(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁気抵抗効果素子と、前記磁気抵抗効果素子に電流または電圧を印加するための第一の電極及び第二の電極と、前記磁気抵抗効果素子に磁場を印加することが可能な環状の金属磁性体を有し、
前記金属磁性体は第一の端部と第二の端部とを有し、
前記磁気抵抗効果素子は前記第一および第二の端部の間の磁場が印加され、
前記金属磁性体における前記第一の端部の側の第一部分は前記第二の電極に比較して前記第一の電極とより強く第一の電気的接続により電気的に接続され、
前記金属磁性体における前記第二の端部の側の第二部分は前記第一の電極に比較して前記第二の電極とより強く第二の電気的接続により電気的に接続され、
前記第一及び第二の電気的接続の少なくとも一つは容量結合であり、
前記第一部分および前記第一の電極と電気的に接続された第一の金属突起部を有し、
前記第一の金属突起部と前記第一の電極との距離は、前記第一部分と前記第一の電極との距離よりも短く、前記第一の金属突起部と前記第二の電極との距離よりも短い
ことを特徴とする磁気抵抗効果デバイス。
【請求項２】
前記第二部分および前記第二の電極と電気的に接続された第二の金属突起部を有し、
前記第二の金属突起部と前記第二の電極との距離は、前記第二部分と前記第二の電極との距離よりも短く、前記第二の金属突起部と前記第一の電極との距離よりも短い
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】
前記第一の金属突起部は非磁性金属である
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】
前記第二の金属突起部は非磁性金属である
ことを特徴とする請求項２に記載の磁気抵抗効果デバイス。
【請求項５】
磁気抵抗効果素子と、前記磁気抵抗効果素子に電流または電圧を印加するための第一の電極及び第二の電極と、前記磁気抵抗効果素子に磁場を印加することが可能な環状の金属磁性体を有し、
前記金属磁性体は第一の端部と第二の端部とを有し、
前記磁気抵抗効果素子は前記第一および第二の端部の間の磁場が印加され、
前記金属磁性体における前記第一の端部の側の第一部分は前記第二の電極に比較して前記第一の電極とより強く第一の電気的接続により電気的に接続され、
前記金属磁性体における前記第二の端部の側の第二部分は前記第一の電極に比較して前記第二の電極とより強く第二の電気的接続により電気的に接続され、
前記第一及び第二の電気的接続の少なくとも一つは容量結合であり、
前記第一部分および前記第一の電極と電気的に接続された第一の磁束ガイド用金属磁性体を有し、
前記第一の磁束ガイド用金属磁性体の一方の端部は、前記第一の端部よりも前記磁気抵抗効果素子に近い位置に配置され、
前記磁気抵抗効果素子は前記第一の磁束ガイド用金属磁性体を介して前記磁場が印加されることを特徴とする磁気抵抗効果デバイス。
【請求項６】
前記第一の磁束ガイド用金属磁性体および前記第一の電極と電気的に接続された第三の金属突起部を有し、
前記第一の電極と前記第三の金属突起部との距離は、前記第一の電極と前記第一の磁束ガイド用金属磁性体との距離よりも短く、前記第二の電極と前記第三の金属突起部との距離よりも短い
ことを特徴とする請求項５に記載の磁気抵抗効果デバイス。
【請求項７】
前記第二部分および前記第二の電極と電気的に接続された第二の磁束ガイド用金属磁性体を有し、
前記第二の磁束ガイド用金属磁性体の一方の端部は、前記第二の端部よりも前記磁気抵抗効果素子に近い位置に配置され、
前記磁気抵抗効果素子は前記第二の磁束ガイド用金属磁性体を介して前記磁場が印加されることを特徴とする
請求項５または６に記載の磁気抵抗効果デバイス。
【請求項８】
前記第二の磁束ガイド用金属磁性体および前記第二の電極と電気的に接続された第四の金属突起部を有し、
前記第二の電極と前記第四の金属突起部との距離は、前記第二の電極と前記第二の磁束ガイド用金属磁性体との距離よりも短く、前記第一の電極と前記第四の金属突起部との距離よりも短い
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】
前記第三の金属突起部は非磁性金属である
ことを特徴とする請求項６に記載の磁気抵抗効果デバイス。
【請求項１０】
前記第四の金属突起部は非磁性金属である
ことを特徴とする請求項８に記載の磁気抵抗効果デバイス。
【請求項１１】
前記金属磁性体に電流線が巻き線されていて、前記電流線に通電する電流の強度を変化させることで前記磁場の強度を調整できる
ことを特徴とする請求項１から１０のいずれか一つ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用いた磁気抵抗効果デバイスに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、磁気抵抗効果素子によるマイクロ波発振と電磁波の受信が研究されている。例えば、特許文献１においては、磁気抵抗効果素子であるＣＣＰ―ＣＰＰ（Ｃｕｒｒｅｎｔ  Ｃｏｎｆｉｎｅｄ  Ｐａｔｈ−Ｃｕｒｒｅｎｔ  Ｐｅｒｐｅｎｄｉｃｕｌａｒ  ｔｏ  Ｐｌａｎｅ）発振素子に直流電流と磁場を印加すると、ＣＣＰ―ＣＰＰ発振素子は発振することが開示されている。特許文献２においては、磁気抵抗効果素子に交流電流と磁場を印加すると、磁気抵抗効果素子は直流成分を出力し、交流信号の受信作用を示すことが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−１２４３４０号公報
【特許文献２】特開２００８−１７０４１６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ＣＣＰ−ＣＰＰ発振素子に磁場印加機構とアンテナを接続して受信器または送信器を構成すれば、それを無線通信などへ応用することができる。しかしながら従来技術においては、ＣＣＰ−ＣＰＰ発振素子に磁場印加機構とアンテナとを共に接続する必要があるので、ＣＣＰ−ＣＰＰ発振素子を用いた受信器または送信器は小型化が困難といった課題があった。小型高密度実装が進むモバイル端末内などにおいて、受信器または送信器の小型化は重要である。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記目的を達成するため、本発明の第１の態様では、磁気抵抗効果素子と、前記磁気抵抗効果素子に電流または電圧を印加するための第一の電極及び第二の電極と、前記磁気抵抗効果素子に磁場を印加することが可能な環状の金属磁性体を有し、前記金属磁性体は第一の端部と第二の端部とを有し、前記磁気抵抗効果素子は前記第一および第二の端部の間の磁場が印加され、前記金属磁性体における前記第一の端部の側の第一部分は前記第二の電極に比較して前記第一の電極とより強く第一の電気的接続により電気的に接続され、前記金属磁性体における前記第二の端部の側の第二部分は前記第一の電極に比較して前記第二の電極とより強く第二の電気的接続により電気的に接続され、前記第一及び第二の電気的接続の少なくとも一つは容量結合であることを特徴とする磁気抵抗効果デバイスを提供する。
【０００６】
この第１の態様により、本発明の磁気抵抗効果デバイスによれば、環状の金属磁性体により、第一および第二の端部間に生じる磁場を磁気抵抗効果素子に印加することができる。また、金属磁性体における第一部分は第二の電極に比較して第一の電極とより強く電気的に接続され、第二部分は第一の電極に比較して第二の電極とより強く電気的に接続されているので、環状の金属磁性体により電磁波を受信した際に第一部分と第二部分との間に発生する交流電圧を、第一部分と第一の電極との第一の電気的接続と、第二部分と第二の電極との第二の電気的接続によって、第一の電極と第二の電極との間に印加でき、交流電圧を磁気抵抗効果素子に効率的に印加することができる。さらに、磁場と交流電圧が印加されることで磁気抵抗効果素子から発生する直流出力は、容量結合によって直流的には絶縁された環状の金属磁性体側へ流出することなく、第一の電極と第二の電極とから取り出すことができる。つまり、本発明の磁気抵抗効果デバイスは受信器として動作する。
