(57)【要約】      （修正有）【課題】磁気抵抗効果素子を利用した高周波フィルタ等の高周波デバイスを実現できる磁気抵抗効果デバイスを提供する。【解決手段】磁気抵抗効果デバイス１０１は、高周波信号が入力される第１のポート９ａと、第１及び第２の磁気抵抗効果素子１ａ、１ｂと、高周波信号が出力される第２のポート９ｂが信号線路７を介してこの順に直列接続され、直流電流入力端子１１とを有する。第２の磁気抵抗効果素子１ｂは、第２のポート９ｂに対して並列に信号線路７に接続される。第１及び第２の磁気抵抗効果素子１ａ、１ｂは、直流電流入力端子１１から入力され、第１及び第２の磁気抵抗効果素子のそれぞれの中を流れる直流電流の向きと、それぞれの磁化固定層２、スペーサ層３及び磁化自由層４の配置順との関係が、第１の磁気抵抗効果素子と第２の磁気抵抗効果素子とで逆になるように形成されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の磁気抵抗効果素子と、第２の磁気抵抗効果素子と、高周波信号が入力される第１のポートと、高周波信号が出力される第２のポートと、信号線路と、直流電流入力端子とを有し、
前記第１のポート、前記第１の磁気抵抗効果素子および前記第２のポートが前記信号線路を介してこの順に直列接続され、
前記第２の磁気抵抗効果素子は、前記第２のポートに対して並列に前記信号線路に接続され、
前記第１の磁気抵抗効果素子および前記第２の磁気抵抗効果素子は、それぞれ磁化固定層、磁化自由層およびこれらの間に配置されたスペーサ層を有し、
前記第１の磁気抵抗効果素子および前記第２の磁気抵抗効果素子は、前記直流電流入力端子から入力され前記第１の磁気抵抗効果素子および前記第２の磁気抵抗効果素子のそれぞれの中を流れる直流電流の向きと、それぞれの前記磁化固定層、前記スペーサ層および前記磁化自由層の配置順との関係が、前記第１の磁気抵抗効果素子と前記第２の磁気抵抗効果素子とで逆になるように形成されていることを特徴とする磁気抵抗効果デバイス。
【請求項２】
前記第１の磁気抵抗効果素子のスピントルク共鳴周波数と前記第２の磁気抵抗効果素子のスピントルク共鳴周波数とが一致していることを特徴とする請求項１に記載の磁気抵抗効果デバイス。
【請求項３】
前記第１の磁気抵抗効果素子のスピントルク共鳴周波数と前記第２の磁気抵抗効果素子のスピントルク共鳴周波数とが互いに異なることを特徴とする請求項１に記載の磁気抵抗効果デバイス。
【請求項４】
第３の磁気抵抗効果素子をさらに有し、
前記第１のポート、前記第３の磁気抵抗効果素子および前記第２のポートが前記信号線路を介してこの順に直列接続され、
前記第１の磁気抵抗効果素子、前記第２の磁気抵抗効果素子および前記第３の磁気抵抗効果素子は、それぞれ磁化固定層、磁化自由層およびこれらの間に配置されたスペーサ層を有し、
前記第１の磁気抵抗効果素子および前記第３の磁気抵抗効果素子は、前記直流電流入力端子から入力され前記第１の磁気抵抗効果素子および前記第３の磁気抵抗効果素子のそれぞれの中を流れる直流電流の向きと、それぞれの前記磁化固定層、前記スペーサ層および前記磁化自由層の配置順との関係が、前記第１の磁気抵抗効果素子と前記第３の磁気抵抗効果素子とで逆になるように形成され、
前記第３の磁気抵抗効果素子のスピントルク共鳴周波数が、前記第１の磁気抵抗効果素子のスピントルク共鳴周波数および前記第２の磁気抵抗効果素子のスピントルク共鳴周波数よりも高いまたは低いことを特徴とする請求項１乃至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】
第４の磁気抵抗効果素子をさらに有し、
前記第４の磁気抵抗効果素子は、前記第２のポートに対して並列に前記信号線路に接続され、
前記第１の磁気抵抗効果素子、前記第２の磁気抵抗効果素子および前記第４の磁気抵抗効果素子は、それぞれ磁化固定層、磁化自由層およびこれらの間に配置されたスペーサ層を有し、
前記第２の磁気抵抗効果素子および前記第４の磁気抵抗効果素子は、前記直流電流入力端子から入力され前記第２の磁気抵抗効果素子および前記第４の磁気抵抗効果素子のそれぞれの中を流れる直流電流の向きと、それぞれの前記磁化固定層、前記スペーサ層および前記磁化自由層の配置順との関係が、前記第２の磁気抵抗効果素子と前記第４の磁気抵抗効果素子とで逆になるように形成され、
前記第４の磁気抵抗効果素子のスピントルク共鳴周波数が、前記第１の磁気抵抗効果素子のスピントルク共鳴周波数および前記第２の磁気抵抗効果素子のスピントルク共鳴周波数よりも高いまたは低いことを特徴とする請求項１乃至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６】
第３の磁気抵抗効果素子と、第４の磁気抵抗効果素子とをさらに有し、
前記第１のポート、前記第３の磁気抵抗効果素子および前記第２のポートが前記信号線路を介してこの順に直列接続され、
前記第４の磁気抵抗効果素子は、前記第２のポートに対して並列に前記信号線路に接続され、
前記第１の磁気抵抗効果素子、前記第２の磁気抵抗効果素子、前記第３の磁気抵抗効果素子および前記第４の磁気抵抗効果素子は、それぞれ磁化固定層、磁化自由層およびこれらの間に配置されたスペーサ層を有し、
前記第１の磁気抵抗効果素子および前記第３の磁気抵抗効果素子は、前記直流電流入力端子から入力され前記第１の磁気抵抗効果素子および前記第３の磁気抵抗効果素子のそれぞれの中を流れる直流電流の向きと、それぞれの前記磁化固定層、前記スペーサ層および前記磁化自由層の配置順との関係が、前記第１の磁気抵抗効果素子と前記第３の磁気抵抗効果素子とで逆になるように形成され、
前記第２の磁気抵抗効果素子および前記第４の磁気抵抗効果素子は、前記直流電流入力端子から入力され前記第２の磁気抵抗効果素子および前記第４の磁気抵抗効果素子のそれぞれの中を流れる直流電流の向きと、それぞれの前記磁化固定層、前記スペーサ層および前記磁化自由層の配置順との関係が、前記第２の磁気抵抗効果素子と前記第４の磁気抵抗効果素子とで逆になるように形成され、
前記第３の磁気抵抗効果素子のスピントルク共鳴周波数が、前記第１の磁気抵抗効果素子のスピントルク共鳴周波数および前記第２の磁気抵抗効果素子のスピントルク共鳴周波数よりも高く、かつ、前記第４の磁気抵抗効果素子のスピントルク共鳴周波数が、前記第１の磁気抵抗効果素子のスピントルク共鳴周波数および前記第２の磁気抵抗効果素子のスピントルク共鳴周波数よりも低い、または、
前記第３の磁気抵抗効果素子のスピントルク共鳴周波数が、前記第１の磁気抵抗効果素子のスピントルク共鳴周波数および前記第２の磁気抵抗効果素子のスピントルク共鳴周波数よりも低く、かつ、前記第４の磁気抵抗効果素子のスピントルク共鳴周波数が、前記第１の磁気抵抗効果素子のスピントルク共鳴周波数および前記第２の磁気抵抗効果素子のスピントルク共鳴周波数よりも高いことを特徴とする請求項１乃至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７】
第１の磁気抵抗効果素子と、第２の磁気抵抗効果素子と、高周波信号が入力される第１のポートと、高周波信号が出力される第２のポートと、信号線路と、直流電流入力端子と、基準電位端子とを有し、
前記第１のポート、前記第１の磁気抵抗効果素子および前記第２のポートが前記信号線路を介してこの順に直列接続され、
前記第２の磁気抵抗効果素子は、前記第２のポートに対して並列に前記信号線路に接続され、
前記第１の磁気抵抗効果素子および前記第２の磁気抵抗効果素子は、それぞれ磁化固定層、磁化自由層およびこれらの間に配置されたスペーサ層を有し、
前記第１の磁気抵抗効果素子及び前記第２の磁気抵抗効果素子は、それぞれの一端側が前記直流電流入力端子側になり、それぞれの他端側が前記基準電位端子側になるように、前記直流電流入力端子および前記基準電位端子に接続され、
前記第１の磁気抵抗効果素子及び前記第２の磁気抵抗効果素子は、それぞれの前記一端側から前記他端側への向きと、それぞれの前記磁化自由層から前記磁化固定層への向きとの関係が、前記第１の磁気抵抗効果素子と前記第２の磁気抵抗効果素子とで逆になるように形成されていることを特徴とする磁気抵抗効果デバイス。
【請求項８】
前記第１の磁気抵抗効果素子のスピントルク共鳴周波数と前記第２の磁気抵抗効果素子のスピントルク共鳴周波数とが一致していることを特徴とする請求項７に記載の磁気抵抗効果デバイス。
【請求項９】
前記第１の磁気抵抗効果素子のスピントルク共鳴周波数と前記第２の磁気抵抗効果素子のスピントルク共鳴周波数とが互いに異なることを特徴とする請求項７に記載の磁気抵抗効果デバイス。
【請求項１０】
第３の磁気抵抗効果素子をさらに有し、
前記第１のポート、前記第３の磁気抵抗効果素子および前記第２のポートが前記信号線路を介してこの順に直列接続され、
前記第１の磁気抵抗効果素子、前記第２の磁気抵抗効果素子および前記第３の磁気抵抗効果素子は、それぞれ磁化固定層、磁化自由層およびこれらの間に配置されたスペーサ層を有し、
前記第３の磁気抵抗効果素子は、その一端側が前記直流電流入力端子側になり、その他端側が前記基準電位端子側になるように、前記直流電流入力端子および前記基準電位端子に接続され、
前記第１の磁気抵抗効果素子及び前記第３の磁気抵抗効果素子は、それぞれの前記一端側から前記他端側への向きと、それぞれの前記磁化自由層から前記磁化固定層への向きとの関係が、前記第１の磁気抵抗効果素子と前記第３の磁気抵抗効果素子とで逆になるように形成され、
前記第３の磁気抵抗効果素子のスピントルク共鳴周波数が、前記第１の磁気抵抗効果素子のスピントルク共鳴周波数および前記第２の磁気抵抗効果素子のスピントルク共鳴周波数よりも高いまたは低いことを特徴とする請求項７乃至９のいずれか一項に記載の磁気抵抗効果デバイス。
【請求項１１】
第４の磁気抵抗効果素子をさらに有し、
前記第４の磁気抵抗効果素子は、前記第２のポートに対して並列に前記信号線路に接続され、
前記第１の磁気抵抗効果素子、前記第２の磁気抵抗効果素子および前記第４の磁気抵抗効果素子は、それぞれ磁化固定層、磁化自由層およびこれらの間に配置されたスペーサ層を有し、
前記第４の磁気抵抗効果素子は、その一端側が前記直流電流入力端子側になり、その他端側が前記基準電位端子側になるように、前記直流電流入力端子および前記基準電位端子に接続され、
前記第２の磁気抵抗効果素子及び前記第４の磁気抵抗効果素子は、それぞれの前記一端側から前記他端側への向きと、それぞれの前記磁化自由層から前記磁化固定層への向きとの関係が、前記第２の磁気抵抗効果素子と前記第４の磁気抵抗効果素子とで逆になるように形成され、
前記第４の磁気抵抗効果素子のスピントルク共鳴周波数が、前記第１の磁気抵抗効果素子のスピントルク共鳴周波数および前記第２の磁気抵抗効果素子のスピントルク共鳴周波数よりも高いまたは低いことを特徴とする請求項７乃至９のいずれか一項に記載の磁気抵抗効果デバイス。
【請求項１２】
第３の磁気抵抗効果素子と、第４の磁気抵抗効果素子とをさらに有し、
前記第１のポート、前記第３の磁気抵抗効果素子および前記第２のポートが前記信号線路を介してこの順に直列接続され、
前記第４の磁気抵抗効果素子は、前記第２のポートに対して並列に前記信号線路に接続され、
前記第１の磁気抵抗効果素子、前記第２の磁気抵抗効果素子、前記第３の磁気抵抗効果素子および前記第４の磁気抵抗効果素子は、それぞれ磁化固定層、磁化自由層およびこれらの間に配置されたスペーサ層を有し、
前記第３の磁気抵抗効果素子及び前記第４の磁気抵抗効果素子は、それぞれの一端側が前記直流電流入力端子側になり、それぞれの他端側が前記基準電位端子側になるように、前記直流電流入力端子および前記基準電位端子に接続され、
前記第１の磁気抵抗効果素子及び前記第３の磁気抵抗効果素子は、それぞれの前記一端側から前記他端側への向きと、それぞれの前記磁化自由層から前記磁化固定層への向きとの関係が、前記第１の磁気抵抗効果素子と前記第３の磁気抵抗効果素子とで逆になるように形成され、
前記第２の磁気抵抗効果素子及び前記第４の磁気抵抗効果素子は、それぞれの前記一端側から前記他端側への向きと、それぞれの前記磁化自由層から前記磁化固定層への向きとの関係が、前記第２の磁気抵抗効果素子と前記第４の磁気抵抗効果素子とで逆になるように形成され、
前記第３の磁気抵抗効果素子のスピントルク共鳴周波数が、前記第１の磁気抵抗効果素子のスピントルク共鳴周波数および前記第２の磁気抵抗効果素子のスピントルク共鳴周波数よりも高く、かつ、前記第４の磁気抵抗効果素子のスピントルク共鳴周波数が、前記第１の磁気抵抗効果素子のスピントルク共鳴周波数および前記第２の磁気抵抗効果素子のスピントルク共鳴周波数よりも低い、または、
前記第３の磁気抵抗効果素子のスピントルク共鳴周波数が、前記第１の磁気抵抗効果素子のスピントルク共鳴周波数および前記第２の磁気抵抗効果素子のスピントルク共鳴周波数よりも低く、かつ、前記第４の磁気抵抗効果素子のスピントルク共鳴周波数が、前記第１の磁気抵抗効果素子のスピントルク共鳴周波数および前記第２の磁気抵抗効果素子のスピントルク共鳴周波数よりも高いことを特徴とする請求項７乃至９のいずれか一項に記載の磁気抵抗効果デバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、磁気抵抗効果素子を利用した磁気抵抗効果デバイスに関するものである。
【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、それに伴って、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。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り、その中で注目されている現象の一つが、磁気抵抗効果素子によるスピントルク共鳴現象である（非特許文献１参照）。磁気抵抗効果素子に交流電流を流すことで、磁気抵抗効果素子にスピントルク共鳴を起こすことが出来、スピントルク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スピントルク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】
【０００３】
【非特許文献１】Ｎａｔｕｒｅ、Ｖｏｌ．４３８、Ｎｏ．７０６６、ｐｐ．３３９−３４２、１７  Ｎｏｖｅｍｂｅｒ  ２００５
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
磁気抵抗効果素子は、スピントルク共鳴現象を利用して高周波デバイスに応用することが考えられるが、高周波フィルタ等の高周波デバイスに応用するための具体的な構成は従来示されていない。本発明は、磁気抵抗効果素子を利用した高周波フィルタ等の高周波デバイスを実現できる磁気抵抗効果デバイスを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記目的を達成するための本発明に係る磁気抵抗効果デバイスは、第１の磁気抵抗効果素子と、第２の磁気抵抗効果素子と、高周波信号が入力される第１のポートと、高周波信号が出力される第２のポートと、信号線路と、直流電流入力端子とを有し、前記第１のポート、前記第１の磁気抵抗効果素子および前記第２のポートが前記信号線路を介してこの順に直列接続され、前記第２の磁気抵抗効果素子は、前記第２のポートに対して並列に前記信号線路に接続され、前記第１の磁気抵抗効果素子および前記第２の磁気抵抗効果素子は、それぞれ磁化固定層、磁化自由層およびこれらの間に配置されたスペーサ層を有し、前記第１の磁気抵抗効果素子および前記第２の磁気抵抗効果素子は、前記直流電流入力端子から入力され前記第１の磁気抵抗効果素子および前記第２の磁気抵抗効果素子のそれぞれの中を流れる直流電流の向きと、それぞれの前記磁化固定層、前記スペーサ層および前記磁化自由層の配置順との関係が、前記第１の磁気抵抗効果素子と前記第２の磁気抵抗効果素子とで逆になるように形成されていることを第１の特徴とする。
【０００６】
上記特徴の磁気抵抗効果デバイスによれば、直流電流入力端子から入力される直流電流が、第１の磁気抵抗効果素子の中を磁化自由層から磁化固定層の方向に流れ、第２の磁気抵抗効果素子の中を磁化固定層から磁化自由層の方向に流れる場合、第１の磁気抵抗効果素子のスピントルク共鳴周波数および第２の磁気抵抗効果素子のスピントルク共鳴周波数に対して、高周波信号を非共鳴周波数では第２のポートに対し遮断し、共鳴周波数では第２のポート側に通過させることが出来る。また、上記特徴の磁気抵抗効果デバイスによれば、直流電流入力端子から入力される直流電流が、第１の磁気抵抗効果素子の中を磁化固定層から磁化自由層の方向に流れ、第２の磁気抵抗効果素子の中を磁化自由層から磁化固定層の方向に流れる場合、第１の磁気抵抗効果素子のスピントルク共鳴周波数および第２の磁気抵抗効果素子のスピントルク共鳴周波数に対して、高周波信号を非共鳴周波数では第２のポート側に通過させ、共鳴周波数では第２のポートに対し遮断することが出来る。従って、上記特徴の磁気抵抗効果デバイスは、高周波フィルタとしての周波数特性をもつことが可能となる。
【０００７】
さらに、本発明に係る磁気抵抗効果デバイスは、前記第１の磁気抵抗効果素子のスピントルク共鳴周波数と前記第２の磁気抵抗効果素子のスピントルク共鳴周波数とが一致していることを第２の特徴として有していてもよい。
【０００８】
上記特徴の磁気抵抗効果デバイスは、直流電流入力端子から入力される直流電流が、第１の磁気抵抗効果素子の中を磁化自由層から磁化固定層の方向に流れ、第２の磁気抵抗効果素子の中を磁化固定層から磁化自由層の方向に流れる場合、第１の磁気抵抗効果素子および第２の磁気抵抗効果素子のスピントルク共鳴周波数と同じ周波数に対する、第１の磁気抵抗効果素子と第２の磁気抵抗効果素子の合成インピーダンスが小さくなるため、上記特徴の磁気抵抗効果デバイスは、通過特性がよく、通過特性と遮断特性のレンジが大きな高周波フィルタとして機能することが可能となる。また、上記特徴の磁気抵抗効果デバイスは、直流電流入力端子から入力される直流電流が、第１の磁気抵抗効果素子の中を磁化固定層から磁化自由層の方向に流れ、第２の磁気抵抗効果素子の中を磁化自由層から磁化固定層の方向に流れる場合、第１の磁気抵抗効果素子および第２の磁気抵抗効果素子のスピントルク共鳴周波数と同じ周波数に対する、第１の磁気抵抗効果素子と第２の磁気抵抗効果素子の合成インピーダンスが大きくなるため、上記特徴の磁気抵抗効果デバイスは、遮断特性がよく、通過特性と遮断特性のレンジが大きな高周波フィルタとして機能することが可能となる。
【０００９】
さらに、本発明に係る磁気抵抗効果デバイスは、前記第１の磁気抵抗効果素子のスピントルク共鳴周波数と前記第２の磁気抵抗効果素子のスピントルク共鳴周波数とが互いに異なることを第３の特徴として有していてもよい。
【００１０】
上記特徴の磁気抵抗効果デバイスは、第１の磁気抵抗効果素子のスピントルク共鳴周波数と第２の磁気抵抗効果素子のスピントルク共鳴周波数とが互いに異なり、高周波信号を第２のポート側に通過させる、または高周波信号を第２のポートに対し遮断するスピントルク共鳴周波数近傍の周波数が広帯域にわたるため、上記特徴の磁気抵抗効果デバイスは、通過帯域または遮断帯域が広いフィルタとして機能することが可能となる。
【００１１】
さらに、本発明に係る磁気抵抗効果デバイスは、第３の磁気抵抗効果素子をさらに有し、前記第１のポート、前記第３の磁気抵抗効果素子および前記第２のポートが前記信号線路を介してこの順に直列接続され、前記第１の磁気抵抗効果素子、前記第２の磁気抵抗効果素子および前記第３の磁気抵抗効果素子は、それぞれ磁化固定層、磁化自由層およびこれらの間に配置されたスペーサ層を有し、前記第１の磁気抵抗効果素子および前記第３の磁気抵抗効果素子は、前記直流電流入力端子から入力され前記第１の磁気抵抗効果素子および前記第３の磁気抵抗効果素子のそれぞれの中を流れる直流電流の向きと、それぞれの前記磁化固定層、前記スペーサ層および前記磁化自由層の配置順との関係が、前記第１の磁気抵抗効果素子と前記第３の磁気抵抗効果素子とで逆になるように形成され、前記第３の磁気抵抗効果素子のスピントルク共鳴周波数が、前記第１の磁気抵抗効果素子のスピントルク共鳴周波数および前記第２の磁気抵抗効果素子のスピントルク共鳴周波数よりも高いまたは低いことを第４の特徴として有していてもよい。
【００１２】
上記特徴の磁気抵抗効果デバイスによれば、直流電流入力端子から入力される直流電流が、第３の磁気抵抗効果素子の中を磁化固定層から磁化自由層の方向に流れる場合、高周波信号が第２のポートに対し遮断される第３の磁気抵抗効果素子のスピントルク共鳴周波数の近傍においては、高周波信号の減衰量の周波数に対する変化が急峻であるため、第１の磁気抵抗効果素子のスピントルク共鳴周波数の近傍および第２の磁気抵抗効果素子のスピントルク共鳴周波数の近傍で形成される通過帯域の高周波数側または低周波数側の肩特性を急峻にすることが可能となる。また、上記特徴の磁気抵抗効果デバイスによれば、直流電流入力端子から入力される直流電流が、第３の磁気抵抗効果素子の中を磁化自由層から磁化固定層の方向に流れる場合、高周波信号が第２のポート側に通過する第３の磁気抵抗効果素子のスピントルク共鳴周波数の近傍においては、高周波信号の減衰量の周波数に対する変化が急峻であるため、第１の磁気抵抗効果素子のスピントルク共鳴周波数の近傍および第２の磁気抵抗効果素子のスピントルク共鳴周波数の近傍で形成される遮断帯域の高周波数側または低周波数側の肩特性を急峻にすることが可能となる。
