(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁化固定層、スペーサ層および磁化の方向が変化可能である磁化自由層を有する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、第１部分及び第２部分を有する信号線路と、インピーダンス素子と、直流電流入力端子と、前記磁気抵抗効果素子に磁場を印加するための磁場供給機構とを有し、
前記磁気抵抗効果素子は、第１電極と第２電極との間に配置されて前記第１電極及び前記第２電極と接続され、
前記信号線路の前記第１部分が前記第１のポートと前記第１電極との間を接続し、前記信号線路の前記第２部分が前記第２電極と前記第２のポートとの間を接続することにより、前記第１のポート、前記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、
前記インピーダンス素子は、前記磁気抵抗効果素子と前記第１のポートまたは前記第２のポートとの間の前記信号線路と、グラウンドとに接続され、
前記直流電流入力端子は、前記磁気抵抗効果素子を挟んで前記インピーダンス素子とは反対側の前記信号線路に接続され、
前記磁気抵抗効果素子、前記信号線路、前記インピーダンス素子、前記グラウンドおよび前記直流電流入力端子を含む閉回路が形成されることを特徴とする磁気抵抗効果デバイス。
【請求項２】
前記磁場供給機構は、前記磁場を変化させて前記磁気抵抗効果素子のスピントルク共鳴周波数を変化可能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３】
スピントルク共鳴周波数が互いに異なる複数の前記磁気抵抗効果素子同士が並列接続されていることを特徴とする請求項１または２に記載の磁気抵抗効果デバイス。
【請求項４】
複数の前記磁気抵抗効果素子同士が並列接続され、前記複数の磁気抵抗効果素子の各々に個別の磁場を印加可能な様に前記磁場供給機構を複数有する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】
スピントルク共鳴周波数が互いに異なる複数の前記磁気抵抗効果素子同士が直列接続されていることを特徴とする請求項１または２に記載の磁気抵抗効果デバイス。
【請求項６】
複数の前記磁気抵抗効果素子同士が直列接続され、前記複数の磁気抵抗効果素子の各々に個別の磁場を印加可能な様に前記磁場供給機構を複数有することを特徴とする請求項１または１または２または５に記載の磁気抵抗効果デバイス。
【請求項７】
スピントルク共鳴周波数が互いに異なる前記複数の磁気抵抗効果素子は、平面視形状のアスペクト比が互いに異なることを特徴とする請求項３または５に記載の磁気抵抗効果デバイス。
【請求項８】
前記第２のポートに対して並列に前記信号線路および前記グラウンドに接続された磁気抵抗効果素子が存在しないことを特徴とする請求項１乃至７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のと同時に、磁場印加機構によって磁場を印加することで、磁気抵抗効果素子に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、磁化固定層、スペーサ層および磁化の方向が変化可能である磁化自由層を有する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、インピーダンス素子と、直流電流入力端子と、前記磁気抵抗効果素子に磁場を印加するための磁場供給機構とを有し、前記第１のポート、前記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、前記インピーダンス素子は、前記磁気抵抗効果素子と前記第１のポートまたは前記第２のポートとの間の前記信号線路と、グラウンドとに接続され、前記直流電流入力端子は、前記磁気抵抗効果素子を挟んで前記インピーダンス素子とは反対側の前記信号線路に接続され、前記磁気抵抗効果素子、前記信号線路、前記インピーダンス素子、前記グラウンドおよび前記直流電流入力端子を含む閉回路が形成されることを第１の特徴とする。
【０００６】
本出願において、「インピーダンス素子」という用語は、チョークコイルまたは抵抗素子を意味する用語として用いる。また、本出願において、「チョークコイル」という用語は、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素子の総称として用いる。
【０００７】
上記特徴の磁気抵抗効果デバイスによれば、磁気抵抗効果素子に第１のポートから信号線路を介して高周波信号が入力されると同時に、磁場供給機構から磁場が印加されることにより、磁気抵抗効果素子にスピントルク共鳴を誘起させることが出来る。スピントルク共鳴により、磁気抵抗効果素子は、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、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素子インピーダンスが減少する。第１のポート、磁気抵抗効果素子および高周波信号が出力される第２のポートがこの順に直列接続されることにより、高周波信号を高インピーダンスの非共鳴周波数では遮断し、低インピーダンスの共鳴周波数では通過させることが出来る。つまり、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。
【０００８】
また、信号線路とグラウンドとに接続されたインピーダンス素子は、高周波信号は通さずに直流信号を選択的にグラウンドに流すことが出来る。このことにより、直流電流入力端子から入力された直流電流は、磁気抵抗効果素子、信号線路、インピーダンス素子、グラウンドおよび直流電流入力端子を含んで形成される閉回路を流れる。この閉回路により、磁気抵抗効果素子に効率的に直流電流を印加することが出来る。磁気抵抗効果素子は、この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、磁気抵抗効果素子の素子インピーダンスの変化量が増加するため、上記特徴の磁気抵抗効果デバイスは、遮断特性と通過特性のレンジが大きな高周波フィルタとして機能することが可能となる。
【０００９】
また、直流電流入力端子から印加される直流電流を変化させることにより、磁気抵抗効果素子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、上記特徴の磁気抵抗効果デバイスは、周波数可変フィルタとして機能することも可能となる。
【００１０】
さらに、本発明に係る磁気抵抗効果デバイスは、前記磁場供給機構は、前記磁場を変化させて前記磁気抵抗効果素子のスピントルク共鳴周波数を変化可能であることを第２の特徴とする。
【００１１】
上記特徴の磁気抵抗効果デバイスによれば、磁気抵抗効果素子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、上記特徴の磁気抵抗効果デバイスは、周波数可変フィルタとして機能することが可能となる。
【００１２】
さらに、本発明に係る磁気抵抗効果デバイスは、スピントルク共鳴周波数が互いに異なる複数の前記磁気抵抗効果素子同士が並列接続されていることを第３の特徴とする。
【００１３】
上記特徴の磁気抵抗効果デバイスによれば、スピントルク共鳴周波数が互いに異なる複数の磁気抵抗効果素子同士が並列接続されているので、各磁気抵抗効果素子のスピントルク共鳴周波数と同じ複数の周波数の近傍におけるインピーダンスを減少させることが出来るため、ある幅を持った通過周波数帯域を設けることができる。さらに、磁気抵抗効果素子に印加される直流電流、あるいは磁場を変化させることで、その通過周波数帯域の位置を変更することが可能となる。このことにより、上記特徴の磁気抵抗効果デバイスは、通過周波数帯域の位置を変更することが出来る周波数可変フィルタとして機能することが可能となる。
【００１４】
また、並列接続された複数の磁気抵抗効果素子のスピントルク共鳴周波数近傍における合成インピーダンスは、各々の磁気抵抗効果素子のインピーダンスよりも小さくなり、フィルタの通過損失が小さくなる。したがって、上記特徴の磁気抵抗効果デバイスは、特性のよい高周波フィルタとして機能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、複数の前記磁気抵抗効果素子同士が並列接続され、前記複数の磁気抵抗効果素子の各々に個別の磁場を印加可能な様に前記磁場供給機構を複数有することを第４の特徴とする。
