(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属層と、
前記金属層上に設けられ磁化が一方向に向いている磁化固着層と、
前記磁化固着層上に設けられた非磁性層と、
前記非磁性層上に設けられ磁化の向きが可変の磁化自由層と、
前記磁化自由層の上面の一部である第１の領域上に設けられた反強磁性層と、
前記第１の領域と離れ、前記磁化自由層の上面の一部である第２の領域上に接して設けられたスピン波出力電極と、
前記第１の領域と前記第２の領域との間であって前記磁化自由層の上面の一部である第３の領域上に接して設けられた第１の絶縁層と、
前記反強磁性層上に設けられたスピン波入力電極と、
を備えるスピン波装置。
【請求項２】
前記第１の絶縁層は、前記反強磁性層、前記スピン波出力電極、及び前記スピン波入力電極を取り囲み、前記反強磁性層及び前記スピン波入力電極を取り囲む前記第１の絶縁層の膜厚は前記スピン波出力電極を取り囲む前記第１の絶縁層の膜厚よりも厚い請求項１に記載のスピン波装置。
【請求項３】
前記金属層と前記スピン波出力電極との間に電流を流すことで、前記磁化自由層内を伝搬するスピン波を検出する請求項１に記載のスピン波装置。
【請求項４】
前記反強磁性層は、ＭｎとＰｄ、Ｉｒ、Ｒｈ、Ｒｕ、Ｏｓ、Ｎｉ、及びＦｅから選択される少なくとも一つの元素、又はＰｔ、Ｐｄ、及びＲｕから選択される少なくとも一つの元素を含む請求項１に記載のスピン波装置。
【請求項５】
前記反強磁性層は、ＰｔとＭｎとＰｄ、Ｉｒ、Ｒｈ、Ｒｕ、Ａｕ、Ａｇ、Ｏｓ、Ｃｒ、及びＮｉから選択される少なくとも一つの元素との合金を含む請求項１に記載のスピン波装置。
【請求項６】
前記反強磁性層は、Ａｒ、Ｎｅ、Ｘｅ、及びＫｒから選択される少なくとも一つの元素を含む請求項４又は５に記載のスピン波装置。
【請求項７】
金属層と、
前記金属層上に設けられ磁化が一方向に向いている第１の磁化固着層と、
前記第１の磁化固着層上に設けられた非磁性層と、
前記非磁性層上に設けられ磁化の向きが可変の磁化自由層と、
前記磁化自由層の上面の一部である第１の領域上に設けられた中間層と第２の磁化固着層と反強磁性層とが順に積層された積層体と、
前記第１の領域と離れ、前記磁化自由層の上面の一部である第２の領域上に接して設けられたスピン波出力電極と、
前記第１の領域と前記第２の領域との間であって前記磁化自由層の上面の一部である第３の領域上に接して設けられた絶縁層と、
前記積層体上に設けられたスピン波入力電極と、
を備えるスピン波装置。
【請求項８】
前記中間層はＡｇ、Ｃｕ、Ｒｕ、Ｒｈ、及びＩｒから選択される少なくとも一つの元素を含む請求項７に記載のスピン波装置。
【請求項９】
前記第２の磁化固着層はＦｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、及びＭｎから選択される少なくとも一つの元素を含む請求項７に記載のスピン波装置。
【請求項１０】
前記反強磁性層はＭｎとＰｄ、Ｉｒ、Ｒｈ、Ｒｕ、Ｏｓ、Ｎｉ、及びＦｅから選択される少なくとも一つの元素を含む請求項７に記載のスピン波装置。
【請求項１１】
前記反強磁性層はＡｒ、Ｎｅ、Ｘｅ、及びＫｒから選択される少なくとも一つの元素を含む請求項１０に記載のスピン波装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、スピン波装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＣＭＯＳ（Ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ  Ｍｅｔａｌ  Ｏｘｉｄｅ  Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）回路の微細化・高集積化を中心としたＬＳＩ（Ｌａｒｇｅ  Ｓｃａｌｅ  Ｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ）技術の進歩は、発展し続ける情報技術をハードウェアの面から支えてきた。
【０００３】
しかし、近年では、ＬＳＩの情報処理能力向上に伴って消費電力を抑えることが難しくなりつつある。特に、配線内を電荷が移動することによって生じる電力損失を低減させることが難しくなっている。
【０００４】
従って、ＬＳＩの消費電力を抑えるためには電荷の移動を伴わずに空間的に情報を伝搬する方法が必要となる。
【０００５】
この例としてスピン波がある。スピン波は、磁性体の磁化の揺らぎが伝搬する現象である。近年のスピントロニクス分野の技術発展によって磁性体の薄膜上に設けた微小素子によって薄膜中にスピン波を発生させることができる。
【０００６】
情報の運び手としてスピン波が伝搬できる磁性体薄膜の上にスピン波を発生させる装置、スピン波を変調する装置、スピン波を検出する装置を集約することができれば、重ね合わせなど波動としてのスピン波の特徴を生かし情報処理を行うスピン波装置を構築することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】米国特許出願公開第２００７／０２５９２０９号明細書
【特許文献２】特開２００９−２９５８２４号公報
【特許文献３】公表特許２００９−５０８３５３号公報
【非特許文献】
【０００８】
【非特許文献１】W. Stoecklein, S.S.P. Parkin, and J.C. Scott, Phys. Rev. B Vol38, 6847 (1988).
