抗値変化が大きくなる。磁気抵抗効果素子１０の抵抗値変化は、下部電極１４と上部電極１５との間の電位差として第２のポート２から出力される。
【００６０】
第１のポート１から入力された高周波信号が磁化自由層１２の共鳴周波数近傍の場合は、磁気抵抗効果素子１０の抵抗値の変動量が大きく、第２のポート２から大きな信号が出力される。これに対し、高周波信号が磁化自由層１２の共鳴周波数から外れている場合は、磁気抵抗効果素子１０の抵抗値の変動量が小さく、第２のポート２から信号がほとんど出力されない。磁気抵抗効果デバイス１００は特定の周波数の高周波信号のみを選択的に通過できる高周波フィルタとして機能する。
【００６１】
磁気抵抗効果デバイス１００が選択する周波数は、磁化自由層１２の強磁性共鳴周波数を変えることで変調できる。強磁性共鳴周波数は、磁化自由層１２における有効磁場によって変化する。磁化自由層１２における有効磁場Ｈｅｆｆは、磁化自由層１２に印加される外部磁場をＨＥ、磁化自由層１２における異方性磁場をＨｋ、磁化自由層１２における反磁場をＨＤ、磁化自由層１２における交換結合磁場をＨＥＸとすると、以下の式で表される。
Ｈｅｆｆ＝ＨＥ＋Ｈｋ＋ＨＤ＋ＨＥＸ
【００６２】
上式で示すように、磁化自由層１２における有効磁場は、外部磁場ＨＥの影響を受ける。外部磁場ＨＥの大きさは、磁場印加機構５０により調整できる。図３は、磁気抵抗効果素子１０に印加される直流電流が一定の場合に磁気抵抗効果デバイス１００に入力される高周波信号の周波数と出力される電圧の振幅との関係を示す図である。
【００６３】
磁気抵抗効果素子１０に任意の外部磁場が印加されると、磁化自由層１２の強磁性共鳴周波数は外部磁場の影響を受けて変化する。この際の強磁性共鳴周波数をｆｂ１とする。磁化自由層１２の強磁性共鳴周波数がｆｂ１であるため、磁気抵抗効果デバイス１００に入力される高周波信号の周波数がｆｂ１の際に出力電圧の振幅が大きくなる。そのため、図３に示すプロット線１００ｂ１のグラフが得られる。
【００６４】
次いで印加する外部磁場を大きくすると、外部磁場の影響を受けて強磁性共鳴周波数がｆｂ１からｆｂ２にシフトする。この際、出力電圧の振幅が大きくなる周波数もｆｂ１からｆｂ２にシフトする。その結果、図３に示すプロット線１００ｂ２のグラフが得られる。このように、磁場印加機構５０は、磁気抵抗効果素子１０の磁化自由層１２に印加される有効磁場Ｈｅｆｆを調整し、強磁性共鳴周波数を変調できる。
【００６５】
また電源４１から磁気抵抗効果素子１０に印加される直流電流の電流密度を変えることで、強磁性共鳴周波数を変調することもできる。図４は、磁気抵抗効果素子１０に印加される外部磁場が一定の場合に磁気抵抗効果デバイス１００に入力される高周波信号の周波数と出力される電圧の振幅との関係を示す図である。
【００６６】
磁気抵抗効果デバイス１００の第２のポート２から出力される出力電圧は、磁気抵抗効果素子１０において振動する抵抗値と、磁気抵抗効果素子１０に流れる直流電流の積で表される。磁気抵抗効果素子に流れる直流電流が大きくなると、出力電圧の振幅（出力信号）は大きくなる。
【００６７】
また磁気抵抗効果素子１０に流れる直流電流量が変わると、磁化自由層１２における磁化の状態が変化し、磁化自由層１２における異方性磁場Ｈｋ、反磁場ＨＤ、磁交換結合磁場ＨＥＸの大きさが変化する。その結果、直流電流が大きくなると強磁性共鳴周波数は低くなる。つまり、図４に示すように直流電流量が大きくなると、プロット線１００ａ１からプロット線１００ａ２にシフトする。このように、直流電流源４１から磁気抵抗効果素子１０に印加する電流量を変えることで、強磁性共鳴周波数を変調できる。
【００６８】
また上記では磁気抵抗効果デバイスを高周波フィルタとして用いる場合を例に提示したが、磁気抵抗効果デバイスはアイソレータ、フェイズシフタ、増幅器（アンプ）等の高周波デバイスとしても利用できる。
【００６９】