【０００７】
一方で、以下に説明するように、磁気抵抗効果デバイスは送信器としても動作する。第一の電極と第二の電極との間に直流電流を印加すると、直流電流は容量結合によって直流的には絶縁された環状の金属磁性体側へ流出することなく、磁気抵抗効果素子に印加される。磁場と直流電流が印加されることで磁気抵抗効果素子は発振し、第一部分は第二の電極に比較して第一の電極とより強く電気的に接続され、第二部分は第一の電極に比較して第二の電極とより強く電気的に接続されているので、磁気抵抗効果素子の発振によって第一の電極と第二の電極との間に発生した交流電圧を、第一部分と第二部分との間に印加できる。第一部分と第二部分の間に印加された交流電圧により、環状の金属磁性体はアンテナとして発振出力を電磁波として送信できる。つまり、本発明の磁気抵抗効果デバイスは送信器として動作する。
【０００８】
したがって、電磁波を受信または送信するアンテナと磁場印加機構とを別々に設けるために小型化が困難であったという課題に対して、アンテナと磁場印加機構とを兼用できる構成によって、磁気抵抗効果デバイスの小型化を実現できる。
【０００９】
本発明の第２の態様では、第１の態様に係る磁気抵抗効果デバイスにおいて、前記第一部分と前記第一の電極との距離は、前記第一部分と前記第二の電極との距離に比較して短く、前記第二部分と前記第二の電極との距離は、前記第二部分と前記第一の電極との距離に比較して短いことを特徴とする磁気抵抗効果デバイスを提供する。また、本明細書における「距離」とは、二つの部分の間の最小の距離を意味する。
【００１０】
これによれば、第一部分が第二の電極に比較して第一の電極とより強く電気的に接続され、第二部分が第一の電極に比較して第二の電極とより強く電気的に接続される状態を、簡単な構成により実現することができる。
【００１１】
本発明の第３の態様では、第２の態様に係る磁気抵抗効果デバイスにおいて、前記第一の電極と前記第二の電極は、前記磁気抵抗効果素子における膜の積層方向に前記磁気抵抗効果素子を介して配設され、前記第一の端部は前記第一の電極の面に重なるように配置されることを特徴とする磁気抵抗効果デバイスを提供する。
【００１２】
これによれば、第一部分と第一の電極との距離が、第一部分と第二の電極との距離に比較して短い状態を、簡単な構成により実現することができる。さらに、膜面垂直方向の成分を有する磁場を、磁気抵抗効果素子に印加することができる。膜面垂直方向の成分を有する磁場が印加されることにより受信または送信特性が向上する磁気抵抗効果素子に対して、より好ましい形態である。
【００１３】
本発明の第４の態様では、第３の態様に係る磁気抵抗効果デバイスにおいて、前記第二の端部は前記第二の電極の面に重なるように配置されることを特徴とする磁気抵抗効果デバイスを提供する。
【００１４】
これによれば、第二部分と第二の電極との距離が、第二部分と第一の電極との距離に比較して短い状態を、簡単な構成により実現することができる。さらに、膜面垂直方向の成分を有する磁場を、磁気抵抗効果素子に印加することができる。膜面垂直方向の成分を有する磁場が印加されることにより受信または送信特性が向上する磁気抵抗効果素子に対して、より好ましい形態である。
【００１５】
本発明の第５の態様では、第１の態様に係る磁気抵抗効果デバイスにおいて、前記第一部分および前記第一の電極と電気的に接続された第一の金属突起部を有し、前記第一の金属突起部と前記第一の電極との距離は、前記第一部分と前記第一の電極との距離よりも短く、前記第一の金属突起部と前記第二の電極との距離よりも短いことを特徴とする磁気抵抗効果デバイスを提供する。
【００１６】
これによれば、第一の金属突起部によって第一部分を第二の電極に比較して第一の電極とより強く電気的に接続させることができる。また、磁気抵抗効果素子に印加される磁場の磁極として機能する第一の端部の位置の自由度を大きくすることができ、効果的な磁場を磁気抵抗効果素子に印加することができる。
【００１７】
本発明の第６の態様では、第５の態様に係る磁気抵抗効果デバイスにおいて、前記第二部分および前記第二の電極と電気的に接続された第二の金属突起部を有し、前記第二の金属突起部と前記第二の電極との距離は、前記第二部分と前記第二の電極との距離よりも短く、前記第二の金属突起部と前記第一の電極との距離よりも短いことを特徴とする磁気抵抗効果デバイスを提供する。
【００１８】
これによれば、第二の金属突起部によって第二の端部を第一の電極に比較して第二の電極とより強く電気的に接続させることができる。また、磁気抵抗効果素子に印加される磁場の磁極として機能する第二の端部の位置の自由度を大きくすることができ、効果的な磁場を磁気抵抗効果素子に印加することができる。
【００１９】
本発明の第７の態様では、第１の態様に係る磁気抵抗効果デバイスにおいて、前記第一部分および前記第一の電極と電気的に接続された第一の磁束ガイド用金属磁性体を有し、前記第一の磁束ガイド用金属磁性体の一方の端部は、前記第一の端部よりも前記磁気抵抗効果素子に近い位置に配置され、前記磁気抵抗効果素子は前記第一の磁束ガイド用金属磁性体を介して前記磁場が印加されることを特徴とする磁気抵抗効果デバイスを提供する。
【００２０】
これによれば、第一の磁束ガイド用金属磁性体の端部を金属磁性体の第一の端部よりも磁気抵抗効果素子に近づけることができるので、より強い磁場を磁気抵抗効果素子に印加することができる。強い磁場が印加されることにより受信または送信特性が向上する磁気抵抗効果素子に対して、より好ましい形態である。
【００２１】
本発明の第８の態様では、第７の態様に係る磁気抵抗効果デバイスにおいて、前記第一の磁束ガイド用金属磁性体および前記第一の電極と電気的に接続された第三の金属突起部を有し、前記第一の電極と前記第三の金属突起部との距離は、前記第一の電極と前記第一の磁束ガイド用金属磁性体との距離よりも短く、前記第二の電極と前記第三の金属突起部との距離よりも短いことを特徴とする磁気抵抗効果デバイスを提供する。
【００２２】
これによれば、第三の金属突起部による第一の磁束ガイド用金属磁性体と第一の電極との電気的接続によって、第一部分を第二の電極に比較して第一の電極とより強く電気的に接続させることができる。さらに、第三の金属突起部によって第一の磁束ガイド用金属磁性体の配置の自由度を大きくすることができ、効果的な磁場を磁気抵抗効果素子に印加することができる。
【００２３】
本発明の第９の態様では、第７の態様または第８の態様に係る磁気抵抗効果デバイスにおいて、前記第二部分および前記第二の電極と電気的に接続された第二の磁束ガイド用金属磁性体を有し、前記第二の磁束ガイド用金属磁性体の一方の端部は、前記第二の端部よりも前記磁気抵抗効果素子に近い位置に配置され、前記磁気抵抗効果素子は前記第二の磁束ガイド用金属磁性体を介して前記磁場が印加されることを特徴とする磁気抵抗効果デバイスを提供する。
【００２４】
これによれば、第一と第二の磁束ガイド用金属磁性体の端部を金属磁性体の第一と第二の端部よりも磁気抵抗効果素子に近づけることができるので、より強い磁場を磁気抵抗効果素子に印加することができる。強い磁場が印加されることにより受信または送信特性が向上する磁気抵抗効果素子に対して、より好ましい形態である。
【００２５】
本発明の第１０の態様では、第９の態様に係る磁気抵抗効果デバイスにおいて、前記第二の磁束ガイド用金属磁性体および前記第二の電極と電気的に接続された第四の金属突起部を有し、前記第二の電極と前記第四の金属突起部との距離は、前記第二の電極と前記第二の磁束ガイド用金属磁性体との距離よりも短く、前記第一の電極と前記第四の金属突起部との距離よりも短いことを特徴とする磁気抵抗効果デバイスを提供する。
