(57)【要約】【課題】熱耐性の無い材料との強磁性交換結合を高い生産効率で実現でき、各種微細加工プロセスに適用できる強磁性交換結合素子及びその製造方法を提供すること。【解決手段】強磁性材料からなる第１強磁性層と、前記第１強磁性層上に形成され、非磁性金属からなる非磁性金属層と、前記非磁性金属層上に形成され、酸化物又は窒化物からなるバッファ層と、前記バッファ層上に形成され、強磁性材料からなる第２強磁性層と、を有し、前記第１強磁性層と前記第２強磁性層が、強磁性交換結合されている強磁性交換結合素子である。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
強磁性材料からなる第１強磁性層と、
前記第１強磁性層上に形成され、非磁性金属からなる非磁性金属層と、
前記非磁性金属層上に形成され、酸化物又は窒化物からなるバッファ層と、
前記バッファ層上に形成され、強磁性材料からなる第２強磁性層と、を有し、
前記第１強磁性層と前記第２強磁性層が、強磁性交換結合されている強磁性交換結合素子。
【請求項２】
前記バッファ層は、ＭｇＯ、Ａｌ２Ｏ３、ＭｇＡｌ２Ｏ４、ＴｉＯ２、ＺｎＯ又はＲｕＯ２からなる請求項１に記載の強磁性交換結合素子。
【請求項３】
前記第２強磁性層は、Ｇｄ又はＧｄＦｅを含む請求項１又は２に記載の強磁性交換結合素子。
【請求項４】
前記第２強磁性層は、
前記第１強磁性層上に形成され、ＧｄからなるＧｄ層と、
前記Ｇｄ層上に形成され、ＧｄＦｅからなるＧｄＦｅ層と、の２層からなる請求項１から３いずれかに記載の強磁性交換結合素子。
【請求項５】
前記第１強磁性層は、Ｃｏ−Ｆｅ−Ｂ又はＣｏ／Ｐｄ多層膜からなる請求項１から４いずれかに記載の強磁性交換結合素子。
【請求項６】
前記バッファ層は、ＭｇＯからなる請求項１から５いずれかに記載の強磁性交換結合素子。
【請求項７】
前記非磁性金属層は、Ｔａからなる請求項１から６いずれかに記載の強磁性交換結合素子。
【請求項８】
強磁性交換結合素子の製造方法であって、
強磁性材料からなる第１強磁性層を形成する第１強磁性層形成工程と、
前記第１強磁性層上に、非磁性金属からなる非磁性金属層を形成する非磁性金属層形成工程と、
前記非磁性金属層上に、酸化物又は窒化物からなるバッファ層を形成するバッファ層形成工程と、
前記バッファ層上に、前記第１強磁性層、前記非磁性金属層及び前記バッファ層の酸化を抑制するキャップ層を形成するキャップ層形成工程と、
前記キャップ層が形成された積層体中にレジストパターンが含まれる場合に該レジストパターンを除去するリフトオフ処理と、前記キャップ層が形成された積層体を加熱する熱処理と、のうち少なくともいずれか一方を行う処理工程と、
前記リフトオフ処理又は熱処理が施された積層体における前記キャップ層の全部及び前記バッファ層の一部を除去する除去工程と、
前記除去工程により一部が除去されたバッファ層上に、強磁性材料からなる第２強磁性層を形成する第２強磁性層形成工程と、を有する強磁性交換結合素子の製造方法。
【請求項９】
前記処理工程における熱処理温度は、３００℃以上である請求項８に記載の強磁性交換結合素子の製造方法。
【請求項１０】
前記除去工程では、イオンビームミリング又は高密度プラズマエッチングを行う請求項８又は９に記載の強磁性交換結合素子の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、強磁性交換結合素子及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、非常に薄い非磁性金属薄膜を介して形成された二つの強磁性薄膜は、交換結合磁界により強磁性交換結合させられることが知られている（例えば、特許文献１参照）。この強磁性交換結合を利用したものとしては、保磁力差型ＴＭＲ（Tunnel  MagnetoResistance：トンネル磁気抵抗効果）素子が挙げられる。保磁力差型ＴＭＲ素子では、ＭｇＯ層の両側の界面に形成されたＭＲ（磁気抵抗）効果の大きなＣｏ−Ｆｅ−Ｂ層のうちの一方を、他の強磁性薄膜と強磁性交換結合させてその保磁力を制御することで、両Ｃｏ−Ｆｅ−Ｂ層間で大きな保磁力差を得ている。
【０００３】
また、特性の異なる磁性層を直接重ね合わせた場合においても、交換結合磁界により強磁性交換結合することが知られている。この場合には、各磁性層の特性が複合化されたような磁気特性が得られるという効果がある。このような効果は、例えば複合型垂直磁気記録媒体やスピンバルブ型ＴＭＲ素子等で利用されている（例えば、特許文献２及び３参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】国際公開第２００９／１１０１１９号
【特許文献２】特開２０１１−１１４１５１号公報
【特許文献３】特許第４０３９６５６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、ＴＭＲ素子に多く用いられるＭｇＯ中間層は、熱処理によって結晶性を向上させることができる。その結果、ＴＭＲ効果が向上するとともにスピン注入効率も向上し、スピン注入磁化反転に必要な電流量も、より小さくすることができる。しかし、磁化自由層に熱耐性の無い材料を適用する場合には、従来の製造方法では、ＭｇＯ中間層を含む熱処理耐性のある層（後述する第２実施形態に係る強磁性交換結合素子の断面図である図９中のＣｏ−Ｆｅ−Ｂ層６５）まで製膜した後、真空中一貫で熱処理を行い、その後、基板温度が下がってから熱処理耐性の無い層（上記図９中のＧｄ層６８、ＧｄＦｅ層６９）を製膜する必要がある。この場合、熱処理は昇温・冷却時間が必要で製膜と比較して工程時間が長いため、量産装置等では実用的ではない。
【０００６】
また、微細加工プロセスにおいて、その工程上、２つの強磁性薄膜を真空中一貫で連続して製膜できない場合がある。そのため、このような微細加工プロセスの場合には、強磁性薄膜同士を強磁性交換結合することができない。
