磁阻效应器件专利检索-磁阻效应电磁学专利检索查询-专利查询网

磁阻效应器件

阅读：636发布：2020-05-11

专利汇可以提供磁阻效应器件专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本发明提供一种能够实现高频器件的磁阻效应器件(100)，其特征为，具有：具有磁化固定层(2)、间隔层(3)及磁化自由层(4)的磁阻效应元件(1a)、第一端口(9a)、第二端口(9b)、信号线路(7)、电感器(10)、直流电流输入端子 (11)，第一端口(9a)、磁阻效应元件(1a)及第二端口(9b)经由信号线路(7)依次串联连接，电感器(10)与磁阻效应元件(1a)和第二端口(9b)之间的信号线路(7)、接地线(8)连接，直流电流输入端子(11)连接于夹着磁阻效应元件(1a)与电感器(10)为相反侧的信号线路(7)，形成含磁阻效应元件(1a)、信号线路(7)、电感器(10)、接地线(8)及直流电流输入端子(11)的闭合电路。，下面是磁阻效应器件专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种磁阻效应器件，其特征在于，
具有：具有磁化方向可变的磁化自由层的磁阻效应元件、输入高频信号的第一端口、输出高频信号的第二端口、信号线路、电感器或电阻元件、直流电流输入端子，所述第一端口、所述磁阻效应元件及所述第二端口经由所述信号线路依次串联连接，所述电感器或所述电阻元件与所述磁阻效应元件和所述第一端口或所述第二端口之间的所述信号线路、接地线连接，
所述直流电流输入端子连接于夹着所述磁阻效应元件而与所述电感器或所述电阻元件为相反侧的所述信号线路，
形成含有所述磁阻效应元件、所述信号线路、所述电感器、所述接地线以及所述直流电流输入端子的闭合电路、或含有所述磁阻效应元件、所述信号线路、所述电阻元件、所述接地线以及所述直流电流输入端子的闭合电路。
2.根据权利要求1所述的磁阻效应器件，其特征在于，
具有能够设定所述磁阻效应元件的自旋转矩共振频率的频率设定机构。
3.根据权利要求2所述的磁阻效应器件，其特征在于，
所述频率设定机构是能够设定所述磁化自由层中的有效磁场的有效磁场设定机构，能够使所述有效磁场发生变化，从而能够使所述磁阻效应元件的自旋转矩共振频率变化。
4.根据权利要求1～3中的任一项所述的磁阻效应器件，其特征在于，
自旋转矩共振频率各不相同的多个所述磁阻效应元件彼此并联连接。
5.根据权利要求2或3所述的磁阻效应器件，其特征在于，
多个所述磁阻效应元件彼此并联连接，以能够单独设定所述多个磁阻效应元件的各自的自旋转矩共振频率的方式具有多个所述频率设定机构。
6.根据权利要求1～3中的任一项所述的磁阻效应器件，其特征在于，
自旋转矩共振频率各不相同的多个所述磁阻效应元件彼此串联连接。
7.根据权利要求2或3所述的磁阻效应器件，其特征在于，
多个所述磁阻效应元件彼此串联连接，以能够单独设定所述多个磁阻效应元件的各自的自旋转矩共振频率的方式具有多个所述频率设定机构。
8.根据权利要求4所述的磁阻效应器件，其特征在于，
自旋转矩共振频率各不相同的所述多个磁阻效应元件的俯视形状的长宽比各不相同。
9.根据权利要求6所述的磁阻效应器件，其特征在于，
自旋转矩共振频率各不相同的所述多个磁阻效应元件的俯视形状的长宽比各不相同。
10.根据权利要求1～3中任一项所述的磁阻效应器件，其特征在于，
不存在相对于所述第二端口并联地连接于所述信号线路及所述接地线的磁阻效应元件。
11.根据权利要求4所述的磁阻效应器件，其特征在于，
不存在相对于所述第二端口并联地连接于所述信号线路及所述接地线的磁阻效应元件。
12.根据权利要求5所述的磁阻效应器件，其特征在于，
不存在相对于所述第二端口并联地连接于所述信号线路及所述接地线的磁阻效应元件。
13.根据权利要求6所述的磁阻效应器件，其特征在于，
不存在相对于所述第二端口并联地连接于所述信号线路及所述接地线的磁阻效应元件。
14.根据权利要求7所述的磁阻效应器件，其特征在于，
不存在相对于所述第二端口并联地连接于所述信号线路及所述接地线的磁阻效应元件。
15.根据权利要求8所述的磁阻效应器件，其特征在于，
不存在相对于所述第二端口并联地连接于所述信号线路及所述接地线的磁阻效应元件。
16.根据权利要求9所述的磁阻效应器件，其特征在于，
不存在相对于所述第二端口并联地连接于所述信号线路及所述接地线的磁阻效应元件。
17.根据权利要求1～3中任一项所述的磁阻效应器件，其特征在于，
所述磁阻效应元件进一步具有磁化固定层以及间隔层。
18.根据权利要求4所述的磁阻效应器件，其特征在于，
所述磁阻效应元件进一步具有磁化固定层以及间隔层。
19.根据权利要求5所述的磁阻效应器件，其特征在于，
所述磁阻效应元件进一步具有磁化固定层以及间隔层。
20.根据权利要求6所述的磁阻效应器件，其特征在于，
所述磁阻效应元件进一步具有磁化固定层以及间隔层。
21.根据权利要求7所述的磁阻效应器件，其特征在于，
所述磁阻效应元件进一步具有磁化固定层以及间隔层。
22.根据权利要求8所述的磁阻效应器件，其特征在于，
所述磁阻效应元件进一步具有磁化固定层以及间隔层。
23.根据权利要求9所述的磁阻效应器件，其特征在于，
所述磁阻效应元件进一步具有磁化固定层以及间隔层。
24.根据权利要求10所述的磁阻效应器件，其特征在于，
所述磁阻效应元件进一步具有磁化固定层以及间隔层。
25.根据权利要求11所述的磁阻效应器件，其特征在于，
所述磁阻效应元件进一步具有磁化固定层以及间隔层。
26.根据权利要求12所述的磁阻效应器件，其特征在于，
所述磁阻效应元件进一步具有磁化固定层以及间隔层。
27.根据权利要求13所述的磁阻效应器件，其特征在于，
所述磁阻效应元件进一步具有磁化固定层以及间隔层。
28.根据权利要求14所述的磁阻效应器件，其特征在于，
所述磁阻效应元件进一步具有磁化固定层以及间隔层。
29.根据权利要求15所述的磁阻效应器件，其特征在于，
所述磁阻效应元件进一步具有磁化固定层以及间隔层。
30.根据权利要求16所述的磁阻效应器件，其特征在于，
所述磁阻效应元件进一步具有磁化固定层以及间隔层。

