(57)【要約】      （修正有）【課題】人工的に磁壁構造を導入した電気磁気効果部材を提供する。【解決手段】電気磁気効果部材１０は、磁気異方性を有する第１の絶縁性強磁性体１と第２の絶縁性強磁性体２とが、互いの磁化容易軸の向きが異なるように接合されている。このように接合されることで、接合界面付近のスピン向きにねじれが生じる。このねじれが生じた領域が、電気磁気効果部材１０が電気磁気効果を発現する人工磁壁構造Ａである。【選択図】図１
2016086048.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の絶縁性強磁性体と第２の絶縁性強磁性体とが、互いの磁化容易軸が交差するように接合された電気磁気効果部材。
【請求項２】
前記第１の絶縁性強磁性体が、コバルトフェライトであることを特徴とする請求項１に記載の電気磁気効果部材。
【請求項３】
前記第２の絶縁性強磁性体が、ニッケルフェライトであることを特徴とする請求項１または２のいずれかに記載の電気磁気効果部材。
【請求項４】
前記第１の絶縁性強磁性体または前記第２の絶縁性強磁性体の厚みが、５ｎｍ以上磁壁幅以下であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の電気磁気効果部材。
【請求項５】
前記第１の絶縁性強磁性体及び前記第２の絶縁性強磁性体のキュリー温度が、３５０Ｋ以上であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に電気磁気効果部材。
【請求項６】
前記第１の絶縁性強磁性体が垂直磁化膜であり、
前記第２の絶縁性去磁性体が面内磁化膜であり、
ＭｇＯ（００１）面上に垂直磁化膜と面内磁化膜が積層されていることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に電気磁気効果部材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電気磁気効果部材に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、携帯情報機器等の発展と共に、高速・高密度・低消費電力・耐振動性に優れるといった特徴を有する半導体メモリに高い注目が集められている。
例えば、磁気抵抗メモリ（ＭＲＡＭ）は、不揮発性であり、データ保持期間が長い等の特徴を有し、半導体メモリの中でも特に注目を集めている。
【０００３】
磁気抵抗メモリは、その書き込み方式として、電流磁場方式とスピン流方式が知られている。特にスピン流方式は、スピン偏極電流を流すことによって生じるスピン移行トルクを用いて磁化構造を操作するものであり、電流磁場方式と比較しても低消費電力であり、素子サイズの微細化も可能であるため、有望視されている。
しかしながら、電流磁場方式及びスピン流方式のいずれにおいても、本質的に電流を流す必要がある。電流は、熱による散逸等に例示される大きなエネルギー散逸が避けられないため、エネルギー効率の点で十分とは言えない。
【０００４】
そのため、電流ではなく電圧での書き込みを可能とする半導体メモリの実現が望まれている。しかしながら、電圧での書き込みを可能とするためには、物理現象として電界誘起による磁気異方性の制御が必要である。このような物理現象としては、電気磁気効果が知られている。電気磁気効果とは、外部磁場によって電気分極が発生したり、あるいは逆に外部電場によって磁化が誘起されたりする現象である。基礎理論では、非線形電気磁気効果は、ｉｊに位置するスピンをそれぞれＳｉ、Ｓｊ、ｉｊ間の方向ベクトルをｅｉｊとした際に、一般的に以下の関係式（１）が成り立つことが示されている（例えば、非特許文献１）。
【０００５】
【数１】
2016086048.tif 000003
【０００６】