【００２６】
これによれば、第四の金属突起部による第二の磁束ガイド用金属磁性体と第二の電極との電気的接続によって、第二の端部を第一の電極に比較して第二の電極とより強く電気的に接続させることができる。さらに、第四の金属突起部によって第二の磁束ガイド用金属磁性体の配置の自由度を大きくすることができ、効果的な磁場を磁気抵抗効果素子に印加することができる。
【００２７】
本発明の第１１の態様では、第５の態様に係る磁気抵抗効果デバイスにおいて、前記第一の金属突起部は非磁性金属であることを特徴とする磁気抵抗効果デバイスを提供する。
【００２８】
これによれば、第一の金属突起部が非磁性金属なので、第一の金属突起部に影響されることなく金属磁性体からの磁場が磁気抵抗効果素子に印加される。精度の良い磁場が印加されることにより受信または送信特性が向上する磁気抵抗効果素子に対して、より好ましい形態である。
【００２９】
本発明の第１２の態様では、第６の態様に係る磁気抵抗効果デバイスにおいて、前記第二の金属突起部は非磁性金属であることを特徴とする磁気抵抗効果デバイスを提供する。
【００３０】
これによれば、第二の金属突起部が非磁性金属なので、第二の金属突起部に影響されることなく金属磁性体からの磁場が磁気抵抗効果素子に印加される。精度の良い磁場が印加されることにより受信または送信特性が向上する磁気抵抗効果素子に対して、より好ましい形態である。
【００３１】
本発明の第１３の態様では、第８の態様に係る磁気抵抗効果デバイスにおいて、前記第三の金属突起部は非磁性金属であることを特徴とする磁気抵抗効果デバイスを提供する。
【００３２】
これによれば、第三の金属突起部が非磁性金属なので、第三の金属突起部に影響されることなく第一の磁束ガイド用金属磁性体を介して磁気抵抗効果素子に磁場が印加される。精度の良い磁場が印加されることにより受信または送信特性が向上する磁気抵抗効果素子に対して、より好ましい形態である。
【００３３】
本発明の第１４の態様では、第１０の態様に係る磁気抵抗効果デバイスにおいて、前記第四の金属突起部は非磁性金属であることを特徴とする磁気抵抗効果デバイスを提供する。
【００３４】
これによれば、第四の金属突起部が非磁性金属なので、第四の金属突起部に影響されることなく第二の磁束ガイド用金属磁性体を介して磁気抵抗効果素子に磁場が印加される。精度の良い磁場が印加されることにより受信または送信特性が向上する磁気抵抗効果素子に対して、より好ましい形態である。
【００３５】
本発明の第１５の態様では、第１から第１４のいずれか一つの態様に係る磁気抵抗効果デバイスにおいて、前記金属磁性体に電流線が巻き線されていて、前記電流線に通電する電流の強度を変化させることで前記磁場の強度を調整できることを特徴とする磁気抵抗効果デバイスを提供する。
【００３６】
これによれば、第一および第二の端部の間の磁場強度を調整できるので、磁気抵抗効果素子に印加する磁場強度を変化させることができる。磁気抵抗効果素子が交流信号を受信する周波数と交流信号を発振する周波数はともに磁気抵抗効果素子に印加する磁場強度により変化させることができるので、磁気抵抗効果デバイスの受信または送信の周波数を変化させたい場合に好ましい形態である。
【発明の効果】
【００３７】
本発明は上記に鑑みてなされたものであって、磁場印加機構とアンテナを兼用できる構成によって、小型の磁気抵抗効果デバイスを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】実施形態１に係る磁気抵抗効果デバイスの構成例を示す模式図である。
【図２】図１の一部分を拡大して示す、実施形態１に係る磁気抵抗効果デバイスの一部を示す断面図である。
【図３】磁気抵抗効果素子の構成例を示す断面図である。
【図４】実施形態２に係る磁気抵抗効果デバイスの構成例を示す模式図である。
【図５】図４の一部分を拡大して示す、実施形態２に係る磁気抵抗効果デバイスの一部を示す断面図である。
【図６】実施形態３に係る磁気抵抗効果デバイスの構成例を示す模式図である。
【図７】図６の一部分を拡大して示す、実施形態３に係る磁気抵抗効果デバイスの一部を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３９】
以下、図面を用いて本発明を実施するための形態の例を説明する。なお、以下の説明は本発明の実施形態の一部を例示するものであり、本発明の占める技術的範囲を以下の説明の内容に限定するものではない。
【００４０】
（実施形態１）
本発明の実施形態１に係る磁気抵抗効果デバイス１００を図１に示す。磁気抵抗効果デバイス１００は、素子部分Ｐと、環状の金属磁性体１０４と、電流線１０５を有している。
【００４１】
また、図１における磁気抵抗効果デバイス１００の素子部分Ｐを含むＡの部分を拡大したＢ―Ｃ線に沿った断面図を図２に示す。素子部分Ｐは、磁気抵抗効果素子１０１と、磁気抵抗効果素子１０１に電流または電圧を印加するための第一の電極１０２及び第二の電極１０３を有している。環状の金属磁性体１０４は、第一の端部１０６及び第二の端部１０７を有し、第一の端部１０６の側の第一部分１０８及び第二の端部１０７の側の第二部分１０９を有している。素子部分Ｐは、第一の端部１０６と第二の端部１０７との間に位置している。
【００４２】
第一の電極１０２及び第二の電極１０３は、磁気抵抗効果素子１０１における膜の積層方向に磁気抵抗効果素子１０１を介して配置され、電流源または電圧源に接続され、磁気抵抗効果素子１０１に膜の積層方向に電流または電圧を印加できるようになっている。また、第一の電極１０２及び第二の電極１０３は、後述するスピントルクダイオード効果による直流出力を取り出すための検出回路に接続されている。電流線１０５は環状の金属磁性体１０４に巻き線され、電流線１０５に通電する電流の強度を変化させることで、第一の端部１０６と第二の端部１０７との間に生じる磁場強度を変化させることができる。磁気抵抗効果素子１０１は、第一の端部１０６および第二の端部１０７の間の磁場が印加されるように配置されている。
【００４３】
第一の端部１０６は第一の電極１０２の面に重なるように配置され、第二の端部１０７は第二の電極１０３の面に重なるように配置されており、第一部分１０８と第一の電極１０２との距離は、第一部分１０８と第二の電極１０３との距離に比較して短くなっており、第二部分１０９と第二の電極１０３との距離は、第二部分１０９と第一の電極１０２との距離に比較して短くなっている。これにより、第一部分１０８は第二の電極１０３に比較して第一の電極１０２とより強く第一の電気的接続により電気的に接続されるとともに、第二部分１０９は第一の電極１０２に比較して第二の電極１０３とより強く第二の電気的接続により電気的に接続されている。
【００４４】
また、第一の端部１０６と第二の端部１０７がこのように配置されているので、膜面垂直方向の成分を有する磁場が磁気抵抗効果素子１０１に印加される。
【００４５】
第一部分１０８は第一の電極１０２とは直流的には絶縁され、交流的には容量結合されるように配置されている。同様に、第二部分１０９は第二の電極１０３とは直流的には絶縁され、交流的には容量結合されるように配置されている。具体的には、第一部分１０８と第一の電極１０２との間に絶縁体である酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）または酸化ケイ素（ＳｉＯ２）が存在し、第一部分１０８と第一の電極１０２とが容量結合し、同様に、第二部分１０９と第二の電極１０３との間にＡｌ２Ｏ３またはＳｉＯ２が存在し、第二部分１０９と第二の電極１０３とが容量結合するように磁気抵抗効果デバイス１００は構成されている。また、素子部分Ｐの周りにも、Ａｌ２Ｏ３またはＳｉＯ２が存在していてもよい。
