(57)【要約】【課題】磁気抵抗効果素子の磁化自由層に対して斜め方向に磁場を印加することが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は、磁気抵抗効果素子と、前記磁気抵抗効果素子に磁場を印加する磁場印加機構と、を備え、前記磁場印加機構は、前記磁気抵抗効果素子の積層方向において前記磁気抵抗効果素子側に突出する凸部を有する第１強磁性体と、前記磁気抵抗効果素子を前記第１強磁性体と挟む第２強磁性体と、前記第１強磁性体に巻回されたコイルと、を備え、前記磁気抵抗効果素子の第１の磁化自由層は、前記積層方向から平面視した際に、前記凸部の前記磁気抵抗効果素子側の第２面と、前記第２強磁性体の前記磁気抵抗効果素子側の第３面と、のうち少なくとも一方と重畳しない部分を有し、かつ、前記第１の磁化自由層の重心は、前記第２面と前記第３面とを結ぶ領域内に位置する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の磁化自由層と、磁化固定層又は第２の磁化自由層と、前記第１の磁化自由層と前記磁化固定層又は第２の磁化自由層との間に挟持されたスペーサ層とを有する磁気抵抗効果素子と、
前記磁気抵抗効果素子の少なくとも前記第１の磁化自由層に磁場を印加する磁場印加機構と、を備え、
前記磁場印加機構は、前記磁気抵抗効果素子の積層方向において前記磁気抵抗効果素子側に第１面から突出する凸部を有する第１強磁性体と、前記磁気抵抗効果素子を前記第１強磁性体と挟む第２強磁性体と、前記第１強磁性体に巻回されたコイルと、を備え、
前記磁気抵抗効果素子の前記第１の磁化自由層は、前記積層方向から平面視した際に、前記凸部の前記積層方向において前記磁気抵抗効果素子側の第２面と、前記第２強磁性体の前記積層方向において前記磁気抵抗効果素子側の第３面と、のうち少なくとも一方と重畳しない部分を有し、かつ、
前記磁気抵抗効果素子の前記第１の磁化自由層の重心は、前記第２面と前記第３面とを結ぶ領域内に位置する、磁気抵抗効果デバイス。
【請求項２】
前記磁気抵抗効果素子の前記第１の磁化自由層は、前記積層方向から平面視した際に、前記第２面と重畳しない部分を有する、請求項１に記載の磁気抵抗効果デバイス。
【請求項３】
前記磁気抵抗効果素子の前記第１の磁化自由層は、前記積層方向から平面視した際に、前記第３面と重畳しない部分を有する、請求項１又は２に記載の磁気抵抗効果デバイス。
【請求項４】
前記磁気抵抗効果素子を前記積層方向から平面視した際に、前記第１の磁化自由層の重心を通り前記積層方向に延びる第１垂線が、前記第２面と前記第３面とのうち少なくとも一方と重畳しない、請求項１〜３のいずれか一項に記載の磁気抵抗効果デバイス。
【請求項５】
前記磁気抵抗効果素子を前記積層方向から平面視した際に、前記第１垂線が前記第２面と重畳しない、請求項４に記載の磁気抵抗効果デバイス。
【請求項６】
前記凸部の重心及び前記第１の磁化自由層の重心を通り、前記積層方向に沿って切断した切断面において、
前記第２面と前記第３面との前記積層方向の距離をｄ１、前記第２面及び前記第３面の前記磁気抵抗効果素子側の端部間の前記積層方向と直交する直交方向における距離をｄ２とした際に、ｄ２／ｄ１≦２．５を満たす、請求項１〜５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】
前記第２強磁性体は、前記積層方向から平面視した際に開口する開口部、又は、前記第３面から前記磁気抵抗効果素子と反対側に向って窪む凹部を有する、請求項１〜６のいずれか一項に記載の磁気抵抗効果デバイス。
【請求項８】
前記積層方向から平面視した際に、前記開口部又は前記凹部の重心が、前記凸部の重心を基準に前記磁気抵抗効果素子と反対側に位置し、
前記開口部又は前記凹部の前記磁気抵抗効果素子側の端部が、前記凸部の重心より前記磁気抵抗効果素子側に位置する、請求項７に記載の磁気抵抗効果デバイス。
【請求項９】
前記積層方向から平面視した際に、前記凸部が前記開口部又は前記凹部に内包される、請求項８に記載の磁気抵抗効果デバイス。
【請求項１０】
前記積層方向から平面視した際に、前記磁気抵抗効果素子を挟む前記開口部又は前記凹部の第１側面と前記凸部の第２側面とが、平行である、請求項７〜９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】
前記積層方向から平面視した際に、前記第１側面及び第２側面が直線である、請求項１０に記載の磁気抵抗効果デバイス。
【請求項１２】
前記積層方向から平面視した際に、複数の前記磁気抵抗効果素子が前記第１側面と前記第２側面とに沿って並んで配置された磁気抵抗効果素子列を有する、請求項１０又は１１に記載の磁気抵抗効果デバイス。
【請求項１３】
前記第１強磁性体は、前記積層方向から平面視した際に、前記凸部の外側に、第２開口部又は前記第１面から前記磁気抵抗効果素子と反対側に向って窪む第２凹部を有する、請求項１〜１２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、磁気抵抗効果デバイスに関する。
【背景技術】
【０００２】
磁性体が有するスピンを利用した素子は、様々な用途で用いられている。例えば、強磁性層と非磁性層の多層膜からなる巨大磁気抵抗（ＧＭＲ）素子、非磁性層に絶縁層（トンネルバリア層、バリア層）を用いたトンネル磁気抵抗（ＴＭＲ）素子等の磁気抵抗効果素子が知られている。磁気抵抗効果素子は、磁気センサ、高周波部品、磁気ヘッド、及び不揮発性ランダムアクセスメモリ（ＭＲＡＭ）等に利用されている。
【０００３】
例えば、特許文献１には、磁気抵抗効果素子の強磁性共鳴現象を利用した高周波デバイスが記載されている。磁気抵抗効果素子に含まれる強磁性層に高周波信号を印加し、強磁性層の磁化を強磁性共鳴させる。強磁性共鳴が生じると、強磁性共鳴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。この抵抗値変化を利用して、特許文献１に記載の高周波デバイスは高周波フィルタとして機能する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１７−０６３３９７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
磁気抵抗効果素子は数ｎｍ程度の非常に薄い層を積層して得られる。磁気抵抗効果素子の性能は、磁気抵抗効果素子を積層する積層面の影響を受ける。そのため、傾斜した積層面上に、磁気抵抗効果素子を積層することは難しい。つまり、磁気抵抗効果デバイスの作製プロセスにおいて積層方向が斜め方向となるプロセスを設けることは難しく、磁気抵抗効果素子に対して斜め方向の磁場を印加できる磁気抵抗効果デバイスを簡便に実現することは難しかった。
【０００６】
本発明は上記問題に鑑みてなされたものであり、磁気抵抗効果素子の磁化自由層に対して斜め方向に磁場を印加することができる磁気抵抗効果デバイスを提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
磁気抵抗効果素子を挟む２つの強磁性体と磁気抵抗効果素子との位置関係を制御することで、磁気抵抗効果素子の磁化自由層に対して斜め方向の磁場を印加することができる磁気抵抗効果デバイスを提供できることを見出した。また強磁性共鳴現象を利用した高周波デバイスにおいて磁気抵抗効果素子の磁化自由層に対して斜めに磁場を印加すると、周波数帯域を高周波側まで広げることができることを見出した。
すなわち、本発明は、上記課題を解決するため、以下の手段を提供する。
【０００８】
（１）第１の態様にかかる磁気抵抗効果デバイスは、第１の磁化自由層と、磁化固定層又は第２の磁化自由層と、前記第１の磁化自由層と前記磁化固定層又は第２の磁化自由層との間に挟持されたスペーサ層とを有する磁気抵抗効果素子と、前記磁気抵抗効果素子の少なくとも前記第１の磁化自由層に磁場を印加する磁場印加機構と、を備え、前記磁場印加機構は、前記磁気抵抗効果素子の積層方向において前記磁気抵抗効果素子側に第１面から突出する凸部を有する第１強磁性体と、前記磁気抵抗効果素子を前記第１強磁性体と挟む第２強磁性体と、前記第１強磁性体に巻回されたコイルと、を備え、前記磁気抵抗効果素子の前記第１の磁化自由層は、前記積層方向から平面視した際に、前記凸部の前記積層方向において前記磁気抵抗効果素子側の第２面と、前記第２強磁性体の前記積層方向において前記磁気抵抗効果素子側の第３面と、のうち少なくとも一方と重畳しない部分を有し、かつ、前記磁気抵抗効果素子の前記第１の磁化自由層の重心は、前記第２面と前記第３面とを結ぶ領域内に位置する。
【０００９】
（２）上記態様にかかる磁気抵抗効果デバイスにおいて、前記磁気抵抗効果素子の前記第１の磁化自由層は、前記積層方向から平面視した際に、前記第２面と重畳しない部分を有してもよい。
【００１０】
（３）上記態様にかかる磁気抵抗効果デバイスにおいて、前記磁気抵抗効果素子の前記第１の磁化自由層は、前記積層方向から平面視した際に、前記第３面と重畳しない部分を有してもよい。