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
一方で、スピン波装置による情報の高速処理には磁性体中を伝搬する群速度を早くする必要がある。
【００１０】
そこで本発明の実施形態によれば、スピン波の群速度が速いスピン波装置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】
【００１１】
本発明の一態様に係るスピン波装置は、金属層と、前記金属層上に設けられ磁化が一方向に向いている磁化固着層と、前記磁化固着層上に設けられた非磁性層と、前記非磁性層上に設けられ磁化の向きが可変の磁化自由層と、前記磁化自由層の上面の一部である第１の領域上に設けられた反強磁性層と、前記第１の領域と離れ、前記磁化自由層の上面の一部である第２の領域上に接して設けられたスピン波出力電極と、前記第１の領域と前記第２の領域との間であって前記磁化自由層の上面の一部である第３の領域上に接して設けられた第１の絶縁層と、前記反強磁性層上に設けられたスピン波入力電極と、を備えることを特徴とする。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】第１の実施形態に係るスピン波装置１０を示す図。
【図２】スピン波装置１０を上面から眺めた図。
【図３】磁場による周波数と波数の関係を示す図。
【図４】スピン波装置１０の変形例を示す図。
【図５】スピン波装置１０の変形例を示す図。
【図６】スピン波装置の実施例を説明する図。
【図７】スピン波装置の実施例を説明する図。
【図８】スピン波装置の比較例を説明する図。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下図面を参照して、本発明の各実施形態を説明する。同じ符号が付されているものは同様のものを示す。なお、図面は模式的または概念的なものであり、各部分の厚みと幅との関係、部分間の大きさの比係数などは、必ずしも現実のものと同一とは限らない。また、同じ部分を表す場合であっても、図面により互いの寸法や比係数が異なって表される場合もある。
（第１の実施形態）
【００１４】
図１は、スピン波装置１０を示す図である。スピン波装置１０は、金属層２０上に磁化固着層３０、非磁性層４０、磁化自由層５０が順に設けられている。磁化自由層５０上には、反強磁性層６０と出力電極９０が絶縁層８０を間に挟んで設けられている。すなわち、磁化自由層５０上に反強磁性層６０と出力電極９０が絶縁層８０を介して離間して設けられている。反強磁性層６０上には入力電極７０が設けられている。また、入力電極７０及び出力電極９０は絶縁膜８０に取り囲まれ、それぞれの表面が絶縁層８０から露出している。磁化自由層５０の反強磁性層６０が設けられている領域を第１の領域とする。磁化自由層５０の出力電極９０が設けられている領域を第２の領域とする。磁化自由層５０の絶縁層８０が設けられている領域を第３の領域とする。
【００１５】
図２は、スピン波装置１０を上面から眺めた図である。入力電極７０、出力電極９０が絶縁層８０に取り囲まれ、入力電極７０、出力電極９０の表面が露出している。絶縁層８０表面の形状は図２では、略矩形状に描かれているがこれに限らず、例えば円形や楕円等の形状でもよい。入力電極７０、出力電極９０の形状は図２では、円形に描かれているがこれに限らず、例えば、楕円形や矩形状等の形状でもよい。
【００１６】
金属層２０は、出力電極９０、又は入力電極７０との間を通電する。金属層２０には、導電性が高く、かつ平坦な薄膜の作製が容易な材料、例えば銅（Ｃｕ）とそれを母体とする合金などが好ましい。金属層２０の膜厚は、例えば１０ｎｍ以上１０００ｎｍ以下である。
【００１７】