【００４６】
第一の電極１０２および第二の電極１０３は、Ｃｕ、ＡｕまたはＡｕＣｕ等の高導電率材料から構成されることが好ましい。
【００４７】
図３は、磁気抵抗効果素子１０１の断面図である。磁気抵抗効果素子１０１は、磁化固定層３１、スペーサー層３２、磁化自由層３３を備えており、磁化固定層３１と磁化自由層３３は、スペーサー層３２を介して配設されている。また、磁気抵抗効果素子１０１は、周知のフォトリソグラフィー法およびエッチング法により、その平面視形状が円形、楕円形、正方形または長方形等の形状になるように加工される。さらに、平面視形状が円形の場合にはその直径、楕円形の場合にはその短軸と長軸のうち少なくとも短軸、正方形の場合にはその一辺、長方形の場合にはその短辺と長辺のうち少なくとも短辺は、１００ｎｍ以下とすることが好ましい。これにより、磁化自由層３３の磁区の単磁区化が可能となり、スピントルクダイオード効果を効果的に発現させることが可能となる。ここで、スピントルクダイオード効果とは、磁気抵抗効果素子１０１に高周波信号を入力すると、直流電圧が発生する整流効果のことである。
【００４８】
磁化固定層３１は、その磁化の方向が外部磁界によって変化しない機能を有する。磁化固定層３１は、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、ＦｅＣｏまたはＣｏＦｅＢ等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できる。また、磁化固定層３１の膜厚は、１ｎｍ〜１０ｎｍとすることが好ましい。膜厚が薄すぎると磁気抵抗変化率が減少する傾向が生じ、膜厚が厚すぎると磁化固定層３１の磁化の方向が外部磁界によって変化しやすくなる。また、図示しないが、磁化固定層３１と第一の電極１０２の間に、ＰｔＭｎ、ＦｅＭｎまたはＩｒＭｎ等の材料から構成される反強磁性層を挿入しても良い。これにより、磁化固定層３１の磁化の方向の固定強度を強くすることが可能となる。
【００４９】
スペーサー層３２は、磁化固定層３１の磁化と磁化自由層３３の磁化を相互作用させて磁気抵抗効果を得る機能を有する。スペーサー層３２はＣｕまたはＡｇ等の非磁性の導電材料で構成されても良いし、ＡｌＯｘ（酸化アルミニウム）、ＭｇＯ（酸化マグネシウム）またはＭｇＡｌ２Ｏ４等の非磁性の絶縁材料で構成されても良い。スペーサー層３２が導電材料で構成される場合、磁気抵抗効果素子３には巨大磁気抵抗（ＧＭＲ）効果が発現し、スペーサー層３２が絶縁材料で構成される場合、磁気抵抗効果素子３にはトンネル磁気抵抗（ＴＭＲ）効果が発現する。高い磁気抵抗変化率を得るためには、ＴＭＲ効果を利用した方が好ましい。ＴＭＲ効果を利用する場合、スペーサー層３２の膜厚は、０．５ｎｍ〜３．０ｎｍ程度とすることが好ましい。膜厚が薄すぎると、スペーサー層３２にピンホールが生じやすくなり、ピンホールが生じるとリーク電流が流れてしまい好ましくない。膜厚が厚すぎると、磁気抵抗効果素子１０１の抵抗値が大きくなるため、後で説明するように環状の金属磁性体１０４が電磁波を送受信するアンテナとして作用した場合に、素子部分Ｐと金属磁性体１０４との間にインピーダンスの不整合が生じてしまうため好ましくない。
【００５０】
さらに、スペーサー層３２は、絶縁層中に電流狭窄パスが存在する電流狭窄構造としても良い。この場合、絶縁層としてＡｌＯｘやＭｇＯなどを用いることができ、電流狭窄パスとしてＣｕ、Ａｇ、ＡｕまたはＲｕなどの非磁性の導電材料や、ＦｅとＣｏの合金、ＦｅとＣｏとＡｌの合金またはＦｅとＣｏとＡｌとＳｉの合金などの磁性の導電材料を用いることができる。
【００５１】
磁化自由層３３は、その磁化の方向が外部磁界によって変化する機能を有する。磁化自由層３３は、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、ＦｅＣｏまたはＣｏＦｅＢ等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できる。磁化自由層３３の膜厚をｔ１として、磁化固定層３１の膜厚をｔ２とした場合、０．４ｎｍ＜ｔ１＜ｔ２とすることが好ましい。ｔ１が０．４ｎｍより小さくなると、磁化自由層３３の飽和磁化量が著しく減少するため、磁気抵抗変化率が著しく減少する。
【００５２】
また、図示しないが、第一の電極１０２と磁気抵抗効果素子１０１との間、および磁気抵抗効果素子１０１と第二の電極１０３との間にキャップ層、シード層またはバッファー層などを含んでも良い。キャップ層、シード層またはバッファー層は、Ｒｕ、Ｔａ、Ｃｕ、Ｃｒまたはこれらの積層膜などから構成されることが好ましい。
【００５３】
電流線１０５は、Ａｕ、ＣｕまたはＡｕＣｕなどの高導電性材料から構成されることが好ましい。これにより、所望の磁界を得るために電流線１０５に流す電流を低くすることが可能となる。また金属磁性体１０４は、ＮｉＦｅまたはＮｉＦｅＣｏ等のＮｉＦｅ合金や、ＦｅＣｏ合金等の低保磁力且つ高飽和磁化の特性を有する材料が好ましい。
【００５４】
環状の金属磁性体１０４は、電磁波を印加されると受信アンテナとして機能し、電磁誘導の法則にしたがって第一部分１０８と第二部分１０９との間に交流電圧を発生させる。第一部分１０８と第二部分１０９との間に発生した交流電圧は、第一部分１０８と第一の電極１０２との第一の電気的接続および第二部分１０９と第二の電極１０３との第二の電気的接続により、磁気抵抗効果素子１０１に印加される。この際、第一部分１０８が第二の電極１０３に比較して第一の電極１０２により強く電気的に接続され、第二部分１０９が第一の電極１０２に比較して第二の電極１０３とより強く電気的に接続されているので、第一部分１０８と第二部分１０９との間に発生した交流電圧を第一の電極と第二の電極との間に印加でき、交流電圧を磁気抵抗効果素子１０１に効率的に印加することができる。
【００５５】
一方で磁気抵抗効果素子１０１は、環状の金属磁性体１０４から発生する磁場と交流電圧が印加されることで、スピントルクダイオード効果による整流作用で直流電圧を出力する。
【００５６】
磁気抵抗効果素子１０１から発生した直流出力は、容量結合によって直流的には絶縁された環状の金属磁性体１０４側へ流出することなく、第一の電極１０２と第二の電極１０３に接続された検出回路によって取り出すことができる。
【００５７】
以上のようにして、磁気抵抗効果デバイス１００は受信器として動作する。
【００５８】
一方で、以下に説明するように、磁気抵抗効果デバイス１００は送信器としても動作する。
【００５９】
環状の金属磁性体１０４は第一部分１０８と第二部分１０９との間に交流電圧を印加されると送信アンテナとして機能し、電磁波を送信することができる。一方で、磁気抵抗効果素子１０１は、環状の金属磁性体１０４から発生する磁場と第一の電極１０２と第二の電極１０３に接続された電流源から直流電流が印加されることで発振し、交流電圧を発生させる。
【００６０】
第一の電極１０２と第二の電極１０３との間に直流電流を印加すると、直流電流は容量結合によって直流的には絶縁された環状の金属磁性体１０４側へ流出することなく磁気抵抗効果素子１０１に印加される。磁気抵抗効果素子１０１から発生した交流電圧は、第一部分１０８と第一の電極１０２との第一の電気的接続および第二部分１０９と第一の電極１０２との第二の電気的接続により、環状の金属磁性体１０４の第一部分１０８と第二部分１０９とに印加される。この際、第一部分１０８が第二の電極１０３に比較して第一の電極１０２により強く電気的に接続され、第二部分１０９が第一の電極１０２に比較して第二の電極１０３とより強く電気的に接続されているので、磁気抵抗効果素子１０１の発振によって第一の電極１０２と第二の電極１０３との間に発生した交流電圧を、第一部分１０８と第二部分１０９との間に印加できる。第一部分１０８と第二部分１０９の間に印加された交流電圧により、環状の金属磁性体１０４はアンテナとして発振出力を電磁波として送信できる。つまり、磁気抵抗効果デバイス１００は送信器として動作する。
