【手続補正書】
【提出日】平成20年3月5日(2008.3.5)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
強磁性体からなる磁化固定層、トンネル障壁層及び強磁性体からなる磁化自由層という磁気トンネル接合構造を有し、前記磁化固定層又は前記磁化自由層の一方から他方に直流電流を流したとき、マイクロ波を発生するマイクロ波発生素子。
【請求項２】
前記直流電流を流したとき、同時に外部磁場又は電流バイアスを印加することを特徴とする請求項１記載のマイクロ波発生素子。
【請求項３】
強磁性体からなる磁化固定層、トンネル障壁層及び強磁性体からなる磁化自由層という磁気トンネル接合構造を有するマイクロ波発生素子。
【請求項４】
前記トンネル障壁層が、ＭｇＯからなることを特徴とする請求項１から３までのいずれか１項に記載のマイクロ波発生素子。
【請求項５】
前記ＭｇＯが、単結晶ＭｇＯｘ（００１）あるいは（００１）結晶面が優先配向した多結晶ＭｇＯｘ（但し、０＜ｘ＜１）であることを特徴とする請求項４に記載のマイクロ波発生素子。
【請求項６】
前記磁化自由層の磁化ベクトルと前記磁化固定層の磁化ベクトルとが、これらの層に平行な平面に垂直な方向から見たとき、直交することを特徴とする請求項１から５までのいずれか１項に記載のマイクロ波発生素子。
【請求項７】
前記磁化自由層の磁化ベクトルが、この層に平行な平面に対して垂直な成分を持つことを特徴とする請求項１から５までのいずれか１項に記載のマイクロ波発生素子。
【請求項８】
前記磁化自由層の磁化ベクトルが、この層に平行な平面に対して４５度の角度を成すことを特徴とする請求項１から５までのいずれか１項に記載のマイクロ波発生素子。
【請求項９】
前記磁化自由層が磁気共鳴周波数の高い物質又は「強磁性／非磁性」の多層膜からなることを特徴とする請求項１から５までのいずれか１項に記載のマイクロ波発生素子。
【請求項１０】
前記磁化自由層がフェリ磁性体からなることを特徴とする請求項１から５までのいずれか１項に記載のマイクロ波発生素子。
【請求項１１】
前記磁化自由層及び前記磁化固定層がコバルト、鉄、ニッケル、クロムなどの磁性金属又はその合金、或いは、ボロンを混入して磁化を下げた磁性合金からなることを特徴とする請求項１から５までのいずれか１項に記載のマイクロ波発生素子。
【請求項１２】
前記磁化自由層及び前記磁化固定層が反強磁性結合を利用する磁性金属多層膜からなることを特徴とする請求項１から５までのいずれか１項に記載のマイクロ波発生素子。
【請求項１３】
前記磁気トンネル接合構造の抵抗値が１０Ω〜１ｋΩであることを特徴とする請求項１から１２までのいずれか１項に記載のマイクロ波発生素子。
【請求項１４】
前記磁気トンネル接合構造の抵抗値が５０Ω〜３００Ωであることを特徴とする請求項１から１２までのいずれか１項に記載のマイクロ波発生素子。
【請求項１５】
前記磁気トンネル接合構造の大きさが、単磁区化が可能な大きさであることを特徴とする請求項１から１４までのいずれか１項に記載のマイクロ波発生素子。
【請求項１６】
前記磁気トンネル接合構造の大きさが、この接合構造を構成する層を平面と見たとき、その面内方向において２００ｎｍ角より小さく、かつ、面直方向において１００ｎｍより小さいことを特徴とする請求項１から１４までのいずれか１項に記載のマイクロ波発生素子。
【請求項１７】
前記磁気トンネル接合構造の大きさが、この接合構造を構成する層を平面と見たとき、その面内方向において１００ｎｍ角より小さく、かつ、面直方向において１００ｎｍより小さいことを特徴とする請求項１から１４までのいずれか１項に記載のマイクロ波発生素子。
【請求項１８】
前記磁化自由層が、この層を平面と見たとき、面内方向においてその反磁界が略一様となる形状を持つことを特徴とする請求項１から１７までのいずれか１項に記載のマイクロ波発生素子。
【請求項１９】
前記磁化自由層が、この層を平面と見たとき、面内方向において円形、楕円形、正方形又は長方形の形状を持つことを特徴とする請求項１から１７までのいずれか１項に記載のマイクロ波発生素子。
【請求項２０】
請求項１から１９までのいずれか１項に記載のマイクロ波発生素子に、この素子から発生するマイクロ波の周波数を変化させる手段として、前記磁気トンネル接合構造に外部磁場を印加する手段を付加したことを特徴とする、付加型マイクロ波発生素子。
【請求項２１】