【００１６】
上記特徴の磁気抵抗効果デバイスによれば、複数の磁気抵抗効果素子の各々に個別の磁場を印加可能なように磁場供給機構を複数有しているため、各磁気抵抗効果素子のスピントルク共鳴周波数を個別に制御することが可能となる。さらに、複数の磁気抵抗効果素子同士が並列接続されているので、各磁気抵抗効果素子のスピントルク共鳴周波数と同じ複数の周波数の近傍におけるインピーダンスを減少させることが出来るため、ある幅を持った通過周波数帯域を設けることができる。さらに、磁気抵抗効果素子に印加される直流電流、あるいは磁場を変化させることで、その帯域を任意に変更することが可能となる。このことにより、上記特徴の磁気抵抗効果デバイスは、通過周波数の帯域を任意に変更することが出来る、周波数可変フィルタとして機能することが可能となる。
【００１７】
さらに、本発明に係る磁気抵抗効果デバイスは、スピントルク共鳴周波数が互いに異なる複数の前記磁気抵抗効果素子同士が直列接続されていることを第５の特徴とする。
【００１８】
上記特徴の磁気抵抗効果デバイスによれば、スピントルク共鳴周波数が互いに異なる複数の磁気抵抗効果素子同士が直列接続されているので、各磁気抵抗効果素子のスピントルク共鳴周波数と同じ複数の周波数の近傍におけるインピーダンスを減少させることが出来るため、ある幅を持った通過周波数帯域を設けることができる。さらに、磁気抵抗効果素子に印加される直流電流、あるいは磁場を変化させることで、その通過周波数帯域の位置を変更することが可能となる。このことにより、上記特徴の磁気抵抗効果デバイスは、通過周波数帯域の位置を変更することが出来る周波数可変フィルタとして機能することが可能となる。
【００１９】
さらに、本発明に係る磁気抵抗効果デバイスは、複数の前記磁気抵抗効果素子同士が直列接続され、前記複数の磁気抵抗効果素子の各々に個別の磁場を印加可能な様に前記磁場供給機構を複数有することを第６の特徴とする。
【００２０】
上記特徴の磁気抵抗効果デバイスによれば、複数の磁気抵抗効果素子の各々に個別の磁場を印加可能なように磁場供給機構を複数有しているため、各磁気抵抗効果素子のスピントルク共鳴周波数を個別に制御することが可能となる。さらに、複数の磁気抵抗効果素子同士が直列接続されているので、各磁気抵抗効果素子のスピントルク共鳴周波数と同じ複数の周波数の近傍におけるインピーダンスを減少させることが出来るため、ある幅を持った通過周波数帯域を設けることができる。さらに、磁気抵抗効果素子に印加される直流電流、あるいは磁場を変化させることで、その帯域を任意に変更することが可能となる。このことにより、上記特徴の磁気抵抗効果デバイスは、通過周波数の帯域を任意に変更することが出来る、周波数可変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、スピントルク共鳴周波数が互いに異なる前記複数の磁気抵抗効果素子は、平面視形状のアスペクト比が互いに異なることを第７の特徴とする。ここで、「平面視形状」とは、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。また、「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。
【００２２】
上記特徴の磁気抵抗効果デバイスによれば、スピントルク共鳴周波数が互いに異なる複数の磁気抵抗効果素子は、平面視形状のアスペクト比が互いに異なるため、同一プロセスでスピントルク共鳴周波数が互いに異なる複数の磁気抵抗効果素子を作製することが可能となる。即ち、複数の磁気抵抗効果素子の膜構成を同じにすることができるため、複数の磁気抵抗効果素子を構成する層を一括で成膜形成することができる。
【００２３】
さらに、本発明に係る磁気抵抗効果デバイスは、前記第２のポートに対して並列に前記信号線路および前記グラウンドに接続された磁気抵抗効果素子が存在しないことを第８の特徴とする。
【００２４】
上記特徴の磁気抵抗効果デバイスによれば、第２のポートに対して並列に信号線路およびグラウンドに接続された磁気抵抗効果素子が存在しないため、第２のポートに対して並列に信号線路およびグラウンドに接続された磁気抵抗効果素子のスピントルク共鳴周波数に対するインピーダンス減少による、入力された高周波信号のグラウンドへの流入を防ぐことが出来、高周波信号の損失増加を防ぐことが可能となる。このことにより、上記特徴の磁気抵抗効果デバイスは、通過特性のよい高周波フィルタとして機能することが可能となる。
【発明の効果】
【００２５】
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できる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【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３】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４】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５】第２の実施形態に係る磁気抵抗効果デバイスの上面図である。
【図６】第２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７】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８】第３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４の実施形態に係る磁気抵抗効果デバイスの上面図である。
【図１１】第４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構成を示した断面模式図である。
【図１３】第５の実施形態に係る磁気抵抗効果デバイスの周波数と減衰量との関係を示したグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
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できる。
【００２８】
（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１００の断面模式図である。磁気抵抗効果デバイス１００は、磁化固定層２、スペーサ層３および磁化自由層４を有する磁気抵抗効果素子１ａ、上部電極５、下部電極６、第１のポート９ａ、第２のポート９ｂ、信号線路７、インピーダンス素子としてのチョークコイル１０、直流電流入力端子１１および磁場供給機構１２を有している。第１のポート９ａ、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。チョークコイル１０は、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と、グラウンド８とに接続されている。直流電流入力端子１１は、磁気抵抗効果素子１ａを挟んでチョークコイル１０とは反対側の信号線路７に接続されており、直流電流入力端子１１に、グラウンド８に接続された直流電流源１３が接続されることにより、磁気抵抗効果素子１ａ、信号線路７、チョークコイル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される。また、磁気抵抗効果デバイス１００には、第２のポート９ｂに対して並列に信号線路７およびグラウンド８に接続された磁気抵抗効果素子が存在しない。
【００２９】
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。信号線路７は、磁気抵抗効果素子１ａを挟むように、上部電極５および下部電極６を介して磁気抵抗効果素子１ａに電気的に接続され、第１のポート９ａから入力された高周波信号は磁気抵抗効果素子１ａに流され、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。
【００３０】