磁気抵抗効果デバイスをアイソレータとして用いる場合は、第２のポート２から信号を入力する。第２のポート２から信号を入力しても第１のポート１から出力されることはないため、アイソレータとして機能する。
【００７０】
また磁気抵抗効果デバイスをフェイズシフタとして用いる場合は、出力される周波数帯域が変化する場合において、出力される周波数帯域の任意の１点の周波数に着目する。出力される周波数帯域が変化する際に、特定の周波数における位相は変化するため、フェイズシフタとして機能する。
【００７１】
また磁気抵抗効果デバイスを増幅器として用いる場合は、磁気抵抗効果素子１０の抵抗値変化量を大きくする。磁気抵抗効果素子１０の抵抗値変化量は、電源４１から入力する直流電流を所定の大きさ以上にしたり、第１の信号線路２０が磁気抵抗効果素子１０に印加する高周波磁場を大きくすることで、大きくなる。磁気抵抗効果素子１０の抵抗値変化量が大きくなると、第１のポート１から入力される信号より第２のポート２から出力される信号が大きくなり、増幅器として機能する。
【００７２】
上述のように、第１実施形態にかかる磁気抵抗効果デバイス１００は、高周波フィルタ、アイソレータ、フェイズシフタ、増幅器等の高周波デバイスとして機能できる。
【００７３】
また第１実施形態にかかる磁気抵抗効果デバイス１００は、磁気抵抗効果素子１０に対して高周波磁場を印加する高周波磁場印加領域（図２における第１配線２１及び第２配線２３）を複数有している。これらの高周波磁場印加領域から発生する高周波磁場同士は、互いに強めあう位置にあるため、磁気抵抗効果素子１０に大きな高周波磁場を印加できる。その結果、磁気抵抗効果素子１０の抵抗値変化量を大きくなり、出力特性に優れる磁気抵抗効果デバイス１００が得られる。
【００７４】
（第２実施形態）
図５は、第２実施形態にかかる磁気抵抗効果デバイス１０１の磁気抵抗効果素子１０近傍の斜視模式図である。第２実施形態にかかる磁気抵抗効果デバイス１０１は、第１の信号線路６０が磁気抵抗効果素子１０をｙ方向から見た際に磁気抵抗効果素子１０を囲んでいる点は第１実施形態にかかる磁気抵抗効果デバイス１００と一致するが、第１の信号線路６０が磁気抵抗効果素子１０を通りｙ方向に沿って延在する軸線の周囲を巻回している点が第１実施形態にかかる磁気抵抗効果デバイス１００と異なる。図５において、第１実施形態にかかる磁気抵抗効果デバイス１００と同一の構成については同一の符号を付している。
【００７５】
図５に示すように、第１の信号線路６０は、磁気抵抗効果素子１０の＋ｚ方向の位置にｘ方向に沿って延在する複数の第１配線６１と、磁気抵抗効果素子１０を基準に第１配線６１と対向する位置に設けられた複数の第２配線６３と、を有し、第１配線６１のそれぞれと第２配線６３のそれぞれとは磁気抵抗効果素子１０をｙ軸方向に延在する軸線を中心に巻回するように複数のビア配線６２で接続されている。
【００７６】
高周波電流は、第１の信号線路６０内を一方向に流れる。そのため、第１配線６１内を流れる高周波電流の向きと第２配線６３内を流れる高周波電流の向きは、互いに逆向きとなる。複数の第１配線６１のそれぞれはアンペールの法則から磁気抵抗効果素子１０に−ｙ方向の磁場をある瞬間に印加する。また同様に複数の第２配線６３のそれぞれも磁気抵抗効果素子１０に−ｙ方向の磁場をある瞬間に印加する。すなわち、第１配線６１で生じる磁場と、第２配線６３で生じる磁場とは、磁気抵抗効果素子１０の位置において重畳され、互いに強めあう。
【００７７】
ここで第１配線６１及び第２配線６３はｙ方向に並列している。そのため、第１配線６１及び第２配線６３のうちの一部がある瞬間に磁気抵抗効果素子１０に印加する磁場の向きは、厳密には−ｙ方向から傾いている。この場合でも、それぞれの磁場はｙ方向の成分を有しているため、互いに強めあっていると言える。
【００７８】
つまり「磁場同士が強めあう」とは、互いに同一方向の成分を有していることを意味し、一つの発生源から発生する磁場の所定の位置におけるベクトルの向きと、別の発生源から発生する磁場の所定の位置におけるベクトルの向きとのなす角が鋭角の場合に磁場同士が強めあうと言える。