磁化固着層３０は、強磁性を有し、磁化が一方向に向いている。磁化固着層３０には、例えばＦｅＶＰｄ、ＦｅＣｒＰｄ、ＣｏＦｅＰｔ等を用いることができる。また、鉄（Ｆｅ）、コバルト（Ｃｏ）、ニッケル（Ｎｉ）、マンガン（Ｍｎ）、及びクロム（Ｃｒ）から選択される少なくとも一つの元素と、白金（Ｐｔ）、パラジウム（Ｐｄ）、イリジウム（Ｉｒ）、ルテニウム（Ｒｕ）、及びロジウム（Ｒｈ）から選択される少なくとも一つの元素との合金を用いることができる。これらは、構成する磁性材料の組成や熱処理により特性を調整することができる。また、ＴｂＦｅＣｏ、ＧｄＦｅＣｏなどの希土類−遷移金属のアモルファス合金、またはＣｏ／Ｐｔ、Ｃｏ／Ｐｄ、Ｃｏ／Ｎｉの積層構造なども用いることができる。これらの材料を用いると磁化固着層３０の磁化は磁化固着層３０の面内に対して垂直方向を向く。
【００１８】
また、鉄（Ｆｅ）、コバルト（Ｃｏ）、ニッケル（Ｎｉ）、マンガン（Ｍｎ）、及びクロム（Ｃｒ）から選択される少なくとも一つの元素を含む磁性金属を用いると、磁化固着層３０の面内に対して平行方向に磁化が向く。磁化固着層３０の膜厚は、例えば４ｎｍ以上３０ｎｍ以下である。
【００１９】
非磁性層４０は、磁化固着層３０と磁化自由層５０とが直接的な磁気結合をするのを防止する。非磁性層４０には、導電性を有する材料と絶縁性を有する材料を用いることができる。
【００２０】
導電性を有する材料としては、例えば銅（Ｃｕ）、金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）、及びアルミニウム（Ａｌ）から選択される少なくとも一つの元素を用いることができる。また、これらの元素を組み合わせて合金として用いてもよい。非磁性層４０の膜厚は１．５ｎｍ以上２０ｎｍ以下である。かかる場合、非磁性層４０を挟んだ磁化自由層５０と磁化固着層３０との間には、ＧＭＲ（Ｇｉａｎｔ  Ｍａｇｎｅｔｏｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ）が観測される。
【００２１】
絶縁性を有する材料としては、例えばアルミニウム（Ａｌ）、チタン（Ｔｉ）、亜鉛（Ｚｎ）、ジルコニウム（Ｚｒ）、タンタル（Ｔａ）、コバルト（Ｃｏ）、ニッケル（Ｎｉ）、シリコン（Ｓｉ）、マグネシウム（Ｍｇ）、及び鉄（Ｆｅ）から選択される少なくとも一つの元素を含む酸化物、窒化物、フッ化物、又は酸窒化物等を用いることができる。
【００２２】
また、ＡｌＡｓ、ＧａＮ、ＡｌＮ、ＺｎＳｅ、ＺｎＯなどの大きなエネルギーギャップを有する半導体を用いることもできる。非磁性層４０の膜厚は、例えば０．２ｎｍ以上２．０ｎｍ以下である。かかる場合、非磁性層４０を挟んだ磁化自由層５０と磁化固着層３０との間には、ＴＭＲ（Ｔｕｎｎｅｌ  Ｍａｇｎｅｔｏｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ）が観測される。
【００２３】
磁化自由層５０は、強磁性を有し、磁化の向きが可変である。磁化自由層５０には、例えばＦｅＶＰｄ、ＦｅＣｒＰｄ、ＣｏＦｅＰｔ等を用いることができる。また、鉄（Ｆｅ）、コバルト（Ｃｏ）、ニッケル（Ｎｉ）、マンガン（Ｍｎ）、及びクロム（Ｃｒ）から選択される少なくとも一つの元素と、白金（Ｐｔ）、パラジウム（Ｐｄ）、イリジウム（Ｉｒ）、ルテニウム（Ｒｕ）、及びロジウム（Ｒｈ）から選択される少なくとも一つの元素との合金を用いることができる。これらは、構成する磁性材料の組成や熱処理により特性を調整することができる。また、ＴｂＦｅＣｏ、ＧｄＦｅＣｏなどの希土類−遷移金属のアモルファス合金、またはＣｏ／Ｐｔ、Ｃｏ／Ｐｄ、Ｃｏ／Ｎｉの積層構造なども用いることができる。これらの材料を用いると磁化自由層５０の磁化は磁化自由層５０の面内に対して垂直方向を向く。