電気磁気効果を実際に発現する材料についても研究が進められている。例えば、特許文献１には、ＭＣｒ２Ｏ４（Ｍ＝Ｍｎ，Ｆｅ，Ｃｏ，Ｎｉ）化合物であるクロム酸化物からなり、磁場の印加によって電気分極が変化するマルチフェロイック素子が開示されている。また例えば、特許文献２には、Ａ２Ｂ２Ｆｅ１２Ｏ２２のフェライト化合物であり、ＡはＣａ，Ｂａ，Ｓｒもしくはこれらの二種類の元素の混合物からなり、ＢはＭｇ，Ｚｎ，Ｃｏ，Ｎｉ，Ｃｕからなる元素であるマルチフェロイック素子が開示されている。
【０００７】
特許文献１及び２に記載のマルチフェロイック素子は、低温でしか電気磁気効果を発現しないという問題を有する。これに対し、特許文献３には室温近傍、かつ弱磁場下で電磁磁気効果を発現できる一般式（Ｓｒ１−αＢａα）３（Ｃｏ１−βＢβ）２Ｆｅ２４Ｏ４１＋δ（但し、式中Ｂは、Ｎｉ、Ｚｎ、Ｍｎ、Ｍｇ及びＣｕからなる群から選ばれる一種以上の元素である）で表記される電気磁気効果材料が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】国際公開第２００７／１３５８１７号
【特許文献２】特開２００９−２２４５６３号公報
【特許文献３】特開２０１２−１３９６号公報
【非特許文献】
【０００９】
【非特許文献１】Ｈｏｓｈｏ  Ｋａｔｓｕｒａ  ｅｔ  ａｌ．Ｐｈｙｓ．Ｒｅｖ．Ｌｅｔｔ．２００５，９５，０５７２０５．
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、デバイスへの応用を考慮すると薄膜かつ常温での電気磁気効果の発現が必要であった。
例えば、特許文献１及び２のマルチフェロイック素子は、低温でのみ電気磁気効果を示し、常温での電気磁気効果を示すことができない。
特許文献３の電気磁気効果材料は、常温で電気磁気効果を示すことができる。しかしながら、特許文献３の電気磁気効果材料はバルク形状で作製されており、薄膜にした際に、同様な電気磁気効果を示すことができる高品質な膜を得ることは困難である。
また特許文献１〜３に記載において電気磁気効果は、一つの物質内での磁化または分極を利用したものであり、人工的に制御されたものではないため、汎用性に欠けるという問題を有している。
【００１１】
そのため、人工的に制御可能な電気磁気効果部材が切に求められていた。中でも、デバイスへの応用を考慮した上で、室温でも電気磁気効果を発現可能であり、かつ薄膜化できる電気磁気効果部材が切に求められていた。
本発明は上記問題に鑑みてなされたものであり、人工的に磁壁構造（磁化のねじれ構造）を導入した電気磁気効果部材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】
【００１２】
本発明者らは、鋭意検討の結果、磁化異方性の異なる二つの絶縁性強磁性体を、互いの磁化容易軸が交差するように接合することで、電気磁気効果を発現させる人工磁壁構造を導入し、室温でも電気磁気効果を発現可能であり、かつ薄膜化できる電気磁気効果部材を実現できることを見出し、本発明を完成させた。
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。
【００１３】
（１）本発明の一態様にかかる電気磁気効果部材は、第１の絶縁性強磁性体と第２の絶縁性強磁性体とが、その接合方向に対して互いの磁化容易軸が交差するように接合されている。
【００１４】
（２）上記（１）に記載の電気磁気効果部材は、第１の絶縁性強磁性体が、コバルトフェライトでもよい。
【００１５】
（３）上記（１）または（２）のいずれかに記載の電気磁気効果部材は、第２の絶縁性強磁性体が、ニッケルフェライトでもよい。
【００１６】
（４）上記（１）〜（３）のいずれか一つに記載の電気磁気効果部材は、第１の絶縁性強磁性体または第２の絶縁性強磁性体の厚みが、５ｎｍ以上磁壁幅以下でもよい。
【００１７】
（５）上記（１）〜（４）のいずれか一つに記載の電気磁気効果部材は、第１の絶縁性強磁性体及び第２の絶縁性強磁性体のキュリー温度が、３５０Ｋ以上でもよい。
【００１８】