【００６１】
このように、磁気抵抗効果デバイス１００は、環状の金属磁性体１０４を有しているので、環状の金属磁性体１０４により、第一の端部１０６及び第二の端部１０７の間に生じる磁場を磁気抵抗効果素子１０１に印加することができる。また、金属磁性体１０４における第一部分１０８は第二の電極１０３に比較して第一の電極１０２とより強く電気的に接続され、第二部分１０９は第一の電極１０２に比較して第二の電極１０３とより強く電気的に接続されているので、環状の金属磁性体１０４により電磁波を受信した際に第一部分１０８と第二部分１０９との間に発生する交流電圧を、第一部分１０８と第一の電極１０２との第一の電気的接続と、第二部分１０９と第二の電極１０３との第二の電気的接続によって、第一の電極と第二の電極との間に印加でき、交流電圧を磁気抵抗効果素子１０１に効率的に印加することができる。さらに、第一及び第二の電気的接続の少なくとも一つは容量結合であるので、磁場と交流電圧が印加されることで磁気抵抗効果素子１０１から発生する直流出力は、容量結合によって直流的には絶縁された環状の金属磁性体１０４側へ流出することなく、第一の電極１０２と第二の電極１０３から取り出すことができる。つまり、磁気抵抗効果デバイス１００は受信器として動作する。
【００６２】
また、第一及び第二の電気的接続の少なくとも一つは容量結合であるので、第一の電極１０２と第二の電極１０３とに直流電流を印加すると、直流電流は容量結合によって直流的には絶縁された環状の金属磁性体１０４側へ流出することなく、磁気抵抗効果素子１０１に印加される。磁場と直流電流が印加されることで磁気抵抗効果素子１０１は発振し、第一部分１０８は第二の電極１０３に比較して第一の電極１０２とより強く電気的に接続され、第二部分１０９は第一の電極１０２に比較して第二の電極１０３とより強く電気的に接続されているので、磁気抵抗効果素子１０１の発振によって第一の電極１０２と第二の電極１０３との間に発生した交流電圧を、第一部分１０８と第二部分１０９との間に印加できる。第一部分１０８と第二部分１０９の間に印加された交流電圧により、環状の金属磁性体１０４はアンテナとして発振出力を電磁波として送信できる。つまり、磁気抵抗効果デバイス１００は送信器として動作する。
【００６３】
したがって、電磁波を受信または送信するアンテナと磁場印加機構とを別々に設けるために小型化が困難であったという課題に対して、アンテナと磁場印加機構とを兼用できる構成によって、磁気抵抗効果デバイス１００の小型化を実現できる。
【００６４】
さらに磁気抵抗効果デバイス１００は、第一部分１０８と第一の電極１０２との距離が、第一部分１０８と第二の電極１０３との距離に比較して短く、第二部分１０９と第二の電極１０３との距離が、第二部分１０９と第一の電極１０２との距離に比較して短くなっている。そのため、第一部分１０８が第二の電極１０３に比較して第一の電極１０２とより強く電気的に接続され、第二部分１０９が第一の電極１０２に比較して第二の電極１０３とより強く電気的に接続される。
【００６５】
さらに磁気抵抗効果デバイス１００は、第一の電極１０２と第二の電極１０３が、磁気抵抗効果素子１０１における膜の積層方向に磁気抵抗効果素子１０１を介して配設され、第一の端部１０６が第一の電極１０２の面に重なるように配置されている。そのため、第一部分１０８と第一の電極１０２との距離が、第一部分１０８と第二の電極１０３との距離に比較して短い状態を、簡単な構成により実現している。さらに、膜面垂直方向の成分を有する磁場を、磁気抵抗効果素子に印加することができる。磁気抵抗効果デバイス１００の環状の金属磁性体１０４は、膜面垂直方向の成分を有する磁場が印加されることにより受信または送信特性が向上する磁気抵抗効果素子に対して、より好ましい形態である。
【００６６】
さらに磁気抵抗効果デバイス１００は、第二の端部１０７は第二の電極１０３の面に重なるように配置されている。そのため、第二部分１０９と第二の電極１０３との距離が、第二部分１０９と第一の電極１０２との距離に比較して短い状態を、簡単な構成により実現している。さらに、膜面垂直方向の成分を有する磁場を、磁気抵抗効果素子に印加することができる。磁気抵抗効果デバイス１００の環状の金属磁性体１０４は、膜面垂直方向の成分を有する磁場が印加されることにより受信または送信特性が向上する磁気抵抗効果素子に対して、より好ましい形態である。
【００６７】
さらに磁気抵抗効果デバイス１００は、環状の金属磁性体１０４に電流線１０５が巻き線されていて、電流線１０５に通電する電流の大きさを変化させることで、第一の端部１０６及び第二の端部１０７の間に生じる磁場の大きさを調整することができる。そのため、磁気抵抗効果素子１０１が交流信号を受信する周波数と交流信号を発振する周波数はともに磁気抵抗効果素子１０１に印加する磁場強度により変化させることができるので、磁気抵抗効果デバイス１００は、磁気抵抗効果デバイスの受信または送信の周波数を変化させたい場合に好ましい形態である。
【００６８】
本実施形態１では、第一部分１０８と第一の電極１０２の間、および、第二部分１０９と第二の電極１０３の間は、共に直流的には絶縁され、交流的には容量結合されるようになっているが、容量結合が一箇所の構成でもよい。たとえば、第一部分１０８と第一の電極１０２とが直流的に接続されている構成でもよい。この場合でも、磁気抵抗効果素子１０１から発生する直流出力は、容量結合によって直流的には絶縁された環状の金属磁性体１０４側へ流出することなく、第一の電極１０２と第二の電極１０３から取り出すことができる。また、磁気抵抗効果素子１０１の発振によって第一の電極１０２と第二の電極１０３との間に発生した交流電圧を、第一部分１０６と第二部分１０７との間に印加できる。
【００６９】
また、本実施形態１では、第一の端部１０６は第一の電極１０２の面に重なるように配置され、第二の端部１０７は第二の電極１０３の面に重なるように配置されているが、配置の位置関係はこれに限らない。第一部分１０８は、第二の電極１０３に比較して第一の電極１０２とより強く第一の電気的接続により電気的に接続され、第二部分１０９は、第一の電極１０２に比較して第二の電極１０３とより強く第二の電気的接続により電気的に接続されていればよい。たとえば、第一の端部１０６は第一の電極１０２の面に重なっていなくても、第一部分１０８と第一の電極１０２との距離が、第一部分１０８と第二の電極１０３との距離に比較して短い構成であればよい。
【００７０】
また、本実施形態１では、電流線１０５が環状の金属磁性体１０４に巻き線されているが、電流線１０５がない構成でもよい。例えば、環状の金属磁性体１０４として永久磁石を用い、環状の金属磁性体１０４のみで磁場を磁気抵抗効果素子１０１に印加する構成でもよい。
【００７１】
（実施形態２）
本発明の実施形態２に係る磁気抵抗効果デバイス２００を図４に示す。磁気抵抗効果デバイス２００は、素子部分Ｐと、環状の金属磁性体２０４と、電流線１０５を有している。
【００７２】
また、図４における磁気抵抗効果デバイス２００の素子部分Ｐを含むＡの部分を拡大したＢ―Ｃ線に沿った断面図を図５に示す。素子部分Ｐは、磁気抵抗効果素子１０１と、磁気抵抗効果素子１０１に電流または電圧を印加するための第一の電極１０２及び第二の電極１０３を有している。環状の金属磁性体２０４は、第一の端部２０６及び第二の端部２０７を有し、第一の端部２０６の側の第一部分２０８及び第二の端部２０７の側の第二部分２０９を有している。素子部分Ｐは、第一の端部２０６と第二の端部２０７との間に位置している。
【００７３】
磁気抵抗効果デバイス２００は、Ａの部分以外は実施形態１の磁気抵抗効果デバイス１００と同じである。実施形態１の磁気抵抗効果デバイス１００と異なる点について以下に説明する。
【００７４】