说明书全文

磁阻效应器件

技术领域

[0001] 本发明涉及利用磁阻效应元件的磁阻效应器件。

背景技术

[0002] 近年来，随着手机等移动通信终端的高功能化，正在推进无线通信的高速化。由于通信速度与所使用的频率的带宽成比例，因此通信所需要的频带增加，伴随于此，移动通信终端所需要的高频滤波器的搭载数也增加。另外，近年来，作为有可能应用于新的高频用部件的的领域进行研究的是自旋电子学，其中，备受关注的现象之一是由磁阻效应元件引起的自旋转矩共振现象(参照非专利文献1)。通过向磁阻效应元件流通交流电流，能够在磁阻效应元件中发生自旋转矩共振，磁阻效应元件的电阻值以对应于自旋转矩共振频率的频率周期性地振动。通过施加于磁阻效应元件的磁场的强度，从而磁阻效应元件的自旋转矩共振频率发生变化，通常，其共振频率为数～数十GHz的高频带。

[0003] 现有技术文献

[0004] 非专利文献

[0005] 非专利文献1：Nature，Vol.438，No.7066，pp.339-342，17November2005发明内容

[0006] 发明所要解决的技术问题

[0007] 磁阻效应元件被认为是利用自旋转矩共振现象而应用于高频器件，但用于应用到高频滤波器等高频器件上的具体构成目前尚未显示。本发明的目的在于提供一种磁阻效应器件，其能够实现利用磁阻效应元件的高频滤波器等高频器件。

[0008] 用于解决技术问题的技术方案

[0009] 用于实现上述目的的本发明的磁阻效应器件的第一特征为，具有：具有磁化固定层、间隔层及磁化方向可变的磁化自由层的磁阻效应元件；输入高频信号的第一端口；输出高频信号的第二端口；信号线路；电感器或电阻元件；以及直流电流输入端子，上述第一端口、上述磁阻效应元件及上述第二端口经由上述信号线路依次串联连接，上述电感器或上述电阻元件与上述磁阻效应元件和上述第一端口或上述第二端口之间的上述信号线路、接地线连接，上述直流电流输入端子连接于夹着上述磁阻效应元件而与上述电感器或上述电阻元件为相反侧的上述信号线路，形成含有上述磁阻效应元件、上述信号线路、上述电感器、上述接地线及上述直流电流输入端子的闭合电路、或含有上述磁阻效应元件、上述信号线路、上述电阻元件、上述接地线及上述直流电流输入端子的闭合电路。

[0010] 根据上述特征的磁阻效应器件，通过从第一端口经由信号线路向磁阻效应元件输入高频信号，能够在磁阻效应元件中诱发自旋转矩共振。通过自旋转矩共振，磁阻效应元件能够用作电阻值以对应于自旋转矩共振频率的频率周期性地振动的元件。通过该效果，相对于与磁阻效应元件的自旋转矩共振频率相同的频率的元件阻抗减少。通过第一端口、磁阻效应元件及输出高频信号的第二端口依次串联连接，能够在高阻抗的非共振频率下截止高频信号，在低阻抗的共振频率下通过高频信号。即，上述特征的磁阻效应器件能够具有作为高频滤波器的频率特性。