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、磁気抵抗効果素子１ａを構成する各層の積層方向に磁気抵抗効果素子１ａ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）を磁気抵抗効果素子１ａに対して、磁気抵抗効果素子１ａを構成する各層の面と交差する方向、例えば、磁気抵抗効果素子１ａ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、もしく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。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。
【００３１】
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。
【００３２】
チョークコイル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。本明細書において、「チョークコイル」という用語は、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素子の総称として用いる。チョークコイル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。チョークコイル１０のインダクタンス値は１０ｎＨ以上であることが好ましい。このチョークコイル１０により、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、磁気抵抗効果素子１ａ、信号線路７、チョークコイル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。
【００３３】
直流電流入力端子１１は、磁気抵抗効果素子１ａを挟んでチョークコイル１０とは反対側の信号線路７に接続されている。より具体的には、直流電流入力端子１１は、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。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、磁気抵抗効果素子１ａに直流電流を印加することが可能になる。図１に示す磁気抵抗効果デバイス１００では、磁気抵抗効果素子１ａに、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が印加される。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、チョークコイルまたは抵抗素子が直列に接続されてもよい。
【００３４】
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、直流電流入力端子１１から、磁気抵抗効果素子１ａ、信号線路７、チョークコイル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。
【００３５】
磁場供給機構１２は、磁気抵抗効果素子１ａの近傍に配設され、磁気抵抗効果素子１ａに磁場を印加する。例えば、磁場供給機構１２は、電圧もしく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、磁場供給機構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。磁場供給機構１２は、磁気抵抗効果素子１ａに磁場を印加することにより、磁気抵抗効果素子１ａにスピントルク共鳴現象を誘起することができる。また、磁場供給機構１２は、磁気抵抗効果素子１ａに印加する磁場を変化させて磁気抵抗効果素子１ａのスピントルク共鳴周波数を変化可能となっている。
【００３６】
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できる。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。或いは、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。
【００３７】
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、もしくは、絶縁体中に導体によって構成される通電点を含む層で構成される。
【００３８】
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１ａ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。
【００３９】
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１ａ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。
【００４０】
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。
【００４１】
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。
【００４２】
磁化自由層４は、外部印加磁場もしくはスピン偏極電子によってその磁化の方向が変化可能であり、強磁性材料で構成されている。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１〜１０ｎｍ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。
【００４３】
また、上部電極５と磁気抵抗効果素子１ａとの間、および下部電極６と磁気抵抗効果素子１ａ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。
【００４４】
尚、磁気抵抗効果素子１ａの大きさは、磁気抵抗効果素子１ａの平面視形状が長方形（正方形を含む）の場合、長辺を１００ｎｍ程度、或いは１００ｎｍ以下にすることが望ましい。また、磁気抵抗効果素子１ａ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１ａ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１ａ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、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。
【００４５】
ここで、スピントルク共鳴現象について説明する。
【００４６】
磁気抵抗効果素子１ａに磁場を印加すると同時に、磁気抵抗効果素子１ａに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４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１ａの素子抵抗値は、磁化固定層２と磁化自由層４との磁化の相対角で決まる。そのため、スピントルク共鳴時の磁気抵抗効果素子１ａの抵抗値は、磁化自由層４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１ａ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。さらに、抵抗振動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、それぞれの位相が同期し、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低減する抵抗素子として取り扱うことが出来る。また、磁気抵抗効果素子１ａに印加される磁場が強くなるに従って、スピントルク共鳴周波数は高くなる。
【００４７】
また、スピントルク共鳴時に磁気抵抗効果素子１ａ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、磁気抵抗効果素子１ａ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が大きくなるに従って、スピントルク共鳴周波数は低くなる。したがって、磁気抵抗効果素子１ａのスピントルク共鳴周波数は、磁場供給機構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できる。
【００４８】
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、もしく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磁気抵抗効果素子１ａを通過して、第２のポート９ｂに出力される。つまり、磁気抵抗効果デバイス１００は、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。
