(57)【要約】【課題】本発明はナノ共振装置に関する。【解決手段】本ナノ共振装置は、少なくとも一つの固定素子及びこの固定素子に対して可動する少なくとも一つの可動素子と、固定素子上に集積又は固定された第一の電磁的手段及び可動素子上に集積又は固定された第二の電磁的手段とを備え、可動素子の振動運動を発生させる。【選択図】図３Ａ
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも一つの固定素子、及び、該固定素子に対して可動する少なくとも一つの可動素子と、
前記固定素子の上に集積又は固定された第一の電磁的手段、及び、前記可動素子の上に集積又は固定された第二の電磁的手段であって、前記第一の電磁的手段と相互作用して前記可動素子の振動運動を発生させる第二の電磁的手段とを備え、
前記第一の及び第二の電磁的手段の少なくとも一つが平面状の磁気的手段を備え、該平面状の磁気的手段がその平面に平行な又は垂直な磁化を備える、ナノ共振装置。
【請求項２】
前記第一の電磁的手段が少なくとも一つの導線を備え且つ前記第二の電磁的手段が該導体を流れる電流の方向に垂直な磁化を発生させる磁気的手段を備えるか、
又は、前記第二の電磁的手段が少なくとも一つの導線を備え且つ前記第一の電磁的手段が該導線を流れる電流の方向に垂直な磁化を発生させる磁気的手段を備える、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記導線中に交流電流を循環させるための手段を更に備えた請求項２に記載の装置。
【請求項４】
前記交流電流が、前記可動素子の機械的共振周波数に等しい又は近い少なくとも一つの周波数である、請求項３に記載の装置。
【請求項５】
前記磁気的手段が少なくとも一つの平面状の磁石を備え、該少なくとも一つの平面状の磁石がその平面内の磁化を備える、請求項２に記載の装置。
【請求項６】
前記第一の及び第二の電磁的手段の少なくとも一つが積層体を備えている、請求項１に記載の装置。
【請求項７】
前記積層体が、少なくとも一つの磁性層及び少なくとも一つの反強磁性層を交互にしたものを備えている、請求項６に記載の装置。
【請求項８】
前記積層体が、反強磁性層である二つの外層によって挟まれている、請求項６に記載の装置。
【請求項９】
前記第一の及び第二の電磁的手段の少なくとも一つが、可逆磁化を備え、磁化反転手段と関連している、請求項１に記載の装置。
【請求項１０】
少なくとも一つの反強磁性層を該層のブロッキング温度を超える温度に加熱するための手段を更に備えた請求項６に記載の装置。
【請求項１１】
前記磁気的手段が少なくとも一つの平面状の磁石を備え、該少なくとも一つの平面状の磁石がその平面に垂直な磁化を備える、請求項２に記載の装置。
【請求項１２】
前記垂直な磁化の磁気的手段が複数のＣｏＰｔ層を有する、請求項１１に記載の装置。
【請求項１３】
前記垂直な磁化の磁気的手段の磁化を反転させるための手段を備えた請求項１１に記載の装置。
【請求項１４】
前記導線が、直線状の導線の形状又は電流ループの形状である、請求項２に記載の装置。
【請求項１５】
前記第一の電磁的手段が、第一の平面状の磁気的手段であってその平面内の磁化を備えていて、前記可動素子又は前記固定素子の上又は中に配置されている第一の平面状の磁気的手段を備え、
前記第二の電磁的手段が、第二の平面状の磁気的手段であってその平面内の磁化を備えていて、前記固定素子又は前記可動素子の上又は中に配置されている第二の平面状の磁気的手段を備え、
前記第一の及び第二の磁気的手段の少なくとも一つが可逆磁化を有し、該磁化を反転させるための手段を更に備えている、請求項１に記載の装置。
【請求項１６】
前記第一の及び第二の電磁的手段の少なくとも一つが積層体を備えている、請求項１５に記載の装置。
【請求項１７】
前記積層体が、少なくとも一つの磁性層及び少なくとも一つの反強磁性層を交互にしたものを備えている、請求項１６に記載の装置。
【請求項１８】
前記積層体が、反強磁性層である二つの外層によって挟まれている、請求項１６に記載の装置。
【請求項１９】
前記磁化を反転させるための手段が、反強磁性物質の層を該層のブロッキング温度を超える温度に加熱するための手段を備えている、請求項１７又は１８に記載の装置。
【請求項２０】
前記固定素子及び前記可動素子が同一平面内で実質的に動く、請求項１５に記載の装置。
【請求項２１】
前記可動素子がビーム又はプレートの形状であり、その少なくとも一端が前記固定素子に対して固定されている、請求項１に記載の装置。
【請求項２２】
前記可動素子が、回転軸（ＡＡ’）、及び、該回転軸周りに回転可能な平面部分を有する、請求項１に記載の装置。
【請求項２３】
前記可動素子が、回転軸（ＡＡ’）と、該回転軸周りに回転可能な平面部分と、前記可動素子の上に集積又は固定された導線とを有し、前記可動素子が、二つの磁石の間に配置された前記回転軸の端部の上に配置されているか又は集積されている、請求項１に記載の装置。
【請求項２４】
前記可動素子と前記固定素子との間の間隔が、前記固定素子が待機状態の際に、１００ｎｍ、２００ｎｍ又は１μｍ未満である、請求項１に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は電気機械ナノ共振器の分野に関する。
【背景技術】
【０００２】
ナノ共振器は多数の応用への道を切り開く。ナノ共振器は、生物学型、化学型または温度型の“環境”センサの分野の応用を有する。また、慣性センサ（加速度計、ジャイロメータ）にも応用が見出され得る。
【０００３】
ナノ共振器は、タイムベースとして又はフィルタとして、発振器内で使用可能である。
【０００４】
電気機械共振器は、外部励起手段（電気励起の場合には電極）によって振動する機械構造であり、変形（又は変位）が、他の手段（他の電極や他の変換原理）によって検出される。
【０００５】
共振器は、変換及び励起手段に従って又はその特性（物質や幾何学形状）に従って、分類可能である。
【０００６】
電気機械マイクロ共振器は、変形（ビーム（梁）の屈曲）として又は体積（ビーム又はディスクの伸長モード）として、機械構造を振動させるものである。その寸法は、数十マイクロメートルから数百マイクロメートルに及ぶ。
【０００７】
ナノ共振器は小型サイズであり、その断面積が数百ナノメートル×数百ナノメートルから数ナノメートル×数ナノメートルに及ぶ。
【０００８】
非特許文献１に記載された振動システムが知られており、その表面上に堆積させた金属層に交流を流すことによって強い外部磁場（６テスラのオーダ）の下で振動するビームが実装されている。
【０００９】
また、ビームは、一様な磁場において移動する電流ループ用の支持体として機能する。電位差がその端部に現れて、ビームの移動を検出することが可能になる。この電流ループは、励起用の金属ワイヤとまとめられ得る。
【００１０】
このシステムは、超高感度で、地上測定結果を得ることを可能にする。より一般的には、電気出力信号は幅広い振幅を有しバックグラウンドノイズから大きく逸れ、信号の検出が容易に行える。
【００１１】
一方、このシステムは、集積に向いていないことは明らかであり、実験室的な測定にとどまっている。実際、必要とされる一様な磁場（６から１０テスラ）を発生させるためには、超高真空（略１０−６〜１０−７Ｔｏｒｒ）、低温（数ケルビン）において超伝導コイルを使用する必要がある。
【００１２】
また、この構造は、ＮＭＥＳ（共集積又はポストＣＭＯＳ集積型）に近接して配置されるタイプの処理電気機器の製造には適合しない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１３】
【特許文献１】米国特許第６５９３７３１号明細書
【特許文献２】国際公開第０３／０６１４７０号パンフレット
【特許文献３】国際公開第０６／０７６０３７号パンフレット
【非特許文献】
【００１４】
【非特許文献１】Ｒｏｏｋｅｓ外、Ａｐｐｌｉｅｄ  Ｐｈｙｓｉｃｓ  Ｌｅｔｔｅｒｓ、２００４年、第８４巻、第２２号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
従って、課題は、現状の装置の制限を修正することを可能にし、また、特に、集積に適し、ＭＯＳ型の製造に優先的に適合し、低消費なナノメートル型の新規電磁共振型装置を見出すことである。
【００１６】
より優先的には、このような装置は、低い静電結合効果及び可能な限り低い検出ノイズを有する。
【００１７】
優先的には、このような装置は、複数の幾何学的形状に適合する。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