（６）上記（１）〜（５）のいずれか一つに記載の電気磁気効果部材は、第１の絶縁性強磁性体が垂直磁化膜であり、第２の絶縁性去磁性体が面内磁化膜であり、ＭｇＯ（００１）面上に垂直磁化膜と面内磁化膜が積層されていてもよい。
【発明の効果】
【００１９】
本発明の一態様にかかる電気磁気効果部材は、第１の絶縁性強磁性体と第２の絶縁性強磁性体とが、互いの磁化容易軸が交差するように接合されている。そのため、電気磁気効果を発現させる人工磁壁構造を導入することができ、室温でも安定的に電気磁気効果を発現することができる。薄膜でも強磁性を維持できる絶縁性強磁性体は得ることは可能であり、これらを接合するとことで、人工的な磁壁構造を設け、薄膜でも高い電気磁気効果を示すことができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の一態様にかかる電気磁気効果部材の断面模式図であり、図中の矢印は、スピンの向きを模式的に示したものである。
【図２】本発明の一態様にかかる電気磁気効果部材に形成される人工磁壁構造内の隣接するスピンを模式的に示した図である。
【図３】接合方向に磁気異方性の主軸の向きが一致するように接合した場合の部材を示し、図中の矢印は、スピンの向きを模式的に示したものである。
【図４】図３の場合の接合界面に生じるスピンのねじれを模式的に示した図である。
【図５】本発明の電気磁気効果部材の残留磁化状態（外部磁場が０）での、スピンの状態をコンピュータシミュレーションした結果を示す。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本発明を適用した電気磁気効果部材について、図を適宜参照しながら詳細に説明する。
なお、以下の説明で用いる図面は、本発明の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。また、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、その要旨を変更しない範囲で適宜変更して実施することが可能である。
【００２２】
（電気磁気効果部材）
図１は、本発明の一態様にかかる電気磁気効果部材の断面模式図である。図中の矢印は、スピンの向きを模式的に示したものである。ここで「スピン」とは、微小な磁化方向であり、磁気モーメントを意味する。
図１に示すように、電気磁気効果部材１０は、第１の絶縁性強磁性体１と、第２の絶縁性強磁性体２とが、互いの磁化容易軸が交差するように接合されている。
ここで、「絶縁性強磁性体」とは、局在電子系の強磁性体を示し、一般の金属強磁性体（例えばＣｒ、Ｆｅ等）よりも絶縁性が高い強磁性体を意味する。具体的には１×１０２Ω・ｍ以上の比抵抗を示すものを言う。「強磁性体」は、フェロ磁性の物質だけでなく、フェリ磁性の物質も含む。
また「互いの磁化容易軸が交差する」とは、互いの磁化容易方向が非平行であることを意味する。例えば、第１の絶縁性強磁性体１が図１のａ軸方向に磁化を有し、第２の絶縁性強磁性体２が−ａ軸方向に磁化を有する場合は、磁化容易軸が平行であり、この場合を含まない。また第１の絶縁性強磁性体１が接合界面の面内方向のいずれかに磁化を有し、第２の絶縁性強磁性体２が同様に接合界面の面内方向のいずれかに磁化を有する場合も、第１の絶縁性強磁性体１と第２の絶縁性強磁性体２は平行であり、この場合を含まない。すなわち、接合後の電気磁気効果部材１０は、ａ軸方向に磁化のねじれが生じている。
なお、「磁化容易軸」とは、磁性体において、その磁化しやすい特定の結晶方向をいい、スピン（磁気モーメント）が向きやすい方向（磁化容易方向）の主軸を意味する。
【００２３】