【００１３】
さらに、本発明に係る磁気抵抗効果デバイスは、第４の磁気抵抗効果素子をさらに有し、前記第４の磁気抵抗効果素子は、前記第２のポートに対して並列に前記信号線路に接続され、前記第１の磁気抵抗効果素子、前記第２の磁気抵抗効果素子および前記第４の磁気抵抗効果素子は、それぞれ磁化固定層、磁化自由層およびこれらの間に配置されたスペーサ層を有し、前記第２の磁気抵抗効果素子および前記第４の磁気抵抗効果素子は、前記直流電流入力端子から入力され前記第２の磁気抵抗効果素子および前記第４の磁気抵抗効果素子のそれぞれの中を流れる直流電流の向きと、それぞれの前記磁化固定層、前記スペーサ層および前記磁化自由層の配置順との関係が、前記第２の磁気抵抗効果素子と前記第４の磁気抵抗効果素子とで逆になるように形成され、前記第４の磁気抵抗効果素子のスピントルク共鳴周波数が、前記第１の磁気抵抗効果素子のスピントルク共鳴周波数および前記第２の磁気抵抗効果素子のスピントルク共鳴周波数よりも高いまたは低いことを第５の特徴として有していてもよい。
【００１４】
上記特徴の磁気抵抗効果デバイスによれば、直流電流入力端子から入力される直流電流が、第４の磁気抵抗効果素子の中を磁化自由層から磁化固定層の方向に流れる場合、高周波信号が第２のポートに対し遮断される第４の磁気抵抗効果素子のスピントルク共鳴周波数の近傍においては、高周波信号の減衰量の周波数に対する変化が急峻であるため、第１の磁気抵抗効果素子のスピントルク共鳴周波数の近傍および第２の磁気抵抗効果素子のスピントルク共鳴周波数の近傍で形成される通過帯域の高周波数側または低周波数側の肩特性を急峻にすることが可能となる。また、上記特徴の磁気抵抗効果デバイスによれば、直流電流入力端子から入力される直流電流が、第４の磁気抵抗効果素子の中を磁化固定層から磁化自由層の方向に流れる場合、高周波信号が第２のポート側に通過する第４の磁気抵抗効果素子のスピントルク共鳴周波数の近傍においては、高周波信号の減衰量の周波数に対する変化が急峻であるため、第１の磁気抵抗効果素子のスピントルク共鳴周波数の近傍および第２の磁気抵抗効果素子のスピントルク共鳴周波数の近傍で形成される遮断帯域の高周波数側または低周波数側の肩特性を急峻にすることが可能となる。
【００１５】
さらに、本発明に係る磁気抵抗効果デバイスは、第３の磁気抵抗効果素子と、第４の磁気抵抗効果素子とをさらに有し、前記第１のポート、前記第３の磁気抵抗効果素子および前記第２のポートが前記信号線路を介してこの順に直列接続され、前記第４の磁気抵抗効果素子は、前記第２のポートに対して並列に前記信号線路に接続され、前記第１の磁気抵抗効果素子、前記第２の磁気抵抗効果素子、前記第３の磁気抵抗効果素子および前記第４の磁気抵抗効果素子は、それぞれ磁化固定層、磁化自由層およびこれらの間に配置されたスペーサ層を有し、前記第１の磁気抵抗効果素子および前記第３の磁気抵抗効果素子は、前記直流電流入力端子から入力され前記第１の磁気抵抗効果素子および前記第３の磁気抵抗効果素子のそれぞれの中を流れる直流電流の向きと、それぞれの前記磁化固定層、前記スペーサ層および前記磁化自由層の配置順との関係が、前記第１の磁気抵抗効果素子と前記第３の磁気抵抗効果素子とで逆になるように形成され、前記第２の磁気抵抗効果素子および前記第４の磁気抵抗効果素子は、前記直流電流入力端子から入力され前記第２の磁気抵抗効果素子および前記第４の磁気抵抗効果素子のそれぞれの中を流れる直流電流の向きと、それぞれの前記磁化固定層、前記スペーサ層および前記磁化自由層の配置順との関係が、前記第２の磁気抵抗効果素子と前記第４の磁気抵抗効果素子とで逆になるように形成され、前記第３の磁気抵抗効果素子のスピントルク共鳴周波数が、前記第１の磁気抵抗効果素子のスピントルク共鳴周波数および前記第２の磁気抵抗効果素子のスピントルク共鳴周波数よりも高く、かつ、前記第４の磁気抵抗効果素子のスピントルク共鳴周波数が、前記第１の磁気抵抗効果素子のスピントルク共鳴周波数および前記第２の磁気抵抗効果素子のスピントルク共鳴周波数よりも低い、または、前記第３の磁気抵抗効果素子のスピントルク共鳴周波数が、前記第１の磁気抵抗効果素子のスピントルク共鳴周波数および前記第２の磁気抵抗効果素子のスピントルク共鳴周波数よりも低く、かつ、前記第４の磁気抵抗効果素子のスピントルク共鳴周波数が、前記第１の磁気抵抗効果素子のスピントルク共鳴周波数および前記第２の磁気抵抗効果素子のスピントルク共鳴周波数よりも高いことを第６の特徴として有していてもよい。
【００１６】
上記特徴の磁気抵抗効果デバイスによれば、直流電流入力端子から入力される直流電流が、第３の磁気抵抗効果素子の中を磁化固定層から磁化自由層の方向に流れ、第４の磁気抵抗効果素子の中を磁化自由層から磁化固定層の方向に流れる場合、高周波信号が第２のポートに対し遮断される第３の磁気抵抗効果素子のスピントルク共鳴周波数の近傍または第４の磁気抵抗効果素子のスピントルク共鳴周波数の近傍においては、高周波信号の減衰量の周波数に対する変化が急峻であるため、第１の磁気抵抗効果素子のスピントルク共鳴周波数の近傍および第２の磁気抵抗効果素子のスピントルク共鳴周波数の近傍で形成される通過帯域の高周波数側および低周波数側の肩特性を急峻にすることが可能となる。また、上記特徴の磁気抵抗効果デバイスによれば、直流電流入力端子から入力される直流電流が、第３の磁気抵抗効果素子の中を磁化自由層から磁化固定層の方向に流れ、第４の磁気抵抗効果素子の中を磁化固定層から磁化自由層の方向に流れる場合、高周波信号が第２のポート側に通過する第３の磁気抵抗効果素子のスピントルク共鳴周波数の近傍または第４の磁気抵抗効果素子のスピントルク共鳴周波数の近傍においては、高周波信号の減衰量の周波数に対する変化が急峻であるため、第１の磁気抵抗効果素子のスピントルク共鳴周波数の近傍および第２の磁気抵抗効果素子のスピントルク共鳴周波数の近傍で形成される遮断帯域の高周波数側および低周波数側の肩特性を急峻にすることが可能となる。
【００１７】
本発明に係る磁気抵抗効果デバイスは、第１の磁気抵抗効果素子と、第２の磁気抵抗効果素子と、高周波信号が入力される第１のポートと、高周波信号が出力される第２のポートと、信号線路と、直流電流入力端子と、基準電位端子とを有し、前記第１のポート、前記第１の磁気抵抗効果素子および前記第２のポートが前記信号線路を介してこの順に直列接続され、前記第２の磁気抵抗効果素子は、前記第２のポートに対して並列に前記信号線路に接続され、前記第１の磁気抵抗効果素子および前記第２の磁気抵抗効果素子は、それぞれ磁化固定層、磁化自由層およびこれらの間に配置されたスペーサ層を有し、前記第１の磁気抵抗効果素子及び前記第２の磁気抵抗効果素子は、それぞれの一端側が前記直流電流入力端子側になり、それぞれの他端側が前記基準電位端子側になるように、前記直流電流入力端子および前記基準電位端子に接続され、前記第１の磁気抵抗効果素子及び前記第２の磁気抵抗効果素子は、それぞれの前記一端側から前記他端側への向きと、それぞれの前記磁化自由層から前記磁化固定層への向きとの関係が、前記第１の磁気抵抗効果素子と前記第２の磁気抵抗効果素子とで逆になるように形成されていることを第７の特徴とする。
【００１８】
上記特徴の磁気抵抗効果デバイスは、上述した第１の特徴を有する磁気抵抗効果デバイスと同様に、高周波フィルタとしての周波数特性をもつことが可能となる。
【００１９】
さらに、本発明に係る磁気抵抗効果デバイスは、前記第１の磁気抵抗効果素子のスピントルク共鳴周波数と前記第２の磁気抵抗効果素子のスピントルク共鳴周波数とが一致していることを第８の特徴として有していてもよい。
【００２０】
上記特徴の磁気抵抗効果デバイスは、上述した第２の特徴を有する磁気抵抗効果デバイスと同様に、通過特性または遮断特性がよく、通過特性と遮断特性のレンジが大きな高周波フィルタとして機能することが可能となる。
【００２１】
さらに、本発明に係る磁気抵抗効果デバイスは、前記第１の磁気抵抗効果素子のスピントルク共鳴周波数と前記第２の磁気抵抗効果素子のスピントルク共鳴周波数とが互いに異なることを第９の特徴として有していてもよい。
【００２２】
上記特徴の磁気抵抗効果デバイスは、上述した第３の特徴を有する磁気抵抗効果デバイスと同様に、通過帯域または遮断帯域が広いフィルタとして機能することが可能となる。
【００２３】
さらに、本発明に係る磁気抵抗効果デバイスは、第３の磁気抵抗効果素子をさらに有し、前記第１のポート、前記第３の磁気抵抗効果素子および前記第２のポートが前記信号線路を介してこの順に直列接続され、前記第１の磁気抵抗効果素子、前記第２の磁気抵抗効果素子および前記第３の磁気抵抗効果素子は、それぞれ磁化固定層、磁化自由層およびこれらの間に配置されたスペーサ層を有し、前記第３の磁気抵抗効果素子は、その一端側が前記直流電流入力端子側になり、その他端側が前記基準電位端子側になるように、前記直流電流入力端子および前記基準電位端子に接続され、前記第１の磁気抵抗効果素子及び前記第３の磁気抵抗効果素子は、それぞれの前記一端側から前記他端側への向きと、それぞれの前記磁化自由層から前記磁化固定層への向きとの関係が、前記第１の磁気抵抗効果素子と前記第３の磁気抵抗効果素子とで逆になるように形成され、前記第３の磁気抵抗効果素子のスピントルク共鳴周波数が、前記第１の磁気抵抗効果素子のスピントルク共鳴周波数および前記第２の磁気抵抗効果素子のスピントルク共鳴周波数よりも高いまたは低いことを第１０の特徴として有していてもよい。
【００２４】
上記特徴の磁気抵抗効果デバイスは、上述した第４の特徴を有する磁気抵抗効果デバイスと同様に、第１の磁気抵抗効果素子のスピントルク共鳴周波数の近傍および第２の磁気抵抗効果素子のスピントルク共鳴周波数の近傍で形成される通過帯域または遮断帯域の、高周波数側または低周波数側の肩特性を急峻にすることが可能となる。
【００２５】
さらに、本発明に係る磁気抵抗効果デバイスは、第４の磁気抵抗効果素子をさらに有し、前記第４の磁気抵抗効果素子は、前記第２のポートに対して並列に前記信号線路に接続され、前記第１の磁気抵抗効果素子、前記第２の磁気抵抗効果素子および前記第４の磁気抵抗効果素子は、それぞれ磁化固定層、磁化自由層およびこれらの間に配置されたスペーサ層を有し、前記第４の磁気抵抗効果素子は、その一端側が前記直流電流入力端子側になり、その他端側が前記基準電位端子側になるように、前記直流電流入力端子および前記基準電位端子に接続され、前記第２の磁気抵抗効果素子及び前記第４の磁気抵抗効果素子は、それぞれの前記一端側から前記他端側への向きと、それぞれの前記磁化自由層から前記磁化固定層への向きとの関係が、前記第２の磁気抵抗効果素子と前記第４の磁気抵抗効果素子とで逆になるように形成され、前記第４の磁気抵抗効果素子のスピントルク共鳴周波数が、前記第１の磁気抵抗効果素子のスピントルク共鳴周波数および前記第２の磁気抵抗効果素子のスピントルク共鳴周波数よりも高いまたは低いことを第１１の特徴として有していてもよい。
【００２６】
上記特徴の磁気抵抗効果デバイスは、上述した第５の特徴を有する磁気抵抗効果デバイスと同様に、第１の磁気抵抗効果素子のスピントルク共鳴周波数の近傍および第２の磁気抵抗効果素子のスピントルク共鳴周波数の近傍で形成される通過帯域または遮断帯域の、高周波数側または低周波数側の肩特性を急峻にすることが可能となる。
【００２７】
さらに、本発明に係る磁気抵抗効果デバイスは、第３の磁気抵抗効果素子と、第４の磁気抵抗効果素子とをさらに有し、前記第１のポート、前記第３の磁気抵抗効果素子および前記第２のポートが前記信号線路を介してこの順に直列接続され、前記第４の磁気抵抗効果素子は、前記第２のポートに対して並列に前記信号線路に接続され、前記第１の磁気抵抗効果素子、前記第２の磁気抵抗効果素子、前記第３の磁気抵抗効果素子および前記第４の磁気抵抗効果素子は、それぞれ磁化固定層、磁化自由層およびこれらの間に配置されたスペーサ層を有し、前記第３の磁気抵抗効果素子及び前記第４の磁気抵抗効果素子は、それぞれの一端側が前記直流電流入力端子側になり、それぞれの他端側が前記基準電位端子側になるように、前記直流電流入力端子および前記基準電位端子に接続され、前記第１の磁気抵抗効果素子及び前記第３の磁気抵抗効果素子は、それぞれの前記一端側から前記他端側への向きと、それぞれの前記磁化自由層から前記磁化固定層への向きとの関係が、前記第１の磁気抵抗効果素子と前記第３の磁気抵抗効果素子とで逆になるように形成され、前記第２の磁気抵抗効果素子及び前記第４の磁気抵抗効果素子は、それぞれの前記一端側から前記他端側への向きと、それぞれの前記磁化自由層から前記磁化固定層への向きとの関係が、前記第２の磁気抵抗効果素子と前記第４の磁気抵抗効果素子とで逆になるように形成され、前記第３の磁気抵抗効果素子のスピントルク共鳴周波数が、前記第１の磁気抵抗効果素子のスピントルク共鳴周波数および前記第２の磁気抵抗効果素子のスピントルク共鳴周波数よりも高く、かつ、前記第４の磁気抵抗効果素子のスピントルク共鳴周波数が、前記第１の磁気抵抗効果素子のスピントルク共鳴周波数および前記第２の磁気抵抗効果素子のスピントルク共鳴周波数よりも低い、または、前記第３の磁気抵抗効果素子のスピントルク共鳴周波数が、前記第１の磁気抵抗効果素子のスピントルク共鳴周波数および前記第２の磁気抵抗効果素子のスピントルク共鳴周波数よりも低く、かつ、前記第４の磁気抵抗効果素子のスピントルク共鳴周波数が、前記第１の磁気抵抗効果素子のスピントルク共鳴周波数および前記第２の磁気抵抗効果素子のスピントルク共鳴周波数よりも高いことを第１２の特徴として有していてもよい。
【００２８】
上記特徴の磁気抵抗効果デバイスは、上述した第６の特徴を有する磁気抵抗効果デバイスと同様に、第１の磁気抵抗効果素子のスピントルク共鳴周波数の近傍および第２の磁気抵抗効果素子のスピントルク共鳴周波数の近傍で形成される通過帯域または遮断帯域の、高周波数側および低周波数側の肩特性を急峻にすることが可能となる。
【発明の効果】
【００２９】
本発明によれば、磁気抵抗効果素子を利用した高周波フィルタ等の高周波デバイスを実現できる磁気抵抗効果デバイスを提供することが出来る。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】第１の実施形態に係る磁気抵抗効果デバイスの構成を示した断面模式図である。
【図２】第１の実施形態に係る磁気抵抗効果デバイスの周波数と減衰量との関係を示したグラフである。
【図３】第１の実施形態に係る磁気抵抗効果デバイスの直流電流に対する周波数と減衰量との関係を示したグラフである。
【図４】第１の実施形態に係る磁気抵抗効果デバイスの磁場強度に対する周波数と減衰量との関係を示したグラフである。
【図５】第２の実施形態に係る磁気抵抗効果デバイスの構成を示した断面模式図である。
【図６】第３の実施形態に係る磁気抵抗効果デバイスの構成を示した断面模式図である。
【図７】第３の実施形態に係る磁気抵抗効果デバイスの磁気抵抗効果素子の合成インピーダンスと周波数との関係を示したグラフである。
【図８】第３の実施形態に係る磁気抵抗効果デバイスに対する周波数と減衰量との関係を示したグラフである。
【図９】第４の実施形態に係る磁気抵抗効果デバイスの構成を示した断面模式図である。
【図１０】第５の実施形態に係る磁気抵抗効果デバイスの構成を示した断面模式図である。
【図１１】第５の実施形態に係る磁気抵抗効果デバイスの周波数と減衰量との関係を示したグラフである。
【図１２】第５の実施形態に係る磁気抵抗効果デバイスの直流電流に対する周波数と減衰量との関係を示したグラフである。
【図１３】第５の実施形態に係る磁気抵抗効果デバイスの磁場強度に対する周波数と減衰量との関係を示したグラフである。
【図１４】第６の実施形態に係る磁気抵抗効果デバイスの構成を示した断面模式図である。
【図１５】第７の実施形態に係る磁気抵抗効果デバイスの構成を示した断面模式図である。
【図１６】第７の実施形態に係る磁気抵抗効果デバイスの磁気抵抗効果素子の合成インピーダンスと周波数との関係を示したグラフである。
【図１７】第７の実施形態に係る磁気抵抗効果デバイスに対する周波数と減衰量との関係を示したグラフである。
【図１８】第８の実施形態に係る磁気抵抗効果デバイスの構成を示した断面模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００３１】
本発明を実施するための好適な形態につき、図面を参照しつつ詳細に説明する。以下の実施形態に記載した内容により本発明が限定されるものではない。また、以下に記載した構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のもの、均等の範囲のものが含まれる。さらに、以下に記載した構成要素は適宜組み合わせることが可能である。また、本発明の要旨を逸脱しない範囲で構成要素の種々の省略、置換又は変更を行うことが出来る。
【００３２】
（第１の実施形態）
図１は、本発明の第１の実施形態に係る磁気抵抗効果デバイス１０１の断面模式図である。磁気抵抗効果デバイス１０１は、磁化固定層２（第１の磁化固定層）、磁化自由層４（第１の磁化自由層）およびこれらの間に配置されたスペーサ層３（第１のスペーサ層）を有する第１の磁気抵抗効果素子１ａと、磁化固定層２（第２の磁化固定層）、磁化自由層４（第２の磁化自由層）およびこれらの間に配置されたスペーサ層３（第２のスペーサ層）を有する第２の磁気抵抗効果素子１ｂと、高周波信号が入力される第１のポート９ａと、高周波信号が出力される第２のポート９ｂと、信号線路７と、直流電流入力端子１１とを有している。第１のポート９ａ、第１の磁気抵抗効果素子１ａおよび第２のポート９ｂが信号線路７を介してこの順に直列接続されている。第２の磁気抵抗効果素子１ｂは、第２のポート９ｂに対して並列に、第１の磁気抵抗効果素子１ａと第２のポートと９ｂの間の信号線路７（第１の磁気抵抗効果素子１ａと第１のポート９ａとの間の信号線路７または第１の磁気抵抗効果素子１ａと第２のポート９ｂとの間の信号線路７の一方）に接続されている。より具体的には、磁気抵抗効果デバイス１０１は基準電位端子２０を有しており、第２の磁気抵抗効果素子１ｂの一端（磁化固定層２側）が第１の磁気抵抗効果素子１ａと第２のポート９ｂとの間の信号線路７に接続され、第２の磁気抵抗効果素子１ｂの他端（磁化自由層４側）が基準電位端子２０を介してグラウンド８に接続可能になっている。直流電流入力端子１１は、第１の磁気抵抗効果素子１ａと第１のポート９ａとの間の信号線路７（第１の磁気抵抗効果素子１ａと第１のポート９ａとの間の信号線路７または第１の磁気抵抗効果素子１ａと第２のポート９ｂとの間の信号線路７の他方）に接続されている。
【００３３】
第１の磁気抵抗効果素子１ａは、一端側（この例では磁化自由層４側）が直流電流入力端子１１側になり、他端側（この例では磁化固定層２側）が基準電位端子２０側になるように、直流電流入力端子１１および基準電位端子２０に接続されている。第２の磁気抵抗効果素子１ｂは、その一端側（この例では磁化固定層２側）が直流電流入力端子１１側になり、その他端側（この例では磁化自由層４側）が基準電位端子２０側になるように、直流電流入力端子１１および基準電位端子２０に接続されている。つまり、磁気抵抗効果デバイス１０１では、第１の磁気抵抗効果素子１ａ及び第２の磁気抵抗効果素子１ｂは、それぞれの一端側から他端側への向きと、それぞれの磁化自由層４から磁化固定層２への向きとの関係が、第１の磁気抵抗効果素子１ａと第２の磁気抵抗効果素子１ｂとで逆になるように形成（配置）されている。この例では、第１の磁気抵抗効果素子１ａでは、その一端側から他端側への向きと、その磁化自由層４から磁化固定層２への向きとが、同じ向きの関係になっており、第２の磁気抵抗効果素子１ｂでは、その一端側から他端側への向きと、その磁化自由層４から磁化固定層２への向きとが、逆向きの関係になっている。
【００３４】
第１の磁気抵抗効果素子１ａは、直流電流入力端子１１から入力される直流電流が、第１の磁気抵抗効果素子１ａの中を磁化自由層４から磁化固定層２の方向に流れるように形成（配置）されている。第２の磁気抵抗効果素子１ｂは、直流電流入力端子１１から入力される直流電流が、第２の磁気抵抗効果素子１ｂの中を磁化固定層２から磁化自由層４の方向に流れるように形成（配置）されている。つまり、磁気抵抗効果デバイス１０１では、第１の磁気抵抗効果素子１ａ及び第２の磁気抵抗効果素子１ｂのそれぞれの中を流れる直流電流の向きと、それぞれの磁化固定層２、スペーサ層３および磁化自由層４の配置順との関係が、第１の磁気抵抗効果素子１ａと第２の磁気抵抗効果素子１ｂとで逆になっている。さらに、第１の磁気抵抗効果素子１ａのスピントルク共鳴周波数と第２の磁気抵抗効果素子１ｂのスピントルク共鳴周波数とは一致している。
【００３５】
第１のポート９ａは交流信号である高周波信号が入力される入力ポートであり、第２のポート９ｂは高周波信号が出力される出力ポートである。第１のポート９ａに入力される高周波信号及び第２のポート９ｂから出力される高周波信号は、例えば、１００ＭＨｚ以上の周波数を有する信号である。第１の磁気抵抗効果素子１ａは、上部電極５および下部電極６を介して信号線路７と電気的に接続され、第２の磁気抵抗効果素子１ｂは、下部電極６を介して信号線路７と電気的に接続され、上部電極５および基準電位端子２０を介してグラウンド８に電気的に接続されている。第１のポート９ａから入力される高周波信号は、第１の磁気抵抗効果素子１ａを通過した後、その一部の高周波信号は第２の磁気抵抗効果素子１ｂに流され、残りの高周波信号は第２のポート９ｂに出力される。また、高周波信号が第１のポート９ａから第２のポート９ｂに通過する際の電力比（出力電力／入力電力）のｄＢ値である減衰量（Ｓ２１）は、ネットワークアナライザなどの高周波測定器により測定することが出来る。