本発明は、
‐  少なくとも一つの固定素子、及び、この固定素子に対して可動する少なくとも一つの可動素子と、
‐  固定素子上に集積又は固定された第一の電磁的手段、及び、可動素子上に集積又は固定された第二の電磁的手段とを備えた、共振装置又はナノ共振装置に関し、この電磁手段は相互作用して、可動素子を作動させるか又は可動素子の振動運動を発生させる。
【００１９】
また、本発明は、
‐  少なくとも一つの固定素子、及び、この固定素子に対して可動する少なくとも一つの可動素子と、
‐  固定素子上に集積又は固定された第一の電磁的手段、及び、可動素子上に集積又は固定された第二の電磁的手段（第一の電磁的手段と相互作用して、可動素子の振動運動を発生させる又は可動素子を作動させる）とを備え、
第一の及び第二の電磁的手段の少なくとも一つが、その平面内の又はその平面に垂直な磁化を備えた平面状の磁気的手段を備えている、共振装置又はナノ共振装置に関する。
【００２０】
固定素子又は可動素子の上に“集積された”手段との用語は、その素子の少なくとも一部を構成する手段であって、優先的には、その素子の形成プロセス中に製造される手段を称するものである。
【００２１】
振動運動との用語は、全ての振動運動のことを称して、共振周波数以外の周波数のものを含む。
【００２２】
本発明による装置は、その処理電子機器と共に、集積化に完全に適したものである一方、消費を最小化する。特に、電磁的手段は、関連する機械的素子（つまり、固定素子又は可動素子）と実質的に同じサイズである。
【００２３】
磁気的手段（例えば、平面状の）は、その全厚さｅが、他の二つの方向の寸法の少なくとも一つ又はその両方と比較して小さいことが好ましい。例えば、３Ｄ空間の垂直な方向に沿って測定される３つの寸法に対して、ｅは、他の二つの方向の寸法の少なくとも一つ又はその両方の１０％以下である。
【００２４】
更に、複数の幾何学的構成を本発明の範囲内で実施可能である。
【００２５】
一実施形態によると、第一の電磁的手段は、可動素子又は固定素子の上又は中に配置された少なくとも一つの導線を備え、第二の電磁的手段は、固定素子又は可動素子の上又は中に配置された磁気的手段を備え、その導体を流れる電流の方向に垂直な方向に従って、磁化を発生させる。
【００２６】
導線は、可動素子（又は固定素子）の上に集積又は固定され得て、磁気的手段は、固定素子（又は可動素子）の上に集積又は固定される。
【００２７】
導線は、直線状の導線の形状又は電流ループの形状であり得る。
【００２８】
導線中に交流電流を循環させることを可能にする手段が存在し、例えば、可動部の共振周波数に等しい又は近い少なくとも一つの周波数の交流である。
【００２９】
磁気的手段は、その平面内の磁化を備えた少なくとも一つの平面状の磁石を備え得る。例えば、複数の薄層（強磁性物質（Ｆ）の層や反強磁性物質（ＡＦ）の層等）の積層体を備えた磁石が挙げられる。
【００３０】
ＡＦ層は、所定の向きにＦ層の磁化をブロックする。しかしながら、その磁化の向きを反転させることが可能である。実際、ＡＦ層の温度が限界値（ブロッキング温度）を超えると、層Ｆの磁化が“リリース”されて、その後、磁場の印加の下で磁化が反転し得る。従って、反強磁性物質（ＡＦ）の層をその層のブロッキング温度を超える温度に加熱するための手段が提供され得る。この手段は、積層体の下又は近傍を流れる電流の導線を備え得て、該当する場合には、強磁性層に印加される磁場を発生させる機能を発し得る。
【００３１】
この磁気的手段の他の構造が可能である。
【００３２】
例えば、この第一の又は第二の電磁的手段は、積層体を備えて、少なくとも一つの磁性層（Ｆ）及び少なくとも一つの反強磁性層（ＡＦ）を交互にしたもの等が挙げられる。優先的には、積層体は、それぞれが反強磁性層である二つの外層によって挟まれている。
【００３３】
この第一の又は第二の電磁的手段の少なくとも一つは、可逆磁化を備え得て、磁化反転手段と関連している。
【００３４】
磁気的手段は、その平面に垂直な磁化を備えた少なくとも一つの平面状の磁石（例えば、複数の薄層の形状で形成される）を備え得て、例えば、複数のＣｏＰｔ層を備えたタイプのものが挙げられる。一方で、この垂直な磁化の磁気的手段の磁化を反転させるための手段が提供される。例えば、ＡＦ層と関連させることによって、このタイプの層の磁化を反転させることが可能である。磁化を反転させるために、ＡＦ層は、そのブロッキング温度よりも高い温度に加熱されて、多層が所望の磁化（この磁化はＡＦ層の温度がそのブロッキング温度未満に戻った時に維持される）に適合するように磁場が印加される。
【００３５】
原則として、磁気的手段によって発生する最大磁場は２．５Ｔ又は１Ｔ未満である。
【００３６】
可動素子の運動は、屈曲運動、ねじれ若しくは回転運動、又は、体積変形（純粋な並進の）である。
【００３７】
可能な幾何学的構成としては以下のものが挙げられる：
‐  二つの磁石が、固定部の上又は中において、可動部の回転軸を含む平面の両側に配置され得る；  可動部が、回転軸の両側に延伸するプレート、ビーム又は平面素子を備え得る；  電流ループが可動部の上又は中に配置され得る。
‐  一つ又は二つの磁石が、固定部の上又は中に配置され得る；  二つの磁石の場合、これらの磁石は、可動部の変位方向を含む平面の両側に堆積され得る。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１Ａ】その平面に平行な磁化を備えた磁石（可逆）を示す。
【図１Ｂ】その平面に平行な磁化を備えた磁石（不可逆）を示す。
【図１Ｃ】その平面に平行な磁化を備えた磁石（可逆）の上面図を、可逆性を得ることを可能にする電流線と共に示す。
【図１Ｄ】その平面に平行な磁化を備えた磁石（可逆）の上面図を、可逆性を得ることを可能にする電流線と共に示す。
【図１Ｅ】本発明の範囲内で実施可能な磁気的手段の他の積層体を示す。
【図１Ｆ】本発明の範囲内で実施可能な磁気的手段の他の積層体を示す。
【図２Ａ】その平面に垂直な磁化を備えた磁石（可逆）を示す。
【図２Ｂ】その平面に垂直な磁化を備えた磁石（不可逆）を示す。
【図２Ｃ】その平面に垂直な磁化を備えた磁石（可逆）の上面図を示す。
【図３Ａ】その平面に垂直な磁化を備え、平面内で屈曲運動をする磁気的作動ナノ共振器の実施形態の例である。
【図３Ｂ】その平面に垂直な磁化を備え、平面内で体積的な伸長運動をする磁気的作動ナノ共振器の実施形態の例である。
【図４Ａ】その平面に平行な磁化を備えた磁気的作動ナノ共振器の実施形態の例である。
【図４Ｂ】その平面に平行な磁化を備えた磁気的作動ナノ共振器の実施形態の例である。
【図４Ｃ】可動部上に固定された磁石を備えた磁気的作動ナノ共振器の実施形態である。
【図５Ａ】二つの磁石の間に部分的に配置された可動素子及び導線を備え、平面外で屈曲運動をする磁気的作動ナノ共振器の実施形態の例である。
【図５Ｂ】二つの磁石の間に部分的に配置された可動素子及び導線を備え、平面外で屈曲運動をする磁気的作動ナノ共振器の実施形態の例である。
【図６Ａ】可動素子を備え回転する磁気的作動共振器の実施形態の例である。
【図６Ｂ】可動素子を備え回転する磁気的作動共振器の実施形態の例である。
【図７Ａ】垂直磁化の磁石を備え伸縮運動をする磁気的作動ナノ共振器に関する。
【図７Ｂ】垂直磁化の磁石を備え伸縮運動をする磁気的作動ナノ共振器に関する。
【図７Ｃ】垂直磁化の磁石を備え伸縮運動をする磁気的作動ナノ共振器に関する。
【図７Ｄ】垂直磁化の磁石を備え伸縮運動をする磁気的作動ナノ共振器に関する。
【図８Ａ】平行磁石及び磁極の反転を備え平面外でねじれ運動をする磁気的作動ナノ共振器を示す。
【図８Ｂ】平行磁石及び磁極の反転を備え平面外で屈曲運動をする磁気的作動ナノ共振器を示す。
【図９Ａ】平行磁石及び磁極の反転を備え、フレキシブルヒンジに接続されたプレートの平面内で旋回運動をする磁気的作動ナノ共振器を示す。
【図９Ｂ】平行磁石及び磁極の反転を備え、フレキシブルヒンジに接続されたプレートの平面内で旋回運動をする磁気的作動ナノ共振器を示す。
【図１０Ａ】本発明による装置を製造する方法の段階を示す。
【図１０Ｂ】本発明による装置を製造する方法の段階を示す。
【図１０Ｃ】本発明による装置を製造する方法の段階を示す。
【図１０Ｄ】本発明による装置を製造する方法の段階を示す。
【図１０Ｅ】本発明による装置を製造する方法の段階を示す。
【図１０Ｆ】本発明による装置を製造する方法の段階を示す。
【図１０Ｇ】本発明による装置を製造する方法の段階を示す。
【図１０Ｈ】本発明による装置を製造する方法の段階を示す。