電気磁気効果部材１０は、第１の絶縁性強磁性体１と第２の絶縁性強磁性体２が、その接合方向（接合界面に対して垂直な方向）に互いの磁化容易軸が交差するように接合される。このように接合されることで、接合界面付近のスピン向きにねじれが生じる。このスピンの向きのねじれは、例えば、第１の絶縁性磁性体のスピン（接合界面に対して垂直方向のスピン）と第２の絶縁性磁性体のスピン（接合界面に対して平行方向のスピン）の交換相互作用によって生じる。ここで、交換相互作用とは、隣接するスピン間に働く、互いのスピンの向きをそろえようとする作用のことを言う。このねじれが生じた領域が人工磁壁構造Ａであり、人工磁壁構造Ａにより電気磁気効果部材１０は電気磁気効果を発現する。
【００２４】
人工磁壁構造Ａを有すると電気磁気効果が発現する理由について以下に説明する。図２は、人工磁壁構造Ａ内の隣接するスピンを模式的に示した図である。ｉｊに位置するスピンをそれぞれＳｉ、Ｓｊ、ｉｊ間の方向ベクトルをｅｉｊとすると、スピンＳｉ及びスピンＳｊによって、紙面手前方向にスピン流Ｊｓが発生し、このスピン流Ｊｓによってスピン分極の流れが生じる。ここでスピン分極の流れとは、磁化を平行または反平行に回転しようとするトルクを意味する。
すなわち、前述の関係式（１）で示すように、スピンＳｉとスピンＳｊの外積方向、すなわちスピンＳｉとスピンＳｊのいずれにも直交する方向にスピン流Ｊｓが発生し、スピン流Ｊｓとｉｊ間の方向ベクトルの外積方向に電気分極が生じる。図１及び図２のような系では、図示左右方向（接合界面に対して平行方向）に電気分極が発生する。
一方、この相反効果で電場を電気磁気効果部材１０に印加するとスピンの向きのねじれ方が変化する。
【００２５】
ここで、第１の絶縁性強磁性体１と第２の絶縁性強磁性体２の接合は、その接合方向に、互いの磁化容易軸が交差するように接合することが重要である。例えば、コバルトフェライト等の垂直磁化膜とニッケルフェライト等の面内磁化膜を接合する場合、コバルトフェライト等の垂直磁化膜は膜面垂直方向が磁化の容易軸なので、磁化は面内に垂直な上下どちらかの方向に固着する。一方、例えばニッケルフェライト等の面内磁化膜は、膜面に対して垂直方向が磁化の困難軸となり、磁化は面内で自由に回転することになる。すなわち、それぞれの磁化容易軸はいずれの状態でも交差した状態となる。このように接合することで、人工磁壁構造Ａ内ではスピンが接合方向にねじれる。前述のように電気分極は、このねじれによって発生する。
これに対し例えば図３に示すように、図１における第１の絶縁性強磁性体１を９０°倒して、その上に第２の絶縁性強磁性体２を接合した場合、第１の絶縁性強磁性体１と第２の絶縁性強磁性体２の磁化の向きは、接合界面に対して平行な方向に互いに反転した状態となるため、互いの磁化容易軸は交差しない。この場合、第１の絶縁性強磁性体１と第２の絶縁性強磁性体２の界面では、図４に示すようにスピンが接合界面に対して平行方向（ｂ軸方向）に回転するヘリカル磁性を示す。この場合、隣接するスピンの外積方向と、隣接するスピン間の方向ベクトルが一致してしまうため、前述の関係式（１）から電気分極が発生しない。
したがって、第１の絶縁性強磁性体１と第２の絶縁性強磁性体２の接合は、互いの磁化容易軸が交差するように接合する必要がある。
【００２６】
第１の絶縁性強磁性体１は、垂直磁気異方性を有する絶縁性強磁性体（垂直磁性体、薄膜の場合は垂直磁化膜）であることが好ましく、第２の絶縁性強磁性体２は、面内磁気異方性を有する絶縁性強磁性体（面内磁性体、薄膜の場合は面内磁化膜）であることが好ましい。垂直磁気異方性とは、磁化容易方向が成長面に対して垂直方向にあることを意味し、面内磁気異方性とは、磁化容易方向が成長面に対して平行であり、成長方向に対して垂直であることを意味する。
第１の絶縁性強磁性体１及び第２の絶縁性強磁性体２は、共に絶縁体である。ここで、絶縁体とは上述のように一般の金属強磁性体（例えばＣｒ、Ｆｅ等）よりも絶縁性が高い強磁性体を意味し、具体的には１×１０２Ω・ｍ以上の比抵抗を示すものを言う。
第１の絶縁性強磁性体１及び第２の絶縁性強磁性体２が絶縁性を有さないと、例えば外部から磁場を加えて電気磁気効果により電気分極が生じた際に、第１の絶縁性強磁性体１及び第２の絶縁性強磁性体２内のキャリアが分極を解消するように移動してしまう。また逆に、外部から電場を印加した場合も、それぞれの内部のキャリアが移動して電流が発生する。電流が発生すると、高いエネルギー効率を維持できるデバイスを作製することができない。