[0011] 另外，从直流电流输入端子输入的直流电流在含有磁阻效应元件、信号线路、电感器、接地线及直流电流输入端子而形成的闭合电路或者含有磁阻效应元件、信号线路、电阻元件、接地线及直流电流输入端子而形成的闭合电路内流通。通过该闭合电路，能够对磁阻效应元件有效地施加直流电流。由于磁阻效应元件通过被施以该直流电流，从而磁阻效应元件的元件阻抗的变化量增加，因此上述特征的磁阻效应器件能够作为截止特性和导通特性的范围大的高频滤波器发挥功能。

[0012] 进一步，本发明的磁阻效应器件的第二特征为，具有能够设定上述磁阻效应元件的自旋转矩共振频率的频率设定机构。

[0013] 由于上述特征的磁阻效应器件能够将磁阻效应元件的自旋转矩共振频率设为任意频率，所以上述特征的磁阻效应器件能够作为任意频带的滤波器发挥功能。

[0014] 进而，本发明的磁阻效应器件的第三特征为，上述频率设定机构是能够设定上述磁化自由层中的有效磁场的有效磁场设定机构，能够使上述有效磁场发生变化，从而使上述磁阻效应元件的自旋转矩共振频率变化。

[0015] 由于根据上述特征的磁阻效应器件，能够可变控制磁阻效应元件的自旋转矩共振频率，所以上述特征的磁阻效应器件能够作为变频滤波器发挥功能。

[0016] 进而，本发明的磁阻效应器件的第四特征为，自旋转矩共振频率互不相同的多个上述磁阻效应元件彼此并联连接。

[0017] 根据上述特征的磁阻效应器件，由于自旋转矩共振频率互不相同的多个磁阻效应元件彼此并联连接，因此能够设置具有某种宽度的通过频带。

[0018] 进而，本发明的磁阻效应器件的第五特征为，多个上述磁阻效应元件彼此并联连接，以可单独设定上述多个磁阻效应元件的各自的自旋转矩共振频率的方式具有多个上述频率设定机构。

[0019] 根据上述特征的磁阻效应器件，由于以能够单独地设定多个磁阻效应元件的各自的自旋转矩共振频率的方式具有多个频率设定机构，因此能够单独地控制各磁阻效应元件的自旋转矩共振频率。进而，由于多个磁阻效应元件彼此并联连接，因此能够设置具有某种宽度的通过频带。

[0020] 进而，本发明的磁阻效应器件的第六特征为，自旋转矩共振频率各不相同的多个上述磁阻效应元件彼此串联连接。

[0021] 根据上述特征的磁阻效应器件，由于自旋转矩共振频率各不相同的多个磁阻效应元件彼此串联连接，因此能够设置具有某种宽度的通过频带。

[0022] 进而，本发明的磁阻效应器件的第七特征为，多个上述磁阻效应元件彼此串联连接，以能够单独设定上述多个磁阻效应元件的各自的自旋转矩共振频率的方式具有多个上述频率设定机构。

[0023] 根据上述特征的磁阻效应器件，因为以能够单独设定多个磁阻效应元件的各自的自旋转矩共振频率的方式具有多个频率设定机构，所以能够单独地控制各磁阻效应元件的自旋转矩共振频率。进而，由于多个磁阻效应元件彼此串联连接，因此能够设置具有某种宽度的通过频带。

[0024] 进而，本发明的磁阻效应器件的第八特征为，自旋转矩共振频率各不相同的上述多个磁阻效应元件的俯视形状的长宽比各不相同。在此，“俯视形状”指的是在垂直于构成磁阻效应元件的各层的层叠方向的平面上看到的形状。另外，“俯视形状的长宽比”是指以最小面积外接于磁阻效应元件的俯视形状的长方形的长边长度相对于短边长度的比率。

[0025] 根据上述特征的磁阻效应器件，由于自旋转矩共振频率各不相同的多个磁阻效应元件的俯视形状的长宽比各不相同，因此能够用同一工艺制作自旋转矩共振频率各不相同的多个磁阻效应元件。即，由于能够使多个磁阻效应元件的膜构成相同，所以能够一次性地成膜形成构成多个磁阻效应元件的层。

[0026] 进而，本发明的磁阻效应器件的第九特征为，不存在相对于上述第二端口并联地连接于上述信号线路及上述接地线的磁阻效应元件。

[0027] 根据上述特征的磁阻效应器件，由于不存在相对于第二端口并联地连接于信号线路及接地线的磁阻效应元件，所以能够防止因与相对于第二端口并联地连接于信号线路及接地线的磁阻效应元件的自旋转矩共振频率相对的阻抗减少所引起的已输入的高频信号流入到接地线，并能够防止高频信号的损耗增加。由此，上述特征的磁阻效应器件能够作为导通特性良好的高频滤波器发挥功能。