磁気抵抗効果デバイス２００は、実施形態１の磁気抵抗効果デバイス１００に対し、更に第一の金属突起部５０１及び第二の金属突起部５０２を有している。
【００７５】
第一の金属突起部５０１は第一部分２０８および第一の電極１０２と電気的に接続され、第一の金属突起部５０１と第一の電極１０２との距離は、第一部分２０８と第一の電極１０２との距離よりも短く、第一の金属突起部５０１と第二の電極１０３との距離よりも短くなっている。磁気抵抗効果デバイス２００では、第一の金属突起部５０１は第一部分２０８に直流的に接続されている。
【００７６】
第二の金属突起部５０２は第二部分２０９および第二の電極１０３と電気的に接続され、第二の金属突起部５０２と第二の電極１０３との距離は、第二部分２０９と第二の電極１０３との距離よりも短く、第二の金属突起部５０２と第一の電極１０２との距離よりも短くなっている。磁気抵抗効果デバイス２００では、第二の金属突起部５０２は第二部分２０９に直流的に接続されている。
【００７７】
第一部分２０８は第一の金属突起部５０１を介して、第二の電極１０３に比較して第一の電極１０２とより強く第一の電気的接続により電気的に接続されている。また、第二部分２０９は第二の金属突起部５０２を介して、第一の電極１０２に比較して第二の電極１０３とより強く第二の電気的接続により電気的に接続されている。
【００７８】
第一の金属突起部５０１と第一の電極１０２とは直流的には絶縁され、交流的には容量結合されている。同様に、第二の金属突起部５０２と第二の電極１０３とは、直流的には絶縁され、交流的には容量結合されるように配置されている。具体的には、第一の金属突起部５０１と第一の電極１０２との間に絶縁体である酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）または酸化ケイ素（ＳｉＯ２）が存在し、第二の金属突起部５０２と第二の電極１０３との間に絶縁体である酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）または酸化ケイ素（ＳｉＯ２）が存在している。
【００７９】
第一の金属突起部５０１と第二の金属突起部５０２は、それぞれＣｕ、Ａｇ、ＡｕまたはＲｕなどの非磁性金属である。
【００８０】
第一の端部２０６と第二の端部２０７は、磁気抵抗効果素子１０１における膜面方向に磁気抵抗効果素子１０１を挟んで配置されている。これにより、第一の端部２０６と第二の端部２０７の間の膜面方向の磁場が磁気抵抗効果素子１０１に印加される。
【００８１】
磁気抵抗効果デバイス２００は、第一部分２０８および第一の電極１０２と電気的に接続された第一の金属突起部５０１を有し、第一の金属突起部５０１と第一の電極１０２との距離は、第一部分２０８と第一の電極１０２との距離よりも短く、第一の金属突起部５０１と第二の電極１０３との距離よりも短くなっているので、第一の金属突起部５０１によって第一部分２０８を第二の電極１０３に比較して第一の電極１０２とより強く電気的に接続させることができる。
【００８２】
また、第一部分２０８は、第一の金属突起部５０１を介して第一の電極１０２と第一の電気的接続により電気的に接続されるので、第一の端部２０６の位置によらず、第一の電気的接続を行うことができる。つまり、磁気抵抗効果素子１０１に印加される磁場の磁極として機能する第一の端部２０６の位置の自由度を大きくすることができ、効果的な磁場を磁気抵抗効果素子１０１に印加することができる。
【００８３】
さらに、磁気抵抗効果デバイス２００は、第二部分２０９および第二の電極１０３と電気的に接続された第二の金属突起部５０２を有し、第二の金属突起部５０２と第二の電極１０３との距離は、第二部分２０９と第二の電極１０３との距離よりも短く、第二の金属突起部５０２と第一の電極１０２との距離よりも短くなっているので、第二の金属突起部５０２によって第二部分２０９を第一の電極１０２に比較して第二の電極１０３とより強く電気的に接続させることができる。
【００８４】
また、第二部分２０９は、第二の金属突起部５０２を介して第二の電極１０３と第二の電気的接続により電気的に接続されるので、第二の端部２０７の位置によらず、第二の電気的接続を行うことができる。つまり、磁気抵抗効果素子１０１に印加される磁場の磁極として機能する第二の端部２０７の位置の自由度を大きくすることができ、効果的な磁場を磁気抵抗効果素子１０１に印加することができる。
【００８５】
本実施形態２では、第一の金属突起部５０１を介して第一部分２０８と第一の電極１０２との第一の電気的接続がなされ、第二の金属突起部５０２を介して第二部分２０９と第二の電極１０３との第二の電気的接続がなされるので、磁気抵抗効果素子１０１における膜面方向の磁場が磁気抵抗効果素子１０１に印加されるように第一の端部２０６と第二の端部２０７を配置することができる。
【００８６】
本実施形態２では、磁気抵抗効果素子１０１における膜面方向の磁場が磁気抵抗効果素子１０１に印加されるように第一の端部２０６と第二の端部２０７を配置している構成としたが、磁気抵抗効果素子１０１の特性に応じて、磁気抵抗効果素子１０１に効果的な磁場が印加されるように、第一の端部２０６または第二の端部２０７の位置を本実施形態２とは別の位置にしても良い。
【００８７】
さらに、磁気抵抗効果デバイス２００は、第一の金属突起部５０１が非磁性金属であるので、第一の金属突起部５０１に影響されることなく金属磁性体１０４からの磁場が磁気抵抗効果素子１０１に印加される。
【００８８】
さらに、磁気抵抗効果デバイス２００は、第二の金属突起部５０２が非磁性金属であるので、第二の金属突起部５０２に影響されることなく金属磁性体１０４からの磁場が磁気抵抗効果素子１０１に印加される。
【００８９】
本実施形態２では、第一の金属突起部５０１と第一の電極１０２の間、および、第二の金属突起部５０２と第二の電極１０３の間は、共に直流的には絶縁され、交流的には容量結合されるようになっているが、容量結合が一か所の構成でもよい。たとえば、第一の金属突起部５０１と第一の電極１０２とが直流的に接続されている構成でもよい。この場合でも、磁気抵抗効果素子１０１から発生する直流出力は、容量結合によって直流的には絶縁された環状の金属磁性体１０４側へ流出することなく、第一の電極１０２と第二の電極１０３とから取り出すことができる。また、磁気抵抗効果素子１０１の発振によって第一の電極１０２と第二の電極１０３との間に発生した交流電圧を、第一部分２０６と第二部分２０７との間に印加できる。
【００９０】
また、本実施形態２では、第一の金属突起部５０１は第一部分２０８に直流的に接続されているが、第一の金属突起部５０１と第一部分２０８とが直流的に絶縁され、交流的に容量結合していてもよい。また、第一の金属突起部５０１と第一部分２０８とが直流的に絶縁され、交流的に容量結合しており、第一の金属突起部５０１と第一の電極１０２とが直流的に接続されていてもよい。同様に、本実施形態２では、第二の金属突起部５０２は第二部分２０９に直流的に接続されているが、第二の金属突起部５０２と第二部分２０９とが直流的に絶縁され、交流的に容量結合していてもよい。また、第二の金属突起部５０２と第二部分２０９とが直流的に絶縁され、交流的に容量結合しており、第二の金属突起部５０２と第二の電極１０３とが直流的に接続されていてもよい。
【００９１】
また、本実施形態２では、第一の金属突起部５０１と第二の金属突起部５０２の二つの金属突起部を用いる構成としたが、たとえば、金属突起部５０２が存在しない構成でもよい。その場合は、たとえば、第二の端部２０７を第二の電極１０３の面に重なるように配置し、第二部分２０９が第一の電極１０２に比較して第二の電極１０３とより強く電気的に接続されるようにすればよい。
【００９２】