請求項１から１９までのいずれか１項に記載のマイクロ波発生素子に、この素子から発生するマイクロ波の周波数を変化させる手段として、前記磁気トンネル接合構造に電流バイアスを印加する手段を付加したことを特徴とする、付加型マイクロ波発生素子。
【請求項２２】
請求項１から１９までのいずれか１項に記載のマイクロ波発生素子に、
（１）この素子から発生するマイクロ波の周波数を変化させる手段；
（２）基準周波数信号源；
及び
（３）前記マイクロ波発生素子から発生するマイクロ波と前記基準周波数信号源（２）から出力される基準周波数のマイクロ波との周波数差信号を検出する差信号検出器；
を付加し、前記差信号検出器（３）から出力される差信号を前記手段（１）にフィードバックすることにより、前記基準周波数マイクロ波に同期した周波数のマイクロ波を発生するようにしたことを特徴とする、付加型マイクロ波発生素子。
【請求項２３】
（１）信号電極と接地電極とを有するマイクロ波伝送回路；
及び
（２）請求項１から２２までのいずれか１項に記載のマイクロ波発生素子又は付加型マイクロ波発生素子；
からなり、
前記マイクロ波発生素子は、前記電極より十分に小さく、
前記マイクロ波発生素子は、前記信号電極又は前記接地電極の一部の上に載置されており、
前記磁化固定層は前記信号電極又は前記接地電極の一方と接触しており、前記磁化自由層は他方と接触している、
ことを特徴とする伝送回路一体型マイクロ波発生素子。
【請求項２４】
前記マイクロ波発生素子が前記電極より十分に小さく、そのため、マイクロ波発生素子を載置する前に比べ載置した後の前記マイクロ波伝送回路のインピーダンス変化率が１０００分の１以下であることを特徴とする請求項２３に記載の伝送回路一体型マイクロ波発生素子。
【請求項２５】
前記マイクロ波伝送回路がストリップラインであることを特徴とする請求項２３又は２４に記載の伝送回路一体型マイクロ波発生素子。
【請求項２６】
前記磁化自由層に接触する前記電極が、非磁性の電極材料からなることを特徴とする請求項２３から２５までのいずれか１項に記載の伝送回路一体型マイクロ波発生素子。
【請求項２７】
強磁性体からなる磁化固定層、トンネル障壁層及び強磁性体からなる磁化自由層という磁気トンネル接合構造を有し、マイクロ波を検出すると、前記磁化固定層と前記磁化自由層との間に電気信号を発生するマイクロ波検出素子。
【請求項２８】
マイクロ波を検出するとき、前記磁気トンネル接合構造に外部磁場を印加するか、又は前記磁化固定層と前記磁化自由層との間に電流バイアスを印加することを特徴とする請求項２７に記載のマイクロ波検出素子。
【請求項２９】
強磁性体からなる磁化固定層、トンネル障壁層及び強磁性体からなる磁化自由層という磁気トンネル接合構造を有するマイクロ波検出素子。
【請求項３０】
前記トンネル障壁層が、ＭｇＯからなることを特徴とする請求項２７から２９までのいずれか１項に記載のマイクロ波検出素子。
【請求項３１】
前記ＭｇＯが、単結晶ＭｇＯｘ（００１）あるいは（００１）結晶面が優先配向した多結晶ＭｇＯ（但し、０＜ｘ＜１）であることを特徴とする請求項３０に記載のマイクロ波検出素子。
【請求項３２】
前記磁化自由層の磁化ベクトルと前記磁化固定層の磁化ベクトルとが、これらの層に平行な平面に垂直な方向から見たとき、直交することを特徴とする請求項２７から３1までのいずれか１項に記載のマイクロ波検出素子。
【請求項３３】
前記磁化自由層又は前記磁化固定層の磁化ベクトルが、この層に平行な平面に対して垂直な成分を持ち、そのため検出できるマイクロ波の周波数が低くなることを特徴とする請求項２７から３１までのいずれか１項に記載のマイクロ波検出素子。
【請求項３４】
前記磁化自由層の磁化ベクトルが、この層に平行な平面に対して４５度の角度を成すことを特徴とする請求項２７から３１までのいずれか１項に記載のマイクロ波検出素子。
【請求項３５】
前記磁化自由層が磁気共鳴周波数の高い物質又は「強磁性／非磁性」の多層膜からなることを特徴とする請求項２７から３１までのいずれか１項に記載のマイクロ波検出素子。
【請求項３６】
前記磁化自由層がフェリ磁性体からなることを特徴とする請求項２７から３１までのいずれか１項に記載のマイクロ波検出素子。
【請求項３７】
前記磁化自由層及び前記磁化固定層がコバルト、鉄、ニッケル、クロムなどの磁性金属又はその合金、或いは、ボロンを混入して磁化を下げた磁性合金からなることを特徴とする請求項２７から３１までのいずれか１項に記載のマイクロ波検出素子。