【０００７】
本発明は上記に鑑みてなされたものであり、その目的は、熱耐性の無い材料との強磁性交換結合を高い生産効率で実現でき、各種微細加工プロセスに適用できる強磁性交換結合素子及びその製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
（１）  上記目的を達成するため本発明は、強磁性材料からなる第１強磁性層（例えば、後述の第１磁化固定層１１，第２磁化固定層２１）と、前記第１強磁性層上に形成され、非磁性金属からなる非磁性金属層（例えば、後述の非磁性金属層１２，２２）と、前記非磁性金属層上に形成され、酸化物又は窒化物からなるバッファ層（例えば、後述のバッファ層１３，２３）と、前記バッファ層上に形成され、強磁性材料からなる第２強磁性層（例えば、後述の光変調層３０）と、を有し、前記第１強磁性層と前記第２強磁性層が、強磁性交換結合されている強磁性交換結合素子（例えば、後述の強磁性交換結合素子１０，２０）を提供する。
【０００９】
（２）  （１）の強磁性交換結合素子において、前記バッファ層は、ＭｇＯ、Ａｌ２Ｏ３、ＭｇＡｌ２Ｏ４、ＴｉＯ２、ＺｎＯ又はＲｕＯ２からなるものでもよい。
【００１０】
（３）  （１）又は（２）の強磁性交換結合素子において、前記第２強磁性層は、Ｇｄ又はＧｄＦｅを含んでいてもよい。
【００１１】
（４）  （１）から（３）いずれかの強磁性交換結合素子において、前記第２強磁性層は、前記第１強磁性層上に形成されＧｄからなるＧｄ層と、前記Ｇｄ層上に形成されＧｄＦｅからなるＧｄＦｅ層と、の２層からなるものでもよい。
【００１２】
（５）  （１）から（４）いずれかの強磁性交換結合素子において、前記第１強磁性層は、Ｃｏ−Ｆｅ−Ｂ又はＣｏ／Ｐｄ多層膜からなるものでもよい。
【００１３】
（６）  （１）から（５）いずれかの強磁性交換結合素子において、前記バッファ層は、ＭｇＯからなるものでもよい。
【００１４】
（７）  （１）から（６）いずれかの強磁性交換結合素子において、前記非磁性金属層は、Ｔａからなるものでもよい。
【００１５】
（８）  強磁性交換結合素子の製造方法であって、強磁性材料からなる第１強磁性層を形成する第１強磁性層形成工程と、前記第１強磁性層上に、非磁性金属からなる非磁性金属層を形成する非磁性金属層形成工程と、前記非磁性金属層上に、酸化物又は窒化物からなるバッファ層を形成するバッファ層形成工程と、前記バッファ層上に、前記第１強磁性層、前記非磁性金属層及び前記バッファ層の酸化を抑制するキャップ層を形成するキャップ層形成工程と、前記キャップ層が形成された積層体中にレジストパターンが含まれる場合に該レジストパターンを除去するリフトオフ処理と、前記キャップ層が形成された積層体を加熱する熱処理と、のうち少なくともいずれか一方を行う処理工程と、前記リフトオフ処理又は熱処理が施された積層体における前記キャップ層の全部及び前記バッファ層の一部を除去する除去工程と、前記除去工程により一部が除去されたバッファ層上に、強磁性材料からなる第２強磁性層を形成する第２強磁性層形成工程と、を有する強磁性交換結合素子の製造方法を提供する。
【００１６】
（９）  （８）の強磁性交換結合素子の製造方法において、前記処理工程における熱処理温度は、３００℃以上であってもよい。
【００１７】
（１０）  （８）又は（９）の強磁性交換結合素子の製造方法において、前記除去工程では、イオンビームミリング又は高密度プラズマエッチングを行ってもよい。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、熱耐性の無い材料との強磁性交換結合を高い生産効率で実現でき、各種微細加工プロセスに適用できる強磁性交換結合素子及びその製造方法を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】第１実施形態に係る強磁性交換結合素子の構成を示す斜視図である。
【図２】第１実施形態に係る強磁性交換結合素子の構成を示す側面図である。
【図３】第１実施形態に係る強磁性交換結合素子の動作を示す図である。
【図４】第１実施形態に係る強磁性交換結合素子の一例の構成を示す断面図である。
【図５Ａ】第１実施形態に係る強磁性交換結合素子の製造方法を示す図である。
【図５Ｂ】第１実施形態に係る強磁性交換結合素子の製造方法を示す図である。
【図５Ｃ】第１実施形態に係る強磁性交換結合素子の製造方法を示す図である。
【図５Ｄ】第１実施形態に係る強磁性交換結合素子の製造方法を示す図である。
【図５Ｅ】第１実施形態に係る強磁性交換結合素子の製造方法を示す図である。
【図５Ｆ】第１実施形態に係る強磁性交換結合素子の製造方法を示す図である。
【図５Ｇ】第１実施形態に係る強磁性交換結合素子の製造方法を示す図である。
【図５Ｈ】第１実施形態に係る強磁性交換結合素子の製造方法を示す図である。
【図６】第１実施形態に係る強磁性交換結合素子の磁気光学特性を示す図である。
【図７】第１実施形態に係る強磁性交換結合素子の磁気光学特性を示す図である。
【図８】第１実施形態に係る強磁性交換結合素子の磁気光学特性を示す図である。
【図９】第２実施形態に係る強磁性交換結合素子の一例の構成を示す断面図である。
【図１０Ａ】第２実施形態に係る強磁性交換結合素子の製造方法を示す図である。
【図１０Ｂ】第２実施形態に係る強磁性交換結合素子の製造方法を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、第２実施形態の説明において、第１実施形態と共通する構成についてはその説明を省略する。なお、説明の便宜上、図中の上下左右を強磁性交換結合素子の上下左右として説明する。
【００２１】
［第１実施形態］