【図１０Ｉ】本発明による装置を製造する方法の段階を示す。
【図１０Ｊ】本発明による装置を製造する方法の段階を示す。
【図１０Ｋ】本発明による装置を製造する方法の段階を示す。
【図１１Ａ】本発明による装置を製造する方法の段階を示す。
【図１１Ｂ】本発明による装置を製造する方法の段階を示す。
【図１１Ｃ】本発明による装置を製造する方法の段階を示す。
【図１１Ｄ】本発明による装置を製造する方法の段階を示す。
【図１１Ｅ】本発明による装置を製造する方法の段階を示す。
【図１１Ｆ】本発明による装置を製造する方法の段階を示す。
【図１１Ｇ】本発明による装置を製造する方法の段階を示す。
【図１１Ｈ】本発明による装置を製造する方法の段階を示す。
【図１１Ｉ】本発明による装置を製造する方法の段階を示す。
【図１１Ｊ】本発明による装置を製造する方法の段階を示す。
【図１１Ｋ】本発明による装置を製造する方法の段階を示す。
【図１１Ｌ】本発明による装置を製造する方法の段階を示す。
【図１２Ａ】本発明による装置を製造する方法の段階を示す。
【図１２Ｂ】本発明による装置を製造する方法の段階を示す。
【図１２Ｃ】本発明による装置を製造する方法の段階を示す。
【図１２Ｄ】本発明による装置を製造する方法の段階を示す。
【図１２Ｅ】本発明による装置を製造する方法の段階を示す。
【図１２Ｆ】本発明による装置を製造する方法の段階を示す。
【図１２Ｇ】本発明による装置を製造する方法の段階を示す。
【図１２Ｈ】本発明による装置を製造する方法の段階を示す。
【図１２Ｉ】本発明による装置を製造する方法の段階を示す。
【図１２Ｊ】本発明による装置を製造する方法の段階を示す。
【発明を実施するための形態】
【００３９】
本発明による装置は、固定部と、この固定部に対して可動する可動部とを備える。可動部は機械構造を備え、例えばプレート又はビームから成り、以後、これらの用語のいずれかを用いて説明することにする。固定部と可動部との間のギャップ又は間隔（可動部が待機状態の場合）は１μｍ未満であり、例えば２００ｎｍ若しくは１００ｎｍのオーダ、又は２００ｎｍ若しくは１００ｎｍ未満（例えば１０ｎｍから５０ｎｍの間）である。
【００４０】
この可動部は、電磁場トルク作用の下で固定部と部分的に接触することを可能にする、又は、図３Ａ、３Ｂ、４Ａ〜４Ｃ、８Ｂ、９Ａ、９Ｃに矢印Ｆで示されるように特定の振幅で曲がることを可能にする柔軟性を有し得る。
【００４１】
他の実施形態では、或る軸周りに回転する（図６Ａ〜６Ｂ、８Ａの場合）。
【００４２】
本発明による装置は、その平面内に又はこの平面に垂直な残留磁化（可逆又は不可逆）を備えた平面状の磁気的手段又は磁石を実装する。残留磁化の場合、可逆性は、加熱及び所望の方向に沿った所望の方法での外部磁場の印加によって得ることができる。
【００４３】
平面状の可逆磁化を有する磁気的手段３０またはナノ磁石の一例が、図１に示されていて、強磁性物質（Ｆ）の層３２及び反強磁性物質（ＡＦ）の層３４を備えている。これら二つの層は平面素子を形成し、その全厚さｅは、他の二つの方向の寸法の少なくとも一つと比較して小さく、場合によっては他の二つの方向のそれぞれと比較しても小さい。例えば、ｅは他の二つの方向の寸法の少なくも一つ又はそれぞれの１０％以下である。例えば、この厚さｅは略５０ｎｍから１５０ｎｍの間であり（例えば略１１０ｎｍ）、これに対して、幅Ｌ（図１Ａの平面において測定）は数μｍから数十マイクロメートル（例えば５μｍから５０μｍの間）のオーダであり、例えば４０μｍのオーダである。その奥行き（図の平面に対して垂直な寸法）は、数μｍから数十マイクロメートルの大きさのオーダであり、例えば５μｍから５０μｍの間である。よって、その比Ｌ／ｅは少なくとも３０又は１００となり得る。
【００４４】
横方向の寸法は上述のものよりも小さくなり得る。例えば、奥行きは数百ｎｍのオーダ、例えば略２００ｎｍになり得る。有利には、機械的素子の下に配置された磁石に対して、この磁石の寸法は数μメートルのオーダであり、磁場の十分な一様性を確実なものとすることが可能になる。
【００４５】
このアセンブリには加熱手段が関連しており、例えば、反強磁性層３４に対向して又はこの層に近接して配置された一以上の電流線３６である。有利には、電流の作用の下で熱を放出することのできる物質（例えばＴｉＮ又はＧｅＳｂＴｅ）の中間層（サーミスタ）が、線３６と層３４との間に配置され得る。しかしながら、有利には、可能な限り効率的な加熱を提供するように、層３４は可能な限り電流線３６に近接している。可能な限り一様な横方向の磁場（層３４の平面において）を発生させるために、線３６は、優先的に直線状である。以後の説明は、単一の電流線の場合に限られているが、二本の線の場合も容易に推測されるものである。
【００４６】
ＡＦ層３４は、素子３０の平面において、一方向又は他の方向の層３２の磁化をブロックする。また、アセンブリによって発生した磁場は、素子３０の平面内に局在している。
【００４７】
しかしながら、温度が限界値（反強磁性層３４によって定まるブロッキング温度、例えば１５０℃、しかし、より高い温度（例えば１５０℃から２５０℃の間）となり得る）を超えると、層３２の磁化が、磁場の印加の下で、素子３０の平面内を保ちながら反転し得る。言い換えると、層３４のブロッキング温度の超過によって、強磁性層の磁化を解放することができる。ＡＦ層の温度がそのブロッキング温度以下に戻ると、磁化がその新しい方向において維持される。
【００４８】
このブロッキング温度には、電流線３６に電流Ｉを印加することによって到達及び超過可能である。ジュール効果によってこのように生じさせる加熱は、層３４へと伝えられる。また、この電流線３６は、強磁性層３２の磁化を配向させまたこの磁化をスイッチングすることを可能にする磁場を誘導することも可能にする。
【００４９】
磁気的手段中の磁性層の積層体（平面状の可逆磁化を有する）は、より複雑な代替実施形態を含み得て、Ｆ層のパワーサプライの制御をより良く行うことが可能になる。例えば、図１Ｅに示されるように、積層体は二つのＡＦ層に挟まれたＦ層を備える。他の例では、図１Ｆの構造を得ることができる：この構造は、ＡＦ層／Ｆ層／ＡＦ層／Ｆ層／ＡＦ層という積層体を有する。Ｆ及びＡＦを交互にして如何なる数の層も提供可能である。優先的には、構造体の両端を限定するＡＦ層を備えた奇数の数の層である。言い換えると、図１Ｅ及び１Ｆに示されるように、全ての層は二つのＡＦ層の間に備わっている。
【００５０】
選択された積層体にかかわりなく、磁性層間に挿入された層は存在しない。
【００５１】
図１Ｃは図１Ａの装置の上面図であり、素子３０が見て取れる。サーミスタ３９が素子３０の下であって線３６によって運ばれる電流の経路の上に有利に配置されて、熱の伝達を増大させる。
【００５２】
単一の電流線の代わりに、２（又は複数）の線を有することが可能であり、一の線３７（図１Ａで破線で示されている）がスイッチング温度以上に温度を上昇させることを可能にし、磁場を発生させる一の線３６が、層３２中の磁化の配向及びブロッキングを可能にする。これは、このような装置の上面図である図１Ｄにも示されており、素子３０と、熱の伝達を増大させるために該素子３０の下であって線３６によって運ばれる電流の経路の上に配置されたサーミスタ３９とを見て取ることができる。しかしながら、第二の電流線３７も素子３０の下を通過しており、そこに磁場を発生させることを可能にする。第二の線３７は、図１Ａにも破線によって示されている。
【００５３】
上述の両方の場合において、サーミスタ３９は例えばＴｉＮ、ＴａＮ又はＧｅＳｂＴｅ製であり得る。
【００５４】
図１Ｃ及び１Ｄの両方において、線３６（図１Ｃ）又は線３７（図１Ｄ）を流れる電流によって発生する場３６０の線も示されている。
【００５５】
従って、素子３０に対向して又はその近傍に適用された導線３６及び３７という手段によって、層３２の磁化、よって、それ自体の平面内に素子３０によって発生した場をその平面内で反転させることが可能である。
【００５６】
一旦、層３２の磁化が反転されると、以前に発生していたのとは逆方向に、素子３０の平面内に磁場を発生させる。
【００５７】
有利には、加熱及び磁場印加機能を行う単一の導線３６が使用される（導線３７を備えていない図１Ａの場合）。
【００５８】
有利な実施形態では、サーミスタ（ＴｉＮ又はＧｅＳｂＴｅの層）が、導線３６と積層体３０との間に配置されて、層３４の近傍に熱を閉じ込めるようにする。
【００５９】
‐  反強磁性（ＡＦ）層物質として、ＰｔＭｎ又はＮｉＭｎ（高ブロッキング温度）（強磁性層物質としてのＣｏＦｅ又はＮｉＦｅに関連し得る）を利用可能であり、