【請求項３８】
前記磁化自由層及び前記磁化固定層が反強磁性結合を利用する磁性金属多層膜からなることを特徴とする請求項２７から３１までのいずれか１項に記載のマイクロ波検出素子。
【請求項３９】
前記磁気トンネル接合構造の抵抗値が１０Ω〜１ｋΩであることを特徴とする請求項２７から３８までのいずれか１項に記載のマイクロ波検出素子。
【請求項４０】
前記磁気トンネル接合構造の抵抗値が５０Ω〜３００Ωであることを特徴とする請求項２７から３８までのいずれか１項に記載のマイクロ波検出素子。
【請求項４１】
前記磁気トンネル接合構造の大きさが、単磁区化が可能な大きさであることを特徴とする請求項２７から４０までのいずれか１項に記載のマイクロ波検出素子。
【請求項４２】
前記磁気トンネル接合構造の大きさが、この接合構造を構成する層を平面と見たとき、その面内方向において２００ｎｍ角より小さく、かつ、面直方向において１００ｎｍより小さいことを特徴とする請求項２７から４０までのいずれか１項に記載のマイクロ波検出素子。
【請求項４３】
前記磁気トンネル接合構造の大きさが、この接合構造を構成する層を平面と見たとき、その面内方向において１００ｎｍ角より小さく、かつ、面直方向において１００ｎｍより小さいことを特徴とする請求項２７から４０までのいずれか１項に記載のマイクロ波検出素子。
【請求項４４】
前記磁化自由層が、この層を平面と見たとき、面内方向においてその反磁界が略一様となる形状を持つことを特徴とする請求項２７から４３までのいずれか１項に記載のマイクロ波検出素子。
【請求項４５】
前記磁化自由層が、この層を平面と見たとき、面内方向において円形、楕円形、正方形又は長方形の形状を持つことを特徴とする請求項２７から４３までのいずれか１項に記載のマイクロ波検出素子。
【請求項４６】
請求項２７から４５までのいずれか１項に記載のマイクロ波検出素子に、この素子が検出できるマイクロ波の周波数を変化させる手段を付加したことを特徴とする、付加型マイクロ波検出素子。
【請求項４７】
前記周波数を変化させる手段が、前記磁気トンネル接合構造に外部磁場を印加する手段であることを特徴とする請求項４６に記載の付加型マイクロ波検出素子。
【請求項４８】
前記周波数を変化させる手段が、前記磁気トンネル接合構造に電流バイアスを印加する手段であることを特徴とする請求項４６に記載の付加型マイクロ波検出素子。
【請求項４９】
（１）信号電極と接地電極とを有するマイクロ波伝送回路；
及び
（２）請求項２７から４８までのいずれかに記載のマイクロ波検出素子又は付加型マイクロ波検出素子；
からなり、
前記マイクロ波検出素子は、前記電極より十分に小さく、
前記マイクロ波検出素子は、前記信号電極又は前記接地電極の一部の上に載置されており、
前記磁化固定層は前記信号電極又は前記接地電極の一方と接触しており、前記磁化自由層は他方と接触している、
ことを特徴とする伝送回路一体型マイクロ波検出素子。
【請求項５０】
前記マイクロ波検出素子が前記電極より十分に小さく、そのため、マイクロ波検出素子を載置する前に比べ載置した後の前記マイクロ波伝送回路のインピーダンス変化率が１０００分の１以下であることを特徴とする請求項４９に記載の伝送回路一体型マイクロ波検出素子。
【請求項５１】
前記マイクロ波伝送回路がストリップラインであることを特徴とする請求項４９又は５０に記載の伝送回路一体型マイクロ波検出素子。
【請求項５２】
前記磁化自由層に接触する前記電極が、非磁性の電極材料からなることを特徴とする請求項４９から５１までのいずれか１項に記載の伝送回路一体型マイクロ波検出素子。
【請求項５３】
（１）請求項１から２２までのいずれかに記載のマイクロ波発生素子又は付加型マイクロ波発生素子；
及び
（２）請求項２７から４８までのいずれかに記載のマイクロ波検出素子又は付加型マイクロ波検出素子；
を備え、
前記発生素子から発生させたマイクロ波を試料に照射し、その試料によって影響を受けた前記マイクロ波を前記検出素子により検出し、それにより前記試料の電子共鳴周波数を測定することを特徴とする単一チップ型電子スピン共鳴型分析モジュール。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】発明の名称
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の名称】マイクロ波発生素子及びマイクロ波検出素子