図１は、第１実施形態に係る強磁性交換結合素子の構成を示す斜視図である。図２は、第１実施形態に係る強磁性交換結合素子の構成を示す側面図である。図３は、第１実施形態に係る強磁性交換結合素子の動作を示す図である。図１及び図３中の矢印は、磁化方向の向きを示している。
これら図１〜図３に示すように、第１実施形態に係る強磁性交換結合素子１０は、磁壁移動を利用した空間光変調素子を構成する。
【００２２】
図１に示すように、強磁性交換結合素子１０は、図示しないＳｉ等の基板上に形成され、第１強磁性交換結合部１と、第２強磁性交換結合部２と、光変調部３と、を有する。
第１強磁性交換結合部１と第２強磁性交換結合部２は、それぞれ図示しないＣｕ、Ａｌ、Ａｕ、Ａｇ、Ｒｕ、Ｔａ、Ｃｒ等の金属やその合金のような一般的な金属電極材料で形成される下部電極を最下層に有し、この下部電極にパルス電流源９が接続されることでパルス電流を印加可能となっている。
【００２３】
強磁性交換結合素子１０の形状については特に限定されないが、例えば図１に示すように、光変調部３が所定方向に延びる平板状に形成され、その両端に第１強磁性交換結合部１及び第２強磁性交換結合部２が配置された形状が挙げられる。光変調部３と第１強磁性交換結合部１及び第２強磁性交換結合部２の上面は連続して面一とされ、第１強磁性交換結合部１及び第２強磁性交換結合部２の厚みは光変調部３の厚みよりも厚くなっている。
【００２４】
図２に示すように、第１強磁性交換結合部１は、第１磁化固定層１１と、非磁性金属層１２及びバッファ層１３と、光変調層３０と、がこの順に積層されて構成される。
【００２５】
第１磁化固定層１１は、強磁性材料からなり、本発明の第１強磁性層に相当する。第１磁化固定層１１は、磁化方向が一方向に固定された層であり、大きな保磁力を有する。第１磁化固定層１１は、後述する光変調層３０と同一方向の磁気異方性を有し、光変調層３０に垂直磁気異方性を有する強磁性材料を用いた場合には、第１磁化固定層１１も垂直磁気異方性を有する強磁性材料を用いる。好ましくは、第１磁化固定層１１及び光変調層３０ともに、垂直磁気異方性を有する強磁性材料で構成される。
【００２６】
第１磁化固定層１１は、磁化が垂直方向に固定された磁化固定層と磁化の方向が反転可能な磁化自由層で非磁性層を挟持する構造の垂直磁気異方性を有するＣＰＰ−ＧＭＲ（Current  Perpendicular  to  the  Plane  Giant  MagnetoResistance：垂直通電型巨大磁気抵抗効果）素子やＴＭＲ素子等の磁化固定層として公知の強磁性材料で構成可能である。具体的には、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉのような遷移金属及びそれらを含む合金、例えばＴｂＦｅ系、ＴｂＦｅＣｏ系、ＣｏＣｒ系、ＣｏＰｔ系、ＣｏＰｄ系、ＦｅＰｔ系の合金を用いることができる。これにより、第１磁化固定層１１の保磁力を大きくすることができ、第１磁化固定層１１の磁化方向が外部磁場によって容易に変化しないように固定することが可能となる。
【００２７】
また、第１磁化固定層１１は、これらの遷移金属の層と非磁性金属の層とを交互に積層した多層の積層体で構成してもよく、Ｃｏ／Ｐｔ、Ｆｅ／Ｐｔ、Ｃｏ／Ｐｄ等の多層膜を用いることができる。これらの強磁性材料を用いることにより、強い垂直磁気異方性を有するとともに、大きな保磁力を有する第１磁化固定層１１が得られる。
【００２８】
ここで、上述の多層膜は、熱処理することにより保磁力が増大する特性を有する。そのため、上述の多層膜からなる第１磁化固定層１１を熱処理してその保磁力を増大させると、光変調層３０と結合した後の強磁性交換結合部の保磁力もより大きくなり、光変調部３との保磁力差をより大きくすることができる。
【００２９】
非磁性金属層１２及びバッファ層１３は、第１磁化固定層１１と光変調層３０との間に配置され、第１磁化固定層１１と光変調層３０の間の磁気的結合を保つようにすることができる。
【００３０】
非磁性金属層１２は、上述の第１磁化固定層１１上に積層されて形成される。この非磁性金属層１２は、後述する製造工程において、第１磁化固定層１１にエッチングのダメージが及ばないようにするために設けられる。非磁性金属層１２は、非磁性金属からなり、非磁性の各種金属の薄膜層を用いることができる。例えば、非磁性金属層１２として、Ｔａ、Ｍｏ、Ｒｕを用いることができ、中でも、Ｔａからなるものが好ましく用いられる。
【００３１】
バッファ層１３は、上述の非磁性金属層１２上に積層されて形成される。バッファ層１３は、磁壁移動を利用した空間光変調素子でもＴＭＲ素子でも電流を流せることが必要であるため、薄膜化したときに抵抗が大き過ぎず、高い導電性を有するものである。また、バッファ層１３は、後述する製造工程におけるエッチングのレートが遅く、且つＳＩＭＳ（Secondary  Ion  Mass  Spectrometry）の検出感度が高い元素を含み、ＳＩＭＳ式エンドポイントモニターで見える材料であることが必要である。これにより、エッチングをバッファ層１３で確実に止めることが可能となり、第１磁化固定層１１にダメージが及ぶのを回避できる。
【００３２】
バッファ層１３は、酸化物又は窒化物からなるもので構成される。より具体的には、バッファ層１３は、ＭｇＯ、Ａｌ２Ｏ３、ＭｇＡｌ２Ｏ４、ＴｉＯ２、ＺｎＯ又はＲｕＯ２から構成されることが好ましい。中でも、バッファ層１３としては、ＭｇＯからなるものが好ましく用いられる。このＭｇＯからなるＭｇＯ層によれば、高い導電性を有し、エッチングのレートが遅いうえＳＩＭＳ感度が高いバッファ層１３を形成できる。
【００３３】