【００１１】
（４）上記態様にかかる磁気抵抗効果デバイスにおいて、前記磁気抵抗効果素子を前記積層方向から平面視した際に、前記第１の磁化自由層の重心を通り前記積層方向に延びる第１垂線が、前記第２面と前記第３面とのうち少なくとも一方と重畳しない構成でもよい。
【００１２】
（５）上記態様にかかる磁気抵抗効果デバイスにおいて、前記磁気抵抗効果素子を前記積層方向から平面視した際に、前記第１垂線が前記第２面と重畳しない構成でもよい。
【００１３】
（６）上記態様にかかる磁気抵抗効果デバイスにおいて、前記凸部の重心及び前記第１の磁化自由層の重心を通り、前記積層方向に沿って切断した切断面において、前記第２面と前記第３面との前記積層方向の距離をｄ１、前記第２面及び前記第３面の前記磁気抵抗効果素子側の端部間の前記積層方向と直交する直交方向における距離をｄ２とした際に、ｄ２／ｄ１≦２．５を満たしてもよい。
【００１４】
（７）上記態様にかかる磁気抵抗効果デバイスにおいて、前記第２強磁性体は、前記積層方向から平面視した際に開口する開口部、又は、前記第３面から前記磁気抵抗効果素子と反対側に向って窪む凹部を有してもよい。
【００１５】
（８）上記態様にかかる磁気抵抗効果デバイスにおいて、前記積層方向から平面視した際に、前記開口部又は前記凹部の重心が、前記凸部の重心を基準に前記磁気抵抗効果素子と反対側に位置し、前記開口部又は前記凹部の前記磁気抵抗効果素子側の端部が、前記凸部の重心より前記磁気抵抗効果素子側に位置してもよい。
【００１６】
（９）上記態様にかかる磁気抵抗効果デバイスにおいて、前記積層方向から平面視した際に、前記凸部が前記開口部又は前記凹部に内包されてもよい。
【００１７】
（１０）上記態様にかかる磁気抵抗効果デバイスにおいて、前記積層方向から平面視した際に、前記磁気抵抗効果素子を挟む前記開口部又は前記凹部の第１側面と前記凸部の第２側面とが、平行であってもよい。
【００１８】
（１１）上記態様にかかる磁気抵抗効果デバイスにおいて、前記積層方向から平面視した際に、前記第１側面及び第２側面が直線であってもよい。
【００１９】
（１２）上記態様にかかる磁気抵抗効果デバイスにおいて、前記積層方向から平面視した際に、複数の前記磁気抵抗効果素子が前記第１側面と前記第２側面とに沿って並んで配置された磁気抵抗効果素子列を有してもよい。
【００２０】
（１３）上記態様にかかる磁気抵抗効果デバイスにおいて、前記第１強磁性体は、前記積層方向から平面視した際に、前記凸部の外側に、第２開口部又は前記第１面から前記磁気抵抗効果素子と反対側に向って窪む第２凹部を有してもよい。
【発明の効果】
【００２１】
上記態様にかかる磁気抵抗効果デバイスによれば、磁気抵抗効果素子の磁化自由層に対して斜め方向に磁場を印加することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】第１実施形態に係る磁気抵抗効果デバイスの断面模式図である。
【図２】図１に示す磁気抵抗効果デバイスを平面視した図である。
【図３】第１実施形態にかかる磁気抵抗効果デバイスの別の例の要部を拡大した断面模式図である。
【図４】第１実施形態にかかる磁気抵抗効果デバイスの別の例の要部を拡大した断面模式図である。
【図５】第１実施形態にかかる磁気抵抗効果デバイスの別の例の要部を拡大した断面模式図である。
【図６】第１実施形態にかかる磁気抵抗効果デバイスの一例であり、凸部の重心位置と開口部の重心位置及び第１端部との位置関係を変えた例の平面図である。
【図７】第１実施形態にかかる磁気抵抗効果デバイスの一例であり、凸部の重心位置と開口部の重心位置及び第１端部との位置関係を変えた例の断面模式図である。
【図８】第１実施形態にかかる磁気抵抗効果デバイスの別の例を平面視した模式図である。
【図９】第２強磁性体が凹部を有する磁気抵抗効果デバイスの断面模式図である。
【図１０】第２強磁性体が開口部も凹部も有さない磁気抵抗効果デバイスの別の例の断面模式図である。
【図１１】第１強磁性体が第２開口部を有する磁気抵抗効果デバイスの断面模式図である。
【図１２】第１強磁性体が第２凹部を有する磁気抵抗効果デバイスの断面模式図である。
【図１３】第１実施形態にかかる磁気抵抗効果デバイスの一例であり、多段形状の突出構造を備える例の要部を拡大した断面模式図である。
【図１４】第１実施形態にかかる磁気抵抗効果デバイスの別の例を平面視した模式図である。
【図１５】第１実施形態にかかる磁気抵抗効果デバイスの別の例を平面視した模式図である。
【図１６】第２実施形態にかかる、磁気抵抗効果デバイスを用いた高周波デバイスの回路構成を示した模式図である。
【図１７】第２実施形態にかかる、磁気抵抗効果デバイスを用いた高周波デバイスの別の例の回路構成を示した模式図である。
【図１８】第２実施形態にかかる、磁気抵抗効果デバイスを用いた高周波デバイスの別の例の回路構成を示した模式図である。
【図１９】実施例にかかる磁気抵抗効果デバイスを模式的に示した図である。
【図２０】実施例１に示す磁場印加機構が生じる磁場の磁場強度及び磁場の角度を示す図である。
【図２１】実施例３に示す磁場印加機構が生じる磁場の磁場強度及び磁場の角度を示す図である。
【図２２】実施例４に示す磁場印加機構が生じる磁場の磁場強度及び磁場の角度を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、磁気抵抗効果デバイスについて、図を適宜参照しながら詳細に説明する。以下の説明で用いる図面は、特徴をわかりやすくするために便宜上特徴となる部分を拡大して示している場合があり、各構成要素の寸法比率などは実際とは異なっていることがある。以下の説明において例示される材料、寸法等は一例であって、本発明はそれらに限定されるものではなく、本発明の効果を奏する範囲で適宜変更して実施することが可能である。
【００２４】
（第１実施形態）
図１は、第１実施形態にかかる磁気抵抗効果デバイスの断面模式図であり、要部の拡大図も図示している。図１に示す磁気抵抗効果デバイス１００は、磁気抵抗効果素子１０と磁場印加機構２０とを備える。
以下、図の説明において、磁気抵抗効果素子１０の積層方向をｚ方向、ｚ方向と垂直な平面の面内方向のうち任意の方向をｘ方向、ｘ方向及びｚ方向のいずれとも直交する方向をｙ方向とする。
【００２５】
＜磁気抵抗効果素子＞
磁気抵抗効果素子１０は、第１層（磁化固定層）１１と、第２層（磁化自由層）１２と、スペーサ層１３と、を有する。スペーサ層１３は、磁化固定層１１と磁化自由層１２との間に位置する。磁化固定層１１の磁化は、磁化自由層１２の磁化より動きにくく、所定の磁場環境下では一方向に固定される。磁化固定層１１の磁化の向きに対して磁化自由層１２の磁化の向きが相対的に変化することで、磁気抵抗効果素子１０として機能する。
【００２６】
以下の説明では、上記のように第１層が磁化固定層、第２層が磁化自由層の場合を例として説明する。一方で、第１層と第２層は、いずれか一方が必ず磁化固定層となっている必要はなく、第１層と第２層のいずれもが磁化自由層でもよい。この場合、第１層と第２層のいずれか一方が第１の磁化自由層となり、他方が第２の磁化自由層となる。第１層と第２層は互いの磁化方向が相対的に変化可能である。一例として、２つの磁化自由層同士がスペーサ層を介して磁気的に結合した磁気抵抗効果素子を挙げることができる。より具体的には、外部磁場が印加されない状態で２つの磁化自由層の磁化の方向が互いに反平行になるように、２つの磁化自由層同士がスペーサ層を介して磁気的に結合する例が挙げられる。
【００２７】
磁化固定層１１は、強磁性体材料で構成されている。磁化固定層１１は、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、ＮｉとＦｅの合金、ＦｅとＣｏの合金、またはＦｅとＣｏとＢの合金などの高スピン分極率材料から構成されることが好ましい。これらの材料を用いることで、磁気抵抗効果素子１０の磁気抵抗変化率が大きくなる。また磁化固定層１１は、ホイスラー合金で構成されても良い。磁化固定層１１の膜厚は、１〜１０ｎｍとすることが好ましい。
【００２８】
磁化固定層１１の磁化固定方法は、特に問わない。例えば、磁化固定層１１の磁化を固定するために磁化固定層１１に接するように反強磁性層を付加してもよい。また、結晶構造、形状などに起因する磁気異方性を利用して磁化固定層１１の磁化を固定してもよい。反強磁性層には、ＦｅＯ、ＣｏＯ、ＮｉＯ、ＣｕＦｅＳ２、ＩｒＭｎ、ＦｅＭｎ、ＰｔＭｎ、ＣｒまたはＭｎなどを用いることができる。
【００２９】
磁化自由層１２は、外部磁場もしくはスピン偏極電流によってその磁化の方向が変化可能な強磁性体材料で構成されている。
【００３０】
磁化自由層１２は、磁化自由層１２を積層する積層方向と垂直な面内方向に磁化容易軸を有する場合の材料として、ＣｏＦｅ、ＣｏＦｅＢ、ＣｏＦｅＳｉ、ＣｏＭｎＧｅ、ＣｏＭｎＳｉまたはＣｏＭｎＡｌなどを用いることができ、磁化自由層１２の積層方向に磁化容易軸を有する場合の材料として、Ｃｏ、ＣｏＣｒ系合金、Ｃｏ多層膜、ＣｏＣｒＰｔ系合金、ＦｅＰｔ系合金、希土類を含むＳｍＣｏ系合金またはＴｂＦｅＣｏ合金などを用いることができる。また、磁化自由層１２は、ホイスラー合金で構成されても良い。