【００４９】
図２および図３に、磁気抵抗効果デバイス１００に入力される高周波信号の周波数と減衰量との関係を示したグラフを示す。図２および図３の縦軸は減衰量、横軸は周波数を表している。図２は、磁気抵抗効果素子１ａに印加された磁場が一定の時のグラフである。図２のプロット線１００ａ１は、直流電流入力端子１１から磁気抵抗効果素子１ａに印加される直流電流値がＩａ１の時のものあり、プロット線１００ａ２は直流電流入力端子１１から磁気抵抗効果素子１ａに印加される直流電流値がＩａ２の時のものである。この時の印直流電流値の関係は、Ｉａ１＜Ｉａ２である。また、図３は、磁気抵抗効果素子１ａに印加された直流電流が一定の時のグラフである。図３のプロット線１００ｂ１は、磁場供給機構１２から磁気抵抗効果素子１ａ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は磁場供給機構１２から磁気抵抗効果素子１ａ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。
【００５０】
例えば、図２に示されるように、直流電流入力端子１１から磁気抵抗効果素子１ａ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（通過帯域の周波数）での素子インピーダンスの低下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、減衰量（減衰量の絶対値）が小さくなる。したがって、磁気抵抗効果デバイス１００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に大きくすると磁気抵抗効果素子１ａ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１００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。
【００５１】
さらに、図３に示されるように、磁場供給機構１２から印加される磁場強度をＨｂ１からＨｂ２に強くした場合、磁気抵抗効果素子１ａ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１００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。
【００５２】
さらに、通過周波数帯域が変化する際、通過周波数帯域の任意の周波数１点に注目すると、通過信号の位相が変化する。つまり、磁気抵抗効果デバイス１００は、通過周波数帯域の周波数の信号の位相を変化可能なフェイズシフターとして機能することも出来る。
【００５３】
このように、磁気抵抗効果デバイス１００は、磁化固定層２、スペーサ層３および磁化の方向が変化可能である磁化自由層４を有する磁気抵抗効果素子１ａと、第１のポート９ａと、第２のポート９ｂと、信号線路７と、チョークコイル１０（インピーダンス素子）と、直流電流入力端子１１と、磁気抵抗効果素子１ａに磁場を印加するための磁場供給機構１２とを有し、第１のポート９ａ、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、チョークコイル１０（インピーダンス素子）は、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と、グラウンド８とに接続され、直流電流入力端子１１は、磁気抵抗効果素子１ａを挟んでチョークコイル１０（インピーダンス素子）とは反対側の信号線路７に接続され、磁気抵抗効果素子１ａ、信号線路７、チョークコイル１０（インピーダンス素子）、グラウンド８および直流電流入力端子１１を含む閉回路が形成される。
【００５４】
したがって、磁気抵抗効果素子１ａ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と同時に、磁場供給機構１２から磁場が印加されることにより、磁気抵抗効果素子１ａにスピントルク共鳴を誘起させることが出来る。スピントルク共鳴により、磁気抵抗効果素子１ａは、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、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素子インピーダンスが減少する。第１のポート９ａ、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、高周波信号を高インピーダンスの非共鳴周波数では遮断し、低インピーダンスの共鳴周波数では通過させることが出来る。つまり、磁気抵抗効果デバイス１００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。
【００５５】
また、信号線路７とグラウンド８とに接続されたチョークコイル１０（インピーダンス素子）は、高周波信号は通さずに直流信号を選択的にグラウンドに流すことが出来る。このことにより、直流電流入力端子１１から入力された直流電流は、磁気抵抗効果素子１ａ、信号線路７、チョークコイル１０（インピーダンス素子）、グラウンド８および直流電流入力端子１１を含んで形成される閉回路を流れる。この閉回路により、磁気抵抗効果素子１ａに効率的に直流電流を印加することが出来る。磁気抵抗効果素子１ａは、この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、磁気抵抗効果素子１ａの素子インピーダンスの変化量が増加するため、磁気抵抗効果デバイス１００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として機能することが可能となる。
【００５６】
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、磁気抵抗効果素子１ａ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１００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。  
【００５７】
さらに、磁気抵抗効果デバイス１００は、磁場供給機構１２が、磁気抵抗効果素子１ａに印加する磁場を変化させて磁気抵抗効果素子１ａ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。
【００５８】
さらに、磁気抵抗効果デバイス１００は、第２のポート９ｂに対して並列に信号線路７およびグラウンド８に接続された磁気抵抗効果素子が存在しないため、第２のポート９ｂに対して並列に信号線路７およびグラウンド８に接続された磁気抵抗効果素子のスピントルク共鳴周波数に対するインピーダンス減少による、入力された高周波信号のグラウンド８への流入を防ぐことが出来、高周波信号の損失増加を防ぐことが可能となる。このことにより、磁気抵抗効果デバイス１００は、通過特性のよい高周波フィルタとして機能することが可能となる。
【００５９】
以上説明した第１の実施形態の磁気抵抗効果デバイス１００に対しては、様々な構成要素を追加することができる。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のポート９ａと直流電流入力端子１１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２のポート９ｂとチョークコイル１０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。
【００６０】
（第２の実施形態）