【００２４】
また、鉄（Ｆｅ）、コバルト（Ｃｏ）、ニッケル（Ｎｉ）、マンガン（Ｍｎ）、及びクロム（Ｃｒ）から選択される少なくとも一つの元素を含む磁性金属を用いると、磁化自由層５０の面内に対して平行方向に磁化が向く。
【００２５】
また、イットリウム鉄ガーネットや、マンガンフェライト、あるいはγ―酸化鉄のようなフェライト系酸化物を用いることもできる。これらの材料は、磁化自由層５０内を伝搬するスピン波の損失を少なくすることができる。また、磁化自由層５０の磁気異方性と飽和磁化を調整することで、磁化自由層５０を伝搬するスピン波の伝搬特性を変化させることができる。磁化自由層５０の膜厚は、例えば４ｎｍ以上３０ｎｍ以下である。
【００２６】
磁性体の磁化が向く方向は、外部から印加される磁場のほか、自らの磁極によって発生する反磁場、周辺の電子状態と原子の磁気モーメントの相互作用などによって規定される。これらは磁化の方向を決めるという点で同等で、これらの磁化へ対する働きを一つの磁場と置き換えて考えることができる。これを特に有効磁場と呼ぶ。
【００２７】
反強磁性層６０は、磁化自由層５０との界面において磁化自由層５０の電子状態を変化させ、着磁方向に平行な有効磁場を磁化自由層５０に付与する。反強磁性層６０には、例えばＭｎとＰｄ、Ｉｒ、Ｒｈ、Ｒｕ、Ｏｓ、Ｎｉ、及びＦｅから選択される少なくとも一つの元素との合金を用いることができる。また、反強磁性層６０には、白金（Ｐｔ）とＭｎとＰｄ、Ｉｒ、Ｒｈ、Ｒｕ、Ａｕ、Ａｇ、Ｏｓ、Ｃｒ、及びＮｉから選択される少なくとも一つの元素との合金を用いることもできる。これらの材料は導電性を有し、合金中の隣接するＭｎイオンの磁気モーメントが反強磁性的に結合しやすく、かつ合金組成によって反強磁性的性質を制御できる。また、反強磁性層６０にＡｒ、Ｎｅ、Ｘｅ、及びＫｒから選択される少なくとも一つの元素を不純物として添加してもよい。
【００２８】
磁化自由層５０の磁化が垂直方向を向いている場合には、反強磁性層６０にＰｔ、Ｐｄ、及びＲｕから選択される少なくとも一つの元素又はこれらの合金を用いることができる。反強磁性層６０の膜厚は、例えば１０ｎｍから５０ｎｍである。
【００２９】
入力電極７０は、磁化自由層５０にスピントルクを発生させることでスピン波を誘起する。スピン波は、磁化自由層５０の磁化の歳差運動が次々と伝搬されることで発生する。入力電極７０には、例えば銅（Ｃｕ）、金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）、及びアルミニウム（Ａｌ）から選択される少なくとも一つの元素を用いることができる。また、これらの元素を組み合わせて合金として用いてもよい。入力電極７０は複数設けられていてもよい。入力電極７０は、反強磁性層６０と接触する面積が同じであるか、それより小さいことが好ましい。これは、反強磁性層６０から磁化自由層５０に印加される有効磁場が入力電極７０からの電流を受けて磁化自由層５０の磁化がスピン偏極している部分にのみ受けていることが好ましいからである。入力電極７０が反強磁性層６０と磁化自由層５０が接触する面積より小さい場合は、反強磁性層６０上に絶縁層８０が延在することになる。
【００３０】
絶縁層８０は、出力電極９０と反強磁性層６０及び入力電極７０との間を絶縁する。絶縁層８０には、例えばＡｌ、Ｍｇ、Ｓｉ等の酸化物又は窒化物を用いることができる。絶縁層８０は磁化自由層５０と接触する面積が大きい方が好ましい。これは、磁化自由層５０は、スピン波を伝搬するので反強磁性層６０からの有効磁場の影響をスピン波発生部以外で抑制した方が好ましいからである。絶縁層８０の膜厚は、例えば１００ｎｍ以上５００ｎｍ以下である。
【００３１】