【００７９】
第２実施形態にかかる磁気抵抗効果デバイス１０１は、第１実施形態にかかる磁気抵抗効果デバイス１００と同一の機能を示すため、第２実施形態にかかる磁気抵抗効果デバイス１０１も、高周波フィルタ、アイソレータ、フェイズシフタ、増幅器等の高周波デバイスとして機能できる。
【００８０】
また第２実施形態にかかる磁気抵抗効果デバイス１００は、磁気抵抗効果素子１０に対して高周波磁場を印加する高周波磁場印加領域（図５における複数の第１配線６１及び複数の第２配線６３）を複数有している。これらの高周波磁場印加領域から発生する高周波磁場同士は、互いに強めあう位置にあるため、磁気抵抗効果素子１０に大きな高周波磁場を印加できる。その結果、磁気抵抗効果素子１０の抵抗値変化量を大きくなり、出力特性に優れる磁気抵抗効果デバイス１０１が得られる。
【００８１】
（第３実施形態）
図６は、第３実施形態にかかる磁気抵抗効果デバイス１０２の磁気抵抗効果素子１０近傍の斜視模式図である。第３実施形態にかかる磁気抵抗効果デバイス１０２は、第１の信号線路７０は途中で複数の信号線路７１、７２、７３に分岐しており、分岐した複数の信号線路７１、７２、７３が磁気抵抗効果素子１０を基準に同一面側（＋ｚ方向）に存在している点が、第１実施形態にかかる磁気抵抗効果デバイス１００と異なる。図６において、第１実施形態にかかる磁気抵抗効果デバイス１００と同一の構成については同一の符号を付している。
【００８２】
図６に示すように、第１の信号線路７０は、磁気抵抗効果素子１０の＋ｚ方向の位置にｘ方向に沿って延在する。第１の信号線路７０は、途中で複数の信号線路７１、７２、７３に分岐し、その後合流している。複数の信号線路７１、７２、７３は、磁気抵抗効果素子１０をｚ方向から見た際に重畳する位置に並列配置されている。
【００８３】
高周波電流は、第１の信号線路７０内を一方向に流れる。そのため、分岐した複数の信号線路７１、７２、７３内を流れる高周波電流の向きは、それぞれ同一となる。複数の信号線路７１、７２、７３のそれぞれはアンペールの法則から磁気抵抗効果素子１０にｙ方向の磁場をある瞬間に印加する。すなわち、それぞれの信号線路７１、７２、７３で生じる磁場は、磁気抵抗効果素子１０の位置において重畳され、互いに強めあう。
【００８４】
第３実施形態にかかる磁気抵抗効果デバイス１０２は、第１実施形態にかかる磁気抵抗効果デバイス１００と同一の機能を示すため、第３実施形態にかかる磁気抵抗効果デバイス１０１も、高周波フィルタ、アイソレータ、フェイズシフタ、増幅器等の高周波デバイスとして機能できる。
【００８５】
また第３実施形態にかかる磁気抵抗効果デバイス１０２は、磁気抵抗効果素子１０に対して高周波磁場を印加する高周波磁場印加領域（図６における複数の信号線路７１、７２、７３）を複数有している。これらの高周波磁場印加領域から発生する高周波磁場同士は、互いに強めあう位置にあるため、磁気抵抗効果素子１０に大きな高周波磁場を印加できる。その結果、磁気抵抗効果素子１０の抵抗値変化量を大きくなり、出力特性に優れる磁気抵抗効果デバイス１０２が得られる。
【００８６】
なお、第３実施形態にかかる磁気抵抗効果デバイス１０２では、第１の信号線路７０が３本の信号線路７１、７２、７３に分岐しているが、分岐の数はこの場合に限られず、２本の信号線路に分岐してもよいし、３本より多くの信号線路に分岐してもよい。
【００８７】
（第４実施形態）
図７は、第４実施形態にかかる磁気抵抗効果デバイス１０３の磁気抵抗効果素子１０近傍の斜視模式図である。第４実施形態にかかる磁気抵抗効果デバイス１０３は、第１の信号線路８０が磁気抵抗効果素子１０をｙ方向から見た際に磁気抵抗効果素子１０を囲んでいる点は第１実施形態にかかる磁気抵抗効果デバイス１００と一致する。一方で、第４実施形態にかかる磁気抵抗効果デバイス１０３は、第１の信号線路８０が途中に分岐している点が第１実施形態にかかる磁気抵抗効果デバイス１００と異なる。図７において、第１実施形態にかかる磁気抵抗効果デバイス１００と同一の構成については同一の符号を付している。