光変調層３０は、上述のバッファ層１３上に積層されて形成される。この光変調層３０は、強磁性材料からなり、本発明の第２強磁性層に相当する。光変調層３０は、公知の強磁性材料を適用でき、好ましくは磁気光学効果（カー効果）の大きい材料を適用する。磁気光学効果を大きくするためには、垂直磁気異方性を有する磁性層を用いることが好ましく、具体的には、Ｃｏ／Ｐｄ多層膜のような遷移金属とＰｄ、Ｐｔ、Ｃｕとを繰り返し積層した多層膜、又はＴｂＦｅＣｏ、ＧｄＦｅ等の希土類金属と遷移金属との合金（ＲＥ−ＴＭ合金）が挙げられる。中でも、光変調層３０としては、ＧｄＦｅからなるＧｄＦｅ層が好ましく用いられる。
【００３４】
なお、光変調層３０は、後述する第２強磁性交換結合部２における第２強磁性層を構成するとともに、光変調部３自体を構成する。
【００３５】
上述の構成からなる第１強磁性交換結合部１では、第１磁化固定層１１と光変調層３０は、非磁性金属層１２及びバッファ層１３を介して強磁性交換結合されている。この強磁性交換結合により、第１磁化固定層１１の磁化方向と第１強磁性交換結合部１における光変調層３０の磁化方向は同時反転する。
【００３６】
第２強磁性交換結合部２は、第２磁化固定層２１と、非磁性金属層２２及びバッファ層２３と、光変調層３０と、がこの順に積層されて構成される。
【００３７】
また、第２強磁性交換結合部２では、第１強磁性交換結合部１と同様に、第２磁化固定層２１と光変調層３０は、非磁性金属層２２及びバッファ層２３を介して強磁性交換結合されている。この強磁性交換結合により、第２磁化固定層２１の磁化方向と第２強磁性交換結合部２における光変調層３０の磁化方向は同時反転する。
【００３８】
第２磁化固定層２１は、第１磁化固定層１１で使用可能な材料の中から選択され、同様に、非磁性金属層２２及びバッファ層２３も、それぞれ非磁性金属層１２及びバッファ層１３で使用可能な材料の中から選択される。
【００３９】
ここで、第１強磁性交換結合部１と第２強磁性交換結合部２は、後段で詳述するように磁壁３３及び光変調領域３００を形成するために、互いの保磁力が異なるように設計される。
【００４０】
具体的には後段で詳述するように、第１磁化固定層１１と第２磁化固定層２１とで、互いに形状（例えば幅、厚み等）を異なるものとするか、一方のみ熱処理するか、あるいは互いの層構成を異なるものとするか、のいずれかが選択される。これにより、第１磁化固定層１１の保磁力と第２磁化固定層２１の保磁力を互いに異なるものとすることで、第１強磁性交換結合部１の保磁力と第２強磁性交換結合部２の保磁力が異なるものとなっている。
【００４１】
上述したように、光変調層３０は、光変調部３を構成する。この光変調層３０からなる光変調部３には、磁壁３３と、磁区３１，３２が形成されている。これについては、後段で詳述する。
【００４２】
なお、各磁化固定層（以下、第１磁化固定層１１及び第２磁化固定層２１を単に磁化固定層とも言う。）、各非磁性金属層、各バッファ層、及び光変調層３０の各層間、又は下部電極との界面に、機能層を適宜設けてもよい。例えば、微細加工プロセス中に光変調層３０が受けるダメージを防ぐために、光変調層３０上に、Ｔａ、Ｒｕ又はＳｉＮを含む、あるいはＴａ、Ｒｕ又はＳｉＮからなるキャップ層を設けてもよい。このキャップ層は、光変調層３０の形成に用いられて酸化し易いＧｄＦｅやＴｂＦｅＣｏが、素子完成後に大気中で酸化するのを防止する機能を有する。
【００４３】
次に、第１実施形態に係る強磁性交換結合素子１０の磁気特性について、詳しく説明する。
上述した通り、第１強磁性交換結合部１は、光変調層３０と強磁性交換結合する第１磁化固定層１１を有し、第２強磁性交換結合部２は、同じく光変調層３０と強磁性交換結合する第２磁化固定層２１を有する。即ち、これら第１強磁性交換結合部１及び第２強磁性交換結合部２は、それぞれ内部に強磁性交換結合を有し、それぞれの磁化方向は同時に反転する。そして、図１及び図３に示すように、第１強磁性交換結合部１の磁化方向は下向きに設計されている一方で、第２強磁性交換結合部２の磁化方向は上向きに設計されている。
【００４４】
光変調部３には、光変調部３の延びる方向に対して直交する方向に延びる磁壁３３が形成されている。即ち、磁壁３３の両側に形成される磁区３１，３２の磁化方向は互いに逆方向となっている。例えば図１及び図３に示すように、磁壁３３よりも第１強磁性交換結合部１側の磁区３１の磁化方向は上向きであり、磁壁３３よりも第２強磁性交換結合部２側の磁区３２の磁化方向は下向きとなっている。
【００４５】
このように、磁壁３３を介して磁化方向の向きが異なる磁区３１，３２を光変調部３に形成することにより、強磁性交換結合素子１０を空間光変調素子として機能させることができる。より詳しくは、例えば強磁性交換結合素子１０を反射型の空間光変調素子として構成した場合には、強磁性交換結合素子１０の上方から光変調部３の上面に対して偏光の揃った光を入射すると、磁化方向の向きに応じて反射光の偏光面の回転角度が異なったものとなる。そのため、これら異なる偏光面の回転角度に応じた各反射光を、偏光フィルタを介してそれぞれ光の明暗に割り当てることにより、光の変調が可能となる。ただし、基板を、ガラスやサファイア等の透光性の材料で構成することにより、強磁性交換結合素子１０を透過型の空間光変調素子として機能させることも可能である。
【００４６】
ここで、図２及び図３を参照して、磁壁３３の生成メカニズムについて説明する。
先ず、光変調部３に磁壁３３を形成するためには、光変調層３０と強磁性交換結合する第１磁化固定層１１の保磁力と、同じく光変調層３０と強磁性交換結合する第２磁化固定層２１の保磁力とを、互いに異なるものとすることが必要である。そのためには、第１磁化固定層１１と第２磁化固定層２１とで、互いに形状（例えば幅、厚み等）を異なるものとするか、一方のみ熱処理するか、あるいは互いの層構成を異なるものとするか、のいずれかの手法により、第１磁化固定層１１の保磁力と第２磁化固定層２１の保磁力を、互いに異なるものとすることができる。
【００４７】