[0028] 发明效果

[0029] 根据本发明，能够提供一种可实现利用了磁阻效应元件的高频滤波器等的高频器件的磁阻效应器件。附图说明

[0030] 图1是表示第一实施方式所涉及的磁阻效应器件的构成的截面示意图；

[0031] 图2是表示第一实施方式的磁阻效应器件的相对于直流电流的频率和衰减量之间的关系的曲线图；

[0032] 图3是表示第一实施方式的磁阻效应器件的相对于磁场强度的频率和衰减量之间的关系的曲线图；

[0033] 图4是表示第二实施方式的磁阻效应器件的构成的截面示意图；

[0034] 图5是第二实施方式的磁阻效应器件的俯视图；

[0035] 图6是表示第二实施方式的磁阻效应器件的频率和衰减量之间的关系的曲线图；

[0036] 图7是表示第三实施方式的磁阻效应器件的构成的截面示意图；

[0037] 图8是表示第三实施方式的磁阻效应器件的频率和衰减量之间的关系的曲线图；

[0038] 图9是表示第四实施方式的磁阻效应器件的构成的截面示意图；

[0039] 图10是第四实施方式的磁阻效应器件的俯视图；

[0040] 图11是表示第四实施方式的磁阻效应器件的频率和衰减量之间的关系的曲线图；

[0041] 图12是表示第五实施方式的磁阻效应器件的构成的截面示意图；

[0042] 图13是表示第五实施方式的磁阻效应器件的频率和衰减量之间的关系的曲线图。

[0043] 符号说明

[0044] 1a、1b 磁阻效应元件

[0045] 2 磁化固定层

[0046] 3 间隔层

[0047] 4 磁化自由层

[0048] 5、5a、5b 上部电极

[0049] 6、6a、6b 下部电极

[0050] 7 信号线路

[0051] 8 接地线

[0052] 9a 第一端口

[0053] 9b 第二端口

[0054] 10 电感器

[0055] 11 直流电流输入端子

[0056] 12 磁场施加机构

[0057] 13 直流电流源

[0058] 100、101、102、103、104 磁阻效应器件

具体实施方式

[0059] 参照附图对用于实施本发明的最佳方式进行详细地说明。本发明不受以下实施方式中记载的内容限定。另外，以下记载的构成元件包含本领域技术人员能够容易想到的、实质上相同的、均等范围内的元件。进而，以下记载的构成元件可适当组合。另外，可在不脱离本发明要旨的范围内，进行构成元件的种种省略、替换或变更。

[0060] (第一实施方式)

[0061] 图1是本发明第一实施方式所涉及的磁阻效应器件100的截面示意图。磁阻效应器件100具有：具有磁化固定层2、间隔层3及磁化自由层4的磁阻效应元件1a、上部电极5、下部电极6、第一端口9a、第二端口9b、信号线路7、电感器10、直流电流输入端子11以及作为频率设定机构的磁场施加机构12。第一端口9a、磁阻效应元件1a以及第二端口9b经由信号线路7依次串联连接。电感器10与磁阻效应元件1a和第二端口9b之间的信号线路7、接地线8连接。直流电流输入端子11连接于夹着磁阻效应元件1a与电感器10为相反侧的信号线路7，通过在直流电流输入端子11上连接有与接地线8连接的直流电流源13，从而形成含有磁阻效应元件1a、信号线路7、电感器10、接地线8及直流电流输入端子11的闭合电路。另外，在磁阻效应器件100中不存在相对于第二端口9b并联地与信号线路7及接地线8连接的磁阻效应元件。

[0062] 第一端口9a是输入作为交流信号的高频信号的输入端口，第二端口9b是输出高频信号的输出端口。信号线路7以夹着磁阻效应元件1a的方式经由上部电极5及下部电极6与磁阻效应元件1a电连接，从第一端口9a输入的高频信号流到磁阻效应元件1a，输出到第二端口9b。另外，作为高频信号从第一端口9a通过第二端口9b时的电力比(输出电力/输入电力)的dB值的衰减量(S21)可通过网络分析仪等高频测定器进行测定。

[0063] 上部电极5及下部电极6具有作为一对电极的作用，在构成磁阻效应元件1a的各层的层叠方向上夹着磁阻效应元件1a而配设。即，上部电极5及下部电极6具有作为用于使信号(电流)相对于磁阻效应元件1a在与构成磁阻效应元件1a的各层的面交叉的方向(例如，相对于构成磁阻效应元件1a的各层的面垂直的方向(层叠方向))流通的一对电极的功能。上部电极5及下部电极6优选由Ta、Cu、Au、AuCu、Ru、或这些材料中的任意两种以上的膜构成。磁阻效应元件1a的一端(磁化自由层4侧)经由上部电极5与信号线路7电连接，另一端(磁化固定层2侧)经由下部电极6与信号线路7电连接。

[0064] 接地线8作为基准电位发挥功能。信号线路7和接地线8的形状优选规定为微带线(MSL)型或共面波导(CPW)型。在设计微带线形状或共面波导形状时，通过以信号线路7的特性阻抗和电路系统的阻抗相等的方式设计信号线路7的信号线路宽或接地线间距离，可将信号线路7做成传输损耗少的传输线路。