また、本実施形態２では、第一の金属突起部５０１と第二の金属突起部５０２は非磁性金属であるが、第一の金属突起部５０１と第二の金属突起部５０２は磁性金属とすることもできる。この場合、磁性金属として例えば、ＦｅとＣｏの合金、ＦｅとＣｏとＡｌの合金またはＦｅとＣｏとＡｌとＳｉの合金などを用いることができる。この場合でも、第一の金属突起部５０１によって第一部分２０８を第二の電極１０３に比較して第一の電極１０２とより強く電気的に接続させることができる。同様に、第二の金属突起部５０２によって第二部分２０９を第一の電極１０２に比較して第二の電極１０３とより強く電気的に接続させることができる。
【００９３】
（実施形態３）
本発明の実施形態３に係る磁気抵抗効果デバイス３００を図６に示す。磁気抵抗効果デバイス３００は、素子部分Ｐと、環状の金属磁性体３０４と、電流線１０５を有している。
【００９４】
また、図６における磁気抵抗効果デバイス３００の素子部分Ｐを含むＡの部分を拡大したＢ―Ｃ線に沿った断面図を図７に示す。素子部分Ｐは、磁気抵抗効果素子１０１と、磁気抵抗効果素子１０１に電流または電圧を印加するための第一の電極１０２及び第二の電極１０３を有している。環状の金属磁性体３０４は、第一の端部３０６及び第二の端部３０７を有し、第一の端部３０６の側の第一部分３０８及び第二の端部３０７の側の第二部分３０９を有している。素子部分Ｐは、第一の端部３０６と第二の端部３０７との間に位置している。
【００９５】
磁気抵抗効果デバイス３００は、Ａの部分以外は実施形態１の磁気抵抗効果デバイス１００と同じである。実施形態１の磁気抵抗効果デバイス１００と異なる点について以下に説明する。
【００９６】
磁気抵抗効果デバイス３００は、実施形態１の磁気抵抗効果デバイス１００に対し、更に第一の磁束ガイド用金属磁性体７０１及び第二の磁束ガイド用金属磁性体７０２と、第三の金属突起部８０１及び第四の金属突起部８０２を有している。
【００９７】
第一の磁束ガイド用金属磁性体７０１は、第一部分３０８および第一の電極１０２と電気的に接続される。第一の磁束ガイド用金属磁性体７０１の一方の端部は、第一の端部３０６よりも磁気抵抗効果素子１０１に近い位置に配置され、磁気抵抗効果素子１０１は第一の磁束ガイド用金属磁性体７０１を介して第一の端部３０６と第二の端部３０７との間の磁場が印加される。
【００９８】
第三の金属突起部８０１は第一の磁束ガイド用金属磁性体７０１および第一の電極１０２と電気的に接続され、第一の電極１０２と第三の金属突起部８０１との距離は、第一の電極１０２と第一の磁束ガイド用金属磁性体７０１との距離よりも短く、第二の電極１０３と第三の金属突起部８０１との距離よりも短くなっている。磁気抵抗効果デバイス３００では、第三の金属突起部８０１は第一の磁束ガイド用金属磁性体７０１および第一の電極１０２と直流的に接続されている。
【００９９】
第二の磁束ガイド用金属磁性体７０２は、第二部分３０９および第二の電極１０３と電気的に接続される。第二の磁束ガイド用金属磁性体７０２の一方の端部は、第二の端部３０７よりも磁気抵抗効果素子１０１に近い位置に配置され、磁気抵抗効果素子１０１は第二の磁束ガイド用金属磁性体７０２を介して第一の端部３０６と第二の端部３０７との間の磁場が印加される。
【０１００】
第四の金属突起部８０２は第二の磁束ガイド用金属磁性体７０２および第二の電極１０３と電気的に接続され、第二の電極１０３と第四の金属突起部８０２との距離は、第二の電極１０３と第二の磁束ガイド用金属磁性体７０２との距離よりも短く、第一の電極１０２と第四の金属突起部８０２との距離よりも短くなっている。磁気抵抗効果デバイス３００では、第四の金属突起部８０２は第二の磁束ガイド用金属磁性体７０２および第二の電極１０３と直流的に接続されている。
【０１０１】
第一部分３０８は第一の磁束ガイド用金属磁性体７０１および第三の金属突起部８０１を介して、第二の電極１０３に比較して第一の電極１０２とより強く第一の電気的接続により電気的に接続されている。また、第二部分３０９は第二の磁束ガイド用金属磁性体７０２および第四の金属突起部８０２を介して、第一の電極１０２に比較して第二の電極１０３とより強く第二の電気的接続により電気的に接続されている。
【０１０２】
第一の磁束ガイド用金属磁性体７０１と第一部分３０８とは、直流的には絶縁され、交流的には容量結合されている。同様に、第二の磁束ガイド用金属磁性体７０２と第二部分３０９とは、直流的には絶縁され、交流的には容量結合されるように配置されている。具体的には、第一の磁束ガイド用金属磁性体７０１と第一部分３０８との間に絶縁体である酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）または酸化ケイ素（ＳｉＯ２）が存在し、第二の磁束ガイド用金属磁性体７０２と第二部分３０９との間に絶縁体である酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）または酸化ケイ素（ＳｉＯ２）が存在している。
【０１０３】
第一の磁束ガイド用金属磁性体７０１と第二の磁束ガイド用金属磁性体７０２には、ＦｅとＣｏの合金、ＦｅとＣｏとＡｌの合金またはＦｅとＣｏとＡｌとＳｉの合金などを用いることができる。
【０１０４】
第三の金属突起部８０１と第四の金属突起部８０２は、それぞれＣｕ、Ａｇ、ＡｕまたはＲｕなどの非磁性金属である。
【０１０５】
第一の端部３０６と第二の端部３０７は、磁気抵抗効果素子１０１における膜面方向に磁気抵抗効果素子１０１の一部および第二の電極１０３を挟んで配置されている。第一の磁束ガイド用金属磁性体７０１の一方の端部と第二の磁束ガイド用金属磁性体７０２の一方の端部は、磁気抵抗効果素子１０１における膜面方向に磁気抵抗効果素子１０１を挟んで配置されている。これにより、第一の端部３０６と第二の端部３０７の間の磁場が、第一の磁束ガイド用金属磁性体７０１および第二の磁束ガイド用金属磁性体７０２を介して磁気抵抗効果素子１０１に膜面方向に印加される。
【０１０６】
磁気抵抗効果デバイス３００は、第一部分３０８および第一の電極１０２と電気的に接続された第一の磁束ガイド用金属磁性体７０１を有し、第一の磁束ガイド用金属磁性体７０１の一方の端部は、第一の端部３０６よりも磁気抵抗効果素子１０１に近い位置に配置され、磁気抵抗効果素子１０１は第一の磁束ガイド用金属磁性体７０１を介して第一の端部３０６と第二の端部３０７の間の磁場が印加されるので、より強い磁場を磁気抵抗効果素子１０１に印加することができる。さらに、磁気抵抗効果デバイス３００は、第二部分３０９および第二の電極１０３と電気的に接続された第二の磁束ガイド用金属磁性体７０２を有し、第二の磁束ガイド用金属磁性体７０２の一方の端部は、第二の端部３０７よりも磁気抵抗効果素子１０１に近い位置に配置され、磁気抵抗効果素子１０１は第二の磁束ガイド用金属磁性体７０２を介して第一の端部３０６と第二の端部３０７の間の磁場が印加されるので、より強い磁場を磁気抵抗効果素子１０１に印加することができる。磁気抵抗効果デバイス３００は、強い磁場が印加されることにより受信または送信特性が向上する磁気抵抗効果素子に対して、より好ましい形態である。
【０１０７】
さらに、磁気抵抗効果デバイス３００は、第一の磁束ガイド用金属磁性体７０１および第一の電極１０２と電気的に接続された第三の金属突起部８０１を有し、第一の電極１０２と第三の金属突起部８０１との距離は、第一の電極１０２と第一の磁束ガイド用金属磁性体７０１との距離よりも短く、第二の電極１０３と第三の金属突起部８０１との距離よりも短くなっているので、第三の金属突起部８０１による第一の磁束ガイド用金属磁性体７０１と第一の電極１０２との電気的接続によって、第一部分３０８を第二の電極１０３に比較して第一の電極１０２とより強く電気的に接続させることができる。また、第一部分３０８は、第三の金属突起部８０１を介して第一の電極１０２と第一の電気的接続により電気的に接続されるので、第一の磁束ガイド用金属磁性体７０１の位置によらず、第一の電気的接続を行うことができる。つまり、第三の金属突起部８０１によって、第一の磁束ガイド用金属磁性体７０１の配置の自由度を大きくすることができ、効果的な磁場を磁気抵抗効果素子１０１に印加することができる。