例えば、上記手法のいずれかにより、第１磁化固定層１１の保磁力を第２磁化固定層２１の保磁力よりも大きく設計する。この場合、図２に示すように第１強磁性交換結合部１の保磁力をＨｃ１とし、第２強磁性交換結合部２の保磁力をＨｃ２とし、光変調層の保磁力をＨｃ_ｍとすると、Ｈｃ１＞Ｈｃ２＞Ｈｃ_ｍの関係が成立する。
【００４８】
そして、上述のような保磁力の関係が成立する構造の素子に対して、磁場の強さＨが、Ｈ＞Ｈｃ１である磁場を、素子に対して下向きに印加する。すると、第１強磁性交換結合部１、第２強磁性交換結合部２及び光変調部３のいずれにおいても、磁化方向の向きは下向きとなる。
【００４９】
次いで、磁場の強さＨ’が、Ｈｃ１＞Ｈ’＞Ｈｃ２である磁場を、素子に対して上向きに印加する。すると、第１強磁性交換結合部１の磁化方向の向きは下向きのままであるのに対して、第２強磁性交換結合部２及び光変調部３の磁化方向の向きは、いずれも上向きに変化する。
【００５０】
このとき、図３に示すように光変調部３の両端には、初期磁区３１ａ，３２ａが生成する。より詳しくは、光変調部３の第１強磁性交換結合部１側の端部には、第１強磁性交換結合部１からの漏れ磁界（図３中の破線矢印参照）により、第１強磁性交換結合部１の下向きの磁化とは反平行な上向きの磁化方向の初期磁区３１ａが生成する。また、光変調部３の第２強磁性交換結合部２側の端部には、第２強磁性交換結合部２からの漏れ磁界（図３中の破線矢印参照）により、第２強磁性交換結合部２の上向きの磁化とは反平行な下向きの磁化方向の初期磁区３２ａが生成する。
【００５１】
次いでこの状態で、パルス電流源９からパルス電流を印加し、第１強磁性交換結合部１から第２強磁性交換結合部２、又は第２強磁性交換結合部２から第１強磁性交換結合部１に向けてパルス電流を流す。すると、初期磁区３１ａ，３２ａの生成により形成される磁壁３３を、パルス電流の向きと逆向き（電子の流れと同じ向き）に移動させることができる。これにより、図３に示すように、光変調部３の両端を除く光変調領域３００の磁化の向きを反転（図３の例では、光変調領域３００の磁化の向きを上向きに反転）させることが可能となっている。
【００５２】
次に、第１実施形態に係る強磁性交換結合素子１０の詳細な構成について、図４を参照して説明する。
図４は、第１実施形態に係る強磁性交換結合素子１０の一例の構成を示す断面図である。図４中、各層の括弧内の数値は、各層の好ましい厚み（ｎｍ）の一例を示している。
【００５３】
図４に示す例では、強磁性交換結合素子１０は、Ｓｉバックプレーン４１上に形成されている。
第１強磁性交換結合部１及び第２強磁性交換結合部２はいずれも、Ｓｉバックプレーン４１側から順に、Ｔａ層４４、Ａｇ層４５、Ｃｏ／Ｐｄ層１１，２１、Ｔａ層１２，２２、ＭｇＯ層１３，２３、ＧｄＦｅ層３が積層されて構成されている。
【００５４】
Ｓｉバックプレーン４１には、図示しない下部電極が含まれている。下部電極は、Ｃｕ、Ａｌ、Ａｕ、Ａｇ、Ｒｕ、Ｔａ、Ｃｒ等の金属やその合金のような一般的な金属電極材料で形成される。
ただし、本実施形態では電流を流すことができればよく、例えばＳｉバックプレーン４１と同様に、アクティブマトリックス駆動する構成としてＴＦＴバックプレーンを用いてもよい。また、例えばＳｉバックプレーンの代わりに、単純マトリックス駆動する構成としてもよい。
【００５５】
Ｔａ層４４及びＡｇ層４５は、上述の下部電極への密着性を向上させるために設けられる下地層である。これらＴａ及びＡｇであれば、Ｃｏ／Ｐｄ多層膜１１，２１の磁気特性に悪影響を与えることがないため好ましい。なお、Ｔａの代わりにＲｕを用いてもよい。
【００５６】
Ｃｏ／Ｐｄ層１１，２１はそれぞれ上述の第１，第２磁化固定層を構成し、Ｔａ層１２，２２は上述の非磁性金属層を構成し、ＭｇＯ層１３，２３は上述のバッファ層を構成する。
【００５７】
なお、本例では、第１強磁性交換結合部１と第２強磁性交換結合部２とでは、各層の構成材料は全て同一である一方で、互いの形状が異なっている。具体的には図４に示すように、光変調部の延びる方向（左右方向）の幅寸法が、第２強磁性交換結合部２（第２磁化固定層２１）よりも第１強磁性交換結合部１（第１磁化固定層１１）の方が大きく設計されている。これにより、第１強磁性交換結合部１の保磁力が第２強磁性交換結合部２の保磁力よりも小さくなり、光変調部に、磁壁及び磁区の形成が可能となっている。
【００５８】
光変調部、即ち光変調層は、ＧｄＦｅ層３で構成されている。また、ＧｄＦｅ層３上には、キャップ層としてのＲｕ層４が形成されている。
なお、第１強磁性交換結合部１の左右両側、及び第２強磁性交換結合部２の左右両側は、絶縁部材としてのＳｉＯ２層４２が隣接して配置されている。
【００５９】
次に、強磁性交換結合素子１０の製造方法の一例について、図５Ａ〜図５Ｈを参照して詳しく説明する。
ここで、図５Ａ〜図５Ｈは、第１実施形態に係る強磁性交換結合素子１０の製造方法を示す図である。
【００６０】
第１実施形態に係る強磁性交換結合素子１０の製造方法は、第１強磁性層形成工程と、非磁性金属層形成工程と、バッファ層形成工程と、キャップ層形成工程と、処理工程と、除去工程と、第２強磁性層形成工程と、を有する。
以下、これらの各工程について説明する。
【００６１】
先ず、図５Ａに示すように、Ｓｉバックプレーン４１上に形成された絶縁部材のＳｉＯ２層４２に対して、従来公知の電子線リソグラフィ等を用いて、第１磁化固定層及び第２磁化固定層の各形状に対応したレジストパターニングを実施する。即ち、第１磁化固定層及び第２磁化固定層の各形状に対応したレジスト層４０を、ＳｉＯ２層４２上に形成する。そして、レジストパターニング後、高密度プラズマエッチングを実施する。この高密度プラズマエッチングは、イオンミリングより異方性エッチング特性が優れているため、本工程に特に好適に利用される。
【００６２】
すると、図５Ｂに示すように、レジスト層４０が形成されていない領域のＳｉＯ２層４２がエッチングにより除去される。このＳｉＯ２層４２が除去された領域が、第１磁化固定層及び第２磁化固定層の形状にそれぞれ対応する。