‐  又は、反強磁性層物質として、ＩｒＭｎ又はＦｅＭｎ（ＰｔＭｎ又はＮｉＭｎよりは低いブロッキング温度を有し、強磁性層物質としてのＮｉＦｅ又はＣｏＦｅに関連し得る）を利用可能である。
【００６０】
これら（ＡＦ，Ｆ）の物質のペアで利用可能であり：  （ＰｔＭｎ，ＣｏＦｅ）、（ＰｔＭｎ，ＮｉＦｅ）、（ＮｉＭｎ，ＣｏＦｅ）、（ＮｉＭｎ，ＮｉＦｅ）（Ｔｂが高い）、並びに、（ＩｒＭｎ，ＮｉＦｅ）、（ＩｒＭｎ，ＣｏＦｅ）（Ｔｂが低い）が本発明の範囲内である。また、（Ｆｅ，ＮｉＦｅ）、（ＦｅＭｎ，ＣｏＦｅ）という物質の（ＡＦ，Ｆ）のペアも利用可能である。
【００６１】
強力な磁化を得るためには、２．４Ｔの磁化を有するＣｏＦｅを用いる（一方で、ＮｉＦｅは１Ｔの磁化を有する）。従って、以下の（ＡＦ，Ｆ）のペアが優先的に用いられる：  （ＰｔＭｎ，ＣｏＦｅ）、（ＮｉＭｎ，ＣｏＦｅ）、（ＩｒＭｎ，ＣｏＦｅ）、（ＦｅＭｎ，ＣｏＦｅ）。
【００６２】
層３２、３４の製造プロセスは、例えば、カソード又はイオンスパッタリングプロセス（ＰＶＤ、ＩＢＤ（“Ｉｏｎ  Ｂｅａｍ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ，イオンビーム蒸着”））である。
【００６３】
導線３６、３７を備えないこの素子の代替実施形態３０’も、一部の実施形態では実現され得る。強磁性層３２の磁化は、この場合、この素子３０’の平面内でＡＦ（反強磁性）層３４によって固定またはブロッキングされたままである。代替実施形態として、上述したように、また図１Ｅ及び１Ｆの構造体のように、複数のＦ／ＡＦ層を備えた積層体を有することが可能であり、例えば、ＡＦ／Ｆ／ＡＦ／Ｆ／ＡＦが挙げられる。Ｆ（強磁性）層の厚さは、この場合、一つのＦ層から他のＦ層への場のルーピングを防止するように寸法が定められる。
【００６４】
垂直な磁化を備えた手段４０（つまりナノ磁石）の一例が図２Ａに示されている。この手段は、その平面に垂直な場を備えた平面状の磁石（複数の薄層による）を備え、ここでも、少なくとも一つの反強磁性物質（ＡＦ）（例えばＩｒＭｎ、ＰｔＭｎ又はＮｉＭｎ）の層３４を備える。二つの反強磁性層３４、３４’が、複数の薄層の積層体４０の一方の側及び／又は他方の側に配置され得る。
【００６５】
素子４０が一つ又は複数の反強磁性層（例えばＩｒＭｎ製）に接触している場合、導電手段３６’（図２Ｃ）を用いて磁化を反転させることが可能である。例えば、コイルが素子４０を取り囲み、発生する磁場の方向に実質的に垂直な平面内に配置される。
【００６６】
残留磁化の反転は、図１Ａの構成の場合のように、熱的効果という手段によって行われる。図１Ｄの場合のように、二つの導線を有することが可能であり、一つが反強磁性層を加熱するのに用いられ、他の一つが磁場を印加するために用いられる。
【００６７】
加熱用の導線は、上述のように、サーミスタ（例えばＴｉＮ、ＴａＮ又はＧｅＳｂＴｅ製）を有し得る。
【００６８】
その平面に垂直な永久残留磁化を発生させるために用いられる手段４０’の他の例が、図２Ｂに示されている。ここでも、この手段は、複数の薄層の積層体を有し、平面状である。
【００６９】
図２Ａ及び２Ｂの両方の場合において、厚さｅ’は、他の二つの方向の寸法よりも顕著に小さく、又は、これら他の二つの方向の寸法に対して、少なくとも寸法が一桁異なる。この磁石は、ＣｏＰｔ多層型、又は他の物質製である。層３４’の反強磁性物質（ＡＦ）に対しては、物質の例を既に上述している。
【００７０】
図２Ｃは、図２Ａの装置の上面図を表す。垂直な残留磁化を備えた手段４０は、ＡＦ層を加熱し、磁化反転磁場３６０’を発生させるコイル３６’によって取り囲まれている。
【００７１】
物質の選択は、垂直な磁場を発生させる性能に依存していて、また、積層体４０を構成する層の厚さが考慮される。例えば、１０分の数テスラ（例えば０．６Ｔ、または０．３若しくは０．５Ｔより大きい）のオーダという１Ｔ未満の積層体４０又は４０’の表面上の残留磁化が、本発明によるナノ共振器への適用に適している。
【００７２】
更なる例として、図２Ａ〜２Ｂの積層体４０、４０’について、１０ｎｍから２０ｎｍの間（例えば１５ｎｍ）の厚さｅ’（反強磁性層３４、３４’を除く）を、数百ナノメートルのオーダ（例えば１００ｎｍから５００ｎｍの間（例えば４００ｎｍ））の幅Ｌ’に対して例示することができる。厚さｅ’を特定することは、積層体４０の各層が１ナノメートルのオーダ（例えば０．５ｎｍから１．５ｎｍの間）の厚さを有し得るということを意味することになる。奥行きはＬ’に等しいか又はＬ’の寸法のオーダであり得る。ＡＦ層３４、３４’は、数ナノメートルに実質的に等しい厚さを有し、例えば１０ｎｍであり、つまり、二つのＡＦ層３４、３４’に対しては２０ｎｍということになる。
【００７３】
積層体４０、４０’は、例えばコバルト層及びプラチナ層を交互にカソードスパッタリングすることによって生成可能である。即ち、（Ｃｏ／Ｐｔ）ｎというパターンが得られる。ここで、ｎはプラチナ／コバルト積層の繰り返し数である。他の組成物に対しても同じ手順を適用可能である。
【００７４】
これらの磁石構造によって、機械的作動用のサブマイクロメートルスケールに対して十分に強力な磁場を得ることが可能になり、また、ナノ共振器中に磁石を集積することが可能になる。
【００７５】
従って、使用可能な磁場を従来技術に対して大幅に減少させることができる（従来技術においては少なくとも６テスラの値であることを留意されたい）。この場合、このような磁石を生成するために集積可能な物質は、ＡＦ／Ｆ多層構造に対して２．５Ｔ未満（例えば、１から２．４テスラのオーダ）の磁場、また、垂直磁化多層構造に対して１Ｔ未満（例えば０．６テスラのオーダ）の磁場を発生させる。
【００７６】
薄層磁石は文献中に見受けられるものであったが、その寸法は、数百マイクロメートルのオーダに留まり、寸法が減少すると磁性を失ってしまう。
【００７７】
所望の振動運動（屈曲、ねじれ、並進、伸長、収縮、）及びその方向の特性に応じて、また、ビーム及び磁石の相対的な位置関係に応じて、垂直磁石及び／又は平行磁石を用いることが可能である。
【００７８】
必要であれば、基本アーキテクチャを改良するために、平行磁石（可変及び／又は固定磁化を備える）及び／又は垂直磁石の組成物を生成することが可能である（特に、発振器をセンサとして用いる場合に、連続的な信号／バックグラウンド比を改善する示差測定を行うために）。
【００７９】
以下の例においては、同一の参照符号は同一又は同様の要素を示すものとする。
【００８０】
本発明によるナノ共振器システムの一例が図３Ａに示されている。
【００８１】
この例において、ナノ共振器は、可動部（例えばビーム）を備え、図３Ａにおいては符号４が付されている。この可動部は、図において待機位置にある。可動部はその両端部６、８が、固定ベース２の外側部１０、１２に固定されている。ナノ磁石を形成する磁気的手段４０は、ベース２の表面２’に垂直な磁化Ｂを発生させることを可能にし、ベース２の中又は上に配置されている。この例において、可動部は導電物質製であり、又は、この可動部の中又は上に導線１６が形成又は堆積されている。
【００８２】
待機状態の機械的素子と磁石との間のギャップｈは、１μｍ、２００ｎｍ又は１００ｎｍのオーダまたはそれ未満である。例えば、１０ｎｍから５０ｎｍの間である。
【００８３】
磁気的手段４０及び可動部４に関連する導線１６を流れる交流Ｉの作用の組み合わせによって可動部４が作動すると、この可動部が共振する（電流Ｉの周波数ωの関数として）。そして、屈曲運動がプレートの平面内で起きる。図３Ａのシステムは、基板２に平行な、可動部４の屈曲運動（矢印Ｆの方向に沿った振動）を可能にする。
【００８４】
図３Ｂは代替実施形態であり、可動部が、基板２に取り付けられたベース１０に対して可動部の端部の一つにおいてのみ固定されている。ここでも、導線１６が、手段４０によって発生した垂直な磁場（表面２’に対して垂直）と相互作用する交流を循環させることを可能にする。この図において、導線は、基板２の上面２’に実質的に平行な可動部４の平面内の電流ループの形状である。磁場及びこのループ内を流れる周波数ωの交流の相互作用は、図３Ｂに示されているような振動力Ｆの印加をもたらす。この力は、可動部４の平面内に抑え込まれている。これによって、この力Ｆの方向に沿って、可動部４の体積的な運動、交互の伸長及び収縮がもたらされる。
【００８５】
図３Ａ及び３Ｂの実施形態は、垂直磁化を有する磁石４０（図２Ａ及び２Ｂに示されるような）での磁気的作動を有する。
【００８６】