[0065] 电感器10连接在信号线路7和接地线8之间，具有通过电感成分切断电流的高频成分同时通过电流的直流成分的功能。电感器10可以是芯片电感器或由图案线路形成的电感器中的任一种。另外，也可以是具有电感成分的电阻元件。电感器10的电感值优选为10nH以上。通过该电感器10，不会使通过磁阻效应元件1a的高频信号的特性变差，而能够向含有磁阻效应元件1a、信号线路7、电感器10、接地线8及直流电流输入端子11的闭合电路中流通从直流电流输入端子11施加的直流电流。

[0066] 直流电流输入端子11连接于夹着磁阻效应元件1a与电感器10为相反侧的信号线路7。更具体而言，直流电流输入端子11与磁阻效应元件1a和第一端口9a之间的信号线路7连接。通过在直流电流输入端子11上连接有直流电流源13，能够对磁阻效应元件1a施加直流电流。在图1所示的磁阻效应器件100中，对磁阻效应元件1a施加从磁化自由层4沿磁化固定层2的方向流通的直流电流。另外，也可以在直流电流输入端子11和直流电流源13之间，串联地连接用于切断高频信号的电感器或电阻元件。

[0067] 直流电流源13与接地线8及直流电流输入端子11连接，从直流电流输入端子11对含有磁阻效应元件1a、信号线路7、电感器10、接地线8及直流电流输入端子11的闭合电路施加直流电流。直流电流源13由例如由可变电阻和直流电压源组合而成的电路构成，以可使直流电流的电流值变化的方式构成。直流电流源13也可以由可产生恒定的直流电流的由固定电阻和直流电压源的组合而成的电路构成。

[0068] 磁场施加机构12配设于磁阻效应元件1a的附近，可对磁阻效应元件1a施加磁场，从而设定磁阻效应元件1a的自旋转矩共振频率。例如，磁场施加机构12由能够通过电压或电流中的任一种来可变地控制施加磁场强度的电磁铁型或带状线型构成。另外，磁场施加机构12也可以由电磁铁型或者带状线型与仅供给恒定的磁场的永久磁铁的组合而构成。另外，磁场施加机构12能够通过使施加于磁阻效应元件1a的磁场变化，从而使磁化自由层4中的有效磁场变化，进而使磁阻效应元件1a的自旋转矩共振频率变化。

[0069] 磁化固定层2由铁磁性体材料构成，其磁化方向实质上固定在一个方向上。磁化固定层2优选由Fe、Co、Ni、Ni和Fe的合金、Fe和Co的合金、或Fe、Co和B的合金等高自旋极化率材料构成。由此，能够得到高的磁阻变化率。另外，磁化固定层2也可以由哈斯勒(Heusler)合金构成。另外，磁化固定层2的膜厚优选设为1～10nm。另外，为了固定磁化固定层2的磁化，也可以以与磁化固定层2接触的方式附加反铁磁性层。或者，也可以利用晶体结构、形状等引起的磁各向异性来固定磁化固定层2的磁化。作为反铁磁性层，可使用FeO、CoO、NiO、CuFeS2、IrMn、FeMn、PtMn、Cr或Mn等。

[0070] 间隔层3配置在磁化固定层2和磁化自由层4之间，通过磁化固定层2的磁化和磁化自由层4的磁化相互作用，可得到磁阻效应。作为间隔层3，由通过导体、绝缘体、半导体构成的层、或在绝缘体中含有由导体构成的通电点的层构成。

[0071] 在使用非磁性导电材料作为间隔层3的情况下，作为材料，可列举Cu、Ag、Au或Ru等，磁阻效应元件1a中表现巨磁阻(GMR)效应。在利用GMR效应的情况下，间隔层3的膜厚优选设为0.5～3.0nm左右。

[0072] 在使用非磁性绝缘材料作为间隔层3的情况下，作为材料，可举出Al2O3或MgO等，磁阻效应元件1a表现隧道磁阻(TMR)效应。通过以在磁化固定层2和磁化自由层4之间表现相干隧道效应的方式调节间隔层3的膜厚，从而可得到高的磁阻变化率。在利用TMR效应的情况下，间隔层3的膜厚优选设为0.5～3.0nm程度。

[0073] 在使用非磁性半导体材料作为间隔层3的情况下，作为材料，可举出ZnO、In2O3、SnO2、ITO、GaOx或Ga2Ox等，间隔层3的膜厚优选设为1.0～4.0nm程度。

[0074] 在使用非磁性绝缘体中含有由导体构成的通电点的层作为间隔层3的情况下，优选采用在由Al2O3或MgO构成的非磁性绝缘体中含有由CoFe、CoFeB、CoFeSi、CoMnGe、CoMnSi、CoMnAl、Fe、Co、Au、Cu、Al或Mg等导体构成的通电点的结构。在这种情况下，间隔层3的膜厚优选设为0.5～2.0nm程度。