図４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１０１の断面模式図である。磁気抵抗効果デバイス１０１において、第１の実施形態の磁気抵抗効果デバイス１００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１００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１０１は、磁化固定層２、スペーサ層３および磁化自由層４を有する２つの磁気抵抗効果素子１ａ、１ｂ、上部電極５、下部電極６、第１のポート９ａ、第２のポート９ｂ、信号線路７、インピーダンス素子としてのチョークコイル１０、直流電流入力端子１１および磁場供給機構１２を有している。また、磁気抵抗効果素子１ａと磁気抵抗効果素子１ｂ同士は、上部電極５と下部電極６との間に並列接続されており、第１のポート９ａ、磁気抵抗効果素子１ａまたは磁気抵抗効果素子１ｂ、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。磁気抵抗効果素子１ａ、１ｂは、同一の磁場および同一の電流密度の直流電流が印加された状態でのスピントルク共鳴周波数が互いに異なる。より具体的には、磁気抵抗効果素子１ａ、１ｂは、膜構成が互いに同じで、平面視形状はともに長方形であるが、平面視形状のアスペクト比が互いに異なっている。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。また、「平面視形状」とは、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。また、「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。
【００６１】
チョークコイル１０は、並列接続された磁気抵抗効果素子１ａ、１ｂと第２のポート９ｂとの間の信号線路７と、グラウンド８とに接続されている。直流電流入力端子１１は、磁気抵抗効果素子１ａおよび磁気抵抗効果素子１ｂを挟んでチョークコイル１０とは反対側の信号線路７に接続されており、直流電流入力端子１１に、グラウンド８に接続された直流電流源１３が接続されることにより、磁気抵抗効果素子１ａ、磁気抵抗効果素子１ｂ、信号線路７、チョークコイル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され、直流電流入力端子１１から入力された直流電流はこの閉回路を流れ、磁気抵抗効果素子１ａおよび磁気抵抗効果素子１ｂに直流電流が印加される。
【００６２】
磁気抵抗効果素子１ａと磁気抵抗効果素子１ｂの磁化自由層４は同一の上部電極５に接続されおり、また磁化固定層２は同一の下部電極６に接続されている。
【００６３】
磁場供給機構１２は、磁気抵抗効果素子１ａ、１ｂの近傍に配設され、磁気抵抗効果素子１ａ、１ｂに同時に同一の磁場を印加する。また、磁場供給機構１２は、磁気抵抗効果素子１ａ、１ｂに印加する磁場を変化させて磁気抵抗効果素子１ａ、１ｂのスピントルク共鳴周波数を変化可能となっている。
【００６４】
磁気抵抗効果素子１ａ、１ｂの膜構成は第１の実施形態の磁気抵抗効果素子１ａと同じである。図５は、磁気抵抗効果デバイス１０１の上面図である。図５に示すように、磁気抵抗効果素子１ａ、１ｂの平面視形状の短辺方向であるＹ方向の寸法Ｙ０は同じであるが、磁気抵抗効果素子１ａの平面視形状の長辺方向であるＸ方向の寸法Ｘａと磁気抵抗効果素子１ｂの平面視形状の長辺方向であるＸ方向の寸法Ｘｂは異なっており、Ｘａ＜Ｘｂであることから、磁気抵抗効果素子１ａの平面視形状のアスペクト比（Ｘａ／Ｙ０）より、磁気抵抗効果素子１ｂの平面視形状のアスペクト比（Ｘｂ／Ｙ０）は大きい。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ため、磁気抵抗効果素子１ｂのスピントルク共鳴周波数ｆｂは磁気抵抗効果素子１ａのスピントルク共鳴周波数ｆａよりも高くなる。このように、複数の磁気抵抗効果素子の平面視形状のアスペクト比を互いに異ならせることで、膜構成が互いに同じであってもスピントルク共鳴周波数を互いに異ならせることができるため、同一の成膜プロセスでスピントルク共鳴周波数が互いに異なる複数の磁気抵抗効果素子を作製することが可能となる。即ち、複数の磁気抵抗効果素子の膜構成を同じにすることができるため、複数の磁気抵抗効果素子を構成する層を一括で成膜形成することができる。
【００６５】
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磁気抵抗効果素子１ａまたは磁気抵抗効果素子１ｂのスピントルク共鳴周波数と一致する、もしくは磁気抵抗効果素子１ａまたは磁気抵抗効果素子１ｂのスピントルク共鳴周波数の近傍の周波数成分は、低インピーダンス状態の磁気抵抗効果素子１ａまたは磁気抵抗効果素子１ｂを通過して、第２のポート９ｂに出力される。つまり、磁気抵抗効果デバイス１０１は、磁気抵抗効果素子１ａまたは磁気抵抗効果素子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。
【００６６】
図６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６の縦軸は減衰量、横軸は周波数を表している。図６に示されるように、磁気抵抗効果素子１ａのスピントルク共鳴周波数ｆａの近傍の周波数（図６に示す通過周波数帯域２００ａ）の一部と、磁気抵抗効果素子１ｂのスピントルク共鳴周波数ｆｂの近傍の周波数（図６に示す通過周波数帯域２００ｂ）の一部が重なるように磁気抵抗効果素子１ａ、１ｂの平面視形状のアスペクト比を異ならせると、磁気抵抗効果デバイス１０１は、図６に示されるように、第１の実施形態の磁気抵抗効果デバイス１００よりも広帯域の通過周波数帯域（図６に示す通過周波数帯域２００）を持つことができる。
【００６７】
さらに、磁気抵抗効果素子１ａ、１ｂに印加される直流電流、あるいは磁場供給機構１２から磁気抵抗効果素子１ａ、１ｂに印加される磁場強度を変化させることでその帯域を任意に変更することが可能となる。このことにより、磁気抵抗効果デバイス１０１は、通過周波数の帯域を任意に変更することが出来る周波数可変フィルタとして機能することが可能となる。
【００６８】
このように、磁気抵抗効果デバイス１０１は、スピントルク共鳴周波数が互いに異なる複数の磁気抵抗効果素子１ａ、１ｂ同士が並列接続されているので、各磁気抵抗効果素子のスピントルク共鳴周波数と同じ複数の周波数の近傍におけるインピーダンスを減少させることが出来るため、ある幅を持った通過周波数帯域２００を設けることができる。さらに、磁気抵抗効果素子に印加される直流電流、あるいは磁場を変化させることで、その通過周波数帯域の位置を変更することが可能となる。つまり、磁気抵抗効果デバイス１０１は、通過周波数帯域の位置を変更することが出来る周波数可変フィルタとして機能することが可能となる。
【００６９】
さらに、磁気抵抗効果デバイス１０１は、複数の磁気抵抗効果素子１ａおよび１ｂの平面視形状のアスペクト比が互いに異なるため、同一プロセスでスピントルク共鳴周波数が互いに異なる複数の磁気抵抗効果素子１ａ、１ｂを作製することが可能となる。つまり、磁気抵抗効果デバイス１０１は、複数の磁気抵抗効果素子１ａ、１ｂの膜構成を同じにすることができるため、複数の磁気抵抗効果素子１ａ、１ｂを構成する層を一括で成膜形成することができ、製造コストを抑えることが可能となる。
【００７０】
また、第２の実施形態の磁気抵抗効果デバイス１０１では、スピントルク共鳴周波数が互いに異なる２つの磁気抵抗効果素子１ａ、１ｂが並列に接続されているが、スピントルク共鳴周波数が互いに異なる３つ以上の磁気抵抗効果素子が並列に接続されていてもよい。この場合、通過周波数帯域の幅をさらに広げることが可能となる。
【００７１】
また、第２の実施形態の磁気抵抗効果デバイス１０１では、２つの磁気抵抗効果素子１ａ、１ｂの膜構成は互いに同じであるが、複数の磁気抵抗効果素子は、膜構成が互いに異なっていてもよい。この場合、複数の磁気抵抗効果素子の平面視形状のアスペクト比を互いに同じにしつつ膜構成を互いに異ならせて、複数の磁気抵抗効果素子のスピントルク共鳴周波数を互いに異ならせるようにしても良い。
【００７２】
また、第２の実施形態の磁気抵抗効果デバイス１０１では、磁場供給機構１２が磁気抵抗効果素子１ａ、１ｂに同時に同一の磁場を印加しているが、各磁気抵抗効果素子に個別に磁場を印加するための磁場供給機構が備えられていても良い。
【００７３】
（第３の実施形態）