【００８８】
図７に示すように、第１の信号線路８０は、磁気抵抗効果素子１０の＋ｚ方向の位置にｘ方向に沿って延在する第１配線８１と、磁気抵抗効果素子１０を基準に第１配線８１と対向する位置に設けられた第２配線８３と、を有し、第１配線８１と第２配線８３とはビア配線８２で接続されている。
【００８９】
また第１配線８１は３つの信号線路８１ａ、８１ｂ、８１ｃに分岐した後合流し、第２配線８３も３つの信号線路８３ａ、８３ｂ、８３ｃに分岐した後合流している。第１配線８１が分岐した３つの信号線路８１ａ、８１ｂ、８１ｃは、磁気抵抗効果素子１０の＋ｚ方向の位置に配設されており、第２配線８３が分岐した３つの信号線路８３ａ、８３ｂ、８３ｃは、磁気抵抗効果素子の−ｚ方向の位置に配設されている。
【００９０】
高周波電流は、第１の信号線路８０内を一方向に流れる。そのため、第１配線８１内を流れる高周波電流の向きと第２配線８３内を流れる高周波電流の向きとは、互いに逆向きとなる。一方で、第１配線８１内において分岐する３つの信号線路８１ａ、８１ｂ、８１ｃに流れる高周波電流の向きは同一方向であり、第２配線８３内において分岐する３つの信号線路８３ａ、８３ｂ、８３ｃに流れる高周波電流の向きは同一方向である。すなわち、磁気抵抗効果素子１０を基準に同一面側に位置する信号線路は同一方向に高周波電流が流れている。
【００９１】
第１配線８１の３つの信号線路８１ａ、８１ｂ、８１ｃのそれぞれはアンペールの法則から磁気抵抗効果素子１０にｙ方向の磁場をある瞬間に印加する。また同様に複数の第２配線８３の３つの信号線路８３ａ、８３ｂ、８３ｃのそれぞれも磁気抵抗効果素子１０にｙ方向の磁場をある瞬間に印加する。すなわち、第１配線８１で生じる磁場と、第２配線８３で生じる磁場とは、磁気抵抗効果素子１０の位置において重畳され、互いに強めあう。
【００９２】
第４実施形態にかかる磁気抵抗効果デバイス１０３は、第１実施形態にかかる磁気抵抗効果デバイス１００と同一の機能を示すため、第４実施形態にかかる磁気抵抗効果デバイス１０３も、高周波フィルタ、アイソレータ、フェイズシフタ、増幅器等の高周波デバイスとして機能できる。
【００９３】
また第４実施形態にかかる磁気抵抗効果デバイス１０３は、磁気抵抗効果素子１０に対して高周波磁場を印加する高周波磁場印加領域（図７における第１配線８１中の複数の信号線路８１ａ、８１ｂ、８１ｃ及び第２配線８３中の複数の信号線路８３ａ、８３ｂ、８３ｃ）を複数有している。これらの高周波磁場印加領域から発生する高周波磁場同士は、互いに強めあう位置にあるため、磁気抵抗効果素子１０に大きな高周波磁場を印加できる。その結果、磁気抵抗効果素子１０の抵抗値変化量を大きくなり、出力特性に優れる磁気抵抗効果デバイス１０３が得られる。
【００９４】
なお、第４実施形態にかかる磁気抵抗効果デバイス１０３において第１配線８１及び第２配線８３の分岐数は、図７の場合に限られず、２本の信号線路に分岐してもよいし、３本より多くの信号線路に分岐してもよい。また第１配線８１の分岐数と第２配線８３の分岐数とは、異なっていてもよい。
【００９５】
（第５実施形態）
図８は、第５実施形態にかかる磁気抵抗効果デバイス１０４の磁気抵抗効果素子１０近傍の斜視模式図である。第５実施形態にかかる磁気抵抗効果デバイス１０４は、第１の信号線路９０が磁気抵抗効果素子１０をｙ方向から見た際に磁気抵抗効果素子１０を囲んでいる点は第１実施形態にかかる磁気抵抗効果デバイス１００と一致する。一方で、第４実施形態にかかる磁気抵抗効果デバイス１０４は、第１の信号線路９０の一部が下部電極１４を兼ねている点が第１実施形態にかかる磁気抵抗効果デバイス１００と異なる。図８において、第１実施形態にかかる磁気抵抗効果デバイス１００と同一の構成については同一の符号を付している。
【００９６】