【００３１】
磁化自由層１２の厚さは、１〜１０ｎｍ程度とすることが好ましい。また磁化自由層１２とスペーサ層１３との間には、高スピン分極率材料を挿入しても良い。高スピン分極率材料を挿入することによって、高い磁気抵抗変化率を得ることが可能となる。
【００３２】
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。
【００３３】
スペーサ層１３は、磁化固定層１１と磁化自由層１２の間に配置される層である。スペーサ層１３は、導電体、絶縁体もしくは半導体によって構成される層、又は、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。スペーサ層１３は、非磁性層であることが好ましい。
【００３４】
例えば、スペーサ層１３が絶縁体からなる場合は、磁気抵抗効果素子１０はトンネル磁気抵抗（ＴＭＲ：Ｔｕｎｎｅｌｉｎｇ  Ｍａｇｎｅｔｏｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ）効果素子となり、スペーサ層１３が金属からなる場合は巨大磁気抵抗（ＧＭＲ：Ｇｉａｎｔ  Ｍａｇｎｅｔｏｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ）効果素子となる。
【００３５】
スペーサ層１３として絶縁材料を適用する場合、Ａｌ２Ｏ３またはＭｇＯ等の絶縁材料を用いることができる。磁化固定層１１と磁化自由層１２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１３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効果を効率よく利用するためには、スペーサ層１３の膜厚は、０．５〜３．０ｎｍ程度が好ましい。
【００３６】
スペーサ層１３を導電材料で構成する場合、Ｃｕ、Ａｇ、Ａｕ又はＲｕ等の導電材料を用いることができる。ＧＭＲ効果を効率よく利用するためには、スペーサ層１３の膜厚は、０．５〜３．０ｎｍ程度が好ましい。
【００３７】
スペーサ層１３を半導体材料で構成する場合、ＺｎＯ、Ｉｎ２Ｏ３、ＳｎＯ２、ＩＴＯ、ＧａＯｘ又はＧａ２Ｏｘ等の材料を用いることができる。この場合、スペーサ層１３の膜厚は１．０〜４．０ｎｍ程度が好ましい。
【００３８】
スペーサ層１３として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絶縁体中に、ＣｏＦｅ、ＣｏＦｅＢ、ＣｏＦｅＳｉ、ＣｏＭｎＧｅ、ＣｏＭｎＳｉ、ＣｏＭｎＡｌ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ａｕ、Ｃｕ、ＡｌまたはＭｇなどの導体によって構成される通電点を含む構造とすることが好ましい。この場合、スペーサ層１３の膜厚は、０．５〜２．０ｎｍ程度が好ましい。
【００３９】
磁気抵抗効果素子１０の大きさは、磁気抵抗効果素子１０の平面視形状が長方形（正方形を含む）の場合、長辺を３００ｎｍ以下にすることが望ましい。磁気抵抗効果素子１０の平面視形状が長方形ではない場合は、磁気抵抗効果素子１０の平面視形状に最小の面積で外接する長方形の長辺を、磁気抵抗効果素子１０の長辺と定義する。
【００４０】
長辺が３００ｎｍ程度と小さい場合、磁化自由層１２の体積が小さくなり、高効率な強磁性共鳴現象の実現が可能となる。ここで、「平面視形状」とは、磁気抵抗効果素子１０を構成する各層の積層方向から見た形状のことである。
【００４１】
＜磁場印加機構＞
図１に示す磁場印加機構２０は、第１強磁性体２１と第２強磁性体２２とコイル２３とを備える。コイル２３は凸部２１Ａの周囲に巻回されている。コイル２３は磁束を誘起し、誘起された磁束は凸部２１Ａに集中し、対向する第２強磁性体２２に向かう磁場を形成する。図１では、コイル２３は、凸部２１Ａの周囲に渦巻き状に巻回されたスパイラルコイルである。図１では、コイル２３はｚ方向に１層としたが、２層以上に積層してもよい。
【００４２】
第１強磁性体２１及び第２強磁性体２２は、磁性体により構成されている。第１強磁性体２１及び第２強磁性体２２には、例えば、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、ＮｉとＦｅの合金、ＦｅとＣｏの合金、またはＦｅとＣｏとＢの合金などを用いることができる。コイル２３は、導電性の高い配線パターンからなり、例えば銅、アルミニウム等を用いることができる。
【００４３】
第１強磁性体２１は、第１面２１ａから突出する凸部２１Ａを備える。図１に示す第１強磁性体２１は、凸部２１Ａと主要部２１Ｂと支持部２１Ｃとからなる。主要部２１Ｂは、第１強磁性体２１の主要部であり、図１ではｘｙ面内方向に延在している部分である。支持部２１Ｃは、第１強磁性体２１と第２強磁性体２２とを繋ぐ部分であり、磁場の流れを安定化させるための部分である。凸部２１Ａは、その表面から磁束線が流れ出る又はその表面に磁束線が流れ込む部分である。また凸部２１Ａから流れ出る磁束線又は流れ込む磁束線は、第１強磁性体及び第２強磁性体から磁化自由層に印加される磁束線の主を担う。ここで「主を担う」とは、磁場の強度（磁束密度）の観点で主を担うことを意味する。凸部２１Ａは、一つに限られず複数あってもよい。図１に示す例においては、第１面２１ａは、主要部２１Ｂの第２強磁性体２２側の表面である。第１面２１ａの形状は問わない。
【００４４】
第２強磁性体２２は、第１強磁性体２１との間に磁気抵抗効果素子１０を挟む位置に配設されている。図１に示す第２強磁性体２２は開口部２５を有する。図２は、図１に示す磁気抵抗効果デバイス１００を平面視した図である。開口部２５はコイル２３の内側に形成されている。
【００４５】
＜磁気抵抗効果素子１０と磁場印加機構２０の位置関係＞
磁気抵抗効果素子１０及び磁場印加機構２０は、ｚ方向への積層プロセスにより製造されている。このような積層プロセスを経ているにも関わらず、磁場印加機構２０の各構成と磁気抵抗効果素子１０との位置関係を制御することで、磁気抵抗効果素子１０の面内方向（ｘｙ平面）に対して斜め方向の磁場を磁化自由層１２に容易に印加できる。
【００４６】
図１に示す磁気抵抗効果素子１０の磁化自由層１２は、ｚ方向から平面視した際に、凸部２１Ａの第２面２１Ａａ及び第２強磁性体２２の第３面２２ａと重畳しない部分を有する。ここで、第２面２１Ａａは、凸部２１Ａのｚ方向（磁気抵抗効果素子１０の積層方向）において磁気抵抗効果素子１０側の表面である（図１参照）。また第３面２２ａは、第２強磁性体２２のｚ方向（磁気抵抗効果素子１０の積層方向）において磁気抵抗効果素子１０側の表面である（図１参照）。第２面２１Ａａ及び第３面２２ａの形状は問わない。また磁化自由層１２の重心は、第２面２１Ａａと第３面２２ａとを結ぶ領域Ａ内に位置する。
【００４７】
磁化自由層１２を第２面２１Ａａ及び第３面２２ａに対して上記の関係を満たす位置に配置すると、第２面２１Ａａの第１端部２１Ａｅから第３面２２ａの第１端部２２ｅに向かう磁場が主に磁化自由層１２に印加される。図１に示す磁場印加機構２０において、第１端部２１Ａｅから第１端部２２ｅに向かう磁場はｘｙ平面に対して所定の角度で傾いている。そのため、磁化自由層１２に印加される磁場は、磁化自由層１２の面内方向（ｘｙ平面）に対して斜め方向となる。
【００４８】
ここで、図１において、第１端部２１Ａｅ及び第１端部２２ｅは、凸部２１Ａ及び磁化自由層１２の重心を通る線分を含む平面で切断した断面において、凸部２１Ａ及び第２強磁性体２２の磁気抵抗効果素子１０側の角部である。ここで、図１では第１端部２１Ａｅ及び第１端部２２ｅを直交する２つの線分の角部として図示した。しかしながら、実際の素子において凸部２１Ａの第２面２１Ａａと側面とはなだらかな曲面によって接続されている場合がある。この場合、その曲面の接線の面内方向（ｘｙ平面）に対する傾斜角が１０度となる部分を、第２面２１Ａａと側面との境界とする。なお、第３面２２ａについても同様とする。
【００４９】
図１に示す磁気抵抗効果デバイス１００は、磁化自由層１２の面内方向に対して斜め方向から磁場を印加するための一実施形態であり、必ずしもこの構成を満たす必要はない。例えば、図１に示す磁気抵抗効果デバイス１００は、ｚ方向から平面視した際に磁化自由層１２が第２面２１Ａａ及び第３面２２ａのいずれとも重畳しない部分を有する構成であるが、磁気抵抗効果デバイスは、磁化自由層１２がいずれか一方の面のみと重畳しない部分を有する構成でもよい。
【００５０】