図７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１００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１００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、磁化固定層２、スペーサ層３および磁化自由層４を有する２つの磁気抵抗効果素子１ａ、上部電極５、下部電極６、第１のポート９ａ、第２のポート９ｂ、信号線路７、インピーダンス素子としてのチョークコイル１０、直流電流入力端子１１および２つの磁場供給機構１２を有している。２つの磁気抵抗効果素子１ａはその構成が互いに同じであり、２つの磁気抵抗効果素子１ａ同士は、上部電極５と下部電極６との間に並列接続されている。第１のポート９ａ、並列に接続された２つの磁気抵抗効果素子１ａおよび第２のポート９ｂは信号線路７を介してこの順に直列接続されている。各々の磁場供給機構１２は、２つの磁気抵抗効果素子１ａの各々に個別の磁場を印加する。このように、磁気抵抗効果デバイス１０２は、２つの磁気抵抗効果素子１ａの各々に独立して個別の磁場を印加することが可能な２つの磁場供給機構１２を備えている。チョークコイル１０は、並列に接続された２つ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と、グラウンド８とに接続されている。直流電流入力端子１１は、並列に接続された２つの磁気抵抗効果素子１ａを挟んでチョークコイル１０とは反対側の信号線路７に接続されており、直流電流入力端子１１に、グラウンド８に接続された直流電流源１３が接続されることにより、磁気抵抗効果素子１ａ、信号線路７、チョークコイル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され、直流電流入力端子１１から入力された直流電流はこの閉回路を流れ、２つの磁気抵抗効果素子１ａに直流電流が印加される。
【００７４】
２つの磁気抵抗効果素子１ａの磁化自由層４は同一の上部電極５に接続されおり、また磁化固定層２は同一の下部電極６に接続されている。
【００７５】
磁気抵抗効果デバイス１０２では、各々の磁場供給機構１２から各々の磁気抵抗効果素子１ａに個別に磁場が印加された状態で、２つの磁気抵抗効果素子１ａに信号線路７を介して高周波信号が入力される。例えば、一方の磁気抵抗効果素子１ａに印加する磁場強度を他方の磁気抵抗効果素子１ａに印加する磁場強度よりも小さくする。磁気抵抗効果素子１ａは、印加される磁場強度が大きいほど、そのスピントルク共鳴周波数は高くなるので、この場合、２つの磁気抵抗効果素子１ａのスピントルク共鳴周波数は互いに異なる状態になる。
【００７６】
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２つの磁気抵抗効果素子１ａのいずれかのスピントルク共鳴周波数と一致する、もしくは２つの磁気抵抗効果素子１ａのいずれかの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磁気抵抗効果素子１ａを通過して、第２のポート９ｂに出力される。つまり、磁気抵抗効果デバイス１０２は、２つの磁気抵抗効果素子１ａのいずれか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。
【００７７】
図８に、磁気抵抗効果デバイス１０２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。この図の縦軸は減衰量、横軸は周波数を表している。例えば図８に示すように、一方の磁気抵抗効果素子１ａに印加する磁場を他方の磁気抵抗効果素子１ａに印加する磁場強度よりも小さくした場合の、一方の磁気抵抗効果素子１ａのスピントルク共鳴周波数をｆ１、他方の磁気抵抗効果素子１ａのスピントルク共鳴周波数をｆ２とすると、ｆ１＜ｆ２となる。したがって、図８に示されるように、一方の磁気抵抗効果素子１ａのスピントルク共鳴周波数ｆ１の近傍の周波数（図８に示す通過周波数帯域３００ａ）の一部と、他方の磁気抵抗効果素子１ａのスピントルク共鳴周波数ｆ２の近傍の周波数（図８に示す通過周波数帯域３００ｂ）の一部が重なるように各々の磁場供給機構１２が各々の磁気抵抗効果素子１ａに印加する磁場強度を調整することによって、磁気抵抗効果デバイス１０２は、図８に示されるように、第１の実施形態の磁気抵抗効果デバイス１００よりも広帯域の通過周波数帯域（図８に示す通過周波数帯域３００）を持つことができる。
【００７８】
さらに、各々の磁気抵抗効果素子１ａに印加される直流電流、あるいは各々の磁場供給機構１２から各々の磁気抵抗効果素子１ａに印加される磁場強度を変化させることでその帯域を任意に変更することが可能となる。このことにより、磁気抵抗効果デバイス１０２は、通過周波数の帯域を任意に変更することが出来る周波数可変フィルタとして機能することが可能となる。
【００７９】
このように、磁気抵抗効果デバイス１０２は、複数の磁気抵抗効果素子１ａの各々に個別の磁場を印加可能なように磁場供給機構１２を複数有しているため、各磁気抵抗効果素子１ａのスピントルク共鳴周波数を個別に制御することが可能となる。さらに、複数の磁気抵抗効果素子１ａが並列接続されているので、各磁気抵抗効果素子１ａのスピントルク共鳴周波数と同じ複数の周波数の近傍におけるインピーダンスを減少させることが出来るため、ある幅を持った通過周波数帯域３００を設けることができる。さらに、各磁気抵抗効果素子１ａに印加される直流電流、あるいは磁場を変化させることで、その帯域を任意に変更することが可能となる。このことにより、磁気抵抗効果デバイス１０２は、通過周波数の帯域を任意に変更することが出来る、周波数可変フィルタとして機能することが可能となる。
【００８０】
また、第３の実施形態の磁気抵抗効果デバイス１０２では、２つの磁気抵抗効果素子１ａが並列に接続されており、各磁気抵抗効果素子１ａに個別に磁場を印加するための２つの磁場供給機構１２が備えられているが、３つ以上の磁気抵抗効果素子１ａが並列に接続されており、各磁気抵抗効果素子１ａに個別に磁場を印加するための３つ以上の磁場供給機構１２が備えられていてもよい。この場合、通過周波数帯域の幅をさらに広げることが可能となる。
【００８１】
また、第３の実施形態の磁気抵抗効果デバイス１０２では、２つの磁気抵抗効果素子１ａの構成が互いに同じであるが、複数の磁気抵抗効果素子は、構成が互いに異なっていてもよい。
【００８２】
（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１００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１００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、磁化固定層２、スペーサ層３および磁化自由層４を有する２つの磁気抵抗効果素子１ａ、１ｂ、上部電極５ａ、５ｂ、下部電極６ａ、６ｂ、第１のポート９ａ、第２のポート９ｂ、信号線路７、インピーダンス素子としてのチョークコイル１０、直流電流入力端子１１および磁場供給機構１２を有している。また、上部電極５ａおよび下部電極６ａは磁気抵抗効果素子１ａを挟むように配置され、上部電極５ｂおよび下部電極６ｂは磁気抵抗効果素子１ｂを挟むように配置されている。磁気抵抗効果素子１ａ、１ｂ同士は直列接続されており、第１のポート９ａ、磁気抵抗効果素子１ａ、磁気抵抗効果素子１ｂ、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。磁気抵抗効果素子１ａ、１ｂは、同一の磁場および同一の電流密度の直流電流が印加された状態でのスピントルク共鳴周波数が互いに異なる。より具体的には、磁気抵抗効果素子１ａ、１ｂは、膜構成が互いに同じで、平面視形状はともに長方形であるが、平面視形状のアスペクト比が互いに異なっている。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。また、「平面視形状」とは、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。また、「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。
【００８３】
チョークコイル１０は、磁気抵抗効果素子１ｂと第２のポート９ｂとの間の信号線路７と、グラウンド８とに接続されている。直流電流入力端子１１は、磁気抵抗効果素子１ａおよび磁気抵抗効果素子１ｂを挟んでチョークコイル１０とは反対側の信号線路７に接続されており、直流電流入力端子１１に、グラウンド８に接続された直流電流源１３が接続されることにより、磁気抵抗効果素子１ａ、磁気抵抗効果素子１ｂ、信号線路７、チョークコイル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され、直流電流入力端子１１から入力された直流電流はこの閉回路を流れ、磁気抵抗効果素子１ａおよび磁気抵抗効果素子１ｂに直流電流が印加される。