出力電極９０は、磁化自由層５０と磁化固着層３０とで生じる磁気抵抗効果を電気信号として検出する。出力電極９０には、入力電極７０と同様の材料を用いることができる。出力電極９０は複数設けられていてもよい。
【００３２】
次にスピン波装置１０の動作原理について説明する。
【００３３】
スピン波装置１０は、入力電極７０側から出力電極８０側に向かって磁化自由層５０内をスピン波が伝搬することで信号を伝える。
【００３４】
入力電極７０から金属層２０に向かって電流を流す。この電流により、磁化自由層５０内の磁化が励起され歳差運動が生じる。この歳差運動が磁化自由層５０内を次々と伝わることでスピン波が磁化自由層５０内を伝搬する。このとき、誘導起電力あるいは、スピンポンピング効果とインバーススピンホール効果の組み合わせにより、出力電極８０側で電位が生じる。これを検出することでスピン波の検出を行う。なお、スピンポンピング効果とインバーススピンホール効果とは、スピン波が非磁性金属にスピン偏極電子として吸い上げられ、そのスピン偏極電子が散乱することで電位が変化する現象をいう。
【００３５】
このように、スピン波装置１０は、金属層２０と入力電極７０との間に電流を流すことでスピン波を磁化自由層５０内で発生させ、スピン波の伝搬経路である磁化自由層５０にスピン波を伝搬させ、金属層２０と出力電極８０との間の抵抗変化率を読み取ることでスピン波を検出する。
【００３６】
また、出力電極８０において電流を金属層２０に向かって流し、そのときの磁気抵抗効果の時間変化を読み取ってもよい。
【００３７】
磁化自由層５０と反強磁性層６０が接することで、有効磁場が磁化自由層５０に印加されている。この有効磁場の存在によって、伝搬速度が速い高い周波数のスピン波を発生させることができる。
【００３８】
図３は、周波数ω（Ｈｚ）と波数ｋ（１／ｍ）との関係を説明する図である。
【００３９】
Ｈ１は有効磁場が印加されていない状態を示す。Ｈ２は有効磁場が印加された状態を示す。
【００４０】
図３に示すように、周波数ωと波数ｋは２次以上の関数としてその分散関係を表すことができる。したがってｄω／ｄｋの微分係数に比例するスピン波の群速度は、周波数ωと波数ｋに依存する。入力電極７０直下の磁化自由層５０の部分に有効磁場を印加し状態Ｈ１からＨ２に変化させたところにスピン波を電流によって誘起させることを考える。すると、図３に示すように周波数ω１で発生したスピン波が有効磁場が印加されていない部分を伝搬するので、その群速度はＶｇ１となる。比較として磁化自由層５０全体に有効磁場を印加する場合を考えると、周波数ω１の群速度はどこでもＶｇ２であり、大きくすることができない。
（第１の変形例）
【００４１】
図４は、第１の実施形態に係るスピン波装置１０の出力電極９０側の変形例を示す図である。出力電極９０と磁化自由層５０との間に磁化自由層５０側から絶縁層１００、磁化固着層１１０、反強磁性層１２０が設けられている。
【００４２】
絶縁層１００は、例えばアルミニウム（Ａｌ）、チタン（Ｔｉ）、亜鉛（Ｚｎ）、ジルコニウム（Ｚｒ）、タンタル（Ｔａ）、コバルト（Ｃｏ）、ニッケル（Ｎｉ）、シリコン（Ｓｉ）、マグネシウム（Ｍｇ）、及び鉄（Ｆｅ）から選択される少なくとも一つの元素を含む酸化物、窒化物、フッ化物、又は酸窒化物等を用いることができる。
【００４３】
また、ＡｌＡｓ、ＧａＮ、ＡｌＮ、ＺｎＳｅ、ＺｎＯなどの大きなエネルギーギャップを有する半導体を用いることもできる。絶縁層１００の膜厚は、例えば０．２ｎｍ以上２．０ｎｍ以下である。かかる場合、絶縁層１００を挟んだ磁化自由層５０と磁化固着層１１０との間には、ＴＭＲ（Ｔｕｎｎｅｌ  Ｍａｇｎｅｔｏ  Ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ）が観測される。