平行磁化を有する磁石（図１Ａ及び１Ｂに示されるような）で磁気的作動を実施することが可能である。この場合、図４Ａの実施形態では、その両端部が固定された可動部を有し、屈曲運動が可動部４の平面外で（つまり、固定部２の表面２’に垂直な平面内で）行われる。平行磁化を有する磁気的手段３０によって発生した磁場Ｂは、この場合、基板２の平面内に抑え込まれている（つまり、この基板の表面２’に平行である）。この磁場は、線１６中を流れる（交流）電流Ｉと相互作用する。結果としての力Ｆ（ω）は、基板２の平面に垂直であり、従って、ビーム４は、この方向に沿って振動する。
【００８７】
図４Ｂの実施形態では、可動部の両端部の一つのみが固定されていて、屈曲運動が、可動部４の平面外で行われる。この場合、磁気的手段３０によって発生した磁場は、基板２の平面に平行である。可動部上に配置された導線は、電流ループの形状を有する。磁場は、このループを流れる交流Ｉ（ω）と相互作用する。この実施形態においては、プレート４の伸長方向に向けられたＢと実際に相互作用するのは、部分１６’（“Ｕ”字の底辺部分、ビーム４の自由端に最も近い電流ループの部分）を流れる電流である。結果としての力Ｆ（ω）は、基板２の平面に垂直であり、従って、ビーム４もこの方向に沿って振動する。
【００８８】
これら全ての実施形態において、可動部の振動は、導電手段１６中の交流（正弦関数的または方形）を用いて得られるものであり、優先的には、ビームの共振周波数で得られる（必要であれば異なるモードが励起され得る）。
【００８９】
磁石（平行又は垂直磁化、可逆又は不可逆）、及び、可動部の導線又は電流ループに対する磁石の磁化の位置決めを選択することによって、全ての運動（可動素子の待機状態における位置によって定められる平面外の、及び／又は、この平面内の）を得ることが可能である。
【００９０】
更に、より高い振動周波数を達成するために、体積的に構造体を振動させる傾向のある伸長力を発生させることが可能であり、“タイムベース”型の応用において使用され得る（従って、１ＧＨｚ以上のオーダの周波数を達成することができる）。
【００９１】
上述の例また以下で説明される例において、導線１６又は電流ループは以下のものであり得る：
‐  ビーム上（より一般的には機械的構造体上）に堆積させた金属（Ｐｔ、Ａｌ、Ｃｕ、Ａｕ、ＡｌＳｉ等）。ターゲットとする応用に応じて、その厚さは、数十ナノメートルから数百ナノメートル（例えば１０ｎｍから５００ｎｍの間）となり得る。金属層は低抵抗性であり、ジョンソンノイズの影響を最小化することが可能になる。
‐  又は、シリサイド化プロセスの結果物（例えば、ＮｉＳｉ、ＰｔＳｉ、ＴｉＳｉ２、ＷＳｉ２製等である）、
‐  又は、特にビームがドーピングされている場合には、ビーム４自体から構成される：ドーピングは、製造プロセスの前に行われ得て、例えば、小型プレート上へのドーピングされたＳｉの初期エピタキシー中に行われる；又は、ドーパントのドーズ量及びエネルギーに応じた調節可能な厚さを介した注入によって、製造プロセス中に行うこともできる。
【００９２】
上述の例また以下で説明される例において、可動機械的素子４は以下のものであり得る：
‐  金属層に（Ｒｕ、ＡｌＳｉ等の物質に）に直接製造したもの
‐  又は、シリコン又は他の化合物（ポリＳｉやＳｉＮ等）を構造化したもの。シリコンは、選択された構成に応じて、ドーピングされていない、部分的にドーピングされている、又は、その厚さ全体にわたってドーピングされているものであり得る。
【００９３】
上述の実施形態において、導電手段１６は、可動部上に配置されているか、可動部内に集積されている。また、磁気的手段は、固定部の上又は中にある。しかしながら、示されたいずれの構成に対しても、逆の構成が可能である。即ち、磁気的手段３０、４０を機械的に可動な部分４の上又は中に配置し得る一方で、導電手段１６が固定部２の中又は上に配置される。磁場‐電流相互作用に起因する力が印加されて、上述のように、固定部に対する可動部の変位が生じる。
【００９４】
そこで、図４Ｃには、機械的な構造は図４Ａのものではあるが、磁気的手段３０及び導電手段１６の位置を逆にした構造が示されている。この構造は、その両端が固定された可動部を有する。屈曲運動は可動部４の平面外で（つまり、固定部２の平面２’に垂直な平面内で）生じる。平行磁化を備えた磁気的手段３０（可動部４の上又は中に配置されている）によって発生する磁場Ｂは、ここでも、基板２の表面２’に平行である。磁場は、固定部２の上又は中に配置された線１６を流れる（交流）電流と相互作用する。結果としての力Ｆ（ω）は基板２の平面に垂直であり、従って、ビーム４もこの方向に沿って振動する。
【００９５】
上述の実施形態及びその代替実施形態においては、導電手段及び磁気的手段は、固定部２の表面２’に平行な二つの異なる平面内に位置している。
【００９６】
他のアーキテクチャによって、同一平面又は実質的に同一平面内の導電手段１６及び磁気的手段３０、４０を形成する素子という実施形態が可能になる。
【００９７】
従って、屈曲運動又はねじれ運動を得ることが可能になる。
【００９８】
屈曲運動に対する、この種の装置の二つの例が図５Ａ及び５Ｂに示されている。
【００９９】
これらの例においては、平行磁化を備えた磁気的手段３０、３０１が、可動部４（この場合、ビーム）の両側に配置されていて、可動部４は線形（図５Ａ）又は“Ｕ”字型（図５Ｂ）であり得る。
【０１００】
可動部の上又は中に配置された導電手段１６は、磁気的手段と相互作用する領域に、対応する形状（線形又はＵ字型）を有する。
【０１０１】
第二ケース（図５Ｂ）において、電流の戻る部分（“Ｕ”字の底辺）は、磁気的手段に可能な限り近接して、実質的に磁石３０、３０１の間に配置される。特に、Ｕ字部４は第一部分４１を有し、この第一部分４１は、二つの磁石、及び、第一部分４１の端部にそれぞれ接続される二つの外側部４２、４３を結ぶ軸ＢＢ’に平行に配置される。“Ｕ”字の多様な部分及び磁石３０、３０１は全体として、実質的に、基板２の表面２’に平行な同一平面内に配置されている。
【０１０２】
これら二つの構造に対して、その運動は、固定部２の表面２’によって画定される平面に垂直な屈曲運動である。
【０１０３】
磁気的手段３０、３０１によって発生する磁場は、基板２の平面内に実質的に抑え込まれていて、線又はループ１６を流れる電流と相互作用する。実際、磁場は、この磁場に対して実質的に垂直な方向に向けられた導線１６の部分と相互作用する。結果としての力Ｆ（ω）は、基板２の平面に垂直であり、従って、ビーム４又はより一般的に可動部４も、この方向に沿って振動する。
【０１０４】
代替実施形態では、両方の場合において、磁気的手段３０が、固定部の上又は中に配置される。つまり、手段３０１は任意的なものであり、その除去にも関わらず、平面外の屈曲運動を得ることができる。可動部４の変位（屈曲）も平面外で生じる。二つの磁石が可動部の両側に配置される場合には、同一の磁化方法を有する。
【０１０５】
固定部の上又は中に配置された導線１６、及び、ビーム又は可動部の上又は中に配置された磁石に関しては、少なくとも部分的に対称な配置とし得る。
【０１０６】
図５Ａ及び５Ｂの構造及び他の実施形態の場合に、ビームの運動の振幅は制御され得る（例えば、閉ループ及び集積電子機器によって）。
【０１０７】
他の実施形態では、可動部は、回転軸周りに動く。この種の運動の二つの例が図６Ａ及び６Ｂに示されている。これは、平行磁石を備えた磁気的作動のナノ共振器で構成される。
【０１０８】
図６Ａの場合、二つのビームによって形成された軸周りのプレートの平面外のねじれ運動を生じさせることが可能であり、磁石はプレートの下に位置している。
【０１０９】
この第一の例において、磁石３０、３０１はそれぞれ、平行磁化を備え、その磁化は同一方向に向けられていて、固定基板２の表面２’の平面に垂直な平面Ｐの両側に対して、固定基板２の上又は中に設けられている。この平面Ｐは、可動部４の回転軸ＡＡ’を含み、この回転軸ＡＡ’も表面２’の平面に平行である。また、可動部は、平面素子４’を備え、この素子４’は、回転軸ＡＡ’の両側の上に延伸していて、また、その上に電流ループ１６が配置されている。待機状態において、この平面素子は表面２’に実質的に平行に配置されている。
【０１１０】
軸ＡＡ’の両側の平面素子４’の各外側部は、磁石３０、３０１の一つの上に延伸している。従って、この部分の上又は中を流れる電流ループ１６の部分は、磁石（この磁石の上にその部分が位置している）の磁場と相互作用する。ループ中の電流の向きに従って、磁場Ｂとの相互作用が、平面素子４’に、軸ＡＡ’周りのいずれかの方向の回転（回転するプレート）又はねじれ（アームの）を加えることを可能にする。