【００３６】
上部電極５および下部電極６は、一対の電極としての役目を有し、各磁気抵抗効果素子を構成する各層の積層方向に各磁気抵抗効果素子を介して配設されている。つまり、上部電極５および下部電極６は、信号（電流）を各磁気抵抗効果素子に対して、各磁気抵抗効果素子を構成する各層の面と交差する方向、例えば、各磁気抵抗効果素子を構成する各層の面に対して垂直な方向（積層方向）に流すための一対の電極としての機能を有している。上部電極５および下部電極６は、Ｔａ、Ｃｕ、Ａｕ、ＡｕＣｕ、Ｒｕ、またはこれらの材料のいずれか２つ以上の膜で構成されることが好ましい。第１の磁気抵抗効果素子１ａは、一端（磁化自由層４側）が上部電極５を介して信号線路７に電気的に接続され、他端（磁化固定層２側）が下部電極６を介して信号線路７に電気的に接続されている。また、第２の磁気抵抗効果素子１ｂは、一端（磁化固定層２側）が下部電極６を介して信号線路７に電気的に接続され、他端（磁化自由層４側）が上部電極５および基準電位端子２０を介してグラウンド８に電気的に接続されている。
【００３７】
グラウンド８は、基準電位として機能する。信号線路７とグラウンド８との形状は、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形状やコプレーナウェーブガイド形状を設計する際、信号線路７の特性インピーダンスと回路系のインピーダンスが等しくなるように信号線路７の信号線幅やグラウンド間距離を設計することにより、信号線路７を伝送損失の少ない伝送線路とすることが可能となる。
【００３８】
直流電流入力端子１１は、第１の磁気抵抗効果素子１ａと第１のポート９ａとの間の信号線路７（第１の磁気抵抗効果素子１ａと第１のポート９ａとの間の信号線路７または第１の磁気抵抗効果素子１ａと第２のポート９ｂとの間の信号線路７の他方）に接続されている。つまり、直流電流入力端子１１は、第１の磁気抵抗効果素子１ａに対して第２の磁気抵抗効果素子１ｂの信号線路７への接続箇所とは反対側の箇所の信号線路７に接続されている。直流電流入力端子１１に直流電流源１３が接続されることで、第１の磁気抵抗効果素子１ａおよび第２の磁気抵抗効果素子１ｂに直流電流を印加することが可能になる。また、直流電流入力端子１１と直流電流源１３との間に、高周波信号をカットするための、インダクタまたは抵抗素子が直列に接続されてもよい。
【００３９】
直流電流源１３は、グラウンド８及び直流電流入力端子１１に接続され、磁気抵抗効果デバイス１０１は、グラウンド８に接続された時に、第１の磁気抵抗効果素子１ａ、信号線路７、第２の磁気抵抗効果素子１ｂ、グラウンド８および直流電流入力端子１１を含む閉回路が形成可能になっている。直流電流源１３は、直流電流入力端子１１から、上記の閉回路に、直流電流を印加する。直流電流源１３は、例えば、可変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、直流電流の電流値を変化可能に構成されている。直流電流源１３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。
【００４０】
磁場印加機構１２は、磁気抵抗効果素子１ａおよび第２の磁気抵抗効果素子１ｂの近傍に配設され、磁気抵抗効果素子１ａおよび第２の磁気抵抗効果素子１ｂに磁場を印加して、磁気抵抗効果素子１ａおよび第２の磁気抵抗効果素子１ｂのスピントルク共鳴周波数を設定可能となっている。例えば、磁場印加機構１２は、電圧また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あるいはストリップライン型で構成される。また、磁場印加機構１２は、電磁石型あるいはストリップライン型と一定の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いてもよい。また、磁場印加機構１２は、第１の磁気抵抗効果素子１ａと第２の磁気抵抗効果素子１ｂとに、それぞれ個別に配置され、第１の磁気抵抗効果素子１ａと第２の磁気抵抗効果素子１ｂとのスピントルク共鳴周波数を、それぞれ独立に設定可能な構造でもよい。磁場印加機構１２は、磁気抵抗効果素子１ａおよび第２の磁気抵抗効果素子１ｂに印加する磁場を変化させることで、各磁化自由層４における有効磁場を変化させて磁気抵抗効果素子１ａおよび第２の磁気抵抗効果素子１ｂのスピントルク共鳴周波数を変化可能となっている。
【００４１】
磁化固定層２は、強磁性体材料で構成されており、その磁化方向が実質的に一方向に固定されている。磁化固定層２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。これにより、高い磁気抵抗変化率を得ることが出来る。また、磁化固定層２は、ホイスラー合金で構成されても良い。また、磁化固定層２の膜厚は、１〜１０ｎｍとすることが好ましい。また、磁化固定層２の磁化を固定するために磁化固定層２に接するように反強磁性層を付加してもよい。または、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２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出来る。
【００４２】
スペーサ層３は、磁化固定層２と磁化自由層４の間に配置され、磁化固定層２の磁化と磁化自由層４の磁化が相互作用して磁気抵抗効果が得られる。スペーサ層３としては、導電体、絶縁体、半導体によって構成される層、または、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。
【００４３】
スペーサ層３として非磁性導電材料を適用する場合、材料としてはＣｕ、Ａｇ、ＡｕまたはＲｕなどが挙げられ、磁気抵抗効果素子には巨大磁気抵抗（ＧＭＲ）効果が発現する。ＧＭＲ効果を利用する場合、スペーサ層３の膜厚は、０．５〜３．０ｎｍ程度とすることが好ましい。
【００４４】
スペーサ層３として非磁性絶縁材料を適用する場合、材料としてはＡｌ２Ｏ３またはＭｇＯなどが挙げられ、磁気抵抗効果素子にはトンネル磁気抵抗（ＴＭＲ）効果が発現する。磁化固定層２と磁化自由層４との間にコヒーレントトンネル効果が発現するように、スペーサ層３の膜厚を調整することで高い磁気抵抗変化率が得られる。ＴＭＲ効果を利用する場合、スペーサ層３の膜厚は、０．５〜３．０ｎｍ程度とすることが好ましい。
【００４５】
スペーサ層３として非磁性半導体材料を適用する場合、材料としてはＺｎＯ、Ｉｎ２Ｏ３、ＳｎＯ２、ＩＴＯ、ＧａＯｘまたはＧａ２Ｏｘなどが挙げられ、スペーサ層３の膜厚は１．０〜４．０ｎｍ程度とすることが好ましい。
【００４６】
スペーサ層３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３の膜厚は、０．５〜２．０ｎｍ程度とすることが好ましい。
【００４７】
磁化自由層４は、その磁化の方向が変化可能であり、強磁性材料で構成されている。磁化自由層４の磁化の方向は、例えば、外部印加磁場またはスピン偏極電子によって変化可能である。磁化自由層４は、膜面内方向に磁化容易軸を有する材料の場合、材料としてはＣｏＦｅ、ＣｏＦｅＢ、ＣｏＦｅＳｉ、ＣｏＭｎＧｅ、ＣｏＭｎＳｉまたはＣｏＭｎＡｌなどが挙げられ、厚さは１〜３０ｎｍ程度とすることが好ましい。磁化自由層４は、膜面法線方向に磁化容易軸を有する材料の場合、材料としては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合金などが挙げられる。また、磁化自由層４は、ホイスラー合金で構成されても良い。また、磁化自由層４とスペーサ層３との間に、高スピン分極率材料を挿入しても良い。これによって、高い磁気抵抗変化率を得ることが可能となる。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。
【００４８】
また、上部電極５と各磁気抵抗効果素子との間、および下部電極６と各磁気抵抗効果素子との間にキャップ層、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、これらの層の膜厚は２〜１０ｎｍ程度とすることが好ましい。
【００４９】
尚、各磁気抵抗効果素子の大きさは、平面視形状が長方形（正方形を含む）の場合、その長辺を１００ｎｍ程度、または１００ｎｍ以下にすることが望ましい。また、平面視形状が長方形ではない場合は、平面視形状に最小の面積で外接する長方形の長辺を、各磁気抵抗効果素子の長辺と定義する。長辺が１００ｎｍ程度と小さい場合、磁化自由層４の磁区の単磁区化が可能となり、高効率なスピントルク共鳴現象の実現が可能となる。ここで、「平面視形状」とは、各磁気抵抗効果素子を構成する各層の積層方向に垂直な平面で見た形状のことである。
【００５０】
ここで、スピントルク共鳴現象について説明する。
【００５１】
磁気抵抗効果素子に、磁気抵抗効果素子の固有のスピントルク共鳴周波数と同じ周波数の高周波信号を入力すると、磁化自由層の磁化がスピントルク共鳴周波数で振動する。この現象をスピントルク共鳴現象と呼ぶ。磁気抵抗効果素子の素子抵抗値は、磁化固定層の磁化と磁化自由層の磁化との相対角で決まる。そのため、スピントルク共鳴時の磁気抵抗効果素子の抵抗値は、磁化自由層の磁化の振動に伴い、周期的に変化する。つまり、磁気抵抗効果素子は、スピントルク共鳴周波数で抵抗値が周期的に変化する抵抗振動素子として取り扱うことが出来る。
【００５２】
各磁気抵抗効果素子の中を磁化自由層４から磁化固定層２の方向に流れる直流電流を各磁気抵抗効果素子に印加しながら、各磁気抵抗効果素子にスピントルク共鳴周波数と同じ周波数の高周波信号を入力すると、各磁気抵抗効果素子は、入力された高周波信号と同位相の状態で、スピントルク共鳴周波数で抵抗値が周期的に変化し、この高周波信号に対するインピーダンスは減少する。つまり、磁気抵抗効果デバイス１０１において、第１の磁気抵抗効果素子１ａは、スピントルク共鳴現象により、スピントルク共鳴周波数で高周波信号のインピーダンスが減少する抵抗素子として取り扱うことが出来る。
【００５３】
また、各磁気抵抗効果素子の中を磁化固定層２から磁化自由層４の方向に流れる直流電流を各磁気抵抗効果素子に印加しながら、各磁気抵抗効果素子にスピントルク共鳴周波数と同じ周波数の高周波信号を入力すると、各磁気抵抗効果素子は、入力された高周波信号とは位相が１８０°異なる状態で、スピントルク共鳴周波数で抵抗値が周期的に変化し、この高周波信号に対するインピーダンスは増加する。つまり、磁気抵抗効果デバイス１０１において、第２の磁気抵抗効果素子１ｂは、スピントルク共鳴現象により、スピントルク共鳴周波数で高周波信号のインピーダンスが増加する抵抗素子として取り扱うことが出来る。
【００５４】
スピントルク共鳴周波数は、磁化自由層４における有効磁場によって変化する。磁化自由層４における有効磁場Ｈｅｆｆは、磁化自由層４に印加される外部磁場ＨＥ、磁化自由層４における異方性磁場Ｈｋ、磁化自由層４における反磁場ＨＤ、磁化自由層４における交換結合磁場ＨＥＸを用いて、
Ｈｅｆｆ＝ＨＥ＋Ｈｋ＋ＨＤ＋ＨＥＸ
で表される。磁場印加機構１２は、第１の磁気抵抗効果素子１ａおよび第２の磁気抵抗効果素子１ｂに磁場を印加し、各磁化自由層４に外部磁場ＨＥを印加することにより、各磁化自由層４における有効磁場Ｈｅｆｆを設定可能な有効磁場設定機構である。有効磁場設定機構である磁場印加機構１２は、第１の磁気抵抗効果素子１ａおよび第２の磁気抵抗効果素子１ｂに印加する磁場を変化させることで、各磁化自由層４における有効磁場を変化させて第１の磁気抵抗効果素子１ａおよび第２の磁気抵抗効果素子１ｂのスピントルク共鳴周波数を変化させることが出来る。このように、第１の磁気抵抗効果素子１ａおよび第２の磁気抵抗効果素子１ｂに印加される磁場を変化させると、第１の磁気抵抗効果素子１ａおよび第２の磁気抵抗効果素子１ｂのそれぞれのスピントルク共鳴周波数は変化する。
【００５５】
また、スピントルク共鳴時に第１の磁気抵抗効果素子１ａおよび第２の磁気抵抗効果素子１ｂに直流電流が印加されることにより、スピントルクが増加して、振動する抵抗値の振幅が増加する。振動する抵抗値の振幅が増加することにより、第１の磁気抵抗効果素子１ａおよび第２の磁気抵抗効果素子１ｂのそれぞれの素子インピーダンスの変化量が増加する。また、印加される直流電流の電流密度を変化させると、スピントルク共鳴周波数は変化する。したがって、第１の磁気抵抗効果素子１ａおよび第２の磁気抵抗効果素子１ｂのそれぞれのスピントルク共鳴周波数は、磁場印加機構１２からの磁場を変化させるか、直流電流入力端子１１からの印加直流電流を変化させることにより変化させることが出来る。第１の磁気抵抗効果素子１ａおよび第２の磁気抵抗効果素子１ｂのそれぞれに印加される直流電流の電流密度は、それぞれの発振閾値電流密度よりも小さいことが好ましい。磁気抵抗効果素子の発振閾値電流密度とは、この値以上の電流密度の直流電流の印加により、磁気抵抗効果素子の磁化自由層の磁化が一定周波数及び一定の振幅で歳差運動を開始し、磁気抵抗効果素子が発振する（磁気抵抗効果素子の出力（抵抗値）が一定周波数及び一定の振幅で変動する）閾値の電流密度のことである。
【００５６】
また、同一の磁場および同一の電流密度の直流電流が磁気抵抗効果素子に印加された状態で考えると、磁気抵抗効果素子の平面視形状のアスペクト比が大きくなるに従って磁気抵抗効果素子のスピントルク共鳴周波数は高くなる。ここで「平面視形状のアスペクト比」とは、磁気抵抗効果素子の平面視形状に最小の面積で外接する長方形の、短辺の長さに対する長辺の長さの比率のことである。
【００５７】
スピントルク共鳴現象により、第１のポート９ａから入力された高周波信号の高周波成分の中で第１の磁気抵抗効果素子１ａのスピントルク共鳴周波数と一致する、またはスピントルク共鳴周波数の近傍の周波数成分は、低インピーダンス状態の第１の磁気抵抗効果素子１ａを通過し、第２のポート９ｂに出力されやすくなる。一方、高周波信号の高周波成分の中で第１の磁気抵抗効果素子１ａのスピントルク共鳴周波数の近傍でない周波数成分は、高インピーダンス状態の第１の磁気抵抗効果素子１ａにより、第２のポート９ｂに出力されにくくなる。
【００５８】
さらに、スピントルク共鳴現象により、第１の磁気抵抗効果素子１ａを通過した高周波信号の高周波成分の中で第２の磁気抵抗効果素子１ｂのスピントルク共鳴周波数と一致する、またはスピントルク共鳴周波数の近傍の周波数成分は、第２のポート９ｂに並列に接続された、高インピーダンス状態の第２の磁気抵抗効果素子１ｂによりグラウンド８から遮断され、第２のポート９ｂに出力されやすくなる。一方、高周波信号の高周波成分の中で第２の磁気抵抗効果素子１ｂのスピントルク共鳴周波数の近傍でない周波数成分は、低インピーダンス状態の第２の磁気抵抗効果素子１ａを通過してグラウンド８に流れ、第２のポート９ｂに出力されにくくなる。
【００５９】
このように、磁気抵抗効果デバイス１０１では、第１の磁気抵抗効果素子１ａのスピントルク共鳴周波数および第２の磁気抵抗効果素子１ｂのスピントルク共鳴周波数の近傍でない高周波信号の周波数成分は、第２のポート９ｂに対し２重に遮断され、磁気抵抗効果デバイス１０１は、第１の磁気抵抗効果素子１ａのスピントルク共鳴周波数の近傍の周波数と第２の磁気抵抗効果素子１ｂのスピントルク共鳴周波数の近傍の周波数が通過帯域の高周波フィルタの機能を有することが出来る。つまり、磁気抵抗効果デバイス１０１は、遮断特性の良い帯域通過型のフィルタ（バンドパスフィルタ）となる。
【００６０】
磁気抵抗効果デバイス１０１では、第１の磁気抵抗効果素子１ａの非共鳴周波数の高周波信号に対するインピーダンス（すなわち、第１の磁気抵抗効果素子１ａの抵抗値）は高いことが好ましく、第２の磁気抵抗効果素子１ｂの非共鳴周波数の高周波信号に対するインピーダンス（すなわち、第２の磁気抵抗効果素子１ｂの抵抗値）は低いことが好ましい。すなわち、第１の磁気抵抗効果素子１ａの非共鳴周波数の高周波信号に対するインピーダンス（第１の磁気抵抗効果素子１ａの抵抗値）は、第２の磁気抵抗効果素子１ｂの非共鳴周波数の高周波信号に対するインピーダンス（第２の磁気抵抗効果素子１ｂの抵抗値）よりも高いことが好ましい。例えば、第１の磁気抵抗効果素子１ａの高周波信号の経路に垂直な断面による断面積を、第２の磁気抵抗効果素子１ｂの高周波信号の経路に垂直な断面による断面積よりも小さくすることで、このようなインピーダンス（または抵抗値）の関係を実現することができる。この場合、第１の磁気抵抗効果素子１ａに印加される直流電流の電流密度は、第２の磁気抵抗効果素子１ｂに印加される直流電流の電流密度よりも大きくなるが、例えば、第１の磁気抵抗効果素子１ａと第２の磁気抵抗効果素子１ｂについて、これらに同一の磁場を印加し、膜構成を互いに同じにして、平面視形状をともに長方形として、それぞれの平面視形状のアスペクト比を調整することにより、第１の磁気抵抗効果素子１ａのスピントルク共鳴周波数と第２の磁気抵抗効果素子１ｂのスピントルク共鳴周波数を一致させることができる。ここで「膜構成が同じ」とは、磁気抵抗効果素子を構成する各層の材料および膜厚が同じであり、さらに各層の積層順が同じであることを意味する。
【００６１】
また、磁気抵抗効果デバイス１０１は、直流電流入力端子１１から入力される直流電流が一定以上の大きさの場合、第１の磁気抵抗効果素子１ａおよび第２の磁気抵抗効果素子１ｂのスピントルク共鳴周波数において、第１のポート９ａから入力される高周波信号の入力電力よりも、第２のポート９ｂから出力される出力電力を大きく（減衰量を０ｄＢ以上）することが出来る。つまり、磁気抵抗効果デバイス１０１は、増幅器（アンプ）として機能することも可能となる。
【００６２】
また、磁気抵抗効果デバイス１０１では、第１の磁気抵抗効果素子１ａのスピントルク共鳴周波数と第２の磁気抵抗効果素子１ｂのスピントルク共鳴周波数は一致している。この場合、第１の磁気抵抗効果素子１ａおよび第２の磁気抵抗効果素子１ｂのスピントルク共鳴周波数と同じ周波数に対する、第１の磁気抵抗効果素子１ａと第２の磁気抵抗効果素子１ｂの合成インピーダンスが小さくなるため、磁気抵抗効果デバイス１０１は、通過特性がよく、通過特性と遮断特性のレンジが大きな高周波フィルタとして機能することが可能となる。
【００６３】
図２に、磁気抵抗効果デバイス１０１に入力される高周波信号の周波数と減衰量との関係を示したグラフを示す。図２の縦軸は減衰量、横軸は周波数を表している。図２は、第１の磁気抵抗効果素子１ａおよび第２の磁気抵抗効果素子１ｂに印加された磁場が一定で、且つ、印加された直流電流が一定の時のグラフである。図２のプロット線１００ｏ１は、第１の磁気抵抗効果素子１ａのスピントルク共鳴周波数と第２の磁気抵抗効果素子１ｂのスピントルク共鳴周波数が一致している時のものであり、プロット線１００ｏ２は、第１の磁気抵抗効果素子１ａのスピントルク共鳴周波数と第２の磁気抵抗効果素子１ｂのスピントルク共鳴周波数とが互いに異なる時のものである。
【００６４】
例えば、図２に示されるように、第１の磁気抵抗効果素子１ａのスピントルク共鳴周波数と第２の磁気抵抗効果素子１ｂのスピントルク共鳴周波数とが一致している場合、これらのスピントルク共鳴周波数が互いに異なる時と比べて、第１の磁気抵抗効果素子１ａおよび第２の磁気抵抗効果素子１ｂのスピントルク共鳴周波数と同じ周波数に対する、第１の磁気抵抗効果素子１ａと第２の磁気抵抗効果素子１ｂの合成インピーダンスが小さくなるため、スピントルク共鳴周波数と同じ周波数の高周波信号に対する磁気抵抗効果デバイス１０１の通過特性が向上する（減衰量の絶対値が減少する）。
【００６５】
図３および図４に、磁気抵抗効果デバイス１０１に入力される高周波信号の周波数と減衰量との関係を示したグラフを示す。図３および図４の縦軸は減衰量、横軸は周波数を表している。図３は、第１の磁気抵抗効果素子１ａおよび第２の磁気抵抗効果素子１ｂに印加された磁場が一定の時のグラフである。図３のプロット線１００ａ１は、直流電流入力端子１１から第１の磁気抵抗効果素子１ａおよび第２の磁気抵抗効果素子１ｂに印加される直流電流値がＩａ１の時のものであり、プロット線１００ａ２は直流電流入力端子１１から第１の磁気抵抗効果素子１ａおよび第２の磁気抵抗効果素子１ｂに印加される直流電流値がＩａ２の時のものである。この時の直流電流値の関係は、Ｉａ１＜Ｉａ２である。また、図４は、第１の磁気抵抗効果素子１ａおよび第２の磁気抵抗効果素子１ｂに印加された直流電流が一定の時のグラフである。図４のプロット線１００ｂ１は、磁場印加機構１２から第１の磁気抵抗効果素子１ａおよび第２の磁気抵抗効果素子１ｂに印加される磁場強度がＨｂ１の時のものであり、プロット線１００ｂ２は磁場印加機構１２から第１の磁気抵抗効果素子１ａおよび第２の磁気抵抗効果素子１ｂに印加される磁場強度がＨｂ２の時のものである。この時の磁場強度の関係は、Ｈｂ１＜Ｈｂ２である。
【００６６】