図３は、本実施形態にかかる磁気抵抗効果デバイスの別の例の要部を拡大した断面模式図である。図３（ａ）に示す磁気抵抗効果デバイス１０１における磁化自由層１２は、ｚ方向から平面視で第２面２１Ａａとは重畳しない部分を有するが、第３面２２ａとは全面で重畳する。これと反対に、図３（ｂ）に示す磁気抵抗効果デバイス１０２における磁化自由層１２は、ｚ方向から平面視で第２面２１Ａａとは全面で重畳するが、第３面２２ａとは重畳しない。なお、磁化自由層１２の重心は、図３（ａ）及び図３（ｂ）のいずれにおいても、第２面２１Ａａと第３面２２ａとを結ぶ領域Ａ内に位置する。
【００５１】
図３（ａ）に示す磁気抵抗効果デバイス１０１において、第２面２１Ａａの第１端部２１Ａｅから流れ出た磁束線は、第２強磁性体２２の第３面２２ａに流れ込む。第２面２１Ａａの面積は第３面２２ａの面積より小さい。そのため磁束線は、第１端部２１Ａｅから第３面２２ａに向かって広がる方向に形成される。第１端部２１Ａｅから第３面２２ａに向かって広がる磁場は、ｘｙ平面に対して斜めの成分を有する。従って、図３（ａ）に示す磁気抵抗効果デバイス１０１においても、磁化自由層１２に対して斜め方向に磁場を印加することができる。
【００５２】
また図３（ｂ）に示す磁気抵抗効果デバイス１０２においても、第２面２１Ａａと第３面２２ａとの間の漏れ磁場は、第２面２１Ａａと第３面２２ａとを結ぶ領域Ａ内に強く生じる。例えば、図３（ｂ）において第１端部２１Ａｅと反対側の第２端部２１Ａｆから流れ出た磁束線は、第２強磁性体２２の第３面２２ａに流れ込む。磁化自由層１２の重心が領域Ａ内に存在するという条件のもとで、ｚ方向から見て磁化自由層１２と第３面２２ａとを重畳させないように配設すると、第２面２１Ａａと第３面２２ａとを結ぶ領域Ａ内に生じる磁束線が磁化自由層１２に印加される。従って、図３（ｂ）に示す磁気抵抗効果デバイス１０１においても、磁化自由層１２に対して斜め方向に磁場を印加することができる。
【００５３】
また磁化自由層１２の面内方向（ｘｙ平面）と磁場が印加される方向とのなす角（印加角度）を制御するためには、磁化自由層１２の重心を通りｚ方向に延びる第１垂線Ｃ１と凸部２１Ａ及び開口部２５との位置関係を制御することが好ましい。
【００５４】
図４及び図５は、本実施形態にかかる磁気抵抗効果デバイスの別の例の要部を拡大した断面模式図である。図４（ａ）に示す磁気抵抗効果デバイス１０３は、ｚ方向からの平面視で第１垂線Ｃ１が第２面２１Ａａ及び第３面２２ａと重畳している。図４（ｂ）に示す磁気抵抗効果デバイス１０４は、ｚ方向からの平面視で第１垂線Ｃ１が第２面２１Ａａとは重畳せず、第３面２２ａと重畳している。図５（ａ）に示す磁気抵抗効果デバイス１０５は、ｚ方向からの平面視で第１垂線Ｃ１が第２面２１Ａａと重畳し、第３面２２ａと重畳していない。図５（ｂ）に示す磁気抵抗効果デバイス１０６は、ｚ方向からの平面視で第１垂線Ｃ１が第２面２１Ａａ及び第３面２２ａのいずれとも重畳していない。
【００５５】
ｚ方向からの平面視で第１垂線Ｃ１が第２面２１Ａａ及び第３面２２ａと重畳する場合（図４（ａ））、第２面２１Ａａと第３面２２ａの最短距離の位置（第２面２１Ａａから第３面２２ａに下した垂線の位置）に磁気抵抗効果素子１０が配設されるため、磁場の印加角度は９０°に近い角度となる。なお、磁化自由層１２の一部はｚ方向から見て第２面２１Ａａと重畳しない部分を有するため、印加角度は完全に９０°にはならない。
【００５６】
またｚ方向からの平面視で第１垂線Ｃ１が第２面２１Ａａと重畳しない場合（図４（ｂ））、磁化自由層１２が第２面２１Ａａと第３面２２ａの最短距離の位置（第２面２１Ａａから第３面２２ａに下した垂線の位置）からずれた位置に配設される。そのため、印加角度を図４（ａ）の場合より小さくでき、より磁化自由層１２に対して斜め方向の磁場を印加できる。
【００５７】
またｚ方向からの平面視で第１垂線Ｃ１が第３面２２ａと重畳しない場合（図５（ａ））、第２面２１Ａａと第３面２２ａの最短距離がｘｙ平面に対して斜めになる。つまり、第２面２１Ａａと第３面２２ａとの間に生じる漏れ磁場の斜め方向の成分が増加する。そのため、印加角度を図４（ａ）の場合より小さくでき、より磁化自由層１２に対して斜め方向の磁場を印加できる。
【００５８】
最後に、ｚ方向からの平面視で第１垂線Ｃ１が第２面２１Ａａ及び第３面２２ａと重畳しない場合（図５（ｂ））は、図４（ｂ）及び図５（ａ）の構成をいずれも満たすため、印加角度はより小さくなる。その結果、磁化自由層１２に対する磁場の印加角度を４５°程度まで倒すことができる。
【００５９】
また第１垂線Ｃ１と凸部２１Ａ及び開口部２５との位置関係以外に、第２面２１Ａａと第３面２２ａとのｚ方向の距離（ｄ１）、及び、第２面２１Ａａの第１端部２１Ａｅと第３面２２ａの第１端部２２ｅのｚ方向と直交する直交方向（例えば、ｘ方向）の距離（ｄ２）によって磁化自由層１２に対する磁場の印加角度を制御してもよい。これらの距離の関係を調整することで、磁気抵抗効果素子１０の面内方向（ｘｙ平面）と磁化自由層１２に磁場が印加される方向とのなす角（印加角度）を自由に設定することができる。印加角度を４５°から８０°の範囲内にするためには、｜ｄ２／ｄ１｜≦２．５を満たすことが好ましい。
【００６０】
またこれらの関係以外に、凸部２１Ａの重心Ｃ２と開口部２５の重心Ｃ３の位置関係及びこれらと第１端部２２ｅとの位置関係を制御することで、印加角度を制御してもよい。なお、開口部２５の重心とは、開口部２５を均一な媒体で埋めたとした場合の重心位置を意味する。図６及び図７は、本実施形態にかかる磁気抵抗効果デバイスの一例であり、凸部２１Ａの重心Ｃ２と開口部２５の重心Ｃ３の位置関係及びこれらと第１端部２２ｅとの位置関係を変えた例である。図６はｚ方向から平面視した図であり、図７は凸部２１Ａの重心Ｃ２及び磁化自由層１２の重心を通る平面で切断した模式図である。
【００６１】
図６及び図７に示す磁気抵抗効果デバイス１００、１０７はいずれも、開口部２５の重心Ｃ３が凸部２１Ａの重心Ｃ２を基準に磁気抵抗効果素子１０と反対側に位置する。ここで「反対側に位置する」とは、開口部２５の重心Ｃ３と磁気抵抗効果素子１０とを結ぶ線分と直交し、凸部２１Ａの重心Ｃ２を通る直線で区切った際に、開口部２５の重心Ｃ３と磁気抵抗効果素子１０とが異なる領域に存在することを意味する。一方で、図６（ａ）及び図７（ａ）に示す磁気抵抗効果デバイス１００は、開口部２５の端部２５ｅ（第３面２２ａの第１端部２２ｅ）が、凸部２１Ａの重心Ｃ２より磁気抵抗効果素子１０側にあるのに対し、図６（ｂ）及び図７（ｂ）に示す磁気抵抗効果デバイス１０７は、開口部２５の端部２５ｅが、凸部２１Ａの重心Ｃ２より磁気抵抗効果素子１０とは反対側にある。
【００６２】
図６（ａ）及び図７（ａ）に示す磁気抵抗効果デバイス１００は、開口部２５の端部２５ｅが磁気抵抗効果素子１０側に近い。そのため、ｚ方向から見て磁気抵抗効果素子１０と第３面２２ａとが重畳しない構成にし易い。つまり、磁気抵抗効果素子１０に印加される磁場の斜め方向の成分を大きくすることができる。またｚ方向から見て凸部２１Ａが開口部２５に内包されるように配設すると、より磁気抵抗効果素子１０に印加される磁場の斜め方向の成分を大きくすることができる。
【００６３】
上述のように、本実施形態に例示した磁気抵抗効果デバイス１００〜１０７は、磁場印加機構２０が凸部２１Ａと開口部２５とを有し、これらと磁気抵抗効果素子１０との位置関係が制御されている。そのため、磁気抵抗効果素子１０及び磁場印加機構２０がｚ方向への積層プロセスにより製造されているにも関わらず、磁化自由層１２の面内方向（ｘｙ平面）に対して斜め方向に磁場を印加することができる。
【００６４】
また、本実施形態について図面を参照して詳述したが、本実施形態における各構成及びそれらの組み合わせ等は一例であり、本発明の趣旨から逸脱しない範囲内で、構成の付加、省略、置換、及びその他の変更が可能である。
【００６５】
例えば、凸部２１Ａ及び開口部２５をｚ方向から平面視した際の形状は、図２に示すような矩形に限られない。図８は、磁気抵抗効果デバイスの別の例をｚ方向から平面視した模式図である。凸部２１Ａ及び開口部２５の平面視形状は、図８（ａ）に示すように円形でもよいし、図８（ｂ）に示すように半月状でもよい。またこの他、これらの平面視形状は、楕円状、多角形状等でもよい。また図８（ｂ）に示すように凸部２１Ａと開口部２５の形状は相似形でなくてもよい。
【００６６】
凸部２１Ａ及び開口部２５の平面視形状において、開口部２５の第１側面２５ｂと凸部２１Ａの第２側面２１Ａｂとは平行であることが好ましい。ここで、第１側面２５ｂと第２側面２１Ａｂとは、ｚ方向から平面視した際に磁気抵抗効果素子１０を挟む側の側面である。図８（ａ）に示すように、凸部２１Ａ及び開口部２５の平面視形状が円形の場合は、磁気抵抗効果素子１０側の半円が第１側面２５ｂ、第２側面２１Ａｂに対応する。すなわち、平行とは平行直線又は平行曲線のいずれでもよい。
【００６７】
第１側面２５ｂと第２側面２１Ａｂとが平行な場合、第１側面２５ｂと第２側面２１Ａｂの間に形成される磁場分布が均一化する。磁場は、凸部２１Ａと第２強磁性体２２との間に形成される。第１側面２５ｂと第２側面２１Ａｂとが平行であれば、第１側面２５ｂと第２側面２１Ａｂとの距離が一定になる。従って、これらの間の磁場強度が一定になる。すなわち、磁気抵抗効果素子１０をこれらの間のいずれの位置に設けても磁気抵抗効果素子１０に印加される磁場強度は一定であり、磁気抵抗効果素子１０の位置精度を緩和できる。