【００２７】
第１の絶縁性強磁性体１及び第２の絶縁性強磁性体２は、そのキュリー温度が、３５０Ｋ〜１４００Ｋであることが好ましい。第１の絶縁性強磁性体１及び第２の絶縁性強磁性体２のキュリー温度が、３５０Ｋ以上であれば、薄膜でも強磁性が室温でも安定的に維持することができる。そのため、電気磁気効果部材１０が、室温でも安定的に電気磁気効果を発現することができる。キュリー温度は高ければ高い程好ましいが、非常に高いキュリー温度を有するＣｏでも、そのキュリー温度が１３８８Ｋであり、これ以上の温度は現実的ではない。
【００２８】
第１の絶縁性強磁性体１または第２の絶縁性強磁性体２の厚みは、磁壁幅以下であることが好ましく、５ｎｍ〜５０ｎｍであることが好ましい。ここで、磁壁とは、磁区と磁区との境界で、磁化方向が連続的に変化している領域を意味する。第１の絶縁性強磁性体１または第２の絶縁性強磁性体２の厚みは、磁壁幅以下であれば、人工磁壁構造Ａを形成することができ、電気磁気効果を発現できる。一方で、第１の絶縁性強磁性体１または第２の絶縁性強磁性体２の厚みが、磁壁幅以上であると、一つの磁区内は磁区のねじれが生じ電気磁気効果を発現できるが、その他の磁区ではねじれが生じない。また、場合によっては、磁区ごとにスピンの向きが逆転してしまう。
例えば、第１の絶縁性強磁性体１としてコバルトフェライト、第２の絶縁性強磁性体２としてニッケルフェライトを接合した場合、その界面に形成される人工磁壁幅はそれぞれの組成によっても異なるが、５０ｎｍ程度である。また、第１の絶縁性強磁性体１または第２の絶縁性強磁性体２の厚みの厚みは５ｎｍ以上であれば、磁性体の面内均一性を高めることができ、より高品質な磁化特性を得ることができる。
一方、第１の絶縁性強磁性体１または第２の絶縁性強磁性体２の厚みが厚すぎると、電気磁気効果によりこれらの接合界面付近の磁化の向きが反転しても、第１の強磁性体または第２の強磁性体のなかに磁壁が導入され，その結果接合界面から離れた位置では磁化の向きが反転せず、全体として磁化特性が弱まる。
第１の絶縁性強磁性体１または第２の絶縁性強磁性体２は、共に上述の厚み範囲である必要はなく、電場を印加した際に磁化反転をさせたい磁性体のみを当該範囲の厚みとし、もう一方の磁性体の厚みを厚くしてもよい。当該構成とすることで、電気磁気効果により、一方の磁性体の磁化反転を容易としつつ、もう一方の磁性体の磁化を一定方向に維持することができる。
【００２９】
また第１の絶縁性強磁性体１及び第２の絶縁性強磁性体２の面内方向（図１におけるｂ軸）のサイズは、その用途にもよるが、５ｎｍ以上５０ｎｍ以下であることが好ましい。
面内方向のサイズが小さすぎると、電気磁気効果によって生じる電気分極または磁化が小さく、例えばデバイス等に用いた際に十分に機能しない。一方で、面内方向のサイズが大きすぎると、ある領域では一方に磁化の向きが揃い、別の領域ではその反対方向に磁化の向きが揃った磁区領域が発生しやすくなる。例えば、第１の絶縁性強磁性体１を垂直磁性体として具体的に示すと、垂直磁性体は垂直方向に磁化容易方向を有するため、図１のａ軸方向と−ａ軸方向の両方に磁化の向きが向きやすい。そのため、ある一定の領域ではａ軸方向に、面内方向に平行移動した別の領域では−ａ軸方向に磁化の向きが揃った磁区領域が生じることがある。
このような面内方向で磁区領域が発生すると、例えば磁場を印加した際に生じる電気分極の向きが、磁区領域毎で異なってしまい、高い電気磁気効果を得ることが難しくなる。
【００３０】
第１の絶縁性強磁性体１及び第２の絶縁性強磁性体２は、それぞれ磁気異方性が強いことが好ましい。より具体的には、第１の絶縁性強磁性体１または第２の絶縁性強磁性体２のいずれかの磁気異方性エネルギー（Ｋ）が以下の関係式（２）を満たすことが好ましい。ここで、Ｖは１ビットを構成する磁性体の体積、ｋＢはボルツマン定数、Ｔは温度（室温）である。