【００４４】
磁化固着層１１０は、磁化固着層３０と同様の材料を用いることができる。磁化固着層１１０は、反強磁性層１２０によって磁化が一方向に固着されている。
【００４５】
反強磁性層１２０は、磁化固着層１１０の磁化を一方向に固着する。反強磁性層１２０としては、例えばＩｒＭｎを用いることができる。
（第２の変形例）
【００４６】
図５は、第１の実施形態に係るスピン波装置１０の入力電極７０側の変形例を示す図である。入力電極７０と磁化自由層５０との間に磁化自由層５０側から中間層１３０、磁化固着層１４０、反強磁性層１５０が設けられている。中間層１３０、磁化固着層１４０、及び反強磁性層１５０が反強磁性層６０に相当する。また、中間層１３０、磁化固着層１４０、及び反強磁性層１５０を積層体と定義する。
【００４７】
中間層１３０には、非磁性金属を用いることができる。非磁性金属としては、例えばＡｇ、Ｃｕ、Ｒｕ、Ｒｈ、及びＩｒから選択される少なくとも１つの元素又はこれらの元素からなる合金を用いることができる。中間層１３０の膜厚は、例えば１ｎｍ以上１５ｎｍ以下である。この範囲の膜厚であれば、磁化自由層５０と磁化固着層１４０との間で交換結合が生じる。その結果、磁化自由層５０に有効磁場が印加されるので磁化自由層５０内で伝搬するスピン波の伝搬速度が向上する。また、磁化自由層５０に印加する有効磁場の大きさは中間層１３０の膜厚によって制御できる。入力電極７０を複数にした場合には、中間層１３０の膜厚を変化させることで様々な種類の周波数のスピン波を発生させることができる。よって、多重周波数による大容量情報伝達がスピン波によって実現できる。
【００４８】
磁化固着層１４０は、磁化固着層３０と同様の材料を用いることができる。
【００４９】
反強磁性層１５０には、例えばＭｎとＰｄ、Ｉｒ、Ｒｈ、Ｒｕ、Ｏｓ、Ｎｉ、及びＦｅから選択される少なくとも一つの元素との合金を用いることができる。また、白金（Ｐｔ）とＭｎとＰｄ、Ｉｒ、Ｒｈ、Ｒｕ、Ａｕ、Ａｇ、Ｏｓ、Ｃｒ、及びＮｉから選択される少なくとも一つの元素との合金を用いることもできる。また、上記した合金にＡｒ、Ｎｅ、Ｘｅ、及びＫｒから選択される少なくとも一つの元素を不純物として添加してもよい。
（第１の実施例）
【００５０】
図６に示す構成のスピン波装置を作製してスピン波の中心周波数及び群速度を測定した。
【００５１】
金属層にはＣｕを用いた。磁化固着層には、ＣｏＦｅ／ＣｏＦｅＢの積層膜を用いた。非磁性層にはＣｕを用いた。磁化自由層５０にはＣｏＦｅＢを用いた。反強磁性層にはＩｒＭｎを用いた。入力電極及び出力電極にはＣｕを用いた。絶縁層にはＳｉＯ２を用いた。なお、磁化固着層の磁化を一方向に固着するために磁化固着層と金属層との間にＩｒＭｎの層を形成した。磁化固着層及び磁化自由層の磁化の向きは膜面に平行である。また、出力電極の外側に金属層と導通をとるために、ＧＮＤ電極を形成した。
【００５２】
入力電極及び出力電極のスピン波の上面から眺めた場合の形状は円形として、その直径を４０ｎｍとした。入力電極と出力電極との距離を１０μｍとした。
【００５３】
次に、スピン波装置の作製方法について説明する。
【００５４】
Ｓｉ基板上に金属層を形成し、超高真空スパッタ装置内に搬入した。
【００５５】
次に、ＩｒＭｎ層、磁化固着層、非磁性層、磁化自由層、反強磁性層を順に形成した。反強磁性層上にＲｕからなる保護膜を形成した。そして、磁場中でアニールすることで、磁化固着層及び磁化自由層の磁化を固着させた。
【００５６】
次に、保護膜上にレジストをスピンコート法で塗布した。このレジストをＫｒＦステッパ露光装置を用いてパターンニングし、ＧＮＤ電極に相当する位置に開口を形成した。イオンミリングによってかかる開口の位置を金属層の表面が露出するまで削った。