[0075] 磁化自由层4可通过外部施加磁场或自旋极化电子来改变其磁化方向，由铁磁性材料构成。在磁化自由层4使用在膜面内方向上具有易磁化轴的材料的情况下，作为材料，可举出CoFe、CoFeB、CoFeSi、CoMnGe、CoMnSi或CoMnAl等，厚度优选为1～10nm程度。在磁化自由层4使用在膜面法线方向上具有易磁化轴的材料的情况下，作为材料，可举出Co、CoCr系合金、Co多层膜、CoCrPt系合金、FePt系合金、含有稀土类的SmCo系合金或TbFeCo合金等。另外，磁化自由层4也可以由哈斯勒合金构成。另外，也可以在磁化自由层4和间隔层3之间插入高自旋极化率材料。由此，能够得到较高的磁阻变化率。作为高自旋极化率材料，可举出CoFe合金或CoFeB合金等。CoFe合金或CoFeB合金的任一者的膜厚也优选设为0.2～1.0nm程度。

[0076] 另外，也可以在上部电极5和磁阻效应元件1a之间、以及下部电极6和磁阻效应元件1a之间配设盖层、籽晶层或缓冲层。作为盖层、籽晶层或缓冲层，可举出Ru、Ta、Cu、Cr或它们的层叠膜等，这些层的膜厚优选设为2～10nm程度。

[0077] 另外，在磁阻效应元件1a的俯视形状为长方形(包括正方形)的情况下，磁阻效应元件1a的大小优选将长边制成100nm左右，或者做到100nm以下。另外，在磁阻效应元件1a的俯视形状不是长方形的情况下，将以最小面积与磁阻效应元件1a的俯视形状外接的长方形的长边定义为磁阻效应元件1a的长边。在长边小至100nm左右的情况下，可进行磁化自由层4的磁畴的单磁畴化，可实现高效率的自旋转矩共振现象。在此，“俯视形状”是指在与构成磁阻效应元件的各层的层叠方向垂直的平面上看到的形状。

[0078] 在此，对自旋转矩共振现象进行说明。

[0079] 当向磁阻效应元件1a输入与磁阻效应元件1a的固有自旋转矩共振频率相同频率的高频信号时，磁化自由层4的磁化以自旋转矩共振频率进行振动。将该现象称为自旋转矩共振现象。磁阻效应元件1a的元件电阻值由磁化固定层2和磁化自由层4的磁化的相对角度决定。因此，自旋转矩共振时的磁阻效应元件1a的电阻值伴随磁化自由层4的磁化的振动而周期性地变化。即，磁阻效应元件1a可用作电阻值以自旋转矩共振频率周期性地变化的电阻振动元件。进而，当向电阻振动元件输入与自旋转矩共振频率相同频率的高频信号时，各自的相位同步，相对于该高频信号的阻抗减小。即，磁阻效应元件1a通过自旋转矩共振现象，能够用作以自旋转矩共振频率降低高频信号的阻抗的电阻元件。

[0080] 自旋转矩共振频率通过磁化自由层4中的有效磁场而变化。磁化自由层4中的有效磁场Heff可用施加于磁化自由层的外部磁场HE、磁化自由层4中的各向异性磁场Hk、磁化自由层4中的反磁场HD、磁化自由层4中的交换耦合磁场HEX来表示：

[0081] Heff＝HE+Hk+HD+HEX。

[0082] 磁场施加机构12是能够通过对磁阻效应元件1a施加磁场而对磁化自由层4施加外部磁场HE来设定磁化自由层4中的有效磁场Heff的有效磁场设定机构。作为有效磁场设定机构的磁场施加机构12能够通过使施加于磁阻效应元件1a的磁场变化，从而使磁化自由层4的有效磁场变化，进而使磁阻效应元件1a的自旋转矩共振频率变化。这样，当使施加于磁阻效应元件1a的磁场变化时，自旋转矩共振频率就发生变化。

[0083] 另外，在自旋转矩共振时，通过对磁阻效应元件1a施加直流电流，从而自旋转矩增加，振动的电阻值的振幅增加。通过振动的电阻值的振幅增加，从而磁阻效应元件1a的元件阻抗的变化量增加。另外，当使所施加的直流电流的电流密度变化时，自旋转矩共振频率变化。因此，磁阻效应元件1a的自旋转矩共振频率可通过使来自磁场施加机构12的磁场变化，或通过使来自直流电流输入端子11的施加直流电流变化而变化。施加于磁阻效应元件1a的直流电流的电流密度优选比磁阻效应元件1a的振荡阈值电流密度小。磁阻效应元件的振荡阈值电流密度是指通过施加该值以上的电流密度的直流电流，而磁阻效应元件的磁化自由层的磁化以恒定频率及恒定的振幅开始进行岁差运动，且磁阻效应元件进行振荡(磁阻效应元件的输出(电阻值)以恒定频率及恒定振幅进行变动)的阈值的电流密度。

[0084] 通过自旋转矩共振现象，在从第一端口9a输入的高频信号的高频成分中，与磁阻效应元件1a的自旋转矩共振频率一致的或自旋转矩共振频率附近的频率成分通过低阻抗状态的磁阻效应元件1a，输出到第二端口9b。这样，磁阻效应器件100就能够具有在自旋转矩共振频率附近的频率为通带的高频滤波器的功能。即，磁阻效应器件100成为带通型的滤波器(带通滤波器)。