ＫＶ＞６０ｋＢＴ  ・・・（２）
磁化反転は、垂直磁化膜の異方性エネルギーと、面内の一軸異方性のエネルギーとで小さい方に生じる。また、両方の強磁性体の磁気異方性エネルギーが上述の関係を満たすことで、熱的な安定性が保証される。異方性エネルギーの大きな強磁性層のスピンの向きは固定される。これに伴い、もう一方の異方性エネルギーの小さい方の強磁性層のスピンの向きが電場の影響を受けて変化し、電気磁気効果を安定的に発現することができる。
【００３１】
第１の絶縁性強磁性体１は、例えばコバルトフェライト、イットリウム鉄ガーネット（ＹＩＧ、Ｙ３Ｆｅ５Ｏ１２）等を用いることができる。中でも、コバルトフェライトが高品質で、薄膜でも強磁性を示すことができるためより好ましい。コバルトフェライトは、Ｃｏイオンが磁気異方性の起源であるため、必ずしもＣｏとＦｅの比率が１：２である必要はなく、ＣｏｘＦｅ２−ｘＯ４（０＜ｘ≦１）とすることができる。
第２の絶縁性強磁性体２は、例えばニッケルフェライト、ジンクフェライト（ＺｎＦｅ２Ｏ４）、マグへマイト（γ−Ｆｅ２Ｏ３）等を用いることができる。中でも、ニッケルフェライトが高品質で、薄膜でも強磁性を示すことができるためより好ましい。ニッケルフェライトもコバルトフェライトと同様に、Ｎｉイオンが磁気異方性の起源であるため、ＮｉｘＦｅ２−ｘＯ４（０＜ｘ≦１）とすることができる。ニッケルフェライトは、形状磁気異方性を付けるために、例えば針状に加工して、面内一軸異方性を導入することが好ましい。
【００３２】
（電気磁気効果部材の製造方法）
まず第１の絶縁性強磁性体を形成するための基板を準備する。
基板の第１の絶縁性強磁性体の形成面は（００１）面であることが好ましく、ＭｇＯからなることが好ましい。
基板の第１の絶縁性強磁性体の形成面が（００１）面であると、その上に成長させる第１の絶縁性強磁性体の結晶方位を制御しやすくなる。またＭｇＯを用いると、例えば第１の絶縁性強磁性体として薄膜のコバルトフェライトを形成する場合、ＭｇＯ（００１）面とコバルトフェライト（００１）面の格子不整合（ｃ／ａ＜１）による正方歪みの影響を受け、スピン軌道相互作用によるＣｏ２＋のｔ２ｇ軌道の縮退が解け、形成される薄膜のコバルトフェライトが強い磁気異方性を有する垂直磁化膜として機能することができる。
【００３３】
次に基板上に第１の絶縁性強磁性体を形成する。第１の絶縁性強磁性体の成長方法は、特に限定されるものではないが、化学的気相成長法（ＣＶＤ法）、スパッタ法等を用いたエピタキシャル成長が好ましい。
例えば、コバルトフェライトの垂直磁性体を形成する場合には、Ｔｏｍｏｈｉｋｏ  ｎｉｉｚｅｋｉ  ｅｔ  ａｌ．ＡＰＰＬＩＥＤ  ＰＨＹＳＩＣＳ  １０３，１６２４０７（２０１３）に記載の方法を用いることができる。具体的には、例えば、基板の成長面（００１）面に対して、Ｃｏ−Ｆｅ合金ターゲットを用いた高周波（ＲＦ）スパッタでエピタキシャル成長を行うことができる。ターゲットは、不純物を除去するために、エピタキシャル成長を始める前にアニールしておくことが好ましく、成膜時の環境はＡｒとＯ２のフロー環境下で行うことが好ましい。
【００３４】
さらに第１の絶縁性強磁性体上に、第２の絶縁性強磁性体を形成する。第２の絶縁性強磁性体の成長方法は、特に限定されるものではないが、垂直磁性体と同様に、化学的気相成長法（ＣＶＤ法）、スパッタ法等を用いたエピタキシャル成長が好ましい。
第２の絶縁性強磁性体は、結晶成長方向（接合方向）に磁気異方性が第１の絶縁性強磁性体と異なる。そのため、第１の絶縁性強磁性体上に第２の絶縁性強磁性体をエピタキシャル成長させると、自然に磁気異方性が結晶成長方向に対して異なる向きをとる。
例えば、コバルトフェライト（００１）面からなる垂直磁性体上に、ニッケルフェライトを成長させる。コバルトフェライトとニッケルフェライトは結晶構造及び格子定数等がほぼ同一であるため、格子不整合等が生じずにニッケルフェライト（００１）面が自然に形成される。ニッケルフェライトは、（００１）面に対して平行方向に磁気異方性を有するため、コバルトフェライトからなる垂直磁性体上に、ニッケルフェライトからなる面内磁性体を積層することができる。