【００５７】
次に、保護層上に電子線レジストをスピンコート法により塗布して電子線露光を行い、現像を行って入力電極の反強磁性層に対応する部分以外のレジストを除去した。この状態でイオンミリングを行い、入力電極の位置以外の保護層及び反強磁性層を除去した。
【００５８】
次に、保護層及び磁化自由層上に電子線レジストをスピンコート法により塗布して電子線露光を行い、ＧＮＤ電極、入力電極、及び出力電極に対応した開口を電子線レジストで形成した。
【００５９】
ＧＮＤ電極、入力電極、及び出力電極に対応した開口にＣｕをＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｖａｐｏｕｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法により成膜し、電子線レジストを除去することによってＧＮＤ電極、入力電極、及び出力電極を形成した。
【００６０】
次に、磁化自由層、ＧＮＤ電極、入力電極、及び出力電極上に絶縁層をＣＶＤ法により成膜した。その後、絶縁層の表面をイオンミリングにより平坦化することで、ＧＮＤ電極、入力電極、及び出力電極の上面を露出させた。
【００６１】
次に、絶縁層、ＧＮＤ電極、入力電極、及び出力電極上にスピンコート法によりレジストを塗布した。このレジストをＫｒＦステッパ露光装置を用いてパターニングし、レジストにＧＮＤ電極、入力電極、及び出力電極に接続するために開口を形成した。この開口にＣｕをＣＶＤ法により成膜した。その後、レジストを除去することでスピン波装置を作製した。
【００６２】
作製したスピン波装置の入力電極に半値幅２００ｐｓのパルス状電流を流し、入力電極に接続したスペクトルアナライザーによる号解析とデジタルオシロスコープによる出力電極での時間分解測定を行った。その結果、伝搬するスピン波の中心周波数が約１６ＧＨｚ、群速度が１．５μｍ／ｎｓｅｃであった。
（第２の実施例）
【００６３】
図７に示すように、第１の実施例における反強磁性層に相当する部分を磁化自由層側から中間層、磁化固着層、及び反強磁性層としてスピン波装置を作製した。製造方法についての説明は省略する。
【００６４】
作製したスピン波装置の入力電極に半値幅２００ｐｓのパルス状電流を流し、入力電極に接続したスペクトルアナライザーによって信号解析と出力電極にて時間分解検出を行った。その結果、伝搬するスピン波の中心周波数が約２４．４ＧＨｚ、群速度が２μｍ／ｎｓｅｃであった。
（比較例）
【００６５】
図８に示すように第１の実施例における反強磁性層を形成せずにスピン波装置を作製した。製造方法についての説明は省略する。
【００６６】
作製したスピン波装置の入力電極に半値幅２００ｐｓのパルス状電流を流し、入力電極に接続したスペクトルアナライザーによって信号解析と出力電極にて時間分解検出を行った。その結果、伝搬するスピン波の中心周波数が約１２．４ＧＨｚ、群速度が０．９８μｍ／ｎｓｅｃであった。
【００６７】
以上から、入力電極と磁化自由層との間に反強磁性層、又は中間層、磁化固着層、及び反強磁性層を設けることで群速度及び中心周波数ともに増大するということがわかった。
【符号の説明】
【００６８】
１０  …  スピン波装置、２０  …  金属層、３０  …  磁化固着層、４０  …  非磁性層、５０  …  磁化自由層、６０  …  反強磁性層、７０  …  入力電極、８０  …  絶縁層、９０  …  出力電極
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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