例えば、図３に示されるように、第１の磁気抵抗効果素子１ａのスピントルク共鳴周波数と第２の磁気抵抗効果素子１ｂのスピントルク共鳴周波数とが一致しているときに、直流電流入力端子１１から第１の磁気抵抗効果素子１ａおよび第２の磁気抵抗効果素子１ｂに印加される直流電流値をＩａ１からＩａ２に大きくした場合、電流値の変化に伴い第１の磁気抵抗効果素子１ａおよび第２の磁気抵抗効果素子１ｂのスピントルク共鳴周波数の近傍の周波数（通過帯域の周波数）での、第１の磁気抵抗効果素子１ａおよび第２の磁気抵抗効果素子１ｂのそれぞれの素子インピーダンスの変化量が増加することで、第２のポート９ｂから出力される高周波信号がさらに大きくなり、通過損失が小さくなる。したがって、磁気抵抗効果デバイス１０１は、遮断特性と通過特性のレンジが大きな高周波フィルタを実現することが可能となる。また、直流電流値をＩａ１からＩａ２に大きくすると第１の磁気抵抗効果素子１ａおよび第２の磁気抵抗効果素子１ｂのスピントルク共鳴周波数はｆａ１からｆａ２にシフトする。すなわち通過周波数帯域は低周波数側へシフトする。つまり、磁気抵抗効果デバイス１０１は、通過周波数帯域の周波数を変化可能な高周波フィルタとして機能することも出来る。
【００６７】
さらに、例えば、図４に示されるように、第１の磁気抵抗効果素子１ａのスピントルク共鳴周波数と第２の磁気抵抗効果素子１ｂのスピントルク共鳴周波数とが一致しているときに、磁場印加機構１２から印加される磁場強度をＨｂ１からＨｂ２に強くした場合、第１の磁気抵抗効果素子１ａおよび第２の磁気抵抗効果素子１ｂのスピントルク共鳴周波数はｆｂ１からｆｂ２にシフトする。すなわち、通過周波数帯域は高周波数側へシフトする。また、磁場強度（磁化自由層４における有効磁場Ｈｅｆｆ）を変化させる方が、直流電流値を変化させるよりも大きく通過周波数帯域をシフトさせることができる。つまり、磁気抵抗効果デバイス１０１は、通過周波数帯域の周波数を変化可能な高周波フィルタとして機能することが出来る。
【００６８】
なお、各磁気抵抗効果素子に印加される外部磁場ＨＥ（磁化自由層４における有効磁場Ｈｅｆｆ）が大きくなるに従って、各磁気抵抗効果素子の振動する抵抗値の振幅が小さくなるので、各磁気抵抗効果素子に印加される外部磁場ＨＥ（磁化自由層４における有効磁場Ｈｅｆｆ）を大きくするのに伴い、各磁気抵抗効果素子に印加される直流電流の電流密度を大きくすることが好ましい。
【００６９】
このように、磁気抵抗効果デバイス１０１は、第１の磁気抵抗効果素子１ａと、第２の磁気抵抗効果素子１ｂと、高周波信号が入力される第１のポート９ａと、高周波信号が出力される第２のポート９ｂと、信号線路７と、直流電流入力端子１１とを有し、第１のポート９ａ、第１の磁気抵抗効果素子１ａおよび第２のポート９ｂが信号線路７を介してこの順に直列接続され、第２の磁気抵抗効果素子１ｂは、第２のポート９ｂに対して並列に信号線路７に接続され、第１の磁気抵抗効果素子１ａおよび第２の磁気抵抗効果素子１ｂは、それぞれ磁化固定層２、磁化自由層４およびこれらの間に配置されたスペーサ層３を有し、第１の磁気抵抗効果素子１ａ及び第２の磁気抵抗効果素子１ｂは、それぞれの一端側が直流電流入力端子１１側になり、それぞれの他端側が基準電位端子２０側になるように、直流電流入力端子１１および基準電位端子２０に接続され、第１の磁気抵抗効果素子１ａ及び第２の磁気抵抗効果素子１ｂは、それぞれの一端側から他端側への向きと、それぞれの磁化自由層４から磁化固定層２への向きとの関係が、第１の磁気抵抗効果素子１ａと第２の磁気抵抗効果素子１ｂとで逆になるように形成されている。また、第１の磁気抵抗効果素子１ａは、直流電流入力端子１１から入力される直流電流が、第１の磁気抵抗効果素子１ａの中を磁化自由層４から磁化固定層２の方向に流れるように形成され、第２の磁気抵抗効果素子１ｂは、直流電流入力端子１１から入力される直流電流が、第２の磁気抵抗効果素子１ｂの中を磁化固定層２から磁化自由層４の方向に流れるように形成されている。
【００７０】
したがって、第１の磁気抵抗効果素子１ａおよび第２の磁気抵抗効果素子１ｂに第１のポート９ａから信号線路７を介して高周波信号が入力されることにより、第１の磁気抵抗効果素子１ａおよび第２の磁気抵抗効果素子１ｂにスピントルク共鳴を誘起させることが出来る。このスピントルク共鳴と同時に、第１の磁気抵抗効果素子１ａの中を磁化自由層４から磁化固定層２の方向に直流電流が流れることにより、第１の磁気抵抗効果素子１ａは、第１のポートから入力された高周波信号と同位相の状態で、スピントルク共鳴周波数に対応した周波数で周期的に抵抗値が振動する素子として扱うことが出来る。この効果により、第１の磁気抵抗効果素子１ａのスピントルク共鳴周波数と同じ周波数に対する第１の磁気抵抗効果素子１ａの素子インピーダンスが減少する。また、第２の磁気抵抗効果素子１ｂの中を磁化固定層２から磁化自由層４の方向に直流電流が流れることにより、第２の磁気抵抗効果素子１ｂは、第１のポートから入力された高周波信号とは位相が１８０°異なる状態で、スピントルク共鳴周波数に対応した周波数で周期的に抵抗値が振動する素子として扱うことが出来る。この効果により、第２の磁気抵抗効果素子１ｂのスピントルク共鳴周波数と同じ周波数に対する第２の磁気抵抗効果素子１ｂの素子インピーダンスが増加する。第１のポート９ａ、第１の磁気抵抗効果素子１ａおよび第２のポート９ｂがこの順に直列接続されることにより、高周波信号を、第１の磁気抵抗効果素子１ａが高インピーダンス状態である非共鳴周波数では第２のポート９ｂに対し遮断し、第１の磁気抵抗効果素子１ａが低インピーダンス状態である共鳴周波数では第２のポート９ｂ側に通過させることが出来る。さらに、第２の磁気抵抗効果素子１ｂが、第２のポート９ｂに対して並列に信号線路７に接続されることにより、高周波信号を、第２の磁気抵抗効果素子１ｂが低インピーダンス状態である非共鳴周波数では第２のポート９ｂに対し遮断し、第２の磁気抵抗効果素子１ｂが高インピーダンス状態である共鳴周波数では第２のポート９ｂ側に通過させることが出来る。つまり、磁気抵抗効果デバイス１０１は、高周波フィルタとしての周波数特性をもつことが可能となる。
【００７１】
さらに、磁気抵抗効果デバイス１０１は、第１の磁気抵抗効果素子１ａのスピントルク共鳴周波数と第２の磁気抵抗効果素子１ｂのスピントルク共鳴周波数とが一致しているため、第１の磁気抵抗効果素子１ａおよび第２の磁気抵抗効果素子１ｂのスピントルク共鳴周波数と同じ周波数に対する、第１の磁気抵抗効果素子１ａと第２の磁気抵抗効果素子２ｂの合成インピーダンスが小さくなるため、磁気抵抗効果デバイス１０１は、通過特性がよく、通過特性と遮断特性のレンジが大きな高周波フィルタとして機能することが可能となる。
【００７２】
さらに、遮断特性と通過特性のレンジを大きくするためには、磁化自由層４が膜面法線方向に磁化容易軸を有し、磁化固定層２が膜面方向に磁化容易軸を有する構成とすることが好ましい。
【００７３】
また、直流電流入力端子１１から印加される直流電流を変化させることにより、第１の磁気抵抗効果素子１ａのスピントルク共鳴周波数および第２の磁気抵抗効果素子１ｂのスピントルク共鳴周波数を可変制御することができるため、磁気抵抗効果デバイス１０１は、周波数可変フィルタとして機能することも可能となる。
【００７４】
さらに、磁気抵抗効果デバイス１０１は、第１の磁気抵抗効果素子１ａのスピントルク共鳴周波数および第２の磁気抵抗効果素子１ｂのスピントルク共鳴周波数を設定可能な周波数設定機構としての磁場印加機構１２を有するので、第１の磁気抵抗効果素子１ａのスピントルク共鳴周波数および第２の磁気抵抗効果素子１ｂのスピントルク共鳴周波数を任意の周波数にすることができる。したがって、磁気抵抗効果デバイス１０１は、任意の周波数帯のフィルタとして機能することが可能となる。
【００７５】
さらに、磁気抵抗効果デバイス１０１は、磁場印加機構１２が、磁化自由層４における有効磁場を設定可能な有効磁場設定機構であり、磁化自由層４における有効磁場を変化させて第１の磁気抵抗効果素子１ａのスピントルク共鳴周波数および第２の磁気抵抗効果素子１ｂのスピントルク共鳴周波数を変化可能であるので、周波数可変フィルタとして機能することが可能となる。
【００７６】
以上の説明では、第２の磁気抵抗効果素子１ｂが、第２のポート９ｂに対して並列に、第１の磁気抵抗効果素子１ａと第２のポート９ｂとの間の信号線路７に接続され、直流電流入力端子１１が、第１の磁気抵抗効果素子１ａと第１のポート９ａとの間の信号線路７に接続されている例で説明したが、第２の磁気抵抗効果素子１ｂが、第２のポート９ｂに対して並列に、第１の磁気抵抗効果素子１ａと第１のポート９ａとの間の信号線路７に接続され、直流電流入力端子１１が、第１の磁気抵抗効果素子１ａと第２のポート９ｂとの間の信号線路７に接続されるようにしてもよい。より具体的には、第２の磁気抵抗効果素子１ｂの一端が第１の磁気抵抗効果素子１ａと第１のポートと９ａとの間の信号線路７に接続され、第２の磁気抵抗効果素子１ｂの他端が基準電位端子２０を介してグラウンド８に接続可能となるようにしてもよい。
【００７７】
また、以上の説明では、磁気抵抗効果デバイス１０１の第１の磁気抵抗効果素子１ａのスピントルク共鳴周波数と第２の磁気抵抗効果素子１ｂのスピントルク共鳴周波数とが一致している例で説明したが、磁気抵抗効果デバイス１０１の第１の磁気抵抗効果素子１ａのスピントルク共鳴周波数と第２の磁気抵抗効果素子１ｂのスピントルク共鳴周波数とが互いに異なるようにしてもよい。上述したように、各磁気抵抗効果素子のスピントルク共鳴周波数は、「各磁気抵抗効果素子に印加される磁場」、「各磁気抵抗効果素子に印加される直流電流の電流密度」および「各磁気抵抗効果素子の平面視形状のアスペクト比」のうちの少なくとも１つを調整することにより調整可能である。
【００７８】
第１の磁気抵抗効果素子１ａのスピントルク共鳴周波数と第２の磁気抵抗効果素子１ｂのスピントルク共鳴周波数とが互いに異なる場合、例えば、図２のプロット線１００ｏ２に示されるように、第１の磁気抵抗効果素子１ａのスピントルク共鳴周波数近傍の周波数と第２の磁気抵抗効果素子１ｂのスピントルク共鳴周波数近傍の周波数が広帯域にわたるため、高周波信号を第２のポート側に通過させる通過帯域が広帯域になる。つまり、この場合の磁気抵抗効果デバイス１０１は、通過帯域が広い高周波フィルタとして機能することが可能となる。
【００７９】
（第２の実施形態）
図５は、本発明の第２の実施形態に係る磁気抵抗効果デバイス１０２の断面模式図である。磁気抵抗効果デバイス１０２において、第１の実施形態の磁気抵抗効果デバイス１０１と異なる点について主に説明し、共通する事項は適宜説明を省略する。第１の実施形態の磁気抵抗効果デバイス１０１と共通している要素は同じ符号を用いており、共通している要素の説明は省略する。磁気抵抗効果デバイス１０２は、第１の実施形態の磁気抵抗効果デバイス１０１に対し、さらにインダクタ１０と基準電位端子２１を有している。インダクタ１０は、第２のポートに対して並列に、第１の磁気抵抗効果素子１ａと第１のポート９ａとの間の信号線路７（第１の磁気抵抗効果素子１ａと第１のポート９ａとの間の信号線路７または第１の磁気抵抗効果素子１ａと第２のポート９ｂとの間の信号線路７の一方）に接続されている。第２の磁気抵抗効果素子１ｂは、第２のポート９ｂに対して並列に、第１の磁気抵抗効果素子１ａと第２のポート９ｂとの間の信号線路７（第１の磁気抵抗効果素子１ａと第１のポート９ａとの間の信号線路７または第１の磁気抵抗効果素子１ａと第２のポート９ｂとの間の信号線路７の他方）に接続されている。つまり、第２の磁気抵抗効果素子１ｂは、第１の磁気抵抗効果素子１ａに対してインダクタ１０の信号線路７への接続箇所とは反対側の箇所の信号線路７に接続されている。直流電流入力端子１１は、第１の磁気抵抗効果素子１ａと第２のポート９ｂとの間の信号線路７（第１の磁気抵抗効果素子１ａと第１のポート９ａとの間の信号線路７または第１の磁気抵抗効果素子１ａと第２のポート９ｂとの間の信号線路７の他方）に接続されている。つまり、直流電流入力端子１１は、第１の磁気抵抗効果素子１ａに対してインダクタ１０の信号線路７への接続箇所とは反対側の箇所の信号線路７に接続されている。より具体的には、インダクタ１０は、第１の磁気抵抗効果素子１ａと第１のポート９ａとの間の信号線路７に接続され、さらに基準電位端子２１を介してグラウンド８に接続可能になっており、第２の磁気抵抗効果素子１ｂの一端（磁化固定層２側）が第１の磁気抵抗効果素子１ａと第２のポート９ｂとの間の信号線路７に接続され、第２の磁気抵抗効果素子１ｂの他端（磁化自由層４側）が基準電位端子２０を介してグラウンド８に接続可能になっており、直流電流入力端子１１が第１の磁気抵抗効果素子１ａと第２のポート９ｂとの間の信号線路７に接続されている。第１の磁気抵抗効果素子１ａは磁化固定層２側が第１のポート側になるように信号線路７に接続されて、直流電流入力端子１１から入力される直流電流が、第１の磁気抵抗効果素子１ａの中を磁化自由層４から磁化固定層２の方向に流れるように形成（配置）されている。磁気抵抗効果デバイス１０２のその他の構成は、第１の実施形態の磁気抵抗効果デバイス１０１と同じである。
【００８０】
第１の磁気抵抗効果素子１ａは、一端側（この例では磁化自由層４側）が直流電流入力端子１１側になり、他端側（この例では磁化固定層２側）が基準電位端子２１側になるように、直流電流入力端子１１および基準電位端子２１に接続されている。第２の磁気抵抗効果素子１ｂは、その一端側（この例では磁化固定層２側）が直流電流入力端子１１側になり、その他端側（この例では磁化自由層４側）が基準電位端子２０側になるように、直流電流入力端子１１および基準電位端子２０に接続されている。つまり、磁気抵抗効果デバイス１０１と同様に、磁気抵抗効果デバイス１０２では、第１の磁気抵抗効果素子１ａ及び第２の磁気抵抗効果素子１ｂは、それぞれの一端側から他端側への向きと、それぞれの磁化自由層４から磁化固定層２への向きとの関係が、第１の磁気抵抗効果素子１ａと第２の磁気抵抗効果素子１ｂとで逆になるように形成（配置）されている。
【００８１】
第１の磁気抵抗効果素子１ａは、直流電流入力端子１１から入力される直流電流が、第１の磁気抵抗効果素子１ａの中を磁化自由層４から磁化固定層２の方向に流れるように形成（配置）されている。第２の磁気抵抗効果素子１ｂは、直流電流入力端子１１から入力される直流電流が、第２の磁気抵抗効果素子１ｂの中を磁化固定層２から磁化自由層４の方向に流れるように形成（配置）されている。つまり、磁気抵抗効果デバイス１０１と同様に、磁気抵抗効果デバイス１０２では、第１の磁気抵抗効果素子１ａ及び第２の磁気抵抗効果素子１ｂのそれぞれの中を流れる直流電流の向きと、それぞれの磁化固定層２、スペーサ層３および磁化自由層４の配置順との関係が、第１の磁気抵抗効果素子１ａと第２の磁気抵抗効果素子１ｂとで逆になっている。
【００８２】
直流電流源１３は、グラウンド８及び直流電流入力端子１１に接続され、磁気抵抗効果デバイス１０２は、グラウンド８に接続された時に、第１の磁気抵抗効果素子１ａ、信号線路７、インダクタ１０、グラウンド８および直流電流入力端子１１を含む閉回路が形成可能になっている。また、磁気抵抗効果デバイス１０２は、グラウンド８に接続された時に、第２の磁気抵抗効果素子１ｂ、信号線路７、グラウンド８および直流電流入力端子１１を含む閉回路が形成可能になっている。
【００８３】
インダクタ１０は、信号線路７とグラウンド８との間に接続され、インダクタ成分により電流の高周波成分をカットすると同時に電流の直流成分を通す機能を有する。インダクタ１０は、チップインダクタまたはパターン線路によるインダクタのどちらでもよい。また、インダクタ成分を有する抵抗素子でもよい。インダクタ１０のインダクタンス値は１０ｎＨ以上であることが好ましい。このインダクタ１０により、第１の磁気抵抗効果素子１ａを通過する高周波信号の特性を劣化させることなく、第１の磁気抵抗効果素子１ａ、信号線路７、インダクタ１０、グラウンド８および直流電流入力端子１１を含む閉回路に、直流電流入力端子１１から印加された直流電流を流すことができる。
【００８４】
磁気抵抗効果デバイス１０２は、第１の実施形態の磁気抵抗効果デバイス１０１と同様の、高周波フィルタとしての周波数特性をもつことができる。
【００８５】
（第３の実施形態）
図６は、本発明の第３の実施形態に係る磁気抵抗効果デバイス１０３の断面模式図である。磁気抵抗効果デバイス１０３において、第１の実施形態の磁気抵抗効果デバイス１０１と異なる点について主に説明し、共通する事項は適宜説明を省略する。第１の実施形態の磁気抵抗効果デバイス１０１と共通している要素は同じ符号を用いており、共通している要素の説明は省略する。磁気抵抗効果デバイス１０３は、第１の実施形態の磁気抵抗効果デバイス１０１に対し、さらに第３の磁気抵抗効果素子１ｃと第４の磁気抵抗効果素子１ｄを有している。第３の磁気抵抗効果素子１ｃは、磁化固定層２（第３の磁化固定層）、磁化自由層４（第３の磁化自由層）およびこれらの間に配置されたスペーサ層３（第３のスペーサ層）を有している。第４の磁気抵抗効果素子１ｄは、磁化固定層２（第４の磁化固定層）、磁化自由層４（第４の磁化自由層）およびこれらの間に配置されたスペーサ層３（第４のスペーサ層）を有している。
【００８６】
第１のポート９ａ、第３の磁気抵抗効果素子１ｃおよび第２のポート９ｂが信号線路７を介してこの順に直列接続されている。第４の磁気抵抗効果素子１ｄは、第２のポート９ｂに対して並列に、第１の磁気抵抗効果素子と第２のポート９ｂとの間の信号線路７（第１の磁気抵抗効果素子１ａと第１のポート９ａとの間の信号線路７または第１の磁気抵抗効果素子１ａと第２のポート９ｂとの間の信号線路７の一方）に接続されている。図６に示す磁気抵抗効果デバイス１０３では、第１の磁気抵抗効果素子１ａと第３の磁気抵抗効果素子１ｃとが直列接続され、第２の磁気抵抗効果素子１ｂと第４の磁気抵抗効果素子１ｄとが直列接続されている。より具体的には、第３の磁気抵抗効果素子１ｃの一端（磁化固定層２側）が第１の磁気抵抗効果素子１ａの磁化固定層２側に接続され、第３の磁気抵抗効果素子１ｃの他端（磁化自由層４側）が第２のポート２ｂ側に接続されている。第４の磁気抵抗効果素子１ｄの一端（磁化自由層４側）は第１の磁気抵抗効果素子１ａと第２のポート９ｂとの間の信号線路７（第２の磁気抵抗効果素子１ｂの磁化自由層４側）に接続され、第４の磁気抵抗効果素子１ｄの他端（磁化固定層２側）は基準電位端子２０を介してグラウンド８に接続可能になっている。磁気抵抗効果デバイス１０３は、グラウンド８に接続された時に、第１の磁気抵抗効果素子１ａ、第３の磁気抵抗効果素子１ｃ、信号線路７、第２の磁気抵抗効果素子１ｂ、第４の磁気抵抗効果素子１ｄ、グラウンド８および直流電流入力端子１１を含む閉回路が形成可能になっている。
【００８７】
第３の磁気抵抗効果素子１ｃは、一端側（この例では磁化固定層２側）が直流電流入力端子１１側になり、他端側（この例では磁化自由層４側）が基準電位端子２０側になるように、直流電流入力端子１１および基準電位端子２０に接続されている。つまり、磁気抵抗効果デバイス１０３では、第１の磁気抵抗効果素子１ａ及び第３の磁気抵抗効果素子１ｃは、それぞれの一端側から他端側への向きと、それぞれの磁化自由層４から磁化固定層２への向きとの関係が、前記第１の磁気抵抗効果素子と前記第３の磁気抵抗効果素子とで逆になるように形成（配置）されている。この例では、第１の磁気抵抗効果素子１ａでは、その一端側から他端側への向きと、その磁化自由層４から磁化固定層２への向きとが、同じ向きの関係になっており、第３の磁気抵抗効果素子１ｃでは、その一端側から他端側への向きと、その磁化自由層４から磁化固定層２への向きとが、逆向きの関係になっている。
【００８８】
第４の磁気抵抗効果素子１ｄは、その一端側（この例では磁化自由層４側）が直流電流入力端子１１側になり、その他端側（この例では磁化固定層２側）が基準電位端子２０側になるように、直流電流入力端子１１および基準電位端子２０に接続されている。つまり、磁気抵抗効果デバイス１０３では、第２の磁気抵抗効果素子１ｂ及び第４の磁気抵抗効果素子１ｄは、それぞれの一端側から他端側への向きと、それぞれの磁化自由層４から磁化固定層２への向きとの関係が、第２の磁気抵抗効果素子１ｂと第４の磁気抵抗効果素子１ｄとで逆になるように形成（配置）されている。この例では、第２の磁気抵抗効果素子１ｂでは、その一端側から他端側への向きと、その磁化自由層４から磁化固定層２への向きとが、逆向きの関係になっており、第４の磁気抵抗効果素子１ｃでは、その一端側から他端側への向きと、その磁化自由層４から磁化固定層２への向きとが、同じ向きの関係になっている。
【００８９】
第３の磁気抵抗効果素子１ｃは、直流電流入力端子１１から入力される直流電流が、第３の磁気抵抗効果素子１ｃの中を磁化固定層２から磁化自由層４の方向に流れるように形成（配置）されている。つまり、磁気抵抗効果デバイス１０３では、第１の磁気抵抗効果素子１ａおよび第３の磁気抵抗効果素子１ｃは、第１の磁気抵抗効果素子１ａおよび第３の磁気抵抗効果素子１ｃのそれぞれの中を流れる直流電流の向きと、それぞれの磁化固定層２、スペーサ層３および磁化自由層４の配置順との関係が、第１の磁気抵抗効果素子１ａと第３の磁気抵抗効果素子１ｃとで逆になっている。第４の磁気抵抗効果素子１ｄは、直流電流入力端子１１から入力される直流電流が、第４の磁気抵抗効果素子１ｄの中を磁化自由層４から磁化固定層２の方向に流れるように形成（配置）されている。つまり、磁気抵抗効果デバイス１０３では、第２の磁気抵抗効果素子１ｂおよび第４の磁気抵抗効果素子１ｄは、第２の磁気抵抗効果素子１ｂおよび第４の磁気抵抗効果素子１ｄのそれぞれの中を流れる直流電流の向きと、それぞれの磁化固定層２、スペーサ層３および磁化自由層４の配置順との関係が、第２の磁気抵抗効果素子１ｂと第４の磁気抵抗効果素子１ｄとで逆になっている。