【０１１１】
言い換えると、可動素子は、磁石３０、３０１によって誘導される一組の電磁力［Ｆ（ω）、−Ｆ（ω）］に晒される（図６Ａを参照）。実際、磁場は、プレートの両端部において、この磁場に実質的に垂直な電流ループの部分と、本質的に相互作用する。
【０１１２】
第二の例（図６Ｂを参照）において、磁石３０、３０１、３０２、３０３は、固定基板の平面２’に垂直な平面Ｐの両側に対して、その固定基板２の上又は中に形成又は配置されている。平面Ｐは、平面２’に実質的に平行に配置された可動部の回転軸ＡＡ’を含む。磁石は、基板２の平面２’に平行な磁化を有する。装置の一端部に配置された二つの磁石３０、３０１は、装置の他の端部に配置された二つの磁石によって発生する磁場の向きと逆向きの磁場を発生させる。Ｉ及びＢの相対的な向きの関数として、他の構成も可能である。
【０１１３】
図６Ａのように、可動部４は、回転軸ＡＡ’の両側に延伸する平面素子４’を有する。この軸は、“Ｕ”字型の部分５、２５まで、両端が延伸していて、この“Ｕ”字型の部分５、２５は、“Ｕ”字型の電流ループを有する。より詳細には、例えば、この部分５は、軸ＡＡ’に垂直に配置された第一の部分５１と、この第一の部分５１の一端にそれぞれ接続された二つの外側部５２、５３とを有する。部分２５も同じ構造を有し得る。
【０１１４】
Ｕ字型の端部はそれぞれ、表面２’の平面に実質的に平行に、且つ、その端部に関連する磁石間に、配置される。各端部において、電流線に垂直な磁場を提供するために磁石を上げることが可能であることには留意されたい。
【０１１５】
従って、各端部に対して、そこを流れる電流ループの部分は、磁石（その部分は磁石の間に位置している）の磁場と相互作用する。実際、磁場は、この磁場に対して実質的に垂直に向けられた導線の部分と本質的に相互作用する。端部における電流の方向に従って、二つの磁石（この端部はこれらの磁石の間に位置している）によって発生する局所的な磁場との相互作用が、平面素子を、軸ＡＡ’周りのいずれかの方向の回転又はねじれに晒すことを可能にする。
【０１１６】
従って、基板２の平面２’に平行な磁場の方向を考慮して、電流‐磁場相互作用に起因する力Ｆ（ω）、−Ｆ（ω）は、この基板２の平面２’に垂直である。
【０１１７】
この図６Ｂの構成において、プレートのねじれ運動は、Ｕ字型の機械的素子によって（実際には“Ｕ”字の自由アームによって）基板に接続されている二つのビームによって形成される軸周りに、プレートの平面外で生じる。磁石は、回転するプレートと同一の平面内に実質的に存在する。
【０１１８】
他の構成において、この相互作用に起因する力は、固定基板２の平面２’内に又はこれに平行に向けられ得る。
【０１１９】
これは、図７Ａの構造の場合であり、ｎ個（ｎ＞１）の電流ループ５０、６０、７０、８０を備え、各電流ループは二つの磁石４１、４１’、１４０、１４０’、２４０、２４０’、３４０、３４０’の間に配置され、各磁石はそれを含む基板２の平面に垂直な磁化を有する。実際、各ループは、対応する機械的素子の形状を有し、ビーム５１、６１、７１、８１の一端において、基板２の平面２’に実質的に平行に配置されている。このビームは、その軸に沿った力に晒される。従って、この力は、ビームの伸長方向に位置する素子に印加される。図７Ａにおいて、この素子は平面状であり、実質的に正方形又は長方形であり（しかしながら、例えばディスク状等の他の形状も有し得る）、平面素子の各角に繋がるｎ本（この場合、ｎ＝４であるが、一般的にはｎは１より大きな数である）の軸からの力に晒される。従って、ｎの圧縮力、又は、ｎの圧縮／牽引力を印加することが可能である。これによって、可動素子４１に、圧縮又は収縮作用がもたらされる。
【０１２０】
各ループにおいて、磁場は、ビーム５１、６１、７１、８１に実質的に垂直なループの部分５１、６１、７１、８１（この部分はビームに接続されている）を流れる電流と相互作用する。垂直磁化の磁気的手段は、図７Ａ及び７Ｂに示されるように配置され得る。つまり、各Ｕ字型の素子のエンドアームの下の、よって、電流線の下の一つの磁気的素子である（図７Ｂの一本の部分５０と磁気的手段４１、４１’）。更なる代替実施形態として、図７Ｃ又は７Ｄに示される構成を有することが可能である。つまり、基板２の平面内に配置された単一の垂直磁化の磁気的手段であり、
‐  基板２の表面２’上において、各Ｕ字型素子のエンドアームの突起の間に配置されている（図７Ｃ）
‐  又は、基板２の表面２’上において、各Ｕ字型素子の全ての突起の下に配置されている（図７Ｄ）。
【０１２１】
両方の場合において、上述の図７Ａのものと同一の種類の相互作用及び同一の効果がもたらされる（基板の平面に平行な力の生成）。
【０１２２】
図７Ａ〜７Ｄの構造は、プレートの平面内に向けられたｎの力（ｎ＞１）で、このプレートの体積の収縮又は伸長という運動を生じさせることを可能にする。
【０１２３】
提案された全ての構造に対して、使用可能な双極子磁場が最近接の磁石上に近づくことを防止するための十分な距離で並べられるように磁石を配置するということには注意を払わなければならない。
【０１２４】
本発明の他の実施形態によると、可逆磁化を備えた磁石３０及び磁化の固定された磁石３０’が用いられる。
【０１２５】
図８Ａ及び８Ｂは、小型プレートの平面外の運動を誘発するための“平行”磁石を備えた構成として想定されるものである。
【０１２６】
図８Ａは、二つのビームによって形成された軸ＡＡ’周りに回転する小型プレート４の平面外のねじれ運動の一例を与える。
【０１２７】
図８Ｂは、ビーム又は懸架されたプレート４（その端部の一方が自由である）の、このビーム又はこのプレートの平面外の屈曲運動の一例を与える。
【０１２８】
ここで、図８Ａでは、二つの磁石は、両方とも平行磁化を備えたものとされる。
【０１２９】
これらの磁石の一方（３０）は、可逆磁化を有し、可動部４の下において、固定基板２の上又は中に配置されている。
【０１３０】
従って、加熱及び磁化の反転を引き起こすために、導電手段３６は、この可逆磁化を有する磁石３０の近傍において、基板２を通過する。
【０１３１】
可逆磁化を有するこの第一の磁石が固定支持部に機械的に取り付けられている一方で、
第二の磁石（固定磁化）は可動するものであり、固定磁石に対して可動する部分４に取り付けられている。
【０１３２】
軸ＡＡ’まわりのねじれ運動（“平面外”型の運動）を第一に得ることができる。このため、製造中に、磁石が互いに平行に配置されて、その後、小型プレート（可変磁化磁石を含む）の平面外の運動が誘発される。
【０１３３】
より詳細には、“固定”（機械的な意味における）磁石３０は、固定基板２の平面に垂直な平面Ｐの両側に延伸する。この平面Ｐは可動部の回転軸ＡＡ’を含む。この軸は、基板２の表面２’によって画定される平面に平行である。また、可動部は、回転軸の両側に延伸する平面素子４を有し、この平面素子４の上又は中に、固定磁化を有する他の磁石３０’が位置する。平面素子の各部分は、可逆磁化を備えた固定磁石の一部の上に延伸する（基板２の表面２’に垂直な方向Ｚに沿って）。従って、固定磁化を備えた可動磁石３０’に起因する磁場は、可逆磁化を備えた固定磁石３０（この固定磁石の上に可動磁石が位置している）の磁場と相互作用する。磁化の向きに従って、平面状の素子４を、いずれかの方向に対して、プレートの軸周りの回転、又は、軸ＡＡ’周りの軸のねじれに晒すことが可能になる。言い換えると、可動素子は、磁石３０、３０’によって誘導される一組の電磁力に晒される（図８Ａを参照）。相互作用として以下の種類のものが挙げられる：互いに反発するＮ極／Ｎ極、又は、互いに引き合うＮ極／Ｓ極。
【０１３４】
そして、機械的に固定された磁石３０の極を、ターゲットとする共振周波数で、周期的に反転させることによって、可動磁石の機械的な共振を実施することができる。従って、導電手段３６を流れる電流は、ねじれ素子４の振動周波数を制御することを可能にする。
【０１３５】
図８Ｂの実施形態においては、可動部４の平面外の屈曲運動が生じる。
【０１３６】
ここでも、固定基板２の上又は中に配置された手段３６を用いることによって、可逆磁化の磁石３０が得られる。磁石３０’は、可動部４の上又は中に配置される。この部分はビームの形状であり、可逆磁化の磁石３０に対向して、基板２の表面２’に垂直な軸Ｚに沿って配置されている。製造中に、磁石３０は、基板２の表面２’に実質的に平行に配置される。ビームは、その一方の側が埋め込まれて、他方の側が自由であるか（“カンチレバー”形態）又は、両側が埋め込まれている（“ブリッジ”形態）。