【００６３】
次いで、図５Ｃに示すように、第１強磁性層を構成する磁化固定層、非磁性金属層、バッファ層、及びバッファ層の酸化を抑制するキャップ層をこの順に形成する（第１強磁性層形成工程、非磁性金属層形成工程、バッファ層形成工程、及びキャップ層形成工程）。具体的には、Ｔａ層４４、Ａｇ層４５、Ｃｏ／Ｐｄ層１１，２１，５１、Ｔａ層１２，２２，５２、ＭｇＯ層１３，２３，５３、及びＳｉＯ２層１４，２４，５４を、この順に連続して製膜する。製膜は、全てイオンビームスパッタ装置により実施可能である。ナノメートルオーダーと開口サイズが小さく、それに対して深さが深い領域の中に材料を製膜する必要があるため、スパッタ粒子の直進性が高いイオンビームスパッタ法が特に好ましいからである。ただし、これに限定されず、例えば分子線エピタキシー（ＭＢＥ）法等の従来公知の方法を利用できる。
【００６４】
次いで、図５Ｄに示すように、リフトオフを実施し、残存しているレジスト層４０を除去する（処理工程）。具体的には、素子を真空中から大気中に取り出した後、リフトオフを実施する。これにより、レジスト層４０上に形成されていた層の全てが除去される。レジスト層４０の除去には、従来公知のレジスト剥離剤を用いることができる。
【００６５】
そして、リフトオフ後、必要に応じて、アニール炉にて３５０℃の熱処理を実施する（処理工程）。この熱処理により、各磁化固定層を構成するＣｏ／Ｐｄ層１１，２１の保磁力が増大する。処理工程における熱処理温度は、例えば３００℃以上であることが好ましい。
【００６６】
次いで、図５Ｅに示すように、イオンビームミリング（又は高密度プラズマエッチング）を実施する（除去工程）。これにより、最表面のＳｉＯ２層１４，２４を全て除去するとともに、ＭｇＯ層１３，２３の一部を除去する。即ち、エッチングを、ＭｇＯ層１３，２３の途中まで実施する。このとき、ＭｇＯ層１３，２３は、エッチングレートが遅いうえ、ＭｇはＳＩＭＳ感度が高い特性を有するため、ＳＩＭＳ式エンドポイントモニターでの検出に最適である。これにより、エッチングをＭｇＯ層１３，２３の途中で確実に止めることができるようになっている。
【００６７】
イオンビームミリング（又は高密度プラズマエッチング）終了後、光変調層製膜装置まで素子を真空（例えば、１×１０−６［Ｐａ］）搬送する。そして、図５Ｆに示すように、光変調層製膜装置内で、光変調層としてのＧｄＦｅ層３を例えばイオンビームスパッタ装置により製膜する。加えて、ＧｄＦｅ層３上に、さらにキャップ層としてのＲｕ層４を例えばイオンビームスパッタ装置により製膜する。
【００６８】
次いで、図５Ｇに示すように、電子線リソグラフィ等にて光変調層のレジストパターニングを実施する。即ち、Ｒｕ層４上に所望のパターンに対応したレジスト層４０を形成する。そして、レジストパターニング後、イオンビームミリング（又は高密度プラズマエッチング）を実施する。
【００６９】
すると、図５Ｈに示すように、レジスト層４０が形成されていない領域のＧｄＦｅ層３及びＲｕ層４がエッチングにより除去される。これにより、光変調層を構成するＧｄＦｅ層３が所望のパターン形状に形成される（第２強磁性層形成工程）。
【００７０】
最後に、最上層に残存しているレジスト層４０を、従来公知のレジスト剥離剤で除去する。以上により、図４に示す強磁性交換結合素子１０が得られる。
【００７１】
以上説明した第１実施形態に係る強磁性交換結合素子１０の製造方法によれば、第１強磁性層上に、非磁性金属層、バッファ層、及びバッファ層の酸化を抑制するキャップ層をこの順に形成し、この状態で、リフトオフ処理と必要に応じて熱処理を実施する。そして、キャップ層の全部及びバッファ層の一部を除去した後に、第２強磁性層を形成する。
【００７２】
ここで、本実施形態のように磁壁移動を利用した光変調素子を製造するためには、光変調層３０の製膜前に、一旦素子を大気中に取り出してリフトオフする必要がある。そのため、従来の微細加工プロセスでは、その工程上、２つの強磁性薄膜を真空中一貫で連続して製膜できず、強磁性交換結合させることができなかったところ、本実施形態の製造方法によれば、処理工程と製膜工程とを分けることができるため、第１強磁性層と第２強磁性層を強磁性交換結合させることができる。従って、本実施形態に係る製造方法によれば、各種微細加工プロセスに適用可能である。
【００７３】
また、本実施形態の製造方法によれば、バッファ層１３上にバッファ層１３以下の層の酸化を抑制するキャップ層を形成するため、素子を真空一貫装置から取り出した際に、別装置にて３００℃〜４００℃程度で熱処理することもできる。そして、熱処理後、イオンビームミリング等でキャップ層全てとバッファ層１３の途中までを除去し、もう一方の熱耐性の無いＧｄＦｅ、Ｇｄ等の第２強磁性層を製膜することで、強磁性交換結合させることができる。
【００７４】
次に、第１実施形態に係る強磁性交換結合素子１０の磁気光学特性について、マイクロカー効果測定装置を用いたカー回転角測定結果を参照して詳しく説明する。
具体的には、第１実施形態に係る強磁性交換結合素子１０の模擬サンプルを作製し、その磁気光学特性を評価することで本実施形態の効果を確認した結果について説明する。
【００７５】
模擬サンプルの作製では、Ｓｉバックプレーンの代わりにただのＳｉ基板を用い、上述の第１強磁性交換結合部１のうち光変調層３０を除く、第１磁化固定層１１、非磁性金属層１２及びバッファ層１３からなる積層体を、横５μｍ×縦５μｍの大きさ（即ち、四角（square）形状）で形成した。また、上述の第２強磁性交換結合部２のうち光変調層３０を除く、第２磁化固定層２１、非磁性金属層２２及びバッファ層２３からなる積層体を、横１μｍ×縦２ｍｍの大きさ（即ち、ライン（line）形状）で形成した。
【００７６】