【００９０】
さらに、第３の磁気抵抗効果素子１ｃのスピントルク共鳴周波数は、第１の磁気抵抗効果素子１ａのスピントルク共鳴周波数および第２の磁気抵抗効果素子１ｂのスピントルク共鳴周波数よりも高くなっており、第４の磁気抵抗効果素子１ｄのスピントルク共鳴周波数は、第１の磁気抵抗効果素子１ａのスピントルク共鳴周波数および第２の磁気抵抗効果素子１ｂのスピントルク共鳴周波数よりも低くなっている。
【００９１】
磁場印加機構１２は、第１の磁気抵抗効果素子１ａ、第２の磁気抵抗効果素子１ｂ、第３の磁気抵抗効果素子１ｃおよび第４の磁気抵抗効果素子１ｄの近傍に配設され、第１の磁気抵抗効果素子１ａ、第２の磁気抵抗効果素子１ｂ、第３の磁気抵抗効果素子１ｃおよび第４の磁気抵抗効果素子１ｄに磁場を印加して、第１の磁気抵抗効果素子１ａ、第２の磁気抵抗効果素子１ｂ、第３の磁気抵抗効果素子１ｃおよび第４の磁気抵抗効果素子１ｄのスピントルク共鳴周波数を設定可能となっている。磁場印加機構１２は、第１の磁気抵抗効果素子１ａ、第２の磁気抵抗効果素子１ｂ、第３の磁気抵抗効果素子１ｃおよび第４の磁気抵抗効果素子１ｄの各磁化自由層４における有効磁場Ｈｅｆｆを設定可能な有効磁場設定機構である。磁気抵抗効果デバイス１０３のその他の構成は、第１の実施形態の磁気抵抗効果デバイス１０１と同じである。
【００９２】
第３の磁気抵抗効果素子１ｃは、直流電流入力端子１１から入力される直流電流が、第３の磁気抵抗効果素子１ｃの中を磁化固定層２から磁化自由層４の方向に流れるように形成（配置）されているので、第２の磁気抵抗効果素子１ｂと同様に、スピントルク共鳴現象により、スピントルク共鳴周波数で高周波信号のインピーダンスが増加する抵抗素子として取り扱うことが出来る。
【００９３】
また、第４の磁気抵抗効果素子１ｄは、直流電流入力端子１１から入力される直流電流が、第４の磁気抵抗効果素子１ｄの中を磁化自由層４から磁化固定層２の方向に流れるように形成（配置）されているので、第１の磁気抵抗効果素子１ａと同様に、スピントルク共鳴現象により、スピントルク共鳴周波数で高周波信号のインピーダンスが減少する抵抗素子として取り扱うことが出来る。
【００９４】
スピントルク共鳴現象により、第１のポート９ａから入力された高周波信号の高周波成分の中で第３の磁気抵抗効果素子１ｃのスピントルク共鳴周波数と一致する、またはスピントルク共鳴周波数の近傍の周波数成分は、高インピーダンス状態の第３の磁気抵抗効果素子１ｃに遮断され、第２のポート９ｂに出力されにくくなる。
【００９５】
さらに、スピントルク共鳴現象により、第１のポート９ａから入力された高周波信号の高周波成分の中で第４の磁気抵抗効果素子１ｄのスピントルク共鳴周波数と一致する、またはスピントルク共鳴周波数の近傍の周波数成分は、第２のポート９ｂに並列に接続された、低インピーダンス状態の第４の磁気抵抗効果素子１ｄによりグラウンド８に流れやすくなり、第２のポート９ｂに出力されにくくなる。
【００９６】
図７に、磁気抵抗効果デバイス１０３に入力される高周波信号の周波数と磁気抵抗効果デバイス１０３の磁気抵抗効果素子の合成インピーダンスとの関係を示したグラフを示す。図７の縦軸はインピーダンス、横軸は周波数を表している。図７のプロット線１００ｄ１は、第２のポート９ｂに並列に接続された第２の磁気抵抗効果素子１ｂおよび第４の磁気抵抗効果素子１ｄの合成インピーダンス特性であり、低周波側（ｆｄ１の近傍）は主に第４の磁気抵抗効果素子１ｄ、高周波側（ｆｄ２の近傍）は主に第２の磁気抵抗効果素子１ｂのスピントルク共鳴時のインピーダンス特性が示されている。また、プロット線１００ｄ２は、第１のポート９ａおよび第２のポート９ｂに直列に接続された第１の磁気抵抗効果素子１ａおよび第３の磁気抵抗効果素子１ｃの合成インピーダンス特性であり、低周波側（ｆｄ２の近傍）は主に第１の磁気抵抗効果素子１ａ、高周波側（ｆｄ３の近傍）は主に第３の磁気抵抗効果素子１ｃのスピントルク共鳴時のインピーダンス特性が示されている。ｆｄ１は第４の磁気抵抗効果素子１ｄのスピントルク共鳴周波数であり、ｆｄ３は第３の磁気抵抗効果素子１ｃのスピントルク共鳴周波数であり、ｆｄ２は第１の磁気抵抗効果素子１ａおよび第２の磁気抵抗効果素子１ｂのスピントルク共鳴周波数である。図７では、第１の磁気抵抗効果素子１ａのスピントルク共鳴周波数と第２の磁気抵抗効果素子１ｂのスピントルク共鳴周波数とが一致している例を示している。
【００９７】
図８に、磁気抵抗効果デバイス１０３に入力される高周波信号の周波数と減衰量との関係を示したグラフを示す。図８の縦軸は減衰量、横軸は周波数を表している。
【００９８】
図８に示されるように、磁気抵抗効果デバイス１０３では、第１実施形態の磁気抵抗効果デバイス１０１と同様に、第１の磁気抵抗効果素子１ａのスピントルク共鳴周波数の近傍の周波数および第２の磁気抵抗効果素子１ｂのスピントルク共鳴周波数の近傍の周波数で、第２のポート９ｂから出力される高周波信号が大きくなり、通過損失が小さくなる。したがって、磁気抵抗効果デバイス１０３は、第１の磁気抵抗効果素子１ａのスピントルク共鳴周波数の近傍の周波数および第２の磁気抵抗効果素子１ｂのスピントルク共鳴周波数の近傍の周波数を通過帯域とする帯域通過型のフィルタとして機能する。磁気抵抗効果デバイス１０３は、第３の磁気抵抗効果素子１ｃと第４の磁気抵抗効果素子１ｄにより、第１の磁気抵抗効果素子１ａのスピントルク共鳴周波数および第２の磁気抵抗効果素子１ｂのスピントルク共鳴周波数の高周波側および低周波側（上記の通過帯域の高周波側および低周波側）において、高周波信号を第２のポート９ｂに対し遮断することが出来る。第３の磁気抵抗効果素子１ｃのスピントルク共鳴周波数の近傍または第４の磁気抵抗効果素子１ｄのスピントルク共鳴周波数１ｄの近傍においては、図７に示すように、第３の磁気抵抗効果素子１ｃまたは第４の磁気抵抗効果素子１ｄのインピーダンスの、高周波信号の周波数に対する変化が急峻であり、高周波信号の減衰量の周波数に対する変化が急峻である。このため、上記の通過帯域の肩特性が急峻になる。特に、第３の磁気抵抗効果素子１ｃのスピントルク共鳴周波数（ｆｄ３）を、使用する通過帯域の上限周波数に一致させ、第４の磁気抵抗効果素子１ｄのスピントルク共鳴周波数（ｆｄ１）を、使用する通過帯域の下限周波数に一致させることが好ましい。
【００９９】
このように、磁気抵抗効果デバイス１０３は、磁化固定層２、磁化自由層４およびこれらの間に配置されたスペーサ層３を有する第３の磁気抵抗効果素子１ｃを磁気抵抗効果デバイス１０１に対してさらに有し、第１のポート９ａ、第３の磁気抵抗効果素子１ｃおよび第２のポート９ｂが信号線路を介してこの順に直列接続され、第３の磁気抵抗効果素子１ｃは、その一端側が直流電流入力端子１１側になり、その他端側が基準電位端子２０側になるように、直流電流入力端子１１および基準電位端子２０に接続され、第１の磁気抵抗効果素子１ａ及び第３の磁気抵抗効果素子１ｃは、それぞれの一端側から他端側への向きと、それぞれの磁化自由層４から磁化固定層２への向きとの関係が、第１の磁気抵抗効果素子１ａと第３の磁気抵抗効果素子１ｂとで逆になるように形成され、第３の磁気抵抗効果素子１ｃのスピントルク共鳴周波数が、第１の磁気抵抗効果素子１ａのスピントルク共鳴周波数および第２の磁気抵抗効果素子１ｂのスピントルク共鳴周波数よりも高くなっている。また、第３の磁気抵抗効果素子１ｃは、直流電流入力端子１１から入力される直流電流が、第３の磁気抵抗効果素子１ｃの中を磁化固定層２から磁化自由層４の方向に流れるように形成されている。また、磁気抵抗効果デバイス１０３は、磁化固定層２、磁化自由層４およびこれらの間に配置されたスペーサ層３を有する第４の磁気抵抗効果素子１ｄを磁気抵抗効果デバイス１０１に対してさらに有し、第４の磁気抵抗効果素子１ｄは、第２のポート９ｂに対して並列に信号線路７に接続され、第４の磁気抵抗効果素子１ｄは、その一端側が直流電流入力端子１１側になり、その他端側が基準電位端子２０側になるように、直流電流入力端子１１および基準電位端子２０に接続され、第２の磁気抵抗効果素子１ｂ及び第４の磁気抵抗効果素子１ｄは、それぞれの一端側から他端側への向きと、それぞれの磁化自由層４から磁化固定層２への向きとの関係が、第２の磁気抵抗効果素子１ｂと第４の磁気抵抗効果素子１ｄとで逆になるように形成され、第４の磁気抵抗効果素子１ｄのスピントルク共鳴周波数が、第１の磁気抵抗効果素子１ａのスピントルク共鳴周波数および第２の磁気抵抗効果素子１ｂのスピントルク共鳴周波数よりも低くなっている。また、第４の磁気抵抗効果素子１ｄは、直流電流入力端子１１から入力される直流電流が、第４の磁気抵抗効果素子１ｄの中を磁化自由層４から磁化固定層２の方向に流れるように形成されている。
【０１００】
第３の磁気抵抗効果素子１ｃおよび第４の磁気抵抗効果素子１ｄに第１のポート９ａから信号線路７を介して高周波信号が入力されることにより、第３の磁気抵抗効果素子１ｃおよび第４の磁気抵抗効果素子１ｄにスピントルク共鳴を誘起させることが出来る。このスピントルク共鳴と同時に、第３の磁気抵抗効果素子１ｃの中を磁化固定層２から磁化自由層４の方向に直流電流が流れることにより、第３の磁気抵抗効果素子１ｃのスピントルク共鳴周波数と同じ、またはその近傍の周波数に対する第３の磁気抵抗効果素子１ｃの素子インピーダンスが増加する。また、スピントルク共鳴と同時に、第４の磁気抵抗効果素子１ｄの中を磁化自由層４から磁化固定層２の方向に直流電流が流れることにより、第４の磁気抵抗効果素子１ｄのスピントルク共鳴周波数と同じ、またはその近傍の周波数に対する第４の磁気抵抗効果素子１ｄの素子インピーダンスが減少する。
【０１０１】
第３の磁気抵抗効果素子１ｃは、第１のポート９ｂ、第３の磁気抵抗効果素子１ｃおよび第２のポート９ｂがこの順に直列接続されることにより、高周波信号を、第３の磁気抵抗効果素子１ｃが低インピーダンス状態である非共鳴周波数では第２のポート側に通過させ、第３の磁気抵抗効果素子１ｃが高インピーダンス状態である共鳴周波数では第２のポートに対し遮断することが出来る。
【０１０２】
第４の磁気抵抗効果素子１ｄは、第２のポート９ｂに対して並列に信号線路７に接続されることにより、高周波信号を、第４の磁気抵抗効果素子１ｄが高インピーダンス状態である非共鳴周波数では第２のポート９ｂ側に通過させ、第４の磁気抵抗効果素子１ｄが低インピーダンス状態である共鳴周波数では第２のポート９ｂに対し遮断することが出来る。
【０１０３】
また、第３の磁気抵抗効果素子１ｃのスピントルク共鳴周波数が、第１の磁気抵抗効果素子１ａのスピントルク共鳴周波数および第２の磁気抵抗効果素子１ｂのスピントルク共鳴周波数よりも高いことにより、高周波信号が第２のポート９ｂ側に通過する第１の磁気抵抗効果素子１ａのスピントルク共鳴周波数および第２の磁気抵抗効果素子１ｂのスピントルク共鳴周波数の高周波数側において、高周波信号を第２のポート９ｂに対し遮断することが出来る。高周波信号が遮断される第３の磁気抵抗効果素子１ｃのスピントルク共鳴周波数の近傍においては、高周波信号の減衰量の周波数に対する変化が急峻であるため、第１の磁気抵抗効果素子１ａのスピントルク共鳴周波数の近傍および第２の磁気抵抗効果素子１ｂのスピントルク共鳴周波数の近傍で形成される通過帯域の高周波数側の肩特性が急峻になる。また、第４の磁気抵抗効果素子１ｄのスピントルク共鳴周波数が、第１の磁気抵抗効果素子１ａのスピントルク共鳴周波数および第２の磁気抵抗効果素子１ｂのスピントルク共鳴周波数よりも低いことにより、高周波信号が第２のポート９ｂ側に通過する第１の磁気抵抗効果素子１ａのスピントルク共鳴周波数および第２の磁気抵抗効果素子１ｂのスピントルク共鳴周波数の低周波数側において、高周波信号を第２のポート９ｂに対し遮断することが出来る。高周波信号が遮断される第４の磁気抵抗効果素子のスピントルク共鳴周波数１ｄの近傍においては、高周波信号の減衰量の周波数に対する変化が急峻であるため、第１の磁気抵抗効果素子１ａのスピントルク共鳴周波数の近傍および第２の磁気抵抗効果素子１ｂのスピントルク共鳴周波数の近傍で形成される通過帯域の低周波数側の肩特性が急峻になる。つまり、磁気抵抗効果デバイス１０３は、通過帯域の肩特性が急峻なフィルタとして機能することが可能となる。
【０１０４】
以上の説明では、第２の磁気抵抗効果素子１ｂおよび第４の磁気抵抗効果素子１ｄが、第２のポート９ｂに対して並列に、第１の磁気抵抗効果素子１ａと第２のポート９ｂとの間の信号線路７に接続されている例で説明したが、第２の磁気抵抗効果素子１ｂおよび第４の磁気抵抗効果素子１ｄの一方が、第２のポート９ｂに対して並列に、第１の磁気抵抗効果素子１ａと第１のポート９ａとの間の信号線路７に接続されるようにしてもよい。また、第２の磁気抵抗効果素子１ｂおよび第４の磁気抵抗効果素子１ｄの両方が、第２のポート９ｂに対して並列に、第１の磁気抵抗効果素子１ａと第１のポート９ａとの間の信号線路７に接続され、直流電流入力端子１１が、第１の磁気抵抗効果素子１ａと第２のポート９ｂとの間の信号線路７に接続されるようにしてもよい。
【０１０５】
また、第３の実施形態では、第１実施形態の磁気デバイス１０１に対して、第３の磁気抵抗効果素子１ｃと第４の磁気抵抗効果素子１ｄが追加された例で説明したが、これと同様にして、第２実施形態の磁気デバイス１０２に対して、第３の磁気抵抗効果素子１ｃと第４の磁気抵抗効果素子１ｄが追加された形態でも良い。
【０１０６】
（第４の実施形態）
図９は、本発明の第４の実施形態に係る磁気抵抗効果デバイス１０４の断面模式図である。磁気抵抗効果デバイス１０４において、第３の実施形態の磁気抵抗効果デバイス１０３と異なる点について主に説明し、共通する事項は適宜説明を省略する。第３の実施形態の磁気抵抗効果デバイス１０３と共通している要素は同じ符号を用いており、共通している要素の説明は省略する。磁気抵抗効果デバイス１０４は、第３の実施形態の磁気抵抗効果デバイス１０３に対し、さらにインダクタ１０と基準電位端子２１を有している。インダクタ１０は、第２のポートに対して並列に、第３の磁気抵抗効果素子１ｃと第２のポート９ｂとの間の信号線路７（第１の磁気抵抗効果素子１ａおよび第３の磁気抵抗効果素子１ｃと第１のポート９ａとの間の信号線路７または第１の磁気抵抗効果素子１ａおよび第３の磁気抵抗効果素子１ｃと第２のポート９ｂとの間の信号線路７の一方）に接続されている。第２の磁気抵抗効果素子１ｂと第４の磁気抵抗効果素子１ｄは、第２のポート９ｂ（第１のポート９ａ）に対して並列に、第１の磁気抵抗効果素子１ａと第１のポート９ａとの間の信号線路７（第１の磁気抵抗効果素子１ａおよび第３の磁気抵抗効果素子１ｃと第１のポート９ａとの間の信号線路７または第１の磁気抵抗効果素子１ａおよび第３の磁気抵抗効果素子１ｃと第２のポート９ｂとの間の信号線路７の他方）に接続されている。つまり、第２の磁気抵抗効果素子１ｂと第４の磁気抵抗効果素子１ｄは、第１の磁気抵抗効果素子１ａおよび第３の磁気抵抗効果素子１ｃに対してインダクタ１０の信号線路７への接続箇所とは反対側の箇所の信号線路７に接続されている。直流電流入力端子１１は、第１の磁気抵抗効果素子１ａと第１のポート９ａとの間の信号線路７（第１の磁気抵抗効果素子１ａおよび第３の磁気抵抗効果素子１ｃと第１のポート９ａとの間の信号線路７または第１の磁気抵抗効果素子１ａおよび第３の磁気抵抗効果素子１ｃと第２のポート９ｂとの間の信号線路７の他方）に接続されている。つまり、直流電流入力端子１１は、第１の磁気抵抗効果素子１ａおよび第３の磁気抵抗効果素子１ｃに対してインダクタの信号線路７への接続箇所とは反対側の箇所の信号線路７に接続されている。より具体的には、インダクタ１０は、第３の磁気抵抗効果素子１ｃと第２のポート９ｂとの間の信号線路７に接続され、さらに基準電位端子２１を介してグラウンド８に接続可能になっており、第２の磁気抵抗効果素子１ｂの一端（磁化固定層２側）が第１の磁気抵抗効果素子１ａと第１のポート９ａとの間の信号線路７に接続されている。磁気抵抗効果デバイス１０４のその他の構成は、第３の実施形態の磁気抵抗効果デバイス１０３と同じである。
【０１０７】
第１の磁気抵抗効果素子１ａは、一端側（この例では磁化自由層４側）が直流電流入力端子１１側になり、他端側（この例では磁化固定層２側）が基準電位端子２１側になるように、直流電流入力端子１１および基準電位端子２１に接続されている。第２の磁気抵抗効果素子１ｂは、その一端側（この例では磁化固定層２側）が直流電流入力端子１１側になり、その他端側（この例では磁化自由層４側）が基準電位端子２０側になるように、直流電流入力端子１１および基準電位端子２０に接続されている。つまり、磁気抵抗効果デバイス１０３と同様に、磁気抵抗効果デバイス１０４では、第１の磁気抵抗効果素子１ａ及び第２の磁気抵抗効果素子１ｂは、それぞれの一端側から他端側への向きと、それぞれの磁化自由層４から磁化固定層２への向きとの関係が、第１の磁気抵抗効果素子１ａと第２の磁気抵抗効果素子１ｂとで逆になるように形成（配置）されている。第３の磁気抵抗効果素子１ｃは、一端側（この例では磁化固定層２側）が直流電流入力端子１１側になり、他端側（この例では磁化自由層４側）が基準電位端子２１側になるように、直流電流入力端子１１および基準電位端子２１に接続されている。第４の磁気抵抗効果素子１ｂは、その一端側（この例では磁化自由層４側）が直流電流入力端子１１側になり、その他端側（この例では磁化固定層２側）が基準電位端子２０側になるように、直流電流入力端子１１および基準電位端子２０に接続されている。つまり、磁気抵抗効果デバイス１０３と同様に、磁気抵抗効果デバイス１０４では、第１の磁気抵抗効果素子１ａ及び第３の磁気抵抗効果素子１ｃは、それぞれの一端側から他端側への向きと、それぞれの磁化自由層４から磁化固定層２への向きとの関係が、第１の磁気抵抗効果素子１ａと第３の磁気抵抗効果素子１ｃとで逆になるように形成（配置）されており、第２の磁気抵抗効果素子１ｂ及び第４の磁気抵抗効果素子１ｄは、それぞれの一端側から他端側への向きと、それぞれの磁化自由層４から磁化固定層２への向きとの関係が、第２の磁気抵抗効果素子１ｂと第４の磁気抵抗効果素子１ｄとで逆になるように形成（配置）されている。
【０１０８】
第１の磁気抵抗効果素子１ａは、直流電流入力端子１１から入力される直流電流が、第１の磁気抵抗効果素子１ａの中を磁化自由層４から磁化固定層２の方向に流れるように形成（配置）されている。第２の磁気抵抗効果素子１ｂは、直流電流入力端子１１から入力される直流電流が、第２の磁気抵抗効果素子１ｂの中を磁化固定層２から磁化自由層４の方向に流れるように形成（配置）されている。つまり、磁気抵抗効果デバイス１０３と同様に、磁気抵抗効果デバイス１０４では、第１の磁気抵抗効果素子１ａ及び第２の磁気抵抗効果素子１ｂのそれぞれの中を流れる直流電流の向きと、それぞれの磁化固定層２、スペーサ層３および磁化自由層４の配置順との関係が、第１の磁気抵抗効果素子１ａと第２の磁気抵抗効果素子１ｂとで逆になっている。第３の磁気抵抗効果素子１ｃは、直流電流入力端子１１から入力される直流電流が、第３の磁気抵抗効果素子１ｃの中を磁化固定層２から磁化自由層４の方向に流れるように形成（配置）されている。第４の磁気抵抗効果素子１ｄは、直流電流入力端子１１から入力される直流電流が、第４の磁気抵抗効果素子１ｄの中を磁化自由層４から磁化固定層２の方向に流れるように形成（配置）されている。つまり、磁気抵抗効果デバイス１０３と同様に、磁気抵抗効果デバイス１０４では、第１の磁気抵抗効果素子１ａ及び第３の磁気抵抗効果素子１ｃのそれぞれの中を流れる直流電流の向きと、それぞれの磁化固定層２、スペーサ層３および磁化自由層４の配置順との関係が、第１の磁気抵抗効果素子１ａと第３の磁気抵抗効果素子１ｃとで逆になっており、第２の磁気抵抗効果素子１ｂ及び第４の磁気抵抗効果素子１ｄのそれぞれの中を流れる直流電流の向きと、それぞれの磁化固定層２、スペーサ層３および磁化自由層４の配置順との関係が、第２の磁気抵抗効果素子１ｂと第４の磁気抵抗効果素子１ｄとで逆になっている。
【０１０９】
直流電流源１３は、グラウンド８及び直流電流入力端子１１に接続され、磁気抵抗効果デバイス１０４は、グラウンド８に接続された時に、第１の磁気抵抗効果素子１ａ、第３の磁気抵抗効果素子１ｃ、信号線路７、インダクタ１０、グラウンド８および直流電流入力端子１１を含む閉回路が形成可能になっている。また、磁気抵抗効果デバイス１０４は、グラウンド８に接続された時に、第２の磁気抵抗効果素子１ｂ、第４の磁気抵抗効果素子１ｄ、信号線路７、グラウンド８および直流電流入力端子１１を含む閉回路が形成可能になっている。
【０１１０】
インダクタ１０は、第２実施形態で説明したように、信号線路７とグラウンド８との間に接続され、インダクタ成分により電流の高周波成分をカットすると同時に電流の直流成分を通す機能を有する。このインダクタ１０により、第１の磁気抵抗効果素子１ａおよび第３の磁気抵抗効果素子１ｃを通過する高周波信号の特性を劣化させることなく、第１の磁気抵抗効果素子１ａ、第３の磁気抵抗効果素子１ｃ、信号線路７、インダクタ１０、グラウンド８および直流電流入力端子１１を含む閉回路に、直流電流入力端子１１から印加された直流電流を流すことができる。