【０１３７】
ここでも、可動部４の製造中に、二つの磁石３０、３０’によって発生する磁場は、両方とも、基板２の平面に平行である。
【０１３８】
可動部４上に配置された磁石３０’は固定磁化を有する。二つの磁場は相互作用し、結果としての力（可変磁化の方向に応じて引力又は斥力）は、基板２の平面に垂直である。従って、ビーム４も、導線３６の電流によって設定される周波数で、この方向に振動する。
【０１３９】
従って、これらの構成において、可動磁石（又は表面（その表面の上に可動磁石が載っている））は、屈曲として変形するか（図８Ｂ）、又は、リジッドであり軸周りに回転する（図８Ａ）。
【０１４０】
図８Ａ及び８Ｂにおいては、単一の電流線が描かれている。しかしながら、図１Ａを参照して上述したように、電流線は、“可逆”磁石に磁場を誘起する機能の電流線と、加熱電流線とに分けることが可能である。
【０１４１】
可変磁化の磁石を含む小型プレートの平面にも運動が生じ得る。
【０１４２】
対応する構成が図９Ａ及び９Ｂに示されている。
【０１４３】
ここで、図９Ａにおいて、固定磁石３０（可逆磁化を備える）の極は、可動部（平面素子）に取り付けられた磁石３０’の極と反対になるように配置される。この可動部は、ヒンジ又はピボット４１によって基板に接続されていて、このヒンジ又はピボット４１周りにおいて、可動部が、固定基板２の平面内で又はこの平面に平行に旋回することが可能である。従って、固定磁化を備えた可動磁石３０’に起因する磁場は、可逆磁化を備えた固定磁石３０（この固定磁石３０と対向して可動磁石３０’は位置している）の磁場と相互作用する。
【０１４４】
磁化の向きに応じて、平面素子を、ヒンジ又はピボット４１周りのいずれかの方向に旋回させることが可能であるが、基板２の表面２’には常に平行となる。
【０１４５】
言い換えると、可動素子４は、上述の旋回からもたらされる、磁石３０、３０’によって誘起される一組の電磁力に晒される（図９Ａ）。
【０１４６】
図９Ｂは、固定磁化の磁石を支持するビーム状の可動素子の場合に対応する。ここでも、基板２に対して固定されたビームの端部４１周りのいずれかの方向に屈曲運動がもたらされるが、基板２の表面２’には常に平行となる。
【０１４７】
この図の場合、屈曲運動は、ビームの平面内で生じ、磁石はプレートと同一の平面内に存在する。
【０１４８】
図９Ａ及び９Ｂの場合、平面内の又は基板２の平面に平行な運動は、機械的手段によって推進される。例えば、手段４１の平面の非常に小さな機械的剛性、及び／又は、（ヒンジ軸の両側に対する）磁石の不整合が機械的手段として挙げられる。
【０１４９】
図８Ａ〜９Ｂの構造は、平行磁化の磁石を備え、その磁石の一つの磁極の反転を備えた磁気的作動ナノ共振器を製造することを可能にする。
【０１５０】
本発明による装置の製造プロセスの例を、以下に与える。
【０１５１】
第一例では、磁石は固定基板２中に設けられる。この第一例によって、上述の第一の作動モードに従って作動する装置が製造される。
【０１５２】
シリコン基板２（図１０Ａ）の上に、厚さ４０ｎｍのＳｉＮ２１を堆積させて（図１０Ｂ）、これに続いて、酸化物２３を例えば厚さ１００ｎｍで堆積させる（図１０Ｃ）。
【０１５３】
リソグラフィー段階を実施して、これに続いて、酸化物層の乾式エッチングを行い、ＳｉＮ層上で停止する。こうして、エッチングされた領域２３０（その中に磁石３０が形成される）が設けられる（図１０Ｄ）。
【０１５４】
そして、その磁石が、多層堆積法によって形成されて、その後、アニーリングされる（図１０Ｅ）。
【０１５５】
酸化物層２３上で停止する化学機械研磨によって、磁性層の堆積物の外側部３０１、３０２を除去することが可能となり、キャビティ２３０内の磁石３０を形成する部分だけが残る（図１０Ｆ）。代替実施形態としては：
‐  磁性層を平面状に形成して、所望の磁石の形状にエッチングして、
‐  その後、この構造を或る層でコーティングして、その後平坦化することが挙げられる。
【０１５６】
この構造の上に、低温で、窒化シリコン２７の堆積、及び、犠牲層２９の堆積、例えば、酸化物、略厚さ略５０ｎｍ、を行う（図１０Ｇ）。代替実施形態では、酸化物ＳｉＯ２の堆積を行い、これに続いて、Ｔｉ（犠牲層）を堆積させる。この層はＸｅＦ２プラズマによってリリースされる。犠牲層の厚さは、可動部と固定部との間のギャップを画定する。
【０１５７】
その後、層４００（例えば窒化シリコン製）を堆積させる。ここに、可動ビームが形成され得る（図１０Ｈ）。この層は厚さ略１００ｎｍである。
【０１５８】
その後、金属層１６０（例えば厚さ略１００ｎｍのＡｌＳｉ層）を堆積させる（図１０Ｊ）。ここに、リソグラフィー及びエッチングによって、電流線１６（図１０Ｊ）が形成される。
【０１５９】
リソグラフィー及びエッチング段階によって、層４００の機械的素子を構造化することが可能になる。
【０１６０】
ＨＦ蒸気を用いて、ビームの下の犠牲層を除去する。従って、可動部と固定部との間の空間又はギャップ１７がリリースされる（図１０Ｋ）。
【０１６１】
また、電流線の接続スタッドの下での良好なオーム接触を得るためのドーピング段階によるプロセスも、伴い得る。
【０１６２】
磁性層の堆積からのプロセスは、低温（＜２５０℃）で実行される。
【０１６３】
また、リリース段階中に磁石を保護するために、磁石の保護層も形成され得る。更に、第一の反強磁性層の蒸着の前に、接着層を形成することが可能である。
【０１６４】
犠牲層、誘電体、ビーム及び電流ループの金属に対して、他の物質を使用することが可能である。上述のプロセスは、これらの物質の特性に応じて、適合され得る。
【０１６５】
第二例では、磁石が可動素子の上に形成される。
【０１６６】
シリコン基板（図１１Ａ）上に、厚さ４０ｎｍのＳｉＮ２１を堆積させて（図１１Ｂ）、これに続いて、酸化物２３（例えば厚さ１００ｎｍ）を堆積させる（図１１Ｃ）。
【０１６７】
リソグラフィー段階を行い、これに続いて、酸化物層２３の乾式エッチングを行い、ＳｉＮ層２１の上で停止する。こうして、エッチングされた領域２３０（この中に電流線１６が形成される）が設けられる（図１１Ｄ）。電流線は、金属又は導体１６０の堆積（例えば１μｍのＴｉＮの堆積）によって、形成される（図１１Ｅ）。代替実施形態では、電気分解を行うことが可能である。
【０１６８】
酸化物上で停止する化学機械研磨によって、金属又は導体の堆積物の外側部１６１、１６２（層２３のエッチングされなかった領域の上に存在する）を除去することが可能であり、キャビティ２３０内の導線１６を形成する部分のみが残る（図１１Ｆ）。
【０１６９】
この構造の上に、犠牲層２９（例えば、チタン製、厚さ略５０ｎｍ）の堆積を行う（図１１Ｇ）。犠牲層の厚さが、可動部と固定部との間のギャップを画定する。
【０１７０】
その後、層４００（例えば金属層で、一例としてはルテニウム（Ｒｕ））を堆積させる。ここに、可動ビーム４が形成され得る（図１１Ｈ）。この層は厚さ略５０ｎｍである。
【０１７１】
その後、磁性物質層３００を堆積させる（図１１Ｉ）。ここに、磁石３０が、リソグラフィー及びイオンビームエッチングによって形成される（図１１Ｊ）。
【０１７２】
その後、層４００に、リソグラフィー及びエッチングによって、ビーム４を形成する（図１１Ｋ）。
【０１７３】
プラズマエッチングによって、ビームの下の犠牲層２９を除去する。従って、可動部４と固定部２との間の空間又はギャップ１７がリリースされる（図１１Ｌ）。
【０１７４】
上述の例における留意点がここでも適用される。
【０１７５】
第三例では、交互に反転する磁極を備えた構成が形成される。電流線は、磁性層の堆積の前に形成される。
【０１７６】
第一段階は、図１１Ａ〜１１Ｅの構造と同一の構造を得ることを可能にする。しかしながら、得られる導線３６は、磁気的構造３０の加熱及び磁場の反転を可能にするものである。
【０１７７】
従って、図１２Ａは、図１１Ｆの後に得られる構造に実質的に対応し、その上に、エッチング停止層（例えば厚さ略４０ｎｍの窒化シリコン（ＳｉＮ）層２７）が加えられる。
【０１７８】
その後（図１２Ｂ）、酸化物層２９（例えば厚さ１００ｎｍ）を、この停止層の上に堆積させる。
【０１７９】
リソグラフィー段階を行い、これに続いて、酸化物層２９の乾式エッチングを行い、ＳｉＮ層の上で停止する。こうして、エッチングされた領域２９０が設けられて（図１２Ｃ）、その中に磁石が形成される。
【０１８０】
そして、その磁石が、多層堆積によって形成されて、その後、アニーリングされる（図１２Ｄ）。
【０１８１】