[0085] 图2及图3是表示向磁阻效应器件100输入的高频信号的频率和衰减量之间的关系的曲线图。图2及图3的纵轴表示衰减量，横轴表示频率。图2是施加于磁阻效应元件1a的磁场为恒定时的曲线图。图2的虚线100a1是从直流电流输入端子11施加于磁阻效应元件1a的直流电流值为Ia1时的虚线，虚线100a2是从直流电流输入端子11施加于磁阻效应元件1a的直流电流值为Ia2时的虚线。此时的施加直流电流值的关系为Ia1＜Ia2。另外，图3是施加于磁阻效应元件1a的直流电流为恒定时的曲线图。图3的虚线100b1是从磁场施加机构12施加于磁阻效应元件1a的磁场强度为Hb1时的虚线，虚线100b2是从磁场施加机构12施加于磁阻效应元件1a的磁场强度为Hb2时的虚线。此时的磁场强度的关系为Hb1＜Hb2。

[0086] 例如，如图2所示，在使从直流电流输入端子11施加于磁阻效应元件1a的直流电流值从Ia1增大到Ia2的情况下，通过磁阻效应元件1a的自旋转矩共振频率附近的频率(通带的频率)下的元件阻抗的降低量随着电流值的变化而增加，从而从第二端口9b输出的高频信号进一步增大，衰减量(衰减量的绝对值)减小。因此，磁阻效应器件100能够实现截止特性和导通特性的范围大的高频滤波器。另外，当使直流电流值从Ia1增大到Ia2时，磁阻效应元件1a的自旋转矩共振频率从fa1移至fa2。即，通过频带向低频率侧移动。即，磁阻效应器件100也能够作为能够使通过频带的频率变化的高频滤波器发挥功能。

[0087] 进而，例如，如图3所示，在使从磁场施加机构12施加的磁场强度从Hb1增强到Hb2的情况下，磁阻效应元件1a的自旋转矩共振频率从fb1移至fb2。即，通过频带向高频率侧移动。另外，使磁场强度(磁化自由层4中的有效磁场Heff)发生变化的方法能够以比使直流电流值发生变化的方法使通频带更大地移动。即，磁阻效应器件100能够作为可使通过频带的频率发生变化的高频滤波器发挥功能。

[0088] 进一步，在通过频带变化时，如果关注通过频带的任意1点频率，导通信号的相位发生变化。即，磁阻效应器件100也能够作为可使通过频带的频率的信号的相位发生变化的移相器发挥功能。

[0089] 另外，在从直流电流输入端子11输入的直流电流为一定以上的大小的情况下，在磁阻效应元件1a的自旋转矩共振频率附近的频率下，能够使从第二端口9b输出的输出电力比从第一端口9a输入的高频信号的输入电力大。即，磁阻效应器件100也能够作为放大器(amplifier)发挥功能。

[0090] 此外，由于磁阻效应元件1a的振动的电阻值的振幅随着施加于磁阻效应元件1a的外部磁场HE(磁化自由层4中的有效磁场Heff)增大而减小，因此优选使施加于磁阻效应元件1a的直流电流的电流密度随着施加于磁阻效应元件1a的外部磁场HE(磁化自由层4中的有效磁场Heff)增大而增大。

[0091] 这样，磁阻效应器件100具有：具有磁化固定层2、间隔层3及磁化方向可变化的磁化自由层4的磁阻效应元件1a、第一端口9a、第二端口9b、信号线路7、电感器10、直流电流输入端子11，第一端口9a、磁阻效应元件1a及第二端口9b经由信号线路7依次串联连接，电感器10与磁阻效应元件1a和第二端口9b之间的信号线路7、接地线8连接，直流电流输入端子11连接于夹着磁阻效应元件1a与电感器10为相反侧的信号线路7，形成含有磁阻效应元件
1a、信号线路7、电感器10、接地线8及直流电流输入端子11的闭合电路。

[0092] 因此，通过从第一端口9a经由信号线路7向磁阻效应元件1a输入高频信号，从而能够在磁阻效应元件1a中引发自旋转矩共振。通过自旋转矩共振，磁阻效应元件1a能够用作电阻值以对应于自旋转矩共振频率的频率周期性地振动的元件。通过该效应，相对于与磁阻效应元件1a的自旋转矩共振频率相同频率的元件阻抗减小。通过第一端口9a、磁阻效应元件1a及第二端口9b依次串联连接，从而能够在高阻抗的非共振频率下将高频信号截止，且在低阻抗的共振频率下通过高频信号。即，磁阻效应器件100能够具有作为高频滤波器的频率特性。

[0093] 另外，与信号线路7和接地线8连接的电感器10能够以不通高频信号的方式使直流信号选择性地流通到接地线中。由此，从直流电流输入端子11输入的直流电流在由包含磁阻效应元件1a、信号线路7、电感器10、接地线8及直流电流输入端子11而形成的闭合电路中流通。通过该闭合电路，能够有效地对磁阻效应元件1a施加直流电流。磁阻效应元件1a通过施加该直流电流，自旋转矩增加，振动的电阻值的振幅增加。由于通过振动的电阻值的振幅增加，磁阻效应元件1a的元件阻抗的变化量增加，所以磁阻效应器件100能够作为截止特性和导通特性的范围大的高频滤波器发挥功能。