【００６８】
また第１側面２５ｂ及び第２側面２１Ａｂは、図２及び図８（ｂ）に示すように、直線であることが好ましい。これらの側面が平面視直線であると、第１側面２５ｂと第２側面２１Ａｂとの間の磁場強度をより一定にできる。
【００６９】
また上述の実施形態にかかる磁気抵抗効果デバイスは、第２強磁性体２２が開口部２５を有していたが、図９に示す磁気抵抗効果デバイス１１０のように開口部２５に代えて、第３面２２ａから磁気抵抗効果素子１０と反対側に向って窪む凹部２６を設けてもよい。なお、凹部２６の重心は、開口部２５と同様に、均一な媒体で埋めた場合の重心位置とする。
【００７０】
第１強磁性体２１と第２強磁性体２２の間の磁束線は、第２面２１Ａａと第３面２２ａとの間に集中する。従って、開口部２５が凹部２６に代わっても磁束線の流れは大きく変化しない。つまり、図９に示す磁気抵抗効果デバイス１１０は、磁化自由層１２に対して斜め方向の磁場を印加することができる。また磁化自由層１２の面内方向（ｘｙ平面）と磁場が印加される方向とのなす角（印加角度）を制御するための好ましい構成についても、「開口部２５」を「凹部２６」に置き換えることで同様の構成を選択することができる。
【００７１】
また第２強磁性体２２は、開口部２５又は凹部２６を有していなくてもよい。図１０は、凹部も開口部も有さない磁気抵抗効果デバイス１１１の一例を模式的に示した断面図である。この場合、磁気抵抗効果素子１０と第２強磁性体２２の第３面２２ａとは、ｚ方向からの平面視において必ず重畳する。そのため、ｚ方向からの平面視において磁気抵抗効果素子１０の磁化自由層１２は、凸部２１Ａの第２面２１Ａａと重畳しない部分を有する必要がある。
【００７２】
第２面２１Ａａの面積は第３面２２ａの面積より小さい。そのため磁束線は、第２面２１Ａａから第３面２２ａに向かって広がっていく。すなわち、第２面２１Ａａと第３面２２ａとの間の漏れ磁場は、第２面２１Ａａと第３面２２ａとを結ぶ領域Ａ内に生じる。
【００７３】
ｚ方向から平面視において、磁気抵抗効果素子１０の第２面２１Ａａとは重畳しない部分に印加される磁場は、第２面２１Ａａから第３面２２ａに向かって広がるように生じる磁場である。この磁場は、ｘｙ平面に対して斜めの成分を有する。従って、図１０に示す磁気抵抗効果デバイス１１１においても、磁化自由層１２に対して斜め方向に磁場を印加することができる。
【００７４】
また図１１及び図１２は、本実施形態にかかる磁気抵抗効果デバイスの別の例を模式的に示した図である。図１１に示す磁気抵抗効果デバイスは、第１強磁性体２１が凸部２１Ａの外側に第２開口部２７を有する点が図１に示す磁気抵抗効果デバイス１００と異なる。また図１２に示す磁気抵抗効果デバイスは、第１強磁性体２１が第１面２１ａから磁気抵抗効果素子１０と反対側に向って窪む第２凹部２８を有する点が図１に示す磁気抵抗効果デバイス１００と異なる。第２開口部２７及び第２凹部２８は、いずれもｚ方向から見てコイル２３の内側に設けられている。
【００７５】
第１強磁性体２１が第２開口部２７又は第２凹部２８を有すると、磁気抵抗効果素子１０近傍の磁場分布が均一化し、所望の印加角度で磁気抵抗効果素子１０に磁場を印加できる。磁気抵抗効果素子１０の近傍に配設される磁性体の量を少なくすることで、磁束線の流れが一定になるためと考えられる。
【００７６】
また図１３は、本実施形態にかかる磁気抵抗効果デバイスの別の例を模式的に示した図である。図１３に示す磁気抵抗効果デバイスは、中央部に２段の段差を備える突出構造を有する。図１３（ａ）の場合、１段目（磁気抵抗効果素子１０から遠い側）の段差部から磁化自由層１２に印加される磁束線の密度は小さく、磁化自由層１２に印加される磁束線の主の流れ方向は１段目の有無で大きく変動しない。そのため、図１３（ａ）の場合は、２段目の部分が凸部２１Ａであり、一段目の部分は主要部２１Ｂに属する。これに対し、図１３（ｂ）の場合、１段目の段差部から磁化自由層１２に印加される磁束線の密度が大きく、磁化自由層１２に印加される磁束線の主の流れ方向は１段目の有無で大きく変動する。そのため、図１３（ｂ）の場合は、１段目及び２段目の部分が凸部２１Ａとなる。
【００７７】
図１３（ｂ）に示すように凸部２１Ａが多段構造の場合は、ｚ方向から平面視した際に、磁化自由層１２は、第２面２１Ａａのうち所定の部分と重畳しない部分を有することが好ましく、磁化自由層１２の重心は、第２面２１Ａａのうち所定の部分と第３面２２ａとを結ぶ領域Ａ内に位置することが好ましい。
【００７８】
例えば、主要部２１Ｂ側からｎ段目（ｎは２以上の整数）の表面（ｚ方向において磁気抵抗効果素子１０側の表面）の端部と第３面２２ａの端部との最短距離が、ｎ−１段目の表面と第３面２２ａとの最短距離より近いまたは等しい場合は、第２面２１Ａａのうち、主要部２１Ｂ側からｎ段目の表面から、ｚ方向において磁気抵抗効果素子１０に最も近い側の表面までの表面を上記の所定の部分として上記の関係を満たすことが好ましい。例えば凸部２１Ａが２段構造の場合に、主要部２１Ｂ側から２段目の表面の端部と第３面２２ａの端部との最短距離が、主要部２１Ｂ側から１段目の表面と第３面２２ａとの最短距離より近いまたは等しい場合は、主要部２１Ｂ側から２段目の表面と、ｚ方向において磁気抵抗効果素子１０に最も近い側の表面とは同じ表面になるため、主要部２１Ｂ側から２段目の表面（ｚ方向において磁気抵抗効果素子１０に最も近い側の表面）を上記の所定の部分として上記の関係を満たすことが好ましい。
【００７９】
他方、この最短距離同士の関係を満たさない場合、例えば、図１３（ｂ）の例のように、２段目の表面Ｓ２の端部（角部Ｅ１）と第３面２２ａの端部（角部Ｅ２）との最短距離が、１段目の表面Ｓ１と第３面２２ａとの最短距離より遠い場合は、１段目を含めた第２面２１Ａａ全面との間で、所定の関係を満たすことが好ましい。
【００８０】
また図１４及び図１５は、本実施形態にかかる磁気抵抗効果デバイスの別の例を模式的に示した図である。図１４及び図１５に示す磁気抵抗効果デバイスは、磁気抵抗効果素子１０を複数有する点が図２に示す磁気抵抗効果デバイス１００と異なる。
【００８１】
図１４に示す磁気抵抗効果デバイス１１２は、３つの磁気抵抗効果素子１０が一列に並んだ磁気抵抗効果素子列を有している。図１５に示す磁気抵抗効果デバイス１１２は、３つの磁気抵抗効果素子１０が一列に並んだ磁気抵抗効果素子列を３列有している。磁気抵抗効果素子列は、３つの磁気抵抗効果素子１０が、開口部２５の第１側面２５ｂと凸部２１Ａの第２側面２１Ａｂとに沿って並んで配置されている。第１側面２５ｂと第２側面２１Ａｂとは平行である。
【００８２】
図１４に示す磁気抵抗効果デバイス１１２は、それぞれの磁気抵抗効果素子１０の磁化自由層１２に対して斜め方向に磁場を印加することができる。また３つの磁気抵抗効果素子１０に印加される磁場の大きさ及び方向を略同一にできる。
【００８３】
図１５に示す磁気抵抗効果デバイス１１３は、それぞれの磁気抵抗効果素子１０の磁化自由層１２に対して斜め方向に磁場を印加することができる。またそれぞれの磁気抵抗効果素子列に、大きさ及び方向の少なくとも一方が異なる磁場を印加できる。
【００８４】
図１４及び図１５では、３つの磁気抵抗効果素子１０で一つの磁気抵抗効果素子列を形成する例を図示したが、一つの磁気抵抗効果素子列における磁気抵抗効果素子１０の数は複数であれば任意である。また磁気抵抗効果素子列の数も任意である。
【００８５】
上述のように、本実施形態にかかる磁気抵抗効果デバイスによれば、磁化自由層１２の面内方向（ｘｙ平面）に対して斜め方向に磁場を印加することができる。
【００８６】
（第２実施形態）
図１６は、第２実施形態にかかる、磁気抵抗効果デバイスを用いた高周波デバイス２００の回路構成を示した模式図である。図１６に示す高周波デバイス２００は、磁気抵抗効果素子１０と、磁場印加機構２０と、第１の信号線路３０と、直流印加端子４０とを備える。高周波デバイス２００は、第１のポート１から信号が入力され、第２のポート２から信号を出力する。
【００８７】
＜磁気抵抗効果素子、磁場印加機構＞
磁気抵抗効果素子１０と磁場印加機構２０は上述の第１実施形態にかかる磁気抵抗効果デバイスの構成を満たすものが用いられる。図１６に示す磁場印加機構２０は要部のみを図示している。磁気抵抗効果素子１０には、通電性を高めるために下部電極１４と上部電極１５とが設けられている。
【００８８】
磁場印加機構２０は、出力信号の周波数を設定できる。出力信号の周波数は、磁化自由層１２の強磁性共鳴周波数によって変化する。磁化自由層１２の強磁性共鳴周波数は、磁化自由層１２における有効磁場によって変化する。磁化自由層１２における有効磁場は、外部磁場の影響を受ける。そのため、磁場印加機構２０から磁化自由層１２に印加する外部磁場（静磁場）の大きさを変えることで、磁化自由層１２の強磁性共鳴周波数を変えることができる。
【００８９】