図８に示すように、第１の信号線路９０は、磁気抵抗効果素子１０の＋ｚ方向の位置にｘ方向に沿って延在する第１配線９１と、磁気抵抗効果素子１０を基準に第１配線９１と対向する位置に設けられた第２配線９３と、を有し、第１配線９１と第２配線９３とはビア配線９２で接続されている。また第２配線９３は、磁気抵抗効果素子１０に接続され、磁気抵抗効果素子１０の積層方向に電流を流す下部電極１４の役割も担っている。
【００９７】
第１のポート１（図１参照）から入力された高周波信号は、第１の信号線路９０内の第１配線９１、ビア配線９２、第２配線９３の順に流れる。そのため、第１配線９１内を流れる高周波電流の向きと第２配線９３内を流れる高周波電流の向きとは、互いに逆向きとなる。アンペールの法則から第１配線９１及び第２配線９３が磁気抵抗効果素子１０に印加する磁場の向き（ｙ方向）は一致し、それぞれの磁場が互いに強めあう。
【００９８】
これに対し、信号を出力する際は、磁気抵抗効果素子１０の積層方向に電流を流し、磁気抵抗効果素子１０の抵抗値変化を第２のポート２（図１参照）から読み出す。抵抗値変化を読み出すための直流電流は、上部電極１５、磁気抵抗効果素子１０、下部電極１４（第２配線９３）を流れ、第２のポート２から出力される。
【００９９】
第１の信号線路９０が磁気抵抗効果素子１０の下部電極１４を兼ねると、磁気抵抗効果デバイス１０４内の配線数が減少する。磁気抵抗効果デバイス１０４は、フォトリソグラフィー法等を用いて作製される。そのため、配線数が少なくなると作製時の工程数が大幅に減少し、磁気抵抗効果デバイス１０４の製造時間及び製造費用を低減できる。また磁気抵抗効果デバイス１０４を構成する部品点数が少なくなり、磁気抵抗効果デバイス１０４の集積性が高まる。
【０１００】
磁気抵抗効果素子１０の積層方向の抵抗値は、第１の信号線路９０の抵抗値より大きいことが好ましい。第１のポート１から入力された信号が、磁気抵抗効果素子１０を介して上部電極１５に流れることが抑制される。第１の信号線路９０は金属等の導電性に優れる材料により構成され、第１の信号線路９０の抵抗値は数Ω程度である。磁気抵抗効果素子１０の積層方向の抵抗値は、具体的には２０Ω以上であることが好ましい。
一方で、第１の信号線路９０を流れる高周波電流の一部は、上部電極１５側に流れてもよい。この場合、磁気抵抗効果素子１０の磁化自由層１２の磁化は、第１の信号線路９０を流れる高周波電流が生み出す磁場と、磁気抵抗効果素子１０の積層方向に流れる高周波電流が生み出すスピントランスファートルクと、により振動する。
【０１０１】
また第１配線９１又はビア配線９２の抵抗値を第２配線９３の抵抗値より大きくしておくことが好ましい。抵抗値変化を読み出す直流電流がビア配線９２及び第１配線９１に流れることを抑制できる。すなわち、第１配線９１又はビア配線９２の抵抗値を第２配線９３の抵抗値より大きくしておくこと、第２のポート２から出力される信号の劣化を抑制できる。
【０１０２】
ここでは、第１の信号線路９０が磁気抵抗効果素子１０の下部電極１４を兼ねる構成について説明したが、直流電流の流れ方向を逆にし、第１の信号線路９０が磁気抵抗効果素子１０の上部電極１５を兼ねる構成としてもよい。
【０１０３】
第５実施形態にかかる磁気抵抗効果デバイス１０４は、第１実施形態にかかる磁気抵抗効果デバイス１００と同一の機能を示すため、第５実施形態にかかる磁気抵抗効果デバイス１０４も、高周波フィルタ、アイソレータ、フェイズシフタ、増幅器等の高周波デバイスとして機能できる。
【０１０４】
また第５実施形態にかかる磁気抵抗効果デバイス１０４は、磁気抵抗効果素子１０に対して高周波磁場を印加する高周波磁場印加領域（図８における第１配線９１及び第２配線９３）を複数有している。これらの高周波磁場印加領域から発生する高周波磁場同士は、互いに強めあう位置にあるため、磁気抵抗効果素子１０に大きな高周波磁場を印加できる。その結果、磁気抵抗効果素子１０の抵抗値変化量を大きくなり、出力特性に優れる磁気抵抗効果デバイス１０４が得られる。