窒化物層の上で停止する化学機械研磨によって、磁性層堆積物の外側部３０１、３０２（層２９のエッチングされていない領域上の）を除去することが可能になり、キャビティ２９０内の磁石３０を形成する部分のみを残す（図１２Ｅ）。
【０１８２】
代替実施形態としては：
‐  磁性層を平面状に形成して、所望の磁石の形状にエッチングして、
‐  その後、この構造を或る層でコーティングして、その後平坦化することが挙げられる。
【０１８３】
この構造の上に、犠牲層２９１（例えば、厚さ略５０ｎｍのチタン製）を堆積させる（図１２Ｆ）。この犠牲層の厚さは、可動部４と固定部２との間のギャップを画定する。
【０１８４】
その後、層４００（例えば金属層で、一例としてはルテニウム（Ｒｕ））を堆積させる。ここに、可動ビームが形成され得る（図１２Ｆ）。この層は厚さ略５０ｎｍである。
【０１８５】
その後、磁性物質層３００を堆積させる（図１２Ｇ）。ここに、第二の磁石３０’が、リソグラフィー及びイオンビームエッチングによって形成される（図１２Ｈ）。
【０１８６】
その後、リソグラフィー及びエッチングによって、ガーダー（桁）４を得ることができる（図１２Ｉ）。
【０１８７】
プラズマエッチングによって、ビームの下の犠牲層を除去する。従って、可動部と固定部との間の空間又はギャップ１７がリリースされる（図１２Ｊ）。
【０１８８】
磁石の製造は別として、層の物質の選択は例示的なものである。また、リリース中に磁石の完全性を保護するために、磁石の保護層を加えることも可能である。また、二つの電流線を構造化するために、二つの金属層を形成することも可能であり、一方は加熱に用いられ（ＴｉＮ又はＧｅＳｂＴｅサーミスタを集積している）、他方は反転磁場を誘起する（例えばＣｕ）。
【０１８９】
本発明による装置の全実施形態は、上述の三つの例で説明した方法を用いて製造可能である。特に、磁石３０又は３０’（平行磁化）に関する説明を、磁石４０又は４０’（垂直磁化）のものに置き換えることが可能である。
【０１９０】
本発明によるナノ共振器の典型的な寸法は以下の通りである：
‐  数マイクロメートル（例えば、１μｍから５μｍ又は１０μｍの間）の長さＬ（例えば図３Ａ又は９Ａを参照）、
‐  百ナノメートル付近（例えば、１０ｎｍ×１０ｎｍから１００ｎｍ×５０ｎｍの間、又は２００ｎｍ×２００ｎｍ未満）の断面積、
‐  上述したギャップの値。
【符号の説明】
【０１９１】
２  基板
２’  基板表面
４  可動部（ビーム）
６、８  ビームの端部
１０、１２  外側部
１６  導電手段（導線）
４０  磁気的手段（磁石）
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図１Ｃ】
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【図１Ｄ】
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【図１Ｅ】
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【図１Ｆ】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図２Ｃ】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図４Ｃ】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図７Ｃ】
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【図７Ｄ】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【図９Ａ】
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【図９Ｂ】
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【図１０Ａ】
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【図１０Ｂ】
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【図１０Ｃ】
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【図１０Ｄ】
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【図１０Ｅ】
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【図１０Ｆ】
2009268084.tif 000034
【図１０Ｇ】
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【図１０Ｈ】
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【図１０Ｉ】
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【図１０Ｊ】
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【図１０Ｋ】
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【図１１Ａ】
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【図１１Ｂ】
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【図１１Ｃ】
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【図１１Ｄ】
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【図１１Ｅ】
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【図１１Ｆ】
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【図１１Ｇ】
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【図１１Ｈ】
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【図１１Ｉ】
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【図１１Ｊ】
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【図１１Ｋ】
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【図１１Ｌ】
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【図１２Ａ】
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【図１２Ｂ】
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【図１２Ｃ】
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【図１２Ｄ】
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【図１２Ｅ】
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【図１２Ｆ】
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【図１２Ｇ】
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【図１２Ｈ】
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【図１２Ｉ】
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【図１２Ｊ】
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【外国語明細書】
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