一方で、高周波帯域（好ましくは５ＧＨｚ以上、より好ましくは１０ＧＨｚ以上）で動作する高周波デバイス２００を得るためには、磁化自由層１２の強磁性共鳴周波数をより高周波側にシフトさせる必要がある。今回、磁化自由層１２に対して斜め方向から外部磁場を印加すると、磁化自由層１２の強磁性共鳴周波数をより高周波側にシフトできることを見出した。磁化自由層１２に対して斜め方向から外部磁場を印加できる好ましい磁場印加機構２０の構成が、第１実施形態で示した構成である。
【００９０】
＜第１のポート及び第２のポート＞
第１のポート１は、高周波デバイス２００の入力端子である。第１のポート１は、第１の信号線路３０の一端に対応する。第１のポート１に交流信号源（図示略）を接続することで、高周波デバイス２００に交流信号（高周波信号）を印加できる。高周波デバイス２００に印加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。
【００９１】
第２のポート２は、高周波デバイス２００の出力端子である。第２のポート２は、磁気抵抗効果素子１０から出力する信号を伝える出力信号線路（第２の信号線路）５０の一端に対応する。
【００９２】
＜第１の信号線路＞
図１６における第１の信号線路３０は、一端が第１のポート１に接続されている。また、高周波デバイス２００は、第１の信号線路３０の他端が基準電位端子３２を介して基準電位に接続されて用いられる。図１６では、基準電位としてグラウンドＧに接続している。グラウンドＧは高周波デバイス２００の外部のものとすることができる。第１のポート１に入力される高周波信号とグラウンドＧとの電位差に応じて、第１の信号線路３０内に高周波電流が流れる。第１の信号線路３０内に高周波電流が流れると、第１の信号線路３０から高周波磁場が発生する。磁気抵抗効果素子１０の磁化自由層１２には、この高周波磁場が印加される。
【００９３】
第１の信号線路３０は、一本の信号線路に限られず、複数本の信号線路でもよい。この場合、各信号線路から発生する高周波磁場が磁気抵抗効果素子１０の位置で強めあう位置に、複数の信号線路を配設することが好ましい。
【００９４】
＜出力信号線路、線路＞
出力信号線路５０は、磁気抵抗効果素子１０から出力された信号を伝播する。磁気抵抗効果素子１０から出力される信号は、磁化自由層１２の強磁性共鳴を利用して選択された周波数の信号である。図１６における出力信号線路５０は、一端が磁気抵抗効果素子１０に接続され、他端が第２のポート２に接続されている。すなわち、図１における出力信号線路５０は、磁気抵抗効果素子１０と第２のポート２とを繋ぐ。
【００９５】
また、電源４１、出力信号線路５０、磁気抵抗効果素子１０、線路５１、グラウンドＧによる閉回路を構成する部分と第２のポート２との間の出力信号線路５０（一例として、インダクタ４２の出力信号線路５０への接続箇所と第２のポート２との間の出力信号線路５０）には、コンデンサを設けてもよい。当該部分にコンデンサを設けることで、第２のポート２から出力される出力信号に、電流の不変成分が加わることを避けることができる。
【００９６】
線路５１は、一端が磁気抵抗効果素子１０に接続されている。また、高周波デバイス２００は、線路５１の他端が基準電位端子５２を介して基準電位に接続されて用いられる。図１６では線路５１を、第１の信号線路３０の基準電位と共通のグラウンドＧに接続しているが、その他の基準電位に接続してもよい。回路構成を簡便にするためには、第１の信号線路３０の基準電位と線路５１の基準電位とは共通していることが好ましい。
【００９７】
各線路及びグラウンドＧの形状は、マイクロストリップライン（ＭＳＬ）型やコプレーナウェーブガイド（ＣＰＷ）型に規定することが好ましい。マイクロストリップライン（ＭＳＬ）型やコプレーナウェーブガイド（ＣＰＷ）型に設計する場合、線路の特性インピーダンスと、回路系のインピーダンスとが等しくなるように、線路幅やグラウンド間距離を設計することが好ましい。このように設計することによって線路の伝送損失を抑えることができる。
【００９８】
＜直流印加端子＞
直流印加端子４０は、電源４１に接続され、磁気抵抗効果素子１０の積層方向に直流電流又は直流電圧を印加する。本明細書において直流電流とは、時間によって方向が変化しない電流であり、時間によって大きさが変化する電流を含む。また、直流電圧とは、時間によって方向が変化しない電圧であり、時間によって大きさが変化する電圧も含む。電源４１は直流電流源でも、直流電圧源でもよい。
【００９９】
電源４１は、一定の直流電流を発生可能な直流電流源でも、一定の直流電圧を発生可能な直流電圧源でもよい。また、電源４１は、発生する直流電流値の大きさが変化可能な直流電流源でもよく、発生する直流電圧値の大きさが変化可能な直流電圧源でもよい。
【０１００】
磁気抵抗効果素子１０に印加される電流の電流密度は、磁気抵抗効果素子１０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１０の発振閾値電流密度とは、この値以上の電流密度の電流が印加されることにより、磁気抵抗効果素子１０の磁化自由層１２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１０が発振する（磁気抵抗効果素子１０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。
【０１０１】
直流印加端子４０と出力信号線路５０との間には、インダクタ４２が配設されている。インダクタ４２は、電流の高周波成分をカットし、電流の不変成分を通す。インダクタ４２により磁気抵抗効果素子１０から出力された出力信号（高周波信号）は第２のポート２に効率的に流れる。またインダクタ４２により電流の不変成分は、電源４１、出力信号線路５０、磁気抵抗効果素子１０、線路５１、グラウンドＧという閉回路を流れる。
【０１０２】
インダクタ４２には、チップインダクタ、パターン線路によるインダクタ、インダクタ成分を有する抵抗素子等を用いることができる。インダクタ４２のインダクタンスは１０ｎＨ以上であることが好ましい。
【０１０３】
＜高周波デバイスの機能＞
高周波デバイス２００に第１のポート１から高周波信号が入力されると、高周波信号に対応する高周波電流が第１の信号線路３０内を流れる。第１の信号線路３０内を流れる高周波電流により発生する高周波磁場が、磁気抵抗効果素子１０の磁化自由層１２に印加される。
【０１０４】
磁化自由層１２の磁化は、第１の信号線路３０により磁化自由層１２に印加された高周波磁場の周波数が、磁化自由層１２の強磁性共鳴周波数の近傍の場合に大きく振動する。この現象が、強磁性共鳴現象である。
【０１０５】
磁化自由層１２の磁化の振動が大きくなると、磁気抵抗効果素子１０における抵抗値変化が大きくなる。例えば直流印加端子４０から一定の直流電流が磁気抵抗効果素子１０に印加される場合には、磁気抵抗効果素子１０の抵抗値変化は、下部電極１４と上部電極１５との間の電位差の変化として第２のポート２から出力される。また、例えば直流印加端子４０から一定の直流電圧が磁気抵抗効果素子１０に印加される場合には、磁気抵抗効果素子１０の抵抗値変化は、下部電極１４と上部電極１５との間を流れる電流値の変化として第２のポート２から出力される。
【０１０６】
すなわち、第１のポート１から入力された高周波信号の周波数が磁化自由層１２の強磁性共鳴周波数近傍の場合は、磁気抵抗効果素子１０の抵抗値の変動量が大きく、第２のポート２から大きな信号が出力される。これに対し、高周波信号の周波数が磁化自由層１２の強磁性共鳴周波数から外れている場合は、磁気抵抗効果素子１０の抵抗値の変動量が小さく、第２のポート２から信号がほとんど出力されない。すなわち、高周波デバイス２００は特定の周波数の高周波信号を選択的に通過させることができる高周波フィルタとして機能する。
【０１０７】
＜他の用途＞
また上記では高周波デバイスを高周波フィルタとして用いる場合を例に提示したが、磁気抵抗効果デバイスはアイソレータ、フェイズシフタ、増幅器（アンプ）等の高周波デバイスとしても利用できる。
【０１０８】
高周波デバイスをアイソレータとして用いる場合は、第２のポート２から信号を入力する。第２のポート２から信号を入力しても第１のポート１から出力されることはないため、アイソレータとして機能する。
【０１０９】
また高周波デバイスをフェイズシフタとして用いる場合は、出力される周波数帯域が変化する場合において、出力される周波数帯域の任意の１点の周波数に着目する。出力される周波数帯域が変化する際に、特定の周波数における位相は変化するため、フェイズシフタとして機能する。
【０１１０】
また高周波デバイスを増幅器として用いる場合は、電源４１から印加する直流電流又は直流電圧を所定の大きさ以上にする。このようにすることで、第１のポート１から入力される信号より第２のポート２から出力される信号が大きくなり、増幅器として機能する。
【０１１１】
上述のように、第２実施形態にかかる高周波デバイス２００は、高周波フィルタ、アイソレータ、フェイズシフタ、増幅器等の高周波デバイスとして機能できる。