【０１０５】
また第５実施形態にかかる磁気抵抗効果デバイス１０４は、第１の信号線路９０が磁気抵抗効果素子１０の下部電極１４を兼ねているため、構成する部品点数が少なく、作製が容易であり、かつ、集積性も高い。
【０１０６】
（第６実施形態）
図９は、第６実施形態にかかる磁気抵抗効果デバイス１０５の磁気抵抗効果素子１０近傍の斜視模式図である。第６実施形態にかかる磁気抵抗効果デバイス１０５は、第１の信号線路が複数の高周波磁場印加領域を複数有するのではなく、第１の信号線路が複数ある点が第１実施形態にかかる磁気抵抗効果デバイス１００と異なる。図９において、第１実施形態にかかる磁気抵抗効果デバイス１００と同一の構成については同一の符号を付している。
【０１０７】
第６実施形態にかかる磁気抵抗効果デバイス１０５は、磁気抵抗効果素子１０の＋ｚ方向の位置にｘ方向に延在する第１の信号線路１１０と、磁気抵抗効果素子１０の−ｚ方向の位置にｘ方向に延在する第１の信号線路１１１と、を有する。第１の信号線路１１０を流れる高周波電流の向きと第１の信号線路１１１を流れる高周波電流の向きとは、異なる。
【０１０８】
第１の信号線路１１０及び第１の信号線路１１１は、いずれもアンペールの法則から磁気抵抗効果素子１０の＋ｙ方向に磁場を印加する。すなわち、それぞれの第１の信号線路１１０、１１１により生じた磁場同士は、磁気抵抗効果素子１０の位置で強めあう。
【０１０９】
第６実施形態にかかる磁気抵抗効果デバイス１０５は、磁気抵抗効果素子１０に対して高周波磁場を印加する第１の信号線路１１０、１１１が、これらにより発生する高周波磁場同士が互いに強めあう位置にあり、磁気抵抗効果素子１０に大きな高周波磁場を印加できる。その結果、磁気抵抗効果素子１０の抵抗値変化量を大きくなり、出力特性に優れる磁気抵抗効果デバイス１０５が得られる。一方で、磁気抵抗効果デバイス１０５を構成する配線数が多く、集積性を高めることが難しい。
【０１１０】
本発明は、上記実施形態として示す磁気抵抗効果デバイスの構成に必ずしも限定されるものではない。磁気抵抗効果デバイスは、第１の信号線路が磁気抵抗効果素子に高周波磁場を印加する高周波磁場印加領域を複数有し、第１の信号線路における複数の高周波磁場印加領域が、それぞれの高周波磁場印加領域で生じる高周波磁場が磁気抵抗効果素子において強めあう位置にある構成であればよい。
【０１１１】
例えば、第１の信号線路は、磁気抵抗効果素子をｙ方向から見た際に磁気抵抗効果素子１０を囲んでいる図２の構成に限られず、任意の方向から見た際に磁気抵抗効果素子１０を囲む構成でもよい。
【０１１２】
また複数の高周波磁場印加領域は、磁気抵抗効果素子１０から等距離に存在する必要はなく、それぞれ異なる距離に設けられていてもよい。
【符号の説明】
【０１１３】
１…第１のポート、２…第２のポート、１０…磁気抵抗効果素子、１１…磁化固定層、１２…磁化自由層、１３…スペーサ層、１４…下部電極、１５…上部電極、２０，６０，７０，９０，１１０，１１１…第１の信号線路、２１，６１，８１，９１…第１配線、２２，６２，８２，９２…ビア配線、２３，６３，８３，９３…第２配線、３０…第２の信号線路、３１…第３の信号線路、４０…直流印加端子、４１…直流電流源、４２…インダクタ、７１，７２，７３，８１ａ，８１ｂ，８１ｃ，８３ａ，８３ｂ，８３ｃ…信号線路、Ｇ…グラウンド、１００，１０１，１０２，１０３，１０４，１０５…磁気抵抗効果デバイス
【図１】
2018186266.tif 000003
【図２】
2018186266.tif 000004
【図３】
2018186266.tif 000005
【図４】
2018186266.tif 000006
【図５】
2018186266.tif 000007
【図６】
2018186266.tif 000008
【図７】
2018186266.tif 000009
【図８】
2018186266.tif 000010
【図９】
2018186266.tif 000011