ニッケルフェライトを形成する場合は、Ｎｉ−Ｆｅ合金ターゲットを用いた高周波（ＲＦ）スパッタを用いることができる。成膜時の環境はＡｒとＯ２のフロー環境下で行うことが好ましい。
【００３５】
上述の方法で、第１の絶縁性強磁性体上に、その接合方向に互いの磁化容易軸が異なる第２の絶縁性強磁性体が形成された電気磁気効果部材を製造することができる。また基板は作製後に剥離することもできる。なお、上述の方法では、基板上に形成したが、バルク上の第１の絶縁性強磁性体（００１）面上に第２の絶縁性強磁性体を形成してもよい。
【００３６】
以上、本発明の好ましい実施の形態について詳述したが、本発明は特定の実施の形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲内に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。
【実施例】
【００３７】
以下、実施例により本発明の効果をより明らかなものとする。なお、本発明は以下の実施例に限定されるものではなく、その要旨を変更しない範囲で適宜変更して実施することができる。
【００３８】
図５は、本発明の電気磁気効果部材の残留磁化状態（外部磁場が０）での、スピンの状態をコンピュータシミュレーションした結果を示す。図５において、縦軸及び横軸はｎｍ単位である。縦軸が、二つの絶縁性強磁性体の接合方向に対するスピンの向きを示しており、縦軸がゼロの点が二つの絶縁性強磁性体の接合界面である。本計算は、接合方向のスピン状態を見ているため、横軸は実質上、意味はない。
計算は、現実との整合性をとるために、Ｍ．Ｍｏｔｏｋａｗａ  ａｎｄ  Ｈ．Ｄｏｈｎｏｍａｅ，Ｊｏｕｒｎａｌ  ｏｆ  Ｔｈｅ  Ｐｈｙｓｉｃａｌ  Ｓｏｃｉｅｔｙ  ｏｆ  Ｊａｐａｎ，Ｖｏｌ．６０，Ｎｏ．４，ｐｐ１３５５‐１３６０（１９９１）．に準拠して行った。
【００３９】
計算の条件は以下とした。
「第１の絶縁性強磁性体」
物質名：ＣｏＦｅ２Ｏ４
結晶成長方向：＜００１＞方向
膜厚：１０ｎｍ
キュリー温度（Ｔｃ）：７９３Ｋ
磁気異方性定数（Ｋｕ）：３．０×１０６ｅｒｇ／ｃｍ３
「第２の絶縁性強磁性体」
物質名：ＮｉＦｅ２Ｏ４
結晶成長方向：＜００１＞方向
膜厚：２０ｎｍ
キュリー温度（Ｔｃ）：８６３Ｋ
磁気異方性定数（Ｋｕ）：４．６×１０６ｅｒｇ／ｃｍ３
【００４０】
ＣｏＦｅ２Ｏ４は（００１）面に対して垂直な方向に磁気異方性を有する垂直磁性体であり、ＮｉＦｅ２Ｏ４は（００１）面に対して平行な方向に磁気異方性を有する面内磁性体であるため、その磁気異方性が接合方向に対して９０°変化している。またＣｏＦｅ２Ｏ４及びＮｉＦｅ２Ｏ４のそれぞれは、０．２１ｎｍの分子層単位で成長するため、１分子層内では磁化が揃っていると仮定して計算を行った。
【００４１】
図５では、５分子層（１ｎｍ）ずつスピンの状態をプロットした。図５に示すように、外部磁場が印加されていない状態で、垂直磁性体と面内磁性体の接合界面では、スピンの状態がその接合方向に対して、垂直な方向から平行な方向に徐々にねじれて人工磁壁構造を有していることがわかる。このようなねじれを有するため、ＣｏＦｅ２Ｏ４／ＮｉＦｅ２Ｏ４の接合体は電気磁気効果を示す。またＣｏＦｅ２Ｏ４及びＮｉＦｅ２Ｏ４のそれぞれは、共に室温で強磁性体でありかつ絶縁体であるため、室温でも電気磁気効果を示すことができる。
【符号の説明】
【００４２】
１…第１の絶縁性強磁性体、２…第２の絶縁性強磁性体、Ａ…人工磁壁構造、１０…電気磁気効果部材
【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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