ここで、図６〜図８は、第１実施形態に係る強磁性交換結合素子１０の模擬サンプルにおける磁気光学特性を示す図である。図６〜図８中、横軸は外部磁界の強さ（ｋＯｅ）を表しており、縦軸は、カー回転角（°）、即ち強磁性材料の磁化方向により入射光の偏光面が回転するときの回転角度を表している。
【００７７】
図６中、太実線のグラフは、第２磁化固定層２１に相当する、横１μｍ×縦２ｍｍのライン（line）形状の磁化固定層上にＧｄＦｅ（９）／Ｒｕ（３）層が製膜された領域のカー回転角測定結果である（図６中、「GdFe  on  line」と表示）。破線のグラフは、第１磁化固定層１１に相当する、横５μｍ×縦５μｍの四角（square）形状の磁化固定層上にＧｄＦｅ（９）／Ｒｕ（３）層が製膜された領域のカー回転角測定結果である（図６中、「GdFe  on  5μ_sq」と表示）。細実線のグラフは、上述の絶縁部材としてのＳｉＯ２層４２に相当するＳｉＯ２上に、ＧｄＦｅ（９）／Ｒｕ（３）層が製膜された領域のカー回転角測定結果である（図６中、「GdFe  on  SiO2」と表示）。
【００７８】
図６の結果から、磁化固定層と光変調層のＧｄＦｅ（９）／Ｒｕ（３）層が強磁性交換結合していることにより、光変調層の下にある保磁力の異なる２つの磁化固定層とＳｉＯ２（絶縁体層）に対応して、３段階の保磁力差が生成していることが分かった。これにより、第１実施形態に係る強磁性交換結合素子１０は、磁壁移動型の光変調素子として機能し得ることが確認された。
【００７９】
なお、太実線のグラフと破線のグラフでは、ヒステリシスループが２段になっているが、これは、カー回転角測定のレーザースポット径が磁化固定層よりも大きいため、磁化固定層の周囲のＳｉＯ２（絶縁体層）上にＧｄＦｅ（９）／Ｒｕ（３）層が製膜された領域の測定結果（細実線のグラフ）も合算されて出力されていることによる。
【００８０】
図７は、第２磁化固定層２１に相当する、横１μｍ×縦２ｍｍのライン（line）形状の磁化固定層上における光変調層形成前後のカー回転角を示している。また、図８は、第１磁化固定層１１に相当する、横５μｍ×縦５μｍの四角（square）形状の磁化固定層上における光変調層形成前後のカー回転角を示している。
図７及び図８中、細実線のグラフは、上述の図５Ｄの状態に対応する（光変調層を形成する前で強磁性交換結合していない状態）におけるカー回転角測定結果である（図７中「Pin  in  line」、図８中「Pin  in  5μ_sq」と表示）。また、太実線のグラフは、上述の図５Ｆの状態に対応する（磁化固定層と光変調層が強磁性交換結合した状態）における素子のカー回転角測定結果である（図７中「GdFe  on  line」、図８中「GdFe  on  5μ_sq」と表示）。
【００８１】
図７及び図８いずれにおいても、太実線のグラフ、即ち強磁性交換結合した状態における保磁力は、細実線のグラフ、即ち強磁性交換結合していない状態における保磁力よりも小さくなっており、これは磁化固定層と光変調層が強磁性交換結合したことを示している。従って、これら図７及び図８の結果から、磁化固定層と光変調層が確実に強磁性交換結合していることが確認された。
【００８２】
［第２実施形態］
図９は、第２実施形態に係る強磁性交換結合素子２０の一例の構成を示す断面図である。本実施形態に係る強磁性交換結合素子２０は、第１実施形態のような磁壁移動型の光変調素子ではなく、保磁力差型ＴＭＲ素子を利用した光変調素子である。
図９に示すように、強磁性交換結合素子２０は、下部電極６１、Ｃｏ／Ｐｔ多層膜６２、Ｃｏ−Ｆｅ−Ｂ層６３、ＭｇＯ層６４、Ｃｏ−Ｆｅ−Ｂ層６５、Ｔａ層６６、ＭｇＯ層６７、Ｇｄ層６８、ＧｄＦｅ層６９、及びＲｕ層７０が、この順に積層されて構成されている。
【００８３】
ここで、Ｃｏ／Ｐｔ多層膜６２、Ｃｏ−Ｆｅ−Ｂ層６３、ＭｇＯ層６４、及びＣｏ−Ｆｅ−Ｂ層６５は、従来公知の保磁力差型ＴＭＲ素子を構成する。このＴＭＲ素子は、ＭＲ効果が非常に大きい特性を有し、Ｃｏ−Ｆｅ−Ｂ層６５が磁化自由層として本発明の第１強磁性層を構成する。
【００８４】
磁化自由層は、磁化の方向が例えば上下方向（層の厚み方向）であり、必要な駆動電流が供給されることにより、磁化の方向が上下反転する。磁化自由層はスピン注入によって容易に磁化方向が反転されるとともに、磁気光学効果の大きいことが好ましい。磁気光学効果を大きくするためには、垂直磁気異方性を有する磁性層を用いることが好ましい。
【００８５】
また、Ｔａ層６６が本発明の非磁性金属層を構成し、ＭｇＯ層６７が本発明のバッファ層を構成し、Ｇｄ層６８及びＧｄＦｅ層６９が本発明の第２強磁性層としての光変調層を構成し、Ｒｕ層７０がキャップ層を構成する。
【００８６】
第１強磁性層を構成するＴＭＲ素子中のＣｏ−Ｆｅ−Ｂ層６５と、第２強磁性層を構成するＧｄ層６８及びＧｄＦｅ層６９は、強磁性交換結合されている。この強磁性交換結合により、ＴＭＲ素子中のＣｏ−Ｆｅ−Ｂ層６５の磁化方向と、Ｇｄ層６８及びＧｄＦｅ層６９からなる光変調層の磁化方向は同時反転する。即ち、磁化自由層のＣｏ−Ｆｅ−Ｂ層６５に、Ｇｄ層６８及びＧｄＦｅ層６９が強磁性交換結合することにより、全体で一つの磁化自由層（＝光変調層）が構成される。
【００８７】
ここで、ＧｄＦｅ合金は、Ｃｏ−Ｆｅ−ＢやＣｏ−Ｆｅと組み合わされると、垂直磁気異方性を示さず、Ｃｏ−Ｆｅ−Ｂ等と同じ面内磁気異方性を示す特性を有する。これは、Ｃｏ−Ｆｅ−Ｂ等のＦｅによって、ＧｄＦｅ合金におけるＦｅの反磁界成分の影響が強くなることによると考えられる。この点本実施形態では、Ｃｏ−Ｆｅ−Ｂ層６５とＧｄＦｅ層６９の間にＧｄ層６８を備えることで、Ｃｏ−Ｆｅ−Ｂ層６５によるＦｅの影響を相殺し、ＧｄＦｅ層６９が垂直磁気異方性を示すようになっている。
【００８８】
なお、磁化自由層としては、ＧｄＦｅ系の合金、ＧｄＦｅＣｏ系の合金、ＣｏＰｔ系の合金、ＣｏＰｄ系の合金、ＭｎＢｉ合金、ＭｎＳｂ合金、ＰｔＭｎＳｂ系の合金等を用いることができる。また、Ｃｏ／ＰｔやＣｏ／Ｐｄ等の多層膜を用いることもできる。