【０１１２】
また図１６では磁気抵抗効果素子１０を一つの場合を例に図示したが、磁気抵抗効果素子１０を複数有してもよい。この場合、複数の磁気抵抗効果素子１０は互いに並列接続されていてもよいし、直列接続されていてもよいし、並列接続と直列接続とを組み合わせて接続してもよい。例えば、強磁性共鳴周波数の異なる磁気抵抗効果素子１０を複数利用することで、選択周波数の帯域（通過周波数帯域）を広くできる。また一つの磁気抵抗効果素子から出力された出力信号を出力する出力信号線路５０で発生した高周波磁場を別の磁気抵抗効果素子に印加する構成としてもよい。このような構成にすると、出力される信号が複数回に渡ってフィルタリングされる。したがって、高周波信号のフィルタリング精度を高めることができる。
【０１１３】
また磁気抵抗効果素子１０を複数設ける場合、図１４及び図１５に示すように磁気抵抗効果素子１０を配置してもよい。Ｚ方向から平面視した際に、複数の磁気抵抗効果素子１０が、開口部２５の第１側面２５ｂと凸部２１Ａの第２側面２１Ａｂとに沿って並んで配置された磁気抵抗効果素子列をなすように、磁気抵抗効果素子１０を配置する。それぞれの磁気抵抗効果素子１０は互いに並列接続されていてもよいし、直列接続されていてもよいし、並列接続と直列接続とを組み合わせて接続してもよい。
【０１１４】
上述のように図１４の構成の場合、それぞれの磁気抵抗効果素子１０の磁化自由層１２に対して略同一の大きさ及び方向の磁場を印加できる。同じ特性の磁気抵抗効果素子１０が並列または直列に接続されると、高周波デバイスの出力のＳ／Ｎ比が向上する。それぞれの磁気抵抗効果素子１０からの出力信号は同位相であり互いに強め合う関係にある一方で、ノイズの位相はランダムであり出力信号ほど強め合うことは無いためである。また磁気抵抗効果素子１０が並列または直列に接続されることで、それぞれの磁気抵抗効果素子１０に印加される電流又は電圧が小さくなり、磁気抵抗効果素子１０の耐電流性又は耐電圧性が向上する。
【０１１５】
また図１５の構成の場合、異なる磁気抵抗効果素子列のそれぞれの磁気抵抗効果素子１０の磁化自由層１２に対して大きさ及び方向のうち少なくとも一方が異なる磁場を印加できる。それぞれの磁気抵抗効果素子１０に印加される磁場を異なるものとし、それぞれの磁気抵抗効果素子１０の強磁性共鳴周波数を異なるものとすることで、高周波デバイスの帯域幅を広げることができる。また磁気抵抗効果素子１０が並列または直列に接続されることで、それぞれの磁気抵抗効果素子１０に印加される電流又は電圧が小さくなり、磁気抵抗効果素子１０の耐電流性又は耐電圧性が向上する。
【０１１６】
ここで、図１６に示す高周波デバイス２００は、第１の信号線路３０からの高周波磁場を磁化自由層１２に印加することで駆動する磁場駆動型の高周波デバイスである。高周波デバイスは、磁場駆動型に限られず、電流駆動型でもよい。図１７は、第２実施形態にかかる磁気抵抗効果デバイスを用いた電流駆動型の高周波デバイスの回路構成を示した模式図である。
【０１１７】
図１７に示す高周波デバイス３００は、磁気抵抗効果素子１０と、磁場印加機構２０と、直流印加端子４０と、入力信号線路６０と、出力信号線路７０とを備える。図１７においても、磁場印加機構２０は要部のみを図示している。また図１６に示す高周波デバイス２００と同様の構成については、同様の符号を付す。入力信号線路６０は、第１のポート１と上部電極１５の間の配線であり、出力信号線路７０は、第２のポート２と下部電極１４の間の配線である。
【０１１８】
高周波デバイス３００は、第１のポート１から信号が入力され、第２のポート２から信号を出力する。図１７に示す高周波デバイス３００では、磁気抵抗効果素子１０の積層方向に電流を流すことで生じるスピントランスファートルクにより磁化自由層１２の磁化が振動する。入力される高周波信号が、磁化自由層１２の強磁性共鳴周波数（この場合、磁気抵抗効果素子１０のスピントルク共鳴周波数ともいう）の近傍の場合、磁化自由層１２の磁化は大きく振動する。磁化自由層１２の磁化が周期的に振動することで、磁気抵抗効果素子１０の抵抗値が周期的に変化する。
【０１１９】
つまり第１のポート１から入力された高周波信号の周波数が磁化自由層１２の強磁性共鳴周波数近傍の場合は、磁気抵抗効果素子１０の抵抗値の変動量が大きく、第２のポート２から大きな信号が出力される。これに対し、高周波信号の周波数が磁化自由層１２の強磁性共鳴周波数から外れている場合は、磁気抵抗効果素子１０の抵抗値の変動量が小さく、第２のポート２から信号がほとんど出力されない。すなわち、高周波デバイス３００も特定の周波数の高周波信号を選択的に通過させることができる高周波フィルタとして機能できる。
【０１２０】
図１７における高周波デバイス３００においても、磁場印加機構２０により出力信号の周波数を設定できる。磁場印加機構２０は、磁気抵抗効果素子１０に対して斜め方向から外部磁場を印加できる。そのため、磁化自由層１２の強磁性共鳴周波数をより高周波側に設定できる。
【０１２１】
上述のように本実施形態にかかる高周波デバイス２００、３００によれば、磁化自由層１２に斜め方向から磁場を印加することができる。従って、磁化自由層１２の強磁性共鳴周波数をより高周波側にシフトさせることができ、高周波で駆動できる高周波デバイスを実現できる。
【０１２２】
以上、本発明の実施形態について図面を参照して詳述したが、各実施形態における各構成及びそれらの組み合わせ等は一例であり、本発明の趣旨から逸脱しない範囲内で、構成の付加、省略、置換、及びその他の変更が可能である。
【０１２３】
例えば、第１の信号線路３０が、磁気抵抗効果素子１０に接続された下部電極１４又は上部電極１５を兼ねてもよい。図１８は、第１の信号線路３０が、磁気抵抗効果素子１０に接続された上部電極１５を兼ねる高周波デバイスの模式図である。図１８に示す高周波デバイスは、第１の信号線路３０が、磁気抵抗効果素子１０の磁化自由層１２に接続されている。この場合、第１の信号線路３０内を流れる高周波電流により発生し磁化自由層１２に印加される高周波磁場を利用して、磁化自由層１２の磁化を振動させることができる。また、第１の信号線路３０から磁気抵抗効果素子１０の積層方向に流れる高周波電流により生じるスピントランスファートルクを利用して磁化自由層１２の磁化を振動させてもよい。また、第１の信号線路３０の上部電極１５に相当する部分を流れる高周波電流の流れる向きと直交する方向に生じるスピン流によるスピンオービットトルクを利用して、磁化自由層１２の磁化を振動させてもよい。つまり、これら高周波磁場、スピントランスファートルクおよびスピンオービットトルクのうち少なくとも１つを利用して、磁化自由層１２の磁化を振動させることができる。
【０１２４】
また高周波デバイス２００、３００において、直流印加端子４０は、インダクタ４２とグラウンドＧとの間に接続されてもよいし、上部電極１５とグラウンドＧとの間に接続してもよい。
【０１２５】
また、上記実施形態におけるインダクタ４２にかえて、抵抗素子を用いてもよい。この抵抗素子は、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いずれでもよい。この抵抗素子の抵抗値は、出力信号線路５０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、出力信号線路５０の特性インピーダンスが５０Ωであり、抵抗素子の抵抗値が５０Ωの場合は、４５％の高周波電力が抵抗素子によりカットできる。また出力信号線路５０の特性インピーダンスが５０Ωであり、抵抗素子の抵抗値が５００Ωの場合は、９０％の高周波電力を抵抗素子によりカットできる。この場合でも、磁気抵抗効果素子１０から出力された出力信号を第２のポート２に効率的に流すことができる。
【０１２６】
また、上記実施形態において、直流印加端子４０に接続される電源４１が、電流の高周波成分をカットすると同時に電流の不変成分を通す機能を有する場合、インダクタ４２は無くても良い。この場合でも、磁気抵抗効果素子１０から出力された出力信号を第２のポート２に効率的に流すことができる。
【０１２７】
本実施形態にかかる磁気抵抗効果デバイスは、磁気抵抗効果素子に直流電流を印加することで磁化自由層の磁化に振動が発生するスピントルク発振効果を用いた発振器にも適用可能である。また本実施形態にかかる磁気抵抗効果デバイスは、磁気抵抗効果素子に高周波電流（交流電流）を印加した際に、磁化自由層の磁化が振動することに起因して直流電圧が発生するスピントルクダイオード効果を用いた整流器や検波器にも適用可能である。
【０１２８】
またここでは磁気抵抗効果デバイスの一例として高周波デバイスとして用いることを記載したが、磁気抵抗効果素子の積層方向・積層面に対して斜めに磁場を印加することが有用であれば、磁気センサなどの他のデバイスにも適用可能である。
【実施例】
【０１２９】
（実施例１）
図１９に示すような磁場印加機構を用いた場合に、所定の位置における磁場強度及びその位置おける磁場の角度をシミュレーションにより求めた。