【０１１１】
磁気抵抗効果デバイス１０４は、第３の実施形態の磁気抵抗効果デバイス１０３と同様の、高周波フィルタとしての周波数特性をもつことができる。
【０１１２】
第３の実施形態および第４の実施形態では、第３の磁気抵抗効果素子１ｃのスピントルク共鳴周波数が、第１の磁気抵抗効果素子１ａのスピントルク共鳴周波数および第２の磁気抵抗効果素子１ｂのスピントルク共鳴周波数よりも高く、第４の磁気抵抗効果素子１ｄのスピントルク共鳴周波数が、第１の磁気抵抗効果素子１ａのスピントルク共鳴周波数および第２の磁気抵抗効果素子１ｂのスピントルク共鳴周波数よりも低い例で説明したが、第３の磁気抵抗効果素子１ｃのスピントルク共鳴周波数が、第１の磁気抵抗効果素子１ａのスピントルク共鳴周波数および第２の磁気抵抗効果素子１ｂのスピントルク共鳴周波数よりも低く、第４の磁気抵抗効果素子１ｄのスピントルク共鳴周波数が、第１の磁気抵抗効果素子１ａのスピントルク共鳴周波数および第２の磁気抵抗効果素子１ｂのスピントルク共鳴周波数よりも高くてもよい。この場合には、高周波信号が遮断される第３の磁気抵抗効果素子１ｃのスピントルク共鳴周波数の近傍においては、高周波信号の減衰量の周波数に対する変化が急峻であるため、第１の磁気抵抗効果素子１ａのスピントルク共鳴周波数の近傍および第２の磁気抵抗効果素子１ｂのスピントルク共鳴周波数の近傍で形成される通過帯域の低周波数側の肩特性が急峻になり、高周波信号が遮断される第４の磁気抵抗効果素子のスピントルク共鳴周波数１ｄの近傍においては、高周波信号の減衰量の周波数に対する変化が急峻であるため、第１の磁気抵抗効果素子１ａのスピントルク共鳴周波数の近傍および第２の磁気抵抗効果素子１ｂのスピントルク共鳴周波数の近傍で形成される通過帯域の高周波数側の肩特性が急峻になる。この場合、第３の磁気抵抗効果素子１ｃのスピントルク共鳴周波数（ｆｄ３）を、使用する通過帯域の下限周波数に一致させ、第４の磁気抵抗効果素子１ｄのスピントルク共鳴周波数（ｆｄ１）を、使用する通過帯域の上限周波数に一致させることが好ましい。
【０１１３】
また、第３の実施形態および第４の実施形態では、第１の磁気抵抗効果素子１ａと第３の磁気抵抗効果素子１ｃとが直列接続されている例で説明したが、第１の磁気抵抗効果素子１ａと第３の磁気抵抗効果素子１ｃとが互いに並列接続されていても良い。この場合の磁気抵抗効果デバイスであっても、第１のポート９ｂ、第１の磁気抵抗効果素子１ａおよび第２のポート９ｂがこの順に直列接続され、第１のポート９ｂ、第３の磁気抵抗効果素子１ｃおよび第２のポート９ｂがこの順に直列接続されることにより、第３の実施形態の磁気抵抗効果デバイス１０３と同様の、高周波フィルタとしての周波数特性をもつことができる。
【０１１４】
同様に、第３の実施形態および第４の実施形態では、第２の磁気抵抗効果素子１ｂと第４の磁気抵抗効果素子１ｄとが直列接続されている例で説明したが、第２の磁気抵抗効果素子１ｂと第４の磁気抵抗効果素子１ｄとが互いに並列接続されていても良い。この場合の磁気抵抗効果デバイスであっても、第２の磁気抵抗効果素子１ｂが、第２のポート９ｂに対して並列に信号線路７に接続され、第４の磁気抵抗効果素子１ｄが、第２のポート９ｂに対して並列に信号線路７に接続されることにより、第３の実施形態の磁気抵抗効果デバイス１０３と同様の、高周波フィルタとしての周波数特性をもつことができる。
【０１１５】
（第５の実施形態）
図１０は、本発明の第５の実施形態に係る磁気抵抗効果デバイス１０５の断面模式図である。磁気抵抗効果デバイス１０５において、第１の実施形態の磁気抵抗効果デバイス１０１と異なる点について主に説明し、共通する事項は適宜説明を省略する。第１の実施形態の磁気抵抗効果デバイス１０１と共通している要素は同じ符号を用いており、共通している要素の説明は省略する。磁気抵抗効果デバイス１０５は、第１の実施形態の磁気抵抗効果デバイス１０１に対し、第１の磁気抵抗効果素子１ａの中を流れる直流電流の向きおよび第２の磁気抵抗効果素子１ｂの中を流れる直流電流の向きが異なる。磁気抵抗効果デバイス１０５では、第１の磁気抵抗効果素子１ａは、直流電流入力端子１１から入力される直流電流が、第１の磁気抵抗効果素子１ａの中を磁化固定層２から磁化自由層４の方向に流れるように形成（配置）されており、第２の磁気抵抗効果素子１ｂは、直流電流入力端子１１から入力される直流電流が、第２の磁気抵抗効果素子１ｂの中を磁化自由層４から磁化固定層２の方向に流れるように形成（配置）されている。磁気抵抗効果デバイス１０５のその他の構成は、第１の実施形態の磁気抵抗効果デバイス１０１と同じである。
【０１１６】
第１の磁気抵抗効果素子１ａの中を磁化固定層２から磁化自由層４の方向に流れる直流電流を第１の磁気抵抗効果素子１ａに印加しながら、第１の磁気抵抗効果素子１ａにスピントルク共鳴周波数と同じ周波数の高周波信号を入力すると、第１の磁気抵抗効果素子１ａは、入力された高周波信号と位相が１８０°異なる状態で、スピントルク共鳴周波数で抵抗値が周期的に変化し、この高周波信号に対するインピーダンスは増加する。つまり、磁気抵抗効果デバイス１０５において、第１の磁気抵抗効果素子１ａは、スピントルク共鳴現象により、スピントルク共鳴周波数で高周波信号のインピーダンスが増加する抵抗素子として取り扱うことが出来る。
【０１１７】
また、第２の磁気抵抗効果素子１ｂの中を磁化自由層４から磁化固定層２の方向に流れる直流電流を第２の磁気抵抗効果素子１ｂに印加しながら、第２の磁気抵抗効果素子１ｂにスピントルク共鳴周波数と同じ周波数の高周波信号を入力すると、第２の磁気抵抗効果素子１ｂは、入力された高周波信号と同位相の状態で、スピントルク共鳴周波数で抵抗値が周期的に変化し、この高周波信号に対するインピーダンスは減少する。つまり、磁気抵抗効果デバイス１０５において、第２の磁気抵抗効果素子１ｂは、スピントルク共鳴現象により、スピントルク共鳴周波数で高周波信号のインピーダンスが減少する抵抗素子として取り扱うことが出来る。
【０１１８】
スピントルク共鳴現象により、第１のポート９ａから入力された高周波信号の高周波成分の中で第１の磁気抵抗効果素子１ａのスピントルク共鳴周波数と一致する、またはスピントルク共鳴周波数の近傍の周波数成分は、高インピーダンス状態の第１の磁気抵抗効果素子１ａにより、第２のポート９ｂに出力されにくくなる。一方、高周波信号の高周波成分の中で第１の磁気抵抗効果素子１ａのスピントルク共鳴周波数の近傍でない周波数成分は、低インピーダンス状態の第１の磁気抵抗効果素子１ａを通過し、第２のポート９ｂに出力されやすくなる。
【０１１９】
さらに、スピントルク共鳴現象により、第１の磁気抵抗効果素子１ａを通過した高周波信号の高周波成分の中で第２の磁気抵抗効果素子１ｂのスピントルク共鳴周波数と一致する、またはスピントルク共鳴周波数の近傍の周波数成分は、第２のポート９ｂに並列に接続された、低インピーダンス状態の第２の磁気抵抗効果素子１ｂを通過してグラウンド８に流れ、第２のポート９ｂに出力されにくくなる。一方、高周波信号の高周波成分の中で第２の磁気抵抗効果素子１ｂのスピントルク共鳴周波数の近傍でない周波数成分は、第２のポート９ｂに並列に接続された、高インピーダンス状態の第２の磁気抵抗効果素子１ｂによりグラウンド８から遮断され、第２のポート９ｂに出力されやすくなる。
【０１２０】
このように、磁気抵抗効果デバイス１０５は、第１の磁気抵抗効果素子１ａのスピントルク共鳴周波数の近傍の周波数と第２の磁気抵抗効果素子１ｂのスピントルク共鳴周波数の近傍の周波数が遮断帯域の高周波フィルタの機能を有することが出来る。つまり、磁気抵抗効果デバイス１０５は、帯域遮断型のフィルタ（バンドエリミネーションフィルタ）となる。
【０１２１】
磁気抵抗効果デバイス１０５では、第１の磁気抵抗効果素子１ａの非共鳴周波数の高周波信号に対するインピーダンス（すなわち、第１の磁気抵抗効果素子１ａの抵抗値）は低いことが好ましく、第２の磁気抵抗効果素子１ｂの非共鳴周波数の高周波信号に対するインピーダンス（すなわち、第２の磁気抵抗効果素子１ｂの抵抗値）は高いことが好ましい。すなわち、第１の磁気抵抗効果素子１ａの非共鳴周波数の高周波信号に対するインピーダンス（第１の磁気抵抗効果素子１ａの抵抗値）は、第２の磁気抵抗効果素子１ｂの非共鳴周波数の高周波信号に対するインピーダンス（第２の磁気抵抗効果素子１ｂの抵抗値）よりも低いことが好ましい。例えば、第１の磁気抵抗効果素子１ａの高周波信号の経路に垂直な断面による断面積を、第２の磁気抵抗効果素子１ｂの高周波信号の経路に垂直な断面による断面積よりも大きくすることで、このようなインピーダンス（または抵抗値）の関係を実現することができる。
【０１２２】
また、磁気抵抗効果デバイス１０５では、第１の磁気抵抗効果素子１ａのスピントルク共鳴周波数と第２の磁気抵抗効果素子１ｂのスピントルク共鳴周波数とは一致している。この場合、第１の磁気抵抗効果素子１ａおよび第２の磁気抵抗効果素子１ｂのスピントルク共鳴周波数と同じ周波数に対する、第１の磁気抵抗効果素子１ａと第２の磁気抵抗効果素子１ｂの合成インピーダンスが大きくなる（第１のポート９ａから入力される高周波信号を、第１の磁気抵抗効果素子１ａおよび第２の磁気抵抗効果素子１ｂのスピントルク共鳴周波数で２重に遮断できる）ため、磁気抵抗効果デバイス１０５は、遮断特性がよく、通過特性と遮断特性のレンジが大きな高周波フィルタとして機能することが可能となる。
【０１２３】
図１１に、磁気抵抗効果デバイス１０５に入力される高周波信号の周波数と減衰量との関係を示したグラフを示す。図１１の縦軸は減衰量、横軸は周波数を表している。図１１は、第１の磁気抵抗効果素子１ａおよび第２の磁気抵抗効果素子１ｂに印加された磁場が一定で、且つ、印加された直流電流が一定の時のグラフである。図１１のプロット線１００ｅ１は、第１の磁気抵抗効果素子１ａのスピントルク共鳴周波数と第２の磁気抵抗効果素子１ｂのスピントルク共鳴周波数とが一致している時のものであり、プロット線１００ｅ２は、第１の磁気抵抗効果素子１ａのスピントルク共鳴周波数と第２の磁気抵抗効果素子１ｂのスピントルク共鳴周波数とが互いに異なる時のものである。
【０１２４】
例えば、図１１に示されるように、第１の磁気抵抗効果素子１ａのスピントルク共鳴周波数と第２の磁気抵抗効果素子１ｂのスピントルク共鳴周波数とが一致している場合、これらのスピントルク共鳴周波数が互いに異なる時と比べて、第１の磁気抵抗効果素子１ａおよび第２の磁気抵抗効果素子１ｂのスピントルク共鳴周波数と同じ周波数に対する、第１の磁気抵抗効果素子１ａと第２の磁気抵抗効果素子１ｂの合成インピーダンスが大きくなるため、スピントルク共鳴周波数と同じ周波数の高周波信号に対する磁気抵抗効果デバイス１０５の遮断特性が向上する（減衰量の絶対値が増加する）。
【０１２５】
図１２および図１３に、磁気抵抗効果デバイス１０５に入力される高周波信号の周波数と減衰量との関係を示したグラフを示す。図１２および図１３の縦軸は減衰量、横軸は周波数を表している。図１２は、第１の磁気抵抗効果素子１ａおよび第２の磁気抵抗効果素子１ｂに印加された磁場が一定の時のグラフである。図１２のプロット線１００ｇ１は、直流電流入力端子１１から第１の磁気抵抗効果素子１ａおよび第２の磁気抵抗効果素子１ｂに印加される直流電流値がＩｇ１の時のものであり、プロット線１００ｇ２は直流電流入力端子１１から第１の磁気抵抗効果素子１ａおよび第２の磁気抵抗効果素子１ｂに印加される直流電流値がＩｇ２の時のものである。この時の直流電流値の関係は、Ｉｇ１＜Ｉｇ２である。また、図１３は、第１の磁気抵抗効果素子１ａおよび第２の磁気抵抗効果素子１ｂに印加された直流電流が一定の時のグラフである。図１３のプロット線１００ｈ１は、磁場印加機構１２から第１の磁気抵抗効果素子１ａおよび第２の磁気抵抗効果素子１ｂに印加される磁場強度がＨｈ１の時のものであり、プロット線１００ｈ２は磁場印加機構１２から第１の磁気抵抗効果素子１ａおよび第２の磁気抵抗効果素子１ｂに印加される磁場強度がＨｈ２の時のものである。この時の磁場強度の関係は、Ｈｈ１＜Ｈｈ２である。
【０１２６】
例えば、図１２に示されるように、第１の磁気抵抗効果素子１ａのスピントルク共鳴周波数と第２の磁気抵抗効果素子１ｂのスピントルク共鳴周波数が一致しているときに、直流電流入力端子１１から第１の磁気抵抗効果素子１ａおよび第２の磁気抵抗効果素子１ｂに印加される直流電流値をＩｇ１からＩｇ２に大きくした場合、電流値の変化に伴い第１の磁気抵抗効果素子１ａおよび第２の磁気抵抗効果素子１ｂのスピントルク共鳴周波数の近傍の周波数（遮断帯域の周波数）での、第１の磁気抵抗効果素子１ａおよび第２の磁気抵抗効果素子１ｂのそれぞれの素子インピーダンスの変化量が増加することで、第２のポート９ｂから出力される高周波信号がさらに小さくなり、通過損失が大きくなる。したがって、磁気抵抗効果デバイス１０５は、遮断特性と通過特性のレンジが大きな高周波フィルタを実現することが可能となる。また、直流電流値をＩｇ１からＩｇ２に大きくすると第１の磁気抵抗効果素子１ａおよび第２の磁気抵抗効果素子１ｂのスピントルク共鳴周波数はｆｇ１からｆｇ２にシフトする。すなわち遮断周波数帯域は低周波数側へシフトする。つまり、磁気抵抗効果デバイス１０５は、遮断周波数帯域の周波数を変化可能な高周波フィルタとして機能することも出来る。
【０１２７】
さらに、例えば、図１３に示されるように、第１の磁気抵抗効果素子１ａのスピントルク共鳴周波数と第２の磁気抵抗効果素子１ｂのスピントルク共鳴周波数が一致しているときに、磁場印加機構１２から印加される磁場強度をＨｈ１からＨｈ２に強くした場合、第１の磁気抵抗効果素子１ａおよび第２の磁気抵抗効果素子１ｂのスピントルク共鳴周波数はｆｈ１からｆｈ２にシフトする。すなわち、遮断周波数帯域は高周波数側へシフトする。また、磁場強度（磁化自由層４における有効磁場Ｈｅｆｆ）を変化させる方が、直流電流値を変化させるよりも大きく遮断周波数帯域をシフトさせることができる。つまり、磁気抵抗効果デバイス１０５は、遮断周波数帯域の周波数を変化可能な高周波フィルタとして機能することが出来る。
【０１２８】
このように、磁気抵抗効果デバイス１０５は、第１の磁気抵抗効果素子１ａと、第２の磁気抵抗効果素子１ｂと、高周波信号が入力される第１のポート９ａと、高周波信号が出力される第２のポート９ｂと、信号線路７と、直流電流入力端子１１とを有し、第１のポート９ａ、第１の磁気抵抗効果素子１ａおよび第２のポート９ｂが信号線路７を介してこの順に直列接続され、第２の磁気抵抗効果素子１ｂは、第２のポート９ｂに対して並列に信号線路７に接続され、第１の磁気抵抗効果素子１ａおよび第２の磁気抵抗効果素子１ｂは、それぞれ磁化固定層２、磁化自由層４およびこれらの間に配置されたスペーサ層３を有し、第１の磁気抵抗効果素子１ａ及び第２の磁気抵抗効果素子１ｂは、それぞれの一端側が直流電流入力端子１１側になり、それぞれの他端側が基準電位端子２０側になるように、直流電流入力端子１１および基準電位端子２０に接続され、第１の磁気抵抗効果素子１ａ及び第２の磁気抵抗効果素子１ｂは、それぞれの一端側から他端側への向きと、それぞれの磁化自由層４から磁化固定層２への向きとの関係が、第１の磁気抵抗効果素子１ａと第２の磁気抵抗効果素子１ｂとで逆になるように形成されている。また、第１の磁気抵抗効果素子１ａは、直流電流入力端子１１から入力される直流電流が、第１の磁気抵抗効果素子１ａの中を磁化固定層２から磁化自由層４の方向に流れるように形成され、第２の磁気抵抗効果素子１ｂは、直流電流入力端子１１から入力される直流電流が、第２の磁気抵抗効果素子１ｂの中を磁化自由層４から磁化固定層２の方向に流れるように形成されている。
【０１２９】
したがって、第１の磁気抵抗効果素子１ａおよび第２の磁気抵抗効果素子１ｂに第１のポート９ａから信号線路７を介して高周波信号が入力されることにより、第１の磁気抵抗効果素子１ａおよび第２の磁気抵抗効果素子１ｂにスピントルク共鳴を誘起させることが出来る。このスピントルク共鳴と同時に、第１の磁気抵抗効果素子１ａの中を磁化固定層２から磁化自由層４の方向に直流電流が流れることにより、第１の磁気抵抗効果素子１ａは、第１のポートから入力された高周波信号とは位相が１８０°異なる状態で、スピントルク共鳴周波数に対応した周波数で周期的に抵抗値が振動する素子として扱うことが出来る。この効果により、第１の磁気抵抗効果素子１ａのスピントルク共鳴周波数と同じ周波数に対する第１の磁気抵抗効果素子１ａの素子インピーダンスが増加する。また、第２の磁気抵抗効果素子１ｂの中を磁化自由層４から磁化固定層２の方向に直流電流が流れることにより、第２の磁気抵抗効果素子１ｂは、第１のポートから入力された高周波信号と同位相の状態で、スピントルク共鳴周波数に対応した周波数で周期的に抵抗値が振動する素子として扱うことが出来る。この効果により、第２の磁気抵抗効果素子１ｂのスピントルク共鳴周波数と同じ周波数に対する第２の磁気抵抗効果素子１ｂの素子インピーダンスが減少する。第１のポート９ａ、第１の磁気抵抗効果素子１ａおよび第２のポート９ｂがこの順に直列接続されることにより、高周波信号を、第１の磁気抵抗効果素子１ａが低インピーダンス状態である非共鳴周波数では第２のポート９ｂ側に通過させ、第１の磁気抵抗効果素子１ａが高インピーダンス状態である共鳴周波数では第２のポート９ｂに対し遮断することが出来る。さらに、第２の磁気抵抗効果素子１ｂが、第２のポート９ｂに対して並列に信号線路７に接続されることにより、高周波信号を、第２の磁気抵抗効果素子１ｂが高インピーダンス状態である非共鳴周波数では第２のポート９ｂ側に通過させ、第２の磁気抵抗効果素子１ｂが低インピーダンス状態である共鳴周波数では第２のポート９ｂに対し遮断することが出来る。つまり、磁気抵抗効果デバイス１０５は、高周波フィルタとしての周波数特性をもつことが可能となる。
【０１３０】
さらに、磁気抵抗効果デバイス１０５は、第１の磁気抵抗効果素子１ａのスピントルク共鳴周波数と第２の磁気抵抗効果素子１ｂとのスピントルク共鳴周波数とが一致しているため、第１の磁気抵抗効果素子１ａおよび第２の磁気抵抗効果素子１ｂのスピントルク共鳴周波数と同じ周波数に対する、第１の磁気抵抗効果素子１ａと第２の磁気抵抗効果素子２ｂの合成インピーダンスが大きくなるため、磁気抵抗効果デバイス１０５は、遮断特性がよく、通過特性と遮断特性のレンジが大きな高周波フィルタとして機能することが可能となる。
【０１３１】
また、第１実施形態の磁気抵抗効果デバイス１０１の場合と同様にして、磁気抵抗効果デバイス１０５においても、第２の磁気抵抗効果素子１ｂが、第２のポート９ｂに対して並列に、第１の磁気抵抗効果素子１ａと第１のポート９ａとの間の信号線路７に接続され、直流電流入力端子１１が、第１の磁気抵抗効果素子１ａと第２のポート９ｂとの間の信号線路７に接続されるようにしてもよい。
【０１３２】
また、以上の説明では、磁気抵抗効果デバイス１０５の第１の磁気抵抗効果素子１ａのスピントルク共鳴周波数と第２の磁気抵抗効果素子１ｂのスピントルク共鳴周波数とが一致している例で説明したが、第１実施形態で説明した場合と同様にして、磁気抵抗効果デバイス１０５の第１の磁気抵抗効果素子１ａのスピントルク共鳴周波数と第２の磁気抵抗効果素子１ｂのスピントルク共鳴周波数とが互いに異なるようにしてもよい。
【０１３３】
第１の磁気抵抗効果素子１ａのスピントルク共鳴周波数と第２の磁気抵抗効果素子１ｂのスピントルク共鳴周波数が互いに異なる場合、例えば、図１１のプロット線１００ｅ２に示されるように、第１の磁気抵抗効果素子１ａのスピントルク共鳴周波数近傍の周波数と第２の磁気抵抗効果素子１ｂのスピントルク共鳴周波数近傍の周波数が広帯域にわたるため、高周波信号を第２のポートに対し遮断する遮断帯域が広帯域になる。つまり、この場合の磁気抵抗効果デバイス１０５は、遮断帯域が広い高周波フィルタとして機能することが可能となる。
【０１３４】
（第６の実施形態）
図１４は、本発明の第６の実施形態に係る磁気抵抗効果デバイス１０６の断面模式図である。磁気抵抗効果デバイス１０６において、第５の実施形態の磁気抵抗効果デバイス１０５と異なる点について主に説明し、共通する事項は適宜説明を省略する。第５の実施形態の磁気抵抗効果デバイス１０５と共通している要素は同じ符号を用いており、共通している要素の説明は省略する。磁気抵抗効果デバイス１０６は、第５の実施形態の磁気抵抗効果デバイス１０５に対し、さらにインダクタ１０と基準電位端子２１を有している。インダクタ１０は、第２のポートに対して並列に、第１の磁気抵抗効果素子１ａと第１のポート９ａとの間の信号線路７（第１の磁気抵抗効果素子１ａと第１のポート９ａとの間の信号線路７または第１の磁気抵抗効果素子１ａと第２のポート９ｂとの間の信号線路７の一方）に接続されている。第２の磁気抵抗効果素子１ｂは、第２のポート９ｂに対して並列に、第１の磁気抵抗効果素子１ａと第２のポート９ｂとの間の信号線路７（第１の磁気抵抗効果素子１ａと第１のポート９ａとの間の信号線路７または第１の磁気抵抗効果素子１ａと第２のポート９ｂとの間の信号線路７の他方）に接続されている。つまり、第２の磁気抵抗効果素子１ｂは、第１の磁気抵抗効果素子１ａに対してインダクタ１０の信号線路７への接続箇所とは反対側の箇所の信号線路７に接続されている。直流電流入力端子１１は、第１の磁気抵抗効果素子１ａと第２のポート９ｂとの間の信号線路７（第１の磁気抵抗効果素子１ａと第１のポート９ａとの間の信号線路７または第１の磁気抵抗効果素子１ａと第２のポート９ｂとの間の信号線路７の他方）に接続されている。つまり、直流電流入力端子１１は、第１の磁気抵抗効果素子１ａに対してインダクタ１０の信号線路７への接続箇所とは反対側の箇所の信号線路７に接続されている。より具体的には、インダクタ１０は、第１の磁気抵抗効果素子１ａと第１のポート９ａとの間の信号線路７に接続され、さらに基準電位端子２１を介してグラウンド８に接続可能になっており、第２の磁気抵抗効果素子１ｂの一端（磁化固定層２側）が第１の磁気抵抗効果素子１ａと第２のポート９ｂとの間の信号線路７に接続され、第２の磁気抵抗効果素子１ｂの他端（磁化自由層４側）が基準電位端子２０を介してグラウンド８に接続可能になっており、直流電流入力端子１１が第１の磁気抵抗効果素子１ａと第２のポート９ｂとの間の信号線路７に接続されている。第１の磁気抵抗効果素子１ａは磁化固定層２側が第１のポート側になるように信号線路７に接続されて、直流電流入力端子１１から入力される直流電流が、第１の磁気抵抗効果素子１ａの中を磁化固定層２から磁化自由層４の方向に流れるように形成（配置）されている。磁気抵抗効果デバイス１０６のその他の構成は、第５の実施形態の磁気抵抗効果デバイス１０５と同じである。