【００８９】
なお、第１強磁性層、第２強磁性層、非磁性金属層、バッファ層、キャップ層等は、それぞれ第１実施形態で述べた各構成材料を適宜使用可能である。また、各層の界面に、機能層を適宜設けてもよい。
【００９０】
次に、第２実施形態に係る強磁性交換結合素子２０の製造方法について、図１０Ａ及び図１０Ｂを参照して詳しく説明する。
ここで、図１０Ａ及び図１０Ｂは、第２実施形態に係る強磁性交換結合素子２０の製造方法を示す図である。
【００９１】
第２実施形態に係る強磁性交換結合素子２０の製造方法は、第１実施形態に係る強磁性交換結合素子１０の製造方法と同様に、第１強磁性層形成工程と、非磁性金属層形成工程と、バッファ層形成工程と、キャップ層形成工程と、処理工程と、除去工程と、第２強磁性層形成工程と、を有する。
【００９２】
先ず、図１０Ａに示すように、上述の下部電極６１、Ｃｏ／Ｐｔ多層膜６２、Ｃｏ−Ｆｅ−Ｂ層６３、ＭｇＯ層６４、Ｃｏ−Ｆｅ−Ｂ層６５、Ｔａ層６６、ＭｇＯ層６７、及びＲｕ層７１を、この順にスパッタリング法等の公知の方法により製膜する（第１強磁性層形成工程、非磁性金属層形成工程、バッファ層形成工程、キャップ層形成工程）。
【００９３】
次いで、一旦、真空一貫装置から素子を取り出し、アニール炉等の別装置にて３００℃〜４００℃程度で熱処理を実施する（処理工程）。これにより、ＭｇＯ層６４の結晶性が向上する結果、ＴＭＲ効果が向上する。
【００９４】
次いで、図１０Ｂに示すように、イオンビームミリング（又は高密度プラズマエッチング）により、最上層のＲｕ層７１を全て除去するとともに、バッファ層のＭｇＯ層６７が０．３ｎｍ程度残るまでエッチングする（除去工程）。このとき、ＭｇＯ層６７はエッチングレートが遅いうえ、ＭｇＯ層６７中のＭｇはＳＩＭＳ感度が高い特性を有するため、ＳＩＭＳ式エンドポイントモニターでの検出に最適である。これにより、エッチングをＭｇＯ層６７の途中で確実に止めることができるようになっている。
【００９５】
次いで、ＭｇＯ層６７の途中までのエッチングが終了後、真空中一貫で製膜装置まで搬送し、熱耐性の無いＧｄ層６８、ＧｄＦｅ層６９、及びキャップ層となるＲｕ層７０を、この順に製膜装置で製膜する（第２強磁性層形成工程）。
以上により、第２実施形態に係る強磁性交換結合素子２０が得られる。
【００９６】
第２実施形態に係る強磁性交換結合素子２０によれば、第１実施形態に係る強磁性交換結合素子１０と同様の効果が奏される。
【００９７】
また、第２実施形態に係る強磁性交換結合素子２０（ＴＭＲ素子）中のＭｇＯ層６４は、熱処理によって結晶性を向上させることができる。その結果、ＴＭＲ効果が向上するとともにスピン注入効率も向上し、スピン注入磁化反転に必要な電流量をより小さくすることができる。しかしながら、第２強磁性層に相当する光変調層を構成するＧｄＦｅ、Ｇｄ等は、熱耐性の無い材料であり、熱処理されると所望の磁気特性及び磁気光学効果が得られなくなるという特性がある。従って、従来の製造方法では、強磁性交換結合させる第１強磁性層に相当するＣｏ−Ｆｅ−Ｂ層６５を製膜した後、真空中一貫で熱処理を行い、次いで第２強磁性層に相当するＧｄ層６８及びＧｄＦｅ層６９を製膜する必要があるため、昇温・冷却時間が必要で工程時間が長くなるという問題がある。
【００９８】
これに対して本実施形態によれば、バッファ層６７上にバッファ層６７以下の層の酸化を抑制するキャップ層を形成するため、素子を真空一貫装置から取り出し、別装置にて３００℃〜４００℃程度で熱処理できる。そして、熱処理後、イオンビームミリング等でキャップ層全てとバッファ層６７の途中までを除去し、もう一方の熱耐性の無いＧｄＦｅ、Ｇｄ等の第２強磁性層を製膜することで、強磁性交換結合させることができる。
【００９９】
このように本実施形態の製造方法によれば、熱処理工程と製膜工程とを分けることができ、大量製膜・大量熱処理後にエッチングと製膜を行う工程を採用できるため、効率的な生産が可能となる。ひいては、熱耐性の無い材料を選択可能になる等、材料選択の自由度が高まり、素子の性能向上が期待できる。
【０１００】
なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良は本発明に含まれる。
【符号の説明】
【０１０１】
１  第１強磁性交換結合部
２  第２強磁性交換結合部
３  光変調部
９  パルス電流源
１０，２０  強磁性交換結合素子
１１  第１磁化固定層（第１強磁性層）
１２，２２  非磁性金属層
１３，２３  バッファ層
２１  第２磁化固定層（第１強磁性層）
３０  光変調層（第２強磁性層）
３１，３２  磁区
３１ａ，３２ａ  初期磁区
３３  磁壁
３００  光変調領域
【図１】
2018206900.tif 000003
【図２】
2018206900.tif 000004
【図３】
2018206900.tif 000005
【図４】
2018206900.tif 000006
【図５Ａ】
2018206900.tif 000007
【図５Ｂ】
2018206900.tif 000008
【図５Ｃ】
2018206900.tif 000009
【図５Ｄ】
2018206900.tif 000010
【図５Ｅ】
2018206900.tif 000011
【図５Ｆ】
2018206900.tif 000012
【図５Ｇ】
2018206900.tif 000013
【図５Ｈ】
2018206900.tif 000014
【図６】
2018206900.tif 000015
【図７】
2018206900.tif 000016
【図８】
2018206900.tif 000017
【図９】
2018206900.tif 000018
【図１０Ａ】
2018206900.tif 000019
【図１０Ｂ】
2018206900.tif 000020