【００８４】
磁気抵抗効果素子１ａの磁化固定層２が接続されている下部電極６ａと、磁気抵抗効果素子１ｂの磁化自由層４が接続されている上部電極５ｂとが電気的に接続されており、磁気抵抗効果素子１ａ、１ｂ同士は直列接続されている。
【００８５】
磁場供給機構１２は、磁気抵抗効果素子１ａ、１ｂの近傍に配設され、磁気抵抗効果素子１ａ、１ｂに同時に同一の磁場を印加する。また、磁場供給機構１２は、磁気抵抗効果素子１ａ、１ｂに印加する磁場を変化させて磁気抵抗効果素子１ａ、１ｂのスピントルク共鳴周波数を変化可能となっている。
【００８６】
磁気抵抗効果素子１ａ、１ｂの膜構成は第１の実施形態の磁気抵抗効果素子１ａと同じである。図１０は、磁気抵抗効果デバイス１０３の上面図である。図１０に示すように、磁気抵抗効果素子１ａ、１ｂの平面視形状の短辺方向であるＹ方向の寸法Ｙ０は同じであるが、磁気抵抗効果素子１ａの平面視形状の長辺方向であるＸ方向の寸法Ｘａと磁気抵抗効果素子１ｂの平面視形状の長辺方向であるＸ方向の寸法Ｘｂは異なっており、Ｘａ＜Ｘｂであることから、磁気抵抗効果素子１ａの平面視形状のアスペクト比（Ｘａ／Ｙ０）より、磁気抵抗効果素子１ｂの平面視形状のアスペクト比（Ｘｂ／Ｙ０）は大きい。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ため、磁気抵抗効果素子１ｂのスピントルク共鳴周波数ｆｂは磁気抵抗効果素子１ａのスピントルク共鳴周波数ｆａよりも高くなる。このように、複数の磁気抵抗効果素子の平面視形状のアスペクト比を互いに異ならせることで、膜構成が互いに同じであってもスピントルク共鳴周波数を互いに異ならせることができるため、同一の成膜プロセスでスピントルク共鳴周波数が互いに異なる複数の磁気抵抗効果素子を作製することが可能となる。即ち、複数の磁気抵抗効果素子の膜構成を同じにすることができるため、複数の磁気抵抗効果素子を構成する層を一括で成膜形成することができる。さらに、磁気抵抗効果デバイス１０３では、磁気抵抗効果素子１ａ、１ｂ同士は直列接続されており、直流電流の流れる方向に垂直な断面の面積は、磁気抵抗効果素子１ａの方が磁気抵抗効果素子１ｂよりも小さいので、印加される直流電流の電流密度は、磁気抵抗効果素子１ａの方が磁気抵抗効果素子１ｂよりも大きくなる。前述したように、印加される直流電流の電流密度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低くなる。したがって、平面視形状のアスペクト比および印加される直流電流の電流密度が、磁気抵抗効果素子１ａと磁気抵抗効果素子１ｂとで異なることにより、ｆａ＜ｆｂとなる。
【００８７】
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磁気抵抗効果素子１ａまたは磁気抵抗効果素子１ｂのスピントルク共鳴周波数と一致する、もしくは磁気抵抗効果素子１ａまたは磁気抵抗効果素子１ｂのスピントルク共鳴周波数の近傍の周波数成分は、低インピーダンス状態の、直列接続された磁気抵抗効果素子１ａおよび磁気抵抗効果素子１ｂを通過して、第２のポート９ｂに出力される。つまり、磁気抵抗効果デバイス１０３は、磁気抵抗効果素子１ａまたは磁気抵抗効果素子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。
【００８８】
図１１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１１の縦軸は減衰量、横軸は周波数を表している。図１１に示されるように、磁気抵抗効果素子１ａのスピントルク共鳴周波数ｆａの近傍の周波数（図１１に示す通過周波数帯域４００ａ）の一部と、磁気抵抗効果素子１ｂのスピントルク共鳴周波数ｆｂの近傍の周波数（図１１に示す通過周波数帯域４００ｂ）の一部が重なるように磁気抵抗効果素子１ａ、１ｂの平面視形状のアスペクト比を異ならせると、磁気抵抗効果デバイス１０３は、図１１に示されるように、第１の実施形態の磁気抵抗効果デバイス１００よりも広帯域の通過周波数帯域（図１１に示す通過周波数帯域４００）を持つことができる。
【００８９】
さらに、磁気抵抗効果素子１ａ、１ｂに印加される直流電流、あるいは磁場供給機構１２から磁気抵抗効果素子１ａ、１ｂに印加される磁場強度を変化させることでその帯域を任意に変更することが可能となる。このことにより、磁気抵抗効果デバイス１０３は、通過周波数の帯域を任意に変更することが出来る周波数可変フィルタとして機能することが可能となる。
【００９０】
このように、磁気抵抗効果デバイス１０３は、スピントルク共鳴周波数が互いに異なる複数の磁気抵抗効果素子１ａ、１ｂ同士が直列接続されているので、各磁気抵抗効果素子のスピントルク共鳴周波数と同じ複数の周波数の近傍におけるインピーダンスを減少させることが出来るため、ある幅を持った通過周波数帯域４００を設けることができる。さらに、磁気抵抗効果素子に印加される直流電流、あるいは磁場を変化させることで、その通過周波数帯域の位置を変更することが可能となる。つまり、磁気抵抗効果デバイス１０３は、通過周波数帯域の位置を変更することが出来る周波数可変フィルタとして機能することが可能となる。
【００９１】
さらに、磁気抵抗効果デバイス１０３は、複数の磁気抵抗効果素子１ａおよび１ｂの平面視形状のアスペクト比が互いに異なるため、同一プロセスでスピントルク共鳴周波数が互いに異なる複数の磁気抵抗効果素子１ａ、１ｂを作製することが可能となる。つまり、磁気抵抗効果デバイス１０３は、複数の磁気抵抗効果素子１ａ、１ｂの膜構成を同じにすることができるため、複数の磁気抵抗効果素子１ａ、１ｂを構成する層を一括で成膜形成することができ、製造コストを抑えることが可能となる。
【００９２】
また、第４の実施形態の磁気抵抗効果デバイス１０３では、スピントルク共鳴周波数が互いに異なる２つの磁気抵抗効果素子１ａ、１ｂが直列に接続されているが、スピントルク共鳴周波数が互いに異なる３つ以上の磁気抵抗効果素子が直列に接続されていてもよい。この場合、通過周波数帯域の幅をさらに広げることが可能となる。
【００９３】
また、第４の実施形態の磁気抵抗効果デバイス１０３では、２つの磁気抵抗効果素子１ａ、１ｂの膜構成は互いに同じであるが、複数の磁気抵抗効果素子は、膜構成が互いに異なっていてもよい。この場合、複数の磁気抵抗効果素子の平面視形状のアスペクト比を互いに同じにしつつ膜構成を互いに異ならせて、複数の磁気抵抗効果素子のスピントルク共鳴周波数を互いに異ならせるようにしても良い。
【００９４】
また、第４の実施形態の磁気抵抗効果デバイス１０３では、磁場供給機構１２が磁気抵抗効果素子１ａ、１ｂに同時に同一の磁場を印加しているが、第３の実施形態と同様に、各磁気抵抗効果素子に個別に磁場を印加するための磁場供給機構が備えられていても良い。
【００９５】
（第５の実施形態）
図１２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１の実施形態の磁気抵抗効果デバイス１００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１００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、磁化固定層２、スペーサ層３および磁化自由層４を有する２つの磁気抵抗効果素子１ａ、上部電極５ａ、５ｂ、下部電極６ａ、６ｂ、第１のポート９ａ、第２のポート９ｂ、信号線路７、インピーダンス素子としてのチョークコイル１０、直流電流入力端子１１および２つの磁場供給機構１２を有している。また、２つの磁気抵抗効果素子１ａはその構成が互いに同じであり、上部電極５ａおよび下部電極６ａは一方の磁気抵抗効果素子１ａを挟むように配置され、上部電極５ｂおよび下部電極６ｂは他方の磁気抵抗効果素子１ａを挟むように配置されている。２つの磁気抵抗効果素子１ａ同士は直列接続されており、第１のポート９ａ、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。各々の磁場供給機構１２は、２つの磁気抵抗効果素子１ａの各々に個別の磁場を印加する。このように、磁気抵抗効果デバイス１０４は、２つの磁気抵抗効果素子１ａの各々に独立して個別の磁場を印加することが可能な２つの磁場供給機構１２を備えている。チョークコイル１０は、直列に接続された２つ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と、グラウンド８とに接続されている。直流電流入力端子１１は、直列接続された２つの磁気抵抗効果素子１ａを挟んでチョークコイル１０とは反対側の信号線路７に接続されており、直流電流入力端子１１に、グラウンド８に接続された直流電流源１３が接続されることにより、直列接続された２つの磁気抵抗効果素子１ａ、信号線路７、チョークコイル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され、直流電流入力端子１１から入力された直流電流はこの閉回路を流れ、２つの磁気抵抗効果素子１ａに直流電流が印加される。