【０１３５】
第１の磁気抵抗効果素子１ａは、一端側（この例では磁化自由層４側）が直流電流入力端子１１側になり、他端側（この例では磁化固定層２側）が基準電位端子２１側になるように、直流電流入力端子１１および基準電位端子２１に接続されている。第２の磁気抵抗効果素子１ｂは、その一端側（この例では磁化固定層２側）が直流電流入力端子１１側になり、その他端側（この例では磁化自由層４側）が基準電位端子２０側になるように、直流電流入力端子１１および基準電位端子２０に接続されている。つまり、磁気抵抗効果デバイス１０５と同様に、磁気抵抗効果デバイス１０６では、第１の磁気抵抗効果素子１ａ及び第２の磁気抵抗効果素子１ｂは、それぞれの一端側から他端側への向きと、それぞれの磁化自由層４から磁化固定層２への向きとの関係が、第１の磁気抵抗効果素子１ａと第２の磁気抵抗効果素子１ｂとで逆になるように形成（配置）されている。
【０１３６】
第１の磁気抵抗効果素子１ａは、直流電流入力端子１１から入力される直流電流が、第１の磁気抵抗効果素子１ａの中を磁化固定層２から磁化自由層４の方向に流れるように形成（配置）されている。第２の磁気抵抗効果素子１ｂは、直流電流入力端子１１から入力される直流電流が、第２の磁気抵抗効果素子１ｂの中を磁化自由層４から磁化固定層２の方向に流れるように形成（配置）されている。つまり、磁気抵抗効果デバイス１０５と同様に、磁気抵抗効果デバイス１０６では、第１の磁気抵抗効果素子１ａ及び第２の磁気抵抗効果素子１０１ｃのそれぞれの中を流れる直流電流の向きと、それぞれの磁化固定層２、スペーサ層３および磁化自由層４の配置順との関係が、第１の磁気抵抗効果素子１ａと第２の磁気抵抗効果素子１ｂとで逆になっている。
【０１３７】
直流電流源１３は、グラウンド８及び直流電流入力端子１１に接続され、磁気抵抗効果デバイス１０６は、グラウンド８に接続された時に、第１の磁気抵抗効果素子１ａ、信号線路７、インダクタ１０、グラウンド８および直流電流入力端子１１を含む閉回路が形成可能になっている。また、磁気抵抗効果デバイス１０６は、グラウンド８に接続された時に、第２の磁気抵抗効果素子１ｂ、信号線路７、グラウンド８および直流電流入力端子１１を含む閉回路が形成可能になっている。
【０１３８】
インダクタ１０は、信号線路７とグラウンド８との間に接続され、インダクタ成分により電流の高周波成分をカットすると同時に電流の直流成分を通す機能を有する。インダクタ１０は、チップインダクタまたはパターン線路によるインダクタのどちらでもよい。また、インダクタ成分を有する抵抗素子でもよい。インダクタ１０のインダクタンス値は１０ｎＨ以上であることが好ましい。このインダクタ１０により、第１の磁気抵抗効果素子１ａを通過する高周波信号の特性を劣化させることなく、第１の磁気抵抗効果素子１ａ、信号線路７、インダクタ１０、グラウンド８および直流電流入力端子１１を含む閉回路に、直流電流入力端子１１から印加された直流電流を流すことができる。
【０１３９】
磁気抵抗効果デバイス１０６は、第５の実施形態の磁気抵抗効果デバイス１０５と同様の、高周波フィルタとしての周波数特性をもつことができる。
【０１４０】
（第７の実施形態）
図１５は、本発明の第７の実施形態に係る磁気抵抗効果デバイス１０７の断面模式図である。磁気抵抗効果デバイス１０７において、第５の実施形態の磁気抵抗効果デバイス１０５と異なる点について主に説明し、共通する事項は適宜説明を省略する。第５の実施形態の磁気抵抗効果デバイス１０５と共通している要素は同じ符号を用いており、共通している要素の説明は省略する。磁気抵抗効果デバイス１０７は、第５の実施形態の磁気抵抗効果デバイス１０５に対し、さらに第３の磁気抵抗効果素子１ｃと第４の磁気抵抗効果素子１ｄを有している。第３の磁気抵抗効果素子１ｃは、磁化固定層２（第３の磁化固定層）、磁化自由層４（第３の磁化自由層）およびこれらの間に配置されたスペーサ層３（第３のスペーサ層）を有している。第４の磁気抵抗効果素子１ｄは、磁化固定層２（第４の磁化固定層）、磁化自由層４（第４の磁化自由層）およびこれらの間に配置されたスペーサ層３（第４のスペーサ層）を有している。
【０１４１】
第１のポート９ａ、第３の磁気抵抗効果素子１ｃおよび第２のポート９ｂが信号線路７を介してこの順に直列接続されている。第４の磁気抵抗効果素子１ｄは、第２のポート９ｂに対して並列に、第１の磁気抵抗効果素子と第２のポート９ｂとの間の信号線路７（第１の磁気抵抗効果素子１ａと第１のポート９ａとの間の信号線路７または第１の磁気抵抗効果素子１ａと第２のポート９ｂとの間の信号線路７の一方）に接続されている。図１５に示す磁気抵抗効果デバイス１０７では、第１の磁気抵抗効果素子１ａと第３の磁気抵抗効果素子１ｃとが直列接続され、第２の磁気抵抗効果素子１ｂと第４の磁気抵抗効果素子１ｄとが直列接続されている。より具体的には、第３の磁気抵抗効果素子１ｃの一端（磁化固定層２側）が第１の磁気抵抗効果素子１ａの磁化固定層２側に接続され、第３の磁気抵抗効果素子１ｃの他端（磁化自由層４側）が第２のポート２ｂ側に接続されている。第４の磁気抵抗効果素子１ｄの一端（磁化自由層４側）は第１の磁気抵抗効果素子１ａと第２のポート９ｂとの間の信号線路７（第２の磁気抵抗効果素子１ｂの磁化自由層４側）に接続され、第４の磁気抵抗効果素子１ｄの他端（磁化固定層２側）は基準電位端子２０を介してグラウンド８に接続可能になっている。磁気抵抗効果デバイス１０７は、グラウンド８に接続された時に、第１の磁気抵抗効果素子１ａ、第３の磁気抵抗効果素子１ｃ、信号線路７、第２の磁気抵抗効果素子１ｂ、第４の磁気抵抗効果素子１ｄ、グラウンド８および直流電流入力端子１１を含む閉回路が形成可能になっている。
【０１４２】
第３の磁気抵抗効果素子１ｃは、一端側（この例では磁化固定層２側）が直流電流入力端子１１側になり、他端側（この例では磁化自由層４側）が基準電位端子２０側になるように、直流電流入力端子１１および基準電位端子２０に接続されている。つまり、磁気抵抗効果デバイス１０７では、第１の磁気抵抗効果素子１ａ及び第３の磁気抵抗効果素子１ｃは、それぞれの一端側から他端側への向きと、それぞれの磁化自由層４から磁化固定層２への向きとの関係が、前記第１の磁気抵抗効果素子と前記第３の磁気抵抗効果素子とで逆になるように形成（配置）されている。この例では、第１の磁気抵抗効果素子１ａでは、その一端側から他端側への向きと、その磁化自由層４から磁化固定層２への向きとが、同じ向きの関係になっており、第３の磁気抵抗効果素子１ｃでは、その一端側から他端側への向きと、その磁化自由層４から磁化固定層２への向きとが、逆向きの関係になっている。
【０１４３】
第４の磁気抵抗効果素子１ｄは、その一端側（この例では磁化自由層４側）が直流電流入力端子１１側になり、その他端側（この例では磁化固定層２側）が基準電位端子２０側になるように、直流電流入力端子１１および基準電位端子２０に接続されている。つまり、磁気抵抗効果デバイス１０７では、第２の磁気抵抗効果素子１ｂ及び第４の磁気抵抗効果素子１ｄは、それぞれの一端側から他端側への向きと、それぞれの磁化自由層４から磁化固定層２への向きとの関係が、第２の磁気抵抗効果素子１ｂと第４の磁気抵抗効果素子１ｄとで逆になるように形成（配置）されている。この例では、第２の磁気抵抗効果素子１ｂでは、その一端側から他端側への向きと、その磁化自由層４から磁化固定層２への向きとが、逆向きの関係になっており、第４の磁気抵抗効果素子１ｃでは、その一端側から他端側への向きと、その磁化自由層４から磁化固定層２への向きとが、同じ向きの関係になっている。
【０１４４】
第３の磁気抵抗効果素子１ｃは、直流電流入力端子１１から入力される直流電流が、第３の磁気抵抗効果素子１ｃの中を磁化自由層４から磁化固定層２の方向に流れるように形成（配置）されている。つまり、磁気抵抗効果デバイス１０７では、第１の磁気抵抗効果素子１ａおよび第３の磁気抵抗効果素子１ｃは、第１の磁気抵抗効果素子１ａおよび第３の磁気抵抗効果素子１ｃのそれぞれの中を流れる直流電流の向きと、それぞれの磁化固定層２、スペーサ層３および磁化自由層４の配置順との関係が、第１の磁気抵抗効果素子１ａと第３の磁気抵抗効果素子１ｃとで逆になっている。第４の磁気抵抗効果素子１ｄは、直流電流入力端子１１から入力される直流電流が、第４の磁気抵抗効果素子１ｄの中を磁化固定層２から磁化自由層４の方向に流れるように形成（配置）されている。つまり、磁気抵抗効果デバイス１０７では、第２の磁気抵抗効果素子１ｂおよび第４の磁気抵抗効果素子１ｄは、第２の磁気抵抗効果素子１ｂおよび第４の磁気抵抗効果素子１ｄのそれぞれの中を流れる直流電流の向きと、それぞれの磁化固定層２、スペーサ層３および磁化自由層４の配置順との関係が、第２の磁気抵抗効果素子１ｂと第４の磁気抵抗効果素子１ｄとで逆になっている。
【０１４５】
さらに、第３の磁気抵抗効果素子１ｃのスピントルク共鳴周波数は、第１の磁気抵抗効果素子１ａのスピントルク共鳴周波数および第２の磁気抵抗効果素子１ｂのスピントルク共鳴周波数よりも高くなっており、第４の磁気抵抗効果素子１ｄのスピントルク共鳴周波数は、第１の磁気抵抗効果素子１ａのスピントルク共鳴周波数および第２の磁気抵抗効果素子１ｂのスピントルク共鳴周波数よりも低くなっている。
【０１４６】
磁場印加機構１２は、第１の磁気抵抗効果素子１ａ、第２の磁気抵抗効果素子１ｂ、第３の磁気抵抗効果素子１ｃおよび第４の磁気抵抗効果素子１ｄの近傍に配設され、第１の磁気抵抗効果素子１ａ、第２の磁気抵抗効果素子１ｂ、第３の磁気抵抗効果素子１ｃおよび第４の磁気抵抗効果素子１ｄに磁場を印加して、第１の磁気抵抗効果素子１ａ、第２の磁気抵抗効果素子１ｂ、第３の磁気抵抗効果素子１ｃおよび第４の磁気抵抗効果素子１ｄのスピントルク共鳴周波数を設定可能となっている。磁場印加機構１２は、第１の磁気抵抗効果素子１ａ、第２の磁気抵抗効果素子１ｂ、第３の磁気抵抗効果素子１ｃおよび第４の磁気抵抗効果素子１ｄの各磁化自由層４における有効磁場Ｈｅｆｆを設定可能な有効磁場設定機構である。磁気抵抗効果デバイス１０７のその他の構成は、第５の実施形態の磁気抵抗効果デバイス１０５と同じである。
【０１４７】
第３の磁気抵抗効果素子１ｃは、直流電流入力端子１１から入力される直流電流が、第３の磁気抵抗効果素子１ｃの中を磁化自由層４から磁化固定層２の方向に流れるように形成（配置）されているので、第２の磁気抵抗効果素子１ｂと同様に、スピントルク共鳴現象により、スピントルク共鳴周波数で高周波信号のインピーダンスが減少する抵抗素子として取り扱うことが出来る。
【０１４８】
また、第４の磁気抵抗効果素子１ｄは、直流電流入力端子１１から入力される直流電流が、第４の磁気抵抗効果素子１ｄの中を磁化固定層２から磁化自由層４の方向に流れるように形成（配置）されているので、第１の磁気抵抗効果素子１ａと同様に、スピントルク共鳴現象により、スピントルク共鳴周波数で高周波信号のインピーダンスが増加する抵抗素子として取り扱うことが出来る。
【０１４９】
スピントルク共鳴現象により、第１のポート９ａから入力された高周波信号の高周波成分の中で第３の磁気抵抗効果素子１ｃのスピントルク共鳴周波数と一致する、またはスピントルク共鳴周波数の近傍の周波数成分は、低インピーダンス状態の第３の磁気抵抗効果素子１ｃを通過し、第２のポート９ｂに出力されやすくなる。
【０１５０】
さらに、スピントルク共鳴現象により、第１のポート９ａから入力された高周波信号の高周波成分の中で第４の磁気抵抗効果素子１ｄのスピントルク共鳴周波数と一致する、またはスピントルク共鳴周波数の近傍の周波数成分は、第２のポート９ｂに並列に接続された、高インピーダンス状態の第４の磁気抵抗効果素子１ｄによりグラウンド８から遮断され、第２のポート９ｂに出力されやすくなる。
【０１５１】
図１６に、磁気抵抗効果デバイス１０７に入力される高周波信号の周波数と磁気抵抗効果デバイス１０７の磁気抵抗効果素子の合成インピーダンスとの関係を示したグラフを示す。図１６の縦軸はインピーダンス、横軸は周波数を表している。図１６のプロット線１００ｉ１は、第２のポート９ｂに並列に接続された第２の磁気抵抗効果素子１ｂおよび第４の磁気抵抗効果素子１ｄの合成インピーダンス特性であり、低周波側（ｆｉ１の近傍）は主に第４の磁気抵抗効果素子１ｄ、高周波側（ｆｉ２の近傍）は主に第２の磁気抵抗効果素子１ｂのスピントルク共鳴時のインピーダンス特性が示されている。また、プロット線１００ｉ２は、第１のポート９ａおよび第２のポート９ｂに直列に接続された第１の磁気抵抗効果素子１ａおよび第３の磁気抵抗効果素子１ｃの合成インピーダンス特性であり、低周波側（ｆｉ２の近傍）は主に第１の磁気抵抗効果素子１ａ、高周波側（ｆｉ３の近傍）は主に第３の磁気抵抗効果素子１ｃのスピントルク共鳴時のインピーダンス特性が示されている。ｆｉ１は第４の磁気抵抗効果素子１ｄのスピントルク共鳴周波数であり、ｆｉ３は第３の磁気抵抗効果素子１ｃのスピントルク共鳴周波数であり、ｆｉ２は第１の磁気抵抗効果素子１ａおよび第２の磁気抵抗効果素子１ｂのスピントルク共鳴周波数である。図１６では、第１の磁気抵抗効果素子１ａのスピントルク共鳴周波数と第２の磁気抵抗効果素子１ｂのスピントルク共鳴周波数とが一致している例を示している。
【０１５２】
図１７に、磁気抵抗効果デバイス１０７に入力される高周波信号の周波数と減衰量との関係を示したグラフを示す。図１７の縦軸は減衰量、横軸は周波数を表している。
【０１５３】
図１７に示されるように、磁気抵抗効果デバイス１０７では、第５実施形態の磁気抵抗効果デバイス１０５と同様に、第１の磁気抵抗効果素子１ａのスピントルク共鳴周波数の近傍の周波数および第２の磁気抵抗効果素子１ｂのスピントルク共鳴周波数の近傍の周波数で、第２のポート９ｂから出力される高周波信号が小さくなり、通過損失が大きくなる。したがって、磁気抵抗効果デバイス１０７は、第１の磁気抵抗効果素子１ａのスピントルク共鳴周波数の近傍の周波数および第２の磁気抵抗効果素子１ｂのスピントルク共鳴周波数の近傍の周波数を遮断帯域とする帯域遮断型のフィルタとして機能する。磁気抵抗効果デバイス１０７は、第３の磁気抵抗効果素子１ｃと第４の磁気抵抗効果素子１ｄにより、第１の磁気抵抗効果素子１ａのスピントルク共鳴周波数および第２の磁気抵抗効果素子１ｂのスピントルク共鳴周波数の高周波側および低周波側（上記の遮断帯域の高周波側および低周波側）において、高周波信号を第２のポート９ｂに対し通過させることが出来る。第３の磁気抵抗効果素子１ｃのスピントルク共鳴周波数の近傍または第４の磁気抵抗効果素子１ｄのスピントルク共鳴周波数の近傍においては、図１６に示すように、第３の磁気抵抗効果素子１ｃまたは第４の磁気抵抗効果素子１ｄのインピーダンスの、高周波信号の周波数に対する変化が急峻であり、高周波信号の減衰量の周波数に対する変化が急峻である。このため、上記の遮断帯域の肩特性が急峻になる。特に、第３の磁気抵抗効果素子１ｃのスピントルク共鳴周波数（ｆｉ３）を、使用する遮断帯域の上限周波数に一致させ、第４の磁気抵抗効果素子１ｄのスピントルク共鳴周波数（ｆｉ１）を、使用する遮断帯域の下限周波数に一致させることが好ましい。
【０１５４】
このように、磁気抵抗効果デバイス１０７は、磁化固定層２、磁化自由層４およびこれらの間に配置されたスペーサ層３を有する第３の磁気抵抗効果素子１ｃを磁気抵抗効果デバイス１０５に対してさらに有し、第１のポート９ａ、第３の磁気抵抗効果素子１ｃおよび第２のポート９ｂが信号線路を介してこの順に直列接続され、第３の磁気抵抗効果素子１ｃは、その一端側が直流電流入力端子１１側になり、その他端側が基準電位端子２０側になるように、直流電流入力端子１１および基準電位端子２０に接続され、第１の磁気抵抗効果素子１ａ及び第３の磁気抵抗効果素子１ｃは、それぞれの一端側から他端側への向きと、それぞれの磁化自由層４から磁化固定層２への向きとの関係が、第１の磁気抵抗効果素子１ａと第３の磁気抵抗効果素子１ｂとで逆になるように形成され、第３の磁気抵抗効果素子１ｃのスピントルク共鳴周波数が、第１の磁気抵抗効果素子１ａのスピントルク共鳴周波数および第２の磁気抵抗効果素子１ｂのスピントルク共鳴周波数よりも高くなっている。また、第３の磁気抵抗効果素子１ｃは、直流電流入力端子１１から入力される直流電流が、第３の磁気抵抗効果素子１ｃの中を磁化自由層４から磁化固定層２の方向に流れるように形成されている。また、磁気抵抗効果デバイス１０７は、磁化固定層２、磁化自由層４およびこれらの間に配置されたスペーサ層３を有する第４の磁気抵抗効果素子１ｄを磁気抵抗効果デバイス１０５に対してさらに有し、第４の磁気抵抗効果素子１ｄは、第２のポート９ｂに対して並列に信号線路７に接続され、第４の磁気抵抗効果素子１ｄは、その一端側が直流電流入力端子１１側になり、その他端側が基準電位端子２０側になるように、直流電流入力端子１１および基準電位端子２０に接続され、第２の磁気抵抗効果素子１ｂ及び第４の磁気抵抗効果素子１ｄは、それぞれの一端側から他端側への向きと、それぞれの磁化自由層４から磁化固定層２への向きとの関係が、第２の磁気抵抗効果素子１ｂと第４の磁気抵抗効果素子１ｄとで逆になるように形成され、第４の磁気抵抗効果素子１ｄのスピントルク共鳴周波数が、第１の磁気抵抗効果素子１ａのスピントルク共鳴周波数および第２の磁気抵抗効果素子１ｂのスピントルク共鳴周波数よりも低くなっている。また、第４の磁気抵抗効果素子１ｄは、直流電流入力端子１１から入力される直流電流が、第４の磁気抵抗効果素子１ｄの中を磁化固定層２から磁化自由層４の方向に流れるように形成されている。
【０１５５】
第３の磁気抵抗効果素子１ｃおよび第４の磁気抵抗効果素子１ｄに第１のポート９ａから信号線路７を介して高周波信号が入力されることにより、第３の磁気抵抗効果素子１ｃおよび第４の磁気抵抗効果素子１ｄにスピントルク共鳴を誘起させることが出来る。このスピントルク共鳴と同時に、第３の磁気抵抗効果素子１ｃの中を磁化自由層４から磁化固定層２の方向に直流電流が流れることにより、第３の磁気抵抗効果素子１ｃのスピントルク共鳴周波数と同じ、またはその近傍の周波数に対する第３の磁気抵抗効果素子１ｃの素子インピーダンスが減少する。また、スピントルク共鳴と同時に、第４の磁気抵抗効果素子１ｄの中を磁化固定層２から磁化自由層４の方向に直流電流が流れることにより、第４の磁気抵抗効果素子１ｄのスピントルク共鳴周波数と同じ、またはその近傍の周波数に対する第４の磁気抵抗効果素子１ｄの素子インピーダンスが増加する。
【０１５６】
第３の磁気抵抗効果素子１ｃは、第１のポート９ｂ、第３の磁気抵抗効果素子１ｃおよび第２のポート９ｂがこの順に直列接続されることにより、高周波信号を、第３の磁気抵抗効果素子１ｃが高インピーダンス状態である非共鳴周波数では第２のポートに対し遮断し、第３の磁気抵抗効果素子１ｃが低インピーダンス状態である共鳴周波数では第２のポート側に通過させることが出来る。
【０１５７】
第４の磁気抵抗効果素子１ｄは、第２のポート９ｂに対して並列に、第１の磁気抵抗効果素子１ａと第２のポート９ｂとの間の信号線路７に接続されることにより、高周波信号を、第４の磁気抵抗効果素子１ｄが低インピーダンス状態である非共鳴周波数では第２のポート９ｂに対し遮断し、第４の磁気抵抗効果素子１ｄが高インピーダンス状態である共鳴周波数では第２のポート９ｂ側に通過させることが出来る。
【０１５８】
また、第３の磁気抵抗効果素子１ｃのスピントルク共鳴周波数が、第１の磁気抵抗効果素子１ａのスピントルク共鳴周波数および第２の磁気抵抗効果素子１ｂのスピントルク共鳴周波数よりも高いことにより、高周波信号が第２のポート９ｂに対し遮断される第１の磁気抵抗効果素子１ａのスピントルク共鳴周波数および第２の磁気抵抗効果素子１ｂのスピントルク共鳴周波数の高周波数側において、高周波信号を第２のポート９ｂ側に通過させることが出来る。高周波信号を通過させる第３の磁気抵抗効果素子１ｃのスピントルク共鳴周波数の近傍においては、高周波信号の減衰量の周波数に対する変化が急峻であるため、第１の磁気抵抗効果素子１ａのスピントルク共鳴周波数の近傍および第２の磁気抵抗効果素子１ｂのスピントルク共鳴周波数の近傍で形成される遮断帯域の高周波数側の肩特性が急峻になる。また、第４の磁気抵抗効果素子１ｄのスピントルク共鳴周波数が、第１の磁気抵抗効果素子１ａのスピントルク共鳴周波数および第２の磁気抵抗効果素子１ｂのスピントルク共鳴周波数よりも低いことにより、高周波信号が第２のポート９ｂに対し遮断される第１の磁気抵抗効果素子１ａのスピントルク共鳴周波数および第２の磁気抵抗効果素子１ｂのスピントルク共鳴周波数の低周波数側において、高周波信号を第２のポート９ｂ側に通過させることが出来る。高周波信号を通過させる第４の磁気抵抗効果素子１ｄのスピントルク共鳴周波数の近傍においては、高周波信号の減衰量の周波数に対する変化が急峻であるため、第１の磁気抵抗効果素子１ａのスピントルク共鳴周波数の近傍および第２の磁気抵抗効果素子１ｂのスピントルク共鳴周波数の近傍で形成される遮断帯域の低周波数側の肩特性が急峻になる。つまり、磁気抵抗効果デバイス１０７は、遮断帯域の肩特性が急峻なフィルタとして機能することが可能となる。