磁場印加機構は、矩形の凸部２１Ａを備える第１強磁性体２１と、矩形の開口部２５を有する第２強磁性体２２と、凸部２１Ａの周囲を巻回するコイル２３とからなる。第１強磁性体２１及び第２強磁性体２２の平面視の形状は、８０μｍ×８０μｍの矩形とした。また凸部２１Ａの平面視の形状は２．５μｍ×５μｍの矩形とし、凸部２１Ａの第１面２１ａからの高さを７５０ｎｍとした。また開口部２５の平面視の形状は６μｍ×１０μｍとした。第１強磁性体２１の凸部２１Ａは、平面視で開口部２５と重畳し、内包されている。またコイル２３の厚みは４２０ｎｍとし、凸部２１Ａの周囲を３０周巻いた。
【０１３０】
凸部２１Ａの第２面２１Ａａと第２強磁性体２２の第３面２２ａとのｚ方向の距離ｄ１は８００ｎｍ、第２面２１Ａａの第１端部２１Ａｅと第３面２２ａの第１端部２２ｅとのｘ方向の距離ｄ２は８００ｎｍである。そして、第２面２１Ａａの第１端部２１Ａｅから第３面２２ａの第１端部２２ｅに向かう斜め方向に沿った位置の磁場強度及び磁場の角度を求めた。磁場強度及び磁場の角度は、第２面２１Ａａの第１端部２１Ａｅからのｘ方向の距離とｚ方向の距離とが同じになる位置で求めた。ｙ方向の位置は、凸部２１Ａの重心のｙ方向位置と同じである。
【０１３１】
図２０は、実施例１の配置において第２面２１Ａａの第１端部２１Ａｅから第３面２２ａの第１端部２２ｅに向かう斜め方向に沿った位置の磁場強度と、磁場の角度を示す図である。横軸は、第２面２１Ａａの第１端部２１Ａｅからのｘ方向の距離又はｚ方向の距離であり、縦軸は磁場強度又は磁場の角度である。磁場の角度はｘｙ平面に対する角度である。図２０に示すように、磁化自由層１２の重心をこれらの位置に配置すると、４５°〜５５°程度の範囲の斜め方向から磁化自由層１２に対して磁場を印加することができる。
【０１３２】
（実施例２）
実施例２では、凸部２１Ａの第２面２１Ａａと第２強磁性体２２の第３面２２ａとのｚ方向の距離ｄ１を８００ｎｍで固定し、第２面２１Ａａの第１端部２１Ａｅと第３面２２ａの第１端部２２ｅとのｘ方向の距離ｄ２を変更した際に、磁化自由層１２に印加される磁場の印加角度を求めた。実施例２−１及び実施例２−２では、第１垂線Ｃ１が、第２面２１Ａａの第１端部２１Ａｅと第３面２２ａの第１端部２２ｅとの間のｘ方向の中点位置を通るように設定した。実施例２−３〜２−７では、第１垂線Ｃ１が第２面２１Ａａの第１端部２１Ａｅと同じ位置とした。また磁化自由層１２のｚ方向の重心位置は、第２面２１Ａａ及び第３面２２ａからそれぞれ４００ｎｍの位置とした。磁化自由層１２のｙ方向の重心位置は、凸部２１Ａの重心のｙ方向位置と同じである。その他の条件は、実施例１と同じとし、磁化自由層１２の重心位置における磁場の角度を求めた。その結果を、表１に示す。距離ｄ２は、凸部２１Ａの第２面２１Ａａと第２強磁性体２２の第３面２２ａが重畳する場合をマイナスとして表記する。
【０１３３】
【表１】
2019102116.tif 000003
【０１３４】
上記表１に示すように、第２面２１Ａａの第１端部２１Ａｅと第３面２２ａの第１端部２２ｅとのｘ方向の距離ｄ２を変更することで、磁化自由層１２に印加する磁場の印加角度を自由に設計することができる。また、｜ｄ２／ｄ１｜≦２．５を満たすようにすることで、印加角度を４５°から８０°の範囲内にすることができる。
【０１３５】
（実施例３）
実施例３では、実施例２と同様に、凸部２１Ａの第２面２１Ａａと第２強磁性体２２の第３面２２ａとのｚ方向の距離ｄ１を８００ｎｍで固定し、第２面２１Ａａの第１端部２１Ａｅと第３面２２ａの第１端部２２ｅとのｘ方向の距離ｄ２を変更した。凸部２１Ａの第２面２１Ａａと第２強磁性体２２の第３面２２ａとはｚ方向から見て重畳しないものとし、その距離ｄ２を０．３μｍ（実施例３−１）、０．６μｍ（実施例３−２）、０．８μｍ（実施例３−３）、１．０μｍ（実施例３−４）とした。そしてｘ方向の位置によって（ｚ方向の位置は、第２面２１Ａａ及び第３面２２ａから４００ｎｍの位置で固定）、磁場強度及び磁場の角度がどのように変化するかを確認するために、第２面２１Ａａの第１端部２１Ａｅから第３面２２ａの第１端部２２ｅの方向に距離ｄ２の２．０倍の距離の範囲における磁場強度及び磁場の角度を求めた。その他の条件は実施例１と同様にした。
【０１３６】
図２１は、実施例３に示す磁場印加機構が生じる磁場の磁場強度及び磁場の角度を示す図である。横軸は第２面２１Ａａの第１端部２１Ａｅからのｘ方向の距離を、第２面２１Ａａの第１端部２１Ａｅと第３面２２ａの第１端部２２ｅとのｘ方向の距離ｄ２で規格化した値である。縦軸は図２１（ａ）においては磁場強度であり、図２１（ｂ）においては磁場の角度である。
【０１３７】
図２１に示すように、磁化自由層１２の重心を設置するｘ方向の位置を変えることで、磁化自由層１２に印加される磁場の印加角度を変えることができる。また凸部２１Ａの第２面２１Ａａの第１端部２１Ａｅからの距離が距離ｄ２の１．０倍を超えると磁場強度が低下する。凸部２１Ａの第２面２１Ａａの第１端部２１Ａｅからの距離が距離ｄ２の１．０倍を超える位置に磁化自由層１２の重心を設置するということは、第３面２２ａと磁化自由層１２とがｚ方向から見て少なくとも一部で重畳していることを意味する。
【０１３８】
（実施例４）
実施例４では、第２面２１Ａａの第１端部２１Ａｅと第３面２２ａの第１端部２２ｅとのｘ方向の距離ｄ２を８００ｎｍで固定し、凸部２１Ａの第２面２１Ａａと第２強磁性体２２の第３面２２ａとのｚ方向の距離ｄ１を変更した。凸部２１Ａの第２面２１Ａａと第２強磁性体２２の第３面２２ａとはｚ方向から見て重畳しないものとした。距離ｄ１は、０．３μｍ（実施例４−１）、０．６μｍ（実施例４−２）、０．８μｍ（実施例４−３）、１．０μｍ（実施例４−４）とした。そしてｚ方向の位置によって（ｘ方向の位置は、第２面２１Ａａの第１端部２１Ａｅ及び第３面２２ａの第１端部２２ｅから４００ｎｍの位置で固定）、磁場強度及び磁場の角度がどのように変化するかを確認するために、第２面２１Ａａから第３面２２ａまでのｚ方向の範囲における磁場強度及び磁場の角度を求めた。その他の条件は実施例１と同様にした。
【０１３９】
図２２は、実施例４に示す磁場印加機構が生じる磁場の磁場強度及び磁場の角度を示す図である。横軸は第２面２１Ａａからのｚ方向の距離をｚ方向の距離ｄ１で規格化した値である。縦軸は図２２（ａ）においては磁場強度であり、図２２（ｂ）においては磁場の角度である。図２２に示す各位置に磁化自由層１２の重心を配置することで、実施例４−１〜４−４のいずれにおいても、磁化自由層１２に斜め方向の磁場を印加することができる。
【符号の説明】
【０１４０】
１  第１のポート
２  第２のポート
１０  磁気抵抗効果素子
１１  磁化固定層
１２  磁化自由層
１３  スペーサ層
２０  磁場印加機構
２１  第１強磁性体
２１ａ  第１面
２１Ａ  凸部
２１Ａａ  第２面
２１Ａｅ  第１端部
２１Ｂ  平面部
２１Ｃ  支持部
２２  第２強磁性体
２２ａ  第３面
２２ｅ  第１端部
２３  コイル
２５  開口部
２６  凹部
２７  第２開口部
２８  第２凹部
３０  第１の信号線路
３２、５２  基準電位端子
４０  直流印加端子
４１  電源
４２  インダクタ
５０  出力信号線路（第２の信号線路）
５１  線路
６０  入力信号線路
７０  出力信号線路
１００、１０１、１０２、１０３、１０４、１０５、１０６、１０７、１１０、１１１、１１２、１１３  磁気抵抗効果デバイス
２００、３００  高周波デバイス
Ａ  領域
Ｃ１  第１垂線
Ｃ２、Ｃ３  重心
【図１】
2019102116.tif 000004
【図２】
2019102116.tif 000005
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
2019102116.tif 000009
【図７】
2019102116.tif 000010
【図８】
2019102116.tif 000011
【図９】
2019102116.tif 000012
【図１０】
2019102116.tif 000013
【図１１】
2019102116.tif 000014
【図１２】
2019102116.tif 000015
【図１３】
2019102116.tif 000016
【図１４】
2019102116.tif 000017
【図１５】
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【図１６】
2019102116.tif 000019
【図１７】
2019102116.tif 000020
【図１８】
2019102116.tif 000021
【図１９】
2019102116.tif 000022
【図２０】
2019102116.tif 000023
【図２１】
2019102116.tif 000024
【図２２】
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