【００９６】
一方の磁気抵抗効果素子１ａの磁化固定層２が接続されている下部電極６ａと、他方の磁気抵抗効果素子１ａの磁化自由層４が接続されている上部電極５ｂとが電気的に接続されており、２つの磁気抵抗効果素子１ａ同士は直列接続されている。
【００９７】
磁気抵抗効果デバイス１０４では、各々の磁場供給機構１２から各々の磁気抵抗効果素子１ａに個別に磁場が印加された状態で、２つの磁気抵抗効果素子１ａに信号線路７を介して高周波信号が入力される。例えば、一方の磁気抵抗効果素子１ａに印加する磁場強度を他方の磁気抵抗効果素子１ａに印加する磁場強度よりも小さくする。磁気抵抗効果素子１ａは、印加される磁場強度が大きいほど、そのスピントルク共鳴周波数は高くなるので、この場合、２つの磁気抵抗効果素子１ａのスピントルク共鳴周波数は互いに異なる状態になる。
【００９８】
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２つの磁気抵抗効果素子１ａのいずれかのスピントルク共鳴周波数と一致する、もしくは２つの磁気抵抗効果素子１ａのいずれかの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、直列接続された２つの磁気抵抗効果素子１ａを通過して、第２のポート９ｂに出力される。つまり、磁気抵抗効果デバイス１０４は、２つの磁気抵抗効果素子１ａのいずれか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。
【００９９】
図１３に、磁気抵抗効果デバイス１０４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。この図の縦軸は減衰量、横軸は周波数を表している。例えば図１３に示すように、一方の磁気抵抗効果素子１ａに印加する磁場を他方の磁気抵抗効果素子１ａに印加する磁場強度よりも小さくした場合の、一方の磁気抵抗効果素子１ａのスピントルク共鳴周波数をｆ１、他方の磁気抵抗効果素子１ａのスピントルク共鳴周波数をｆ２とすると、ｆ１＜ｆ２となる。したがって、図１３に示されるように、一方の磁気抵抗効果素子１ａのスピントルク共鳴周波数ｆ１の近傍の周波数（図１３に示す通過周波数帯域５００ａ）の一部と、他方の磁気抵抗効果素子１ａのスピントルク共鳴周波数ｆ２の近傍の周波数（図１３に示す通過周波数帯域５００ｂ）の一部が重なるように各々の磁場供給機構１２が各々の磁気抵抗効果素子１ａに印加する磁場強度を調整することによって、磁気抵抗効果デバイス１０４は、図１３に示されるように、第１の実施形態の磁気抵抗効果デバイス１００よりも広帯域の通過周波数帯域（図１３に示す通過周波数帯域５００）を持つことができる。
【０１００】
さらに、各々の磁気抵抗効果素子１ａに印加される直流電流、あるいは各々の磁場供給機構１２から各々の磁気抵抗効果素子１ａに印加される磁場強度を変化させることでその帯域を任意に変更することが可能となる。このことにより、磁気抵抗効果デバイス１０４は、通過周波数の帯域を任意に変更することが出来る周波数可変フィルタとして機能することが可能となる。
【０１０１】
このように、磁気抵抗効果デバイス１０４は、複数の磁気抵抗効果素子１ａの各々に個別の磁場を印加可能なように磁場供給機構１２を複数有しているため、各磁気抵抗効果素子１ａのスピントルク共鳴周波数を個別に制御することが可能となる。さらに、複数の磁気抵抗効果素子１ａが直列接続されているので、各磁気抵抗効果素子１ａのスピントルク共鳴周波数と同じ複数の周波数の近傍におけるインピーダンスを減少させることが出来るため、ある幅を持った通過周波数帯域５００を設けることができる。さらに、各磁気抵抗効果素子１ａに印加される直流電流、あるいは磁場を変化させることで、その帯域を任意に変更することが可能となる。このことにより、磁気抵抗効果デバイス１０４は、通過周波数の帯域を任意に変更することが出来る、周波数可変フィルタとして機能することが可能となる。
【０１０２】
また、第５の実施形態の磁気抵抗効果デバイス１０４では、２つの磁気抵抗効果素子１ａ同士が直列に接続されており、各磁気抵抗効果素子１ａに個別に磁場を印加するための２つの磁場供給機構１２が備えられているが、３つ以上の磁気抵抗効果素子１ａが直列に接続されており、各磁気抵抗効果素子１ａに個別に磁場を印加するための３つ以上の磁場供給機構１２が備えられていてもよい。この場合、通過周波数帯域の幅をさらに広げることが可能となる。
【０１０３】
また、第５の実施形態の磁気抵抗効果デバイス１０４では、２つの磁気抵抗効果素子１ａの構成が互いに同じであるが、複数の磁気抵抗効果素子は、構成が互いに異なっていてもよい。
【０１０４】
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することが可能である。例えば、第１〜第５の実施形態では、チョークコイル１０が、磁気抵抗効果素子１ａ（１ｂ）と第２のポート９ｂとの間の信号線路７と、グラウンド８とに接続され、直流電流入力端子１１が磁気抵抗効果素子１ａ（１ｂ）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、チョークコイル１０が、磁気抵抗効果素子１ａ（１ｂ）と第１のポート９ａとの間の信号線路７と、グラウンド８とに接続され、直流電流入力端子１１が磁気抵抗効果素子１ａ（１ｂ）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１〜第５の実施形態では、インピーダンス素子としてチョークコイル１０を用いた例で説明したが、チョークコイル１０にかえて、インピーダンス素子とし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、磁気抵抗効果素子１ａ（１ｂ）を通過する高周波信号の特性を劣化させることなく、磁気抵抗効果素子１ａ（１ｂ）、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。
【０１０６】
インピーダンス素子として抵抗素子を用いる場合は、第１のポート９ａと直流電流入力端子１１（または抵抗素子）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、第２のポート９ｂと抵抗素子（または直流電流入力端子１１）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、磁気抵抗効果素子１ａ（１ｂ）、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。
【符号の説明】
【０１０７】
１ａ、１ｂ  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、５ａ、５ｂ  上部電極
６、６ａ、６ｂ  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  チョークコイル
１１  直流電流入力端子
１２  磁場供給機構
１３  直流電流源
１００、１０１、１０２、１０３、１０４  磁気抵抗効果デバイス
【図１】
0006738612.tif 000002
【図２】
0006738612.tif 000003
【図３】
0006738612.tif 000004
【図４】
0006738612.tif 000005
【図５】
0006738612.tif 000006
【図６】
0006738612.tif 000007
【図７】
0006738612.tif 000008
【図８】
0006738612.tif 000009
【図９】
0006738612.tif 000010
【図１０】
0006738612.tif 000011
【図１１】
0006738612.tif 000012
【図１２】
0006738612.tif 000013
【図１３】
0006738612.tif 000014