【０１５９】
以上の説明では、第２の磁気抵抗効果素子１ｂおよび第４の磁気抵抗効果素子１ｄが、第２のポート９ｂに対して並列に、第１の磁気抵抗効果素子１ａと第２のポート９ｂとの間の信号線路７に接続されている例で説明したが、第２の磁気抵抗効果素子１ｂおよび第４の磁気抵抗効果素子１ｄの一方が、第２のポート９ｂに対して並列に、第１の磁気抵抗効果素子１ａと第１のポート９ａとの間の信号線路７に接続されるようにしてもよい。また、第２の磁気抵抗効果素子１ｂおよび第４の磁気抵抗効果素子１ｄの両方が、第２のポート９ｂに対して並列に、第１の磁気抵抗効果素子１ａと第１のポート９ａとの間の信号線路７に接続され、直流電流入力端子１１が、第１の磁気抵抗効果素子１ａと第２のポート９ｂとの間の信号線路７に接続されるようにしてもよい。
【０１６０】
また、第７の実施形態では、第５実施形態の磁気デバイス１０５に対して、第３の磁気抵抗効果素子１ｃと第４の磁気抵抗効果素子１ｄが追加された例で説明したが、これと同様にして、第６実施形態の磁気デバイス１０６に対して、第３の磁気抵抗効果素子１ｃと第４の磁気抵抗効果素子１ｄが追加された形態でも良い。
【０１６１】
（第８の実施形態）
図１８は、本発明の第８の実施形態に係る磁気抵抗効果デバイス１０８の断面模式図である。磁気抵抗効果デバイス１０８において、第７の実施形態の磁気抵抗効果デバイス１０７と異なる点について主に説明し、共通する事項は適宜説明を省略する。第７の実施形態の磁気抵抗効果デバイス１０７と共通している要素は同じ符号を用いており、共通している要素の説明は省略する。磁気抵抗効果デバイス１０８は、第７の実施形態の磁気抵抗効果デバイス１０７に対し、さらにインダクタ１０と基準電位端子２１を有している。インダクタ１０は、第２のポートに対して並列に、第３の磁気抵抗効果素子１ｃと第２のポート９ｂとの間の信号線路７（第１の磁気抵抗効果素子１ａおよび第３の磁気抵抗効果素子１ｃと第１のポート９ａとの間の信号線路７または第１の磁気抵抗効果素子１ａおよび第３の磁気抵抗効果素子１ｃと第２のポート９ｂとの間の信号線路７の一方）に接続されている。第２の磁気抵抗効果素子１ｂと第４の磁気抵抗効果素子１ｄは、第２のポート９ｂ（第１のポート９ａ）に対して並列に、第１の磁気抵抗効果素子１ａと第１のポート９ａとの間の信号線路７（第１の磁気抵抗効果素子１ａおよび第３の磁気抵抗効果素子１ｃと第１のポート９ａとの間の信号線路７または第１の磁気抵抗効果素子１ａおよび第３の磁気抵抗効果素子１ｃと第２のポート９ｂとの間の信号線路７の他方）に接続されている。つまり、第２の磁気抵抗効果素子１ｂと第４の磁気抵抗効果素子１ｄは、第１の磁気抵抗効果素子１ａおよび第３の磁気抵抗効果素子１ｃに対してインダクタ１０の信号線路７への接続箇所とは反対側の箇所の信号線路７に接続されている。直流電流入力端子１１は、第１の磁気抵抗効果素子１ａと第１のポート９ａとの間の信号線路７（第１の磁気抵抗効果素子１ａおよび第３の磁気抵抗効果素子１ｃと第１のポート９ａとの間の信号線路７または第１の磁気抵抗効果素子１ａおよび第３の磁気抵抗効果素子１ｃと第２のポート９ｂとの間の信号線路７の他方）に接続されている。つまり、直流電流入力端子１１は、第１の磁気抵抗効果素子１ａおよび第３の磁気抵抗効果素子１ｃに対してインダクタの信号線路７への接続箇所とは反対側の箇所の信号線路７に接続されている。より具体的には、インダクタ１０は、第３の磁気抵抗効果素子１ｃと第２のポート９ｂとの間の信号線路７に接続され、さらに基準電位端子２１を介してグラウンド８に接続可能になっており、第２の磁気抵抗効果素子１ｂの一端（磁化固定層２側）が第１の磁気抵抗効果素子１ａと第１のポート９ａとの間の信号線路７に接続されている。磁気抵抗効果デバイス１０８のその他の構成は、第７の実施形態の磁気抵抗効果デバイス１０７と同じである。
【０１６２】
第１の磁気抵抗効果素子１ａは、一端側（この例では磁化自由層４側）が直流電流入力端子１１側になり、他端側（この例では磁化固定層２側）が基準電位端子２１側になるように、直流電流入力端子１１および基準電位端子２１に接続されている。第２の磁気抵抗効果素子１ｂは、その一端側（この例では磁化固定層２側）が直流電流入力端子１１側になり、その他端側（この例では磁化自由層４側）が基準電位端子２０側になるように、直流電流入力端子１１および基準電位端子２０に接続されている。つまり、磁気抵抗効果デバイス１０７と同様に、磁気抵抗効果デバイス１０８では、第１の磁気抵抗効果素子１ａ及び第２の磁気抵抗効果素子１ｂは、それぞれの一端側から他端側への向きと、それぞれの磁化自由層４から磁化固定層２への向きとの関係が、第１の磁気抵抗効果素子１ａと第２の磁気抵抗効果素子１ｂとで逆になるように形成（配置）されている。第３の磁気抵抗効果素子１ｃは、一端側（この例では磁化固定層２側）が直流電流入力端子１１側になり、他端側（この例では磁化自由層２側）が基準電位端子２１側になるように、直流電流入力端子１１および基準電位端子２１に接続されている。第４の磁気抵抗効果素子１ｂは、その一端側（この例では磁化自由層４側）が直流電流入力端子１１側になり、その他端側（この例では磁化固定層２側）が基準電位端子２０側になるように、直流電流入力端子１１および基準電位端子２０に接続されている。つまり、磁気抵抗効果デバイス１０７と同様に、磁気抵抗効果デバイス１０８では、第１の磁気抵抗効果素子１ａ及び第３の磁気抵抗効果素子１ｃは、それぞれの一端側から他端側への向きと、それぞれの磁化自由層４から磁化固定層２への向きとの関係が、第１の磁気抵抗効果素子１ａと第３の磁気抵抗効果素子１ｃとで逆になるように形成（配置）されており、第２の磁気抵抗効果素子１ｂ及び第４の磁気抵抗効果素子１ｄは、それぞれの一端側から他端側への向きと、それぞれの磁化自由層４から磁化固定層２への向きとの関係が、第２の磁気抵抗効果素子１ｂと第４の磁気抵抗効果素子１ｄとで逆になるように形成（配置）されている。
【０１６３】
第１の磁気抵抗効果素子１ａは、直流電流入力端子１１から入力される直流電流が、第１の磁気抵抗効果素子１ａの中を磁化固定層２から磁化自由層４の方向に流れるように形成（配置）されている。第２の磁気抵抗効果素子１ｂは、直流電流入力端子１１から入力される直流電流が、第２の磁気抵抗効果素子１ｂの中を磁化自由層４から磁化固定層２の方向に流れるように形成（配置）されている。つまり、磁気抵抗効果デバイス１０７と同様に、磁気抵抗効果デバイス１０８では、第１の磁気抵抗効果素子１ａ及び第２の磁気抵抗効果素子１ｂのそれぞれの中を流れる直流電流の向きと、それぞれの磁化固定層２、スペーサ層３および磁化自由層４の配置順との関係が、第１の磁気抵抗効果素子１ａと第２の磁気抵抗効果素子１ｂとで逆になっている。第３の磁気抵抗効果素子１ｃは、直流電流入力端子１１から入力される直流電流が、第３の磁気抵抗効果素子１ｃの中を磁化自由層４から磁化固定層２の方向に流れるように形成（配置）されている。第４の磁気抵抗効果素子１ｄは、直流電流入力端子１１から入力される直流電流が、第４の磁気抵抗効果素子１ｄの中を磁化固定層２から磁化自由層４の方向に流れるように形成（配置）されている。つまり、磁気抵抗効果デバイス１０７と同様に、磁気抵抗効果デバイス１０８では、第１の磁気抵抗効果素子１ａ及び第３の磁気抵抗効果素子１ｃのそれぞれの中を流れる直流電流の向きと、それぞれの磁化固定層２、スペーサ層３および磁化自由層４の配置順との関係が、第１の磁気抵抗効果素子１ａと第３の磁気抵抗効果素子１ｃとで逆になっており、第２の磁気抵抗効果素子１ｂ及び第４の磁気抵抗効果素子１ｄのそれぞれの中を流れる直流電流の向きと、それぞれの磁化固定層２、スペーサ層３および磁化自由層４の配置順との関係が、第２の磁気抵抗効果素子１ｂと第４の磁気抵抗効果素子１ｄとで逆になっている。
【０１６４】
直流電流源１３は、グラウンド８及び直流電流入力端子１１に接続され、磁気抵抗効果デバイス１０８は、グラウンド８に接続された時に、第１の磁気抵抗効果素子１ａ、第３の磁気抵抗効果素子１ｃ、信号線路７、インダクタ１０、グラウンド８および直流電流入力端子１１を含む閉回路が形成可能になっている。また、磁気抵抗効果デバイス１０８は、グラウンド８に接続された時に、第２の磁気抵抗効果素子１ｂ、第４の磁気抵抗効果素子１ｄ、信号線路７、グラウンド８および直流電流入力端子１１を含む閉回路が形成可能になっている。
【０１６５】
インダクタ１０は、第６実施形態で説明したように、信号線路７とグラウンド８との間に接続され、インダクタ成分により電流の高周波成分をカットすると同時に電流の直流成分を通す機能を有する。このインダクタ１０により、第１の磁気抵抗効果素子１ａおよび第３の磁気抵抗効果素子１ｃを通過する高周波信号の特性を劣化させることなく、第１の磁気抵抗効果素子１ａ、第３の磁気抵抗効果素子１ｃ、信号線路７、インダクタ１０、グラウンド８および直流電流入力端子１１を含む閉回路に、直流電流入力端子１１から印加された直流電流を流すことができる。
【０１６６】
磁気抵抗効果デバイス１０８は、第７の実施形態の磁気抵抗効果デバイス１０７と同様の、高周波フィルタとしての周波数特性をもつことができる。
【０１６７】
第７の実施形態および第８の実施形態では、第３の磁気抵抗効果素子１ｃのスピントルク共鳴周波数が、第１の磁気抵抗効果素子１ａのスピントルク共鳴周波数および第２の磁気抵抗効果素子１ｂのスピントルク共鳴周波数よりも高く、第４の磁気抵抗効果素子１ｄのスピントルク共鳴周波数が、第１の磁気抵抗効果素子１ａのスピントルク共鳴周波数および第２の磁気抵抗効果素子１ｂのスピントルク共鳴周波数よりも低い例で説明したが、第３の磁気抵抗効果素子１ｃのスピントルク共鳴周波数が、第１の磁気抵抗効果素子１ａのスピントルク共鳴周波数および第２の磁気抵抗効果素子１ｂのスピントルク共鳴周波数よりも低く、第４の磁気抵抗効果素子１ｄのスピントルク共鳴周波数が、第１の磁気抵抗効果素子１ａのスピントルク共鳴周波数および第２の磁気抵抗効果素子１ｂのスピントルク共鳴周波数よりも高くてもよい。この場合には、高周波信号を通過させる第３の磁気抵抗効果素子１ｃのスピントルク共鳴周波数の近傍においては、高周波信号の減衰量の周波数に対する変化が急峻であるため、第１の磁気抵抗効果素子１ａのスピントルク共鳴周波数の近傍および第２の磁気抵抗効果素子１ｂのスピントルク共鳴周波数の近傍で形成される遮断帯域の低周波数側の肩特性が急峻になり、高周波信号を通過させる第４の磁気抵抗効果素子のスピントルク共鳴周波数１ｄの近傍においては、高周波信号の減衰量の周波数に対する変化が急峻であるため、第１の磁気抵抗効果素子１ａのスピントルク共鳴周波数の近傍および第２の磁気抵抗効果素子１ｂのスピントルク共鳴周波数の近傍で形成される遮断帯域の高周波数側の肩特性が急峻になる。この場合、第３の磁気抵抗効果素子１ｃのスピントルク共鳴周波数（ｆｉ３）を、使用する通過帯域の下限周波数に一致させ、第４の磁気抵抗効果素子１ｄのスピントルク共鳴周波数（ｆｉ１）を、使用する通過帯域の上限周波数に一致させることが好ましい。
【０１６８】
また、第７の実施形態および第８の実施形態では、第１の磁気抵抗効果素子１ａと第３の磁気抵抗効果素子１ｃとが直列接続されている例で説明したが、第１の磁気抵抗効果素子１ａと第３の磁気抵抗効果素子１ｃとが互いに並列接続されていても良い。この場合の磁気抵抗効果デバイスであっても、第１のポート９ｂ、第１の磁気抵抗効果素子１ａおよび第２のポート９ｂがこの順に直列接続され、第１のポート９ｂ、第３の磁気抵抗効果素子１ｃおよび第２のポート９ｂがこの順に直列接続されることにより、第７の実施形態の磁気抵抗効果デバイス１０７と同様の、高周波フィルタとしての周波数特性をもつことができる。
【０１６９】
同様に、第７の実施形態および第８の実施形態では、第２の磁気抵抗効果素子１ｂと第４の磁気抵抗効果素子１ｄとが直列接続されている例で説明したが、第２の磁気抵抗効果素子１ｂと第４の磁気抵抗効果素子１ｄとが互いに並列接続されていても良い。この場合の磁気抵抗効果デバイスであっても、第２の磁気抵抗効果素子１ｂが、第２のポート９ｂに対して並列に信号線路７に接続され、第４の磁気抵抗効果素子１ｄが、第２のポート９ｂに対して並列に信号線路７に接続されることにより、第７の実施形態の磁気抵抗効果デバイス１０７と同様の、高周波フィルタとしての周波数特性をもつことができる。
【０１７０】
以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、上記で説明した実施形態以外にも変更や構成要素の追加を行うことが可能である。例えば、第１のポート９ａに接続された高周波回路に直流信号が流れるのを防ぐために、第１、第３、第４、第５、第７および第８の実施形態における直流電流入力端子１１と信号線路７との接続部と第１のポート９ａとの間の信号線路７に、直流信号をカットするためのコンデンサを直列に接続してもよい。同様に、第２および第６の実施形態におけるインダクタ１０と信号線路７との接続部と第１のポート９ａとの間の信号線路７に、直流信号をカットするためのコンデンサを直列に接続してもよい。また、第２のポート９ｂに接続された高周波回路に直流信号が流れるのを防ぐために、第１、第３、第５および第７の実施形態における第２の磁気抵抗効果素子１ｂと信号線路７との接続部と第２のポート９ｂとの間の信号線路７に、直流信号をカットするためのコンデンサを直列に接続してもよい。同様に、第２および第６の実施形態における直流電流入力端子１１と信号線路７との接続部と第２のポート９ｂとの間の信号線路７に、直流信号をカットするためのコンデンサを直列に接続してもよい。同様に、第４および第８の実施形態におけるインダクタ１０と信号線路７との接続部と第２のポート９ｂとの間の信号線路７に、直流信号をカットするためのコンデンサを直列に接続してもよい。
【０１７１】
また、第２および第６の実施形態では、インダクタ１０が、第１の磁気抵抗効果素子１ａと第１のポート９ａとの間の信号線路７に接続され、第２の磁気抵抗効果素子１ｂの一端が第１の磁気抵抗効果素子１ａと第２のポートと９ｂの間の信号線路７に接続され、直流入力端子１１が第１の磁気抵抗効果素子１ａと第２のポートと９ｂの間の信号線路７に接続されている例で説明したが、インダクタ１０が、第１の磁気抵抗効果素子１ａと第２のポート９ｂとの間の信号線路７に接続され、第２の磁気抵抗効果素子１ｂの一端が第１の磁気抵抗効果素子１ａと第１のポート９ａとの間の信号線路７に接続され、直流入力端子１１が第１の磁気抵抗効果素子１ａと第１のポート９ａの間の信号線路７に接続されるようにしてもよい。
【０１７２】
また、第２、第４、第６および第８の実施形態では、インダクタ１０を用いた例で説明したが、インダクタ１０にかえて、抵抗素子を用いても良い。この場合、抵抗素子は、信号線路７とグラウンド８との間に接続され、抵抗成分により電流の高周波成分をカットする機能を有する。この抵抗素子は、チップ抵抗またはパターン線路による抵抗のどちらでもよい。この抵抗素子の抵抗値は、信号線路７の特性インピーダンス以上であることが好ましい。例えば、信号線路７の特性インピーダンスが５０Ωの場合、抵抗素子の抵抗値が５０Ωの時は４５％の高周波電力を抵抗素子によりカットし、抵抗素子の抵抗値が５００Ωの時は９０％の高周波電力を抵抗素子によりカットすることが可能となる。この抵抗素子により、第１の磁気抵抗効果素子１ａを通過する高周波信号の特性を劣化させることなく、第１の磁気抵抗効果素子１ａ、（第３の磁気抵抗効果素子１ｃ、）信号線路７、抵抗素子、グラウンド８および直流電流入力端子１１を含む閉回路に、直流電流入力端子１１から印加された直流電流を流すことができる。
【０１７３】
インダクタ１０にかえて抵抗素子を用いる場合は、抵抗素子（または直流電流入力端子１１）の信号線路７への接続部と第１のポート９ａとの間の信号線路７に、直流信号をカットするためのコンデンサを直列に接続すること、および、直流電流入力端子１１（または抵抗素子）の信号線路７への接続部と第２のポート９ｂとの間の信号線路７に、直流信号をカットするためのコンデンサを直列に接続することが、第１の磁気抵抗効果素子１ａ、（第３の磁気抵抗効果素子１ｃ、）信号線路７、抵抗素子、グラウンド８および直流電流入力端子１１を含む閉回路に、直流電流入力端子１１から印加された直流電流を効率的に流すことができる点で好ましい。
【０１７４】
また、第１〜第８の実施形態において、各磁気抵抗効果素子の中を流れる高周波信号の各磁気抵抗効果素子に対する向きが、第１〜第８の実施形態の説明の中で図示されている向きとは反対になるように各磁気抵抗効果素子が形成（配置）されていても良い。例えば、第１および第５の実施形態では、第１の磁気抵抗効果素子１ａは磁化自由層４側が第１のポート９ａ側に接続され、第２の磁気抵抗効果素子１ｂは磁化固定層２側が第１のポート９ａ側に接続されているが、第１の磁気抵抗効果素子１ａは磁化固定層２側が第１のポート９ａ側に接続され、第２の磁気抵抗効果素子１ｂは磁化自由層４側が第１のポート９ａ側に接続されるようにしてもよい。また、第３、第４、第７および第８の実施形態では、第１の磁気抵抗効果素子１ａは磁化自由層４側が第１のポート９ａ側に接続され、第２の磁気抵抗効果素子１ｂは磁化固定層２側が第１のポート９ａ側に接続され、第３の磁気抵抗効果素子１ｃは磁化固定層２側が第１のポート９ａ側に接続され、第４の磁気抵抗効果素子１ｄは磁化自由層４側が第１のポート９ａ側に接続されているが、第１の磁気抵抗効果素子１ａは磁化固定層２側が第１のポート９ａ側に接続され、第２の磁気抵抗効果素子１ｂは磁化自由層４側が第１のポート９ａ側に接続され、第３の磁気抵抗効果素子１ｃは磁化自由層４側が第１のポート９ａ側に接続され、第４の磁気抵抗効果素子１ｄは磁化固定層２側が第１のポート９ａ側に接続されるようにしてもよい。これらの場合は、直流電流源１３から直流電流入力端子１１に入力される直流電流の向きを、各実施形態の説明の中で図示されている向きとは反対になるようにすればよい。
【０１７５】
また、第１〜第８の実施形態では、磁気抵抗効果デバイス１０１（１０２、１０３、１０４、１０５、１０６、１０７、１０８）が周波数設定機構（有効磁場設定機構）として磁場印加機構１２を有する例で説明しているが、周波数設定機構（有効磁場設定機構）は、以下に示すような他の例でも良い。例えば、磁気抵抗効果素子に電場を印加し、その電場を変化させることにより、磁化自由層における異方性磁場Ｈｋを変化させて磁化自由層における有効磁場を変化させ、磁気抵抗効果素子のスピントルク共鳴周波数を変化させることができる。この場合、磁気抵抗効果素子に電場を印加する機構が、周波数設定機構（有効磁場設定機構）となる。また、磁化自由層の近傍に圧電体を設け、その圧電体に電場を印加して圧電体を変形させ、磁化自由層を歪ませることにより、磁化自由層における異方性磁場Ｈｋを変化させて磁化自由層における有効磁場を変化させ、磁気抵抗効果素子のスピントルク共鳴周波数を変化させることができる。この場合、圧電体に電場を印加する機構および圧電体が、周波数設定機構（有効磁場設定機構）となる。また、電気磁気効果を有する反強磁性体またはフェリ磁性体である制御膜を磁化自由層に磁気的に結合するように設け、制御膜に磁場および電場を印加し、制御膜に印加する磁場および電場の少なくとも一方を変化させることにより、磁化自由層における交換結合磁場ＨＥＸを変化させて磁化自由層における有効磁場を変化させ、磁気抵抗効果素子のスピントルク共鳴周波数を変化させることができる。この場合、制御膜に磁場を印加する機構、制御膜に電場を印加する機構および制御膜が、周波数設定機構（有効磁場設定機構）となる。
【０１７６】
また、周波数設定機構が無くても（磁場印加機構１２からの磁場が印加されなくても）、各磁気抵抗効果素子のスピントルク共鳴周波数が所望の周波数である場合には、周波数設定機構（磁場印加機構１２）は無くてもよい。
【符号の説明】
【０１７７】
１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄ  磁気抵抗効果素子
２  磁化固定層
３  スペーサ層
４  磁化自由層
５  上部電極
６  下部電極
７  信号線路
８  グラウンド
９ａ  第１のポート
９ｂ  第２のポート
１０  インダクタ
１１  直流電流入力端子
１２  磁場印加機構
１３  直流電流源
２０、２１  基準電位端子
１０１、１０２、１０３、１０４、１０５、１０６、１０７、１０８  磁気抵抗効果デバイス
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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