【０１０８】
さらに、磁気抵抗効果デバイス３００は、第二の磁束ガイド用金属磁性体７０２および第二の電極１０３と電気的に接続された第四の金属突起部８０２を有し、第二の電極１０３と第四の金属突起部８０２との距離は、第二の電極１０３と第二の磁束ガイド用金属磁性体７０２との距離よりも短く、第一の電極１０２と第四の金属突起部８０２との距離よりも短くなっているので、第四の金属突起部８０２による第二の磁束ガイド用金属磁性体７０２と第二の電極１０３との電気的接続によって、第二部分３０９を第一の電極１０２に比較して第二の電極１０３とより強く電気的に接続させることができる。また、第二部分３０９は、第四の金属突起部８０２を介して第二の電極１０３と第二の電気的接続により電気的に接続されるので、第二の磁束ガイド用金属磁性体７０２の位置によらず、第二の電気的接続を行うことができる。つまり、第四の金属突起部８０２によって、第二の磁束ガイド用金属磁性体７０２の配置の自由度を大きくすることができ、効果的な磁場を磁気抵抗効果素子１０１に印加することができる。
【０１０９】
本実施形態３では、第三の金属突起部８０１を介して第一部分３０８と第一の電極１０２との第一の電気的接続がなされ、第四の金属突起部８０２を介して第二部分３０９と第二の電極１０３との第二の電気的接続がなされるので、磁気抵抗効果素子１０１における膜面方向の磁場が磁気抵抗効果素子１０１に印加されるように第一の磁束ガイド用金属磁性体７０１と第二の磁束ガイド用金属磁性体７０２を配置することができる。
【０１１０】
本実施形態３では、磁気抵抗効果素子１０１における膜面方向の磁場が磁気抵抗効果素子１０１に印加されるように第一の磁束ガイド用金属磁性体７０１と第二の磁束ガイド用金属磁性体７０２を配置する構成としたが、磁気抵抗効果素子１０１の特性に応じて、磁気抵抗効果素子１０１に効果的な磁場が印加されるように、第一の磁束ガイド用金属磁性体７０１または第二の磁束ガイド用金属磁性体７０２の位置を本実施形態３とは別の位置にしても良い。
【０１１１】
さらに、磁気抵抗効果デバイス３００は、第三の金属突起部８０１が非磁性金属であるので、第三の金属突起部８０１に影響されることなく第一の磁束ガイド用金属磁性体７０１からの磁場が磁気抵抗効果素子１０１に印加される。
【０１１２】
さらに、磁気抵抗効果デバイス３００は、第四の金属突起部８０２が非磁性金属であるので、第四の金属突起部８０２に影響されることなく第二の磁束ガイド用金属磁性体７０２からの磁場が磁気抵抗効果素子１０１に印加される。
【０１１３】
本実施形態３では、第一部分３０８と第一の磁束ガイド用金属磁性体７０１の間、および、第二部分３０９と第二の磁束ガイド用金属磁性体７０２の間は、共に直流的には絶縁され、交流的には容量結合されるようになっているが、容量結合が一か所の構成でもよい。たとえば、第一部分３０８と第一の磁束ガイド用金属磁性体７０１とが直流的に接続されている構成でもよい。つまり、第一部分３０８と第一の磁束ガイド用金属磁性体７０１との接続と、第一の磁束ガイド用金属磁性体７０１と第三の金属突起部８０１との接続と、第三の金属突起部８０１と第一の電極１０２との接続と、第二部分３０９と第二の磁束ガイド用金属磁性体７０２との接続と、第二の磁束ガイド用金属磁性体７０２と第四の金属突起部８０２との接続と、第四の金属突起部８０２と第二の電極１０３との接続のうち、少なくとも一つの接続が直流的に絶縁され交流的に容量結合しており、他の全ての接続が直流的に接続されていてもよい。この場合でも、磁気抵抗効果素子１０１から発生する直流出力は、容量結合によって直流的には絶縁された環状の金属磁性体１０４側へ流出することなく、第一の電極１０２と第二の電極１０３とから取り出すことができる。また、磁気抵抗効果素子１０１の発振によって第一の電極１０２と第二の電極１０３との間に発生した交流電圧を、第一部分３０６と第二部分３０７との間に印加できる。
【０１１４】
また、本実施形態３では、第三の金属突起部８０１は第一の磁束ガイド用金属磁性体７０１および第一の電極１０２と直流的に接続されているが、第三の金属突起部８０１と、第一の磁束ガイド用金属磁性体７０１および第一の電極１０２の少なくとも一方とが直流的に絶縁され、交流的に容量結合していてもよい。また、第三の金属突起部８０１と、第一の磁束ガイド用金属磁性体７０１および第一の電極１０２の少なくとも一方とが直流的に絶縁され交流的に容量結合しており、第一の磁束ガイド用金属磁性体７０１と第一部分３０８とが直流的に接続されていてもよい。同様に、本実施形態３では、第四の金属突起部８０２は第二の磁束ガイド用金属磁性体７０２および第二の電極１０３と直流的に接続されているが、第四の金属突起部８０２と、第二の磁束ガイド用金属磁性体７０２および第二の電極１０３の少なくとも一方とが直流的に絶縁され、交流的に容量結合していてもよい。また、第四の金属突起部８０２と、第二の磁束ガイド用金属磁性体７０２および第二の電極１０３の少なくとも一方とが直流的に絶縁され交流的に容量結合しており、第二の磁束ガイド用金属磁性体７０２と第二部分３０９とが直流的に接続されていてもよい。
【０１１５】
また、本実施形態３では、第一の磁束ガイド用金属磁性体７０１と第二の磁束ガイド用金属磁性体７０２を用い、第三の金属突起部８０１と第四の金属突起部８０２とを用いる構成としたが、たとえば、第二の磁束ガイド用金属磁性体７０２と第四の金属突起部８０２がない構成でもよい。その場合は、たとえば、第二の端部３０７を第二の電極１０３の面に重なるように配置し、第二部分３０９が第一の電極１０２に比較して第二の電極１０３とより強く電気的に接続されるようにすればよい。
【０１１６】
また、本実施形態３では、第三の金属突起部８０１と第四の金属突起部８０２は非磁性金属であるが、第三の金属突起部８０１と第四の金属突起部８０２は磁性金属とすることもできる。この場合、磁性金属として例えば、ＦｅとＣｏの合金、ＦｅとＣｏとＡｌの合金またはＦｅとＣｏとＡｌとＳｉの合金などを用いることができる。この場合でも、第三の金属突起部８０１によって第一部分３０８を第二の電極１０３に比較して第一の電極１０２とより強く電気的に接続させることができる。同様に、第四の金属突起部８０２によって第二部分３０９を第一の電極１０２に比較して第二の電極１０３とより強く電気的に接続させることができる。
【０１１７】
以上、本発明における好ましい実施の形態を示した。しかし、本発明はこれら実施形態に限定されるものではなく、形態が本発明の技術的思想を有するものである限り、本発明の範囲に含まれる。各実施形態における各構成及びそれらの組み合わせなどは一例であり、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。また、本発明は実施形態によって限定されることはなく、特許請求の範囲によってのみ限定される。
【産業上の利用可能性】
【０１１８】
以上のように、本発明に係る磁気抵抗効果デバイスは、受信器や送信器などに利用可能である。
【符号の説明】
【０１１９】
１００、２００、３００…磁気抵抗効果デバイス、１０１…磁気抵抗効果素子、１０２、１０３…電極、１０４、２０４、３０４…金属磁性体、１０５…電流線、１０６、２０６、３０６…第一の端部、１０７、２０７、３０７…第二の端部、１０８、２０８、３０８…第一部分、１０９、２０９、３０９…第二部分、５０１、５０２、８０１、８０２…金属突起部、７０１、７０２…磁束ガイド用金属磁性体、Ｐ…素子部分
【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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