[0094] 为了扩大截止特性和导通特性的范围，优选采用磁化自由层4在膜面法线方向上具有易磁化轴，且磁化固定层2在膜面方向上具有易磁化轴的构成。

[0095] 另外，由于通过使从直流电流输入端子11施加的直流电流发生变化，能够可变地控制磁阻效应元件1a的自旋转矩共振频率，因此磁阻效应器件100也能够作为变频滤波器发挥功能。

[0096] 进而，磁阻效应器件100由于具有作为可设定磁阻效应元件1a的自旋转矩共振频率的频率设定机构的磁场施加机构12，因此能够将磁阻效应元件1a的自旋转矩共振频率做到任意频率。因此，磁阻效应器件100能够作为任意频带的滤波器发挥功能。

[0097] 进而，由于磁场施加机构12是可设定磁化自由层4中的有效磁场的有效磁场设定机构，并且可使磁化自由层4的有效磁场发生变化，从而使磁阻效应元件1a的自旋转矩共振频率发生变化，因此磁阻效应器件100能够作为变频滤波器发挥功能。

[0098] 进而，因为不存在相对于第二端口9b并联连接于信号线路7及接地线8的磁阻效应元件，所以磁阻效应器件100能够防止因与相对于第二端口9b并联连接于信号线路7及接地线8的磁阻效应元件的自旋转矩共振频率相对的阻抗减少所引起的输入的高频信号流入接地线8，并能够防止高频信号的损耗增加。由此，磁阻效应器件100能够作为导通特性好的高频滤波器发挥功能。

[0099] 可对以上说明的第一实施方式的磁阻效应器件100追加各种各样的构成元件。例如，为了防止直流信号流入连接于第一端口9a的高频电路，也可以在直流电流输入端子11的向信号线路7的连接部和第一端口9a之间的信号线路7上串联地连接用于切断直流信号的电容器。另外，为了防止直流信号流向连接于第二端口9b的高频电路，也可以在电感器10的向信号线路7的连接部和第二端口9b之间的信号线路7上串联地连接用于切断直流信号的电容器。

[0100] (第二实施方式)

[0101] 图4是本发明第二实施方式的磁阻效应器件101的截面示意图。在磁阻效应器件101中，主要针对其与第一实施方式的磁阻效应器件100的不同点进行说明，共同的事项则适当省略说明。与第一实施方式的磁阻效应器件100共同的元件使用相同的符号，省略共同元件的说明。磁阻效应器件101具有：具有磁化固定层2、间隔层3及磁化自由层4的两个磁阻效应元件1a、1b、上部电极5、下部电极6、第一端口9a、第二端口9b、信号线路7、电感器10、直流电流输入端子11及作为频率设定机构的磁场施加机构12。另外，磁阻效应元件1a和磁阻效应元件1b彼此并联地连接在上部电极5和下部电极6之间，第一端口9a、磁阻效应元件1a或磁阻效应元件1b、及第二端口9b经由信号线路7依次串联地连接。磁阻效应元件1a、1b在施加有同一磁场及同一电流密度的直流电流的状态下的自旋转矩共振频率各不相同。更具体而言，磁阻效应元件1a、1b虽然膜构成彼此相同，且俯视形状都是长方形，但俯视形状的长宽比却各不相同。在此，“膜构成相同”是指构成磁阻效应元件的各层的材料及膜厚相同，进而各层的层叠顺序相同的意思。另外，“俯视形状”是指在垂直于构成磁阻效应元件的各层的层叠方向的平面上看到的形状。另外，“俯视形状的长宽比”是指以最小面积外接于磁阻效应元件的俯视形状的长方形的长边长度相对于短边长度的比率。

[0102] 电感器10与并联连接的磁阻效应元件1a、1b和第二端口9b之间的信号线路7、接地线8连接。直流电流输入端子11连接于夹着磁阻效应元件1a及磁阻效应元件1b与电感器10为相反侧的信号线路7，通过在直流电流输入端子11上连接与接地线8连接的直流电流源13，从而形成含有磁阻效应元件1a、磁阻效应元件1b、信号线路7、电感器10、接地线8及直流电流输入端子11的闭合电路，并从直流电流输入端子11输入的直流电流在该闭合电路内流通，对磁阻效应元件1a及磁阻效应元件1b施加直流电流。

[0103] 磁阻效应元件1a和磁阻效应元件1b的磁化自由层4与同一上部电极5连接，另外，磁化固定层2与同一下部电极6连接。

[0104] 磁场施加机构12配设在磁阻效应元件1a、1b的附近，对磁阻效应元件1a、1b同时施加同一磁场。另外，磁场施加机构12通过使施加于磁阻效应元件1a、1b的磁场变化，从而能够使磁阻效应元件1a、1b的磁化自由层4的有效磁场变化，而使磁阻效应元件1a、1b的自旋转矩共振频率变化。

[0105] 磁阻效应元件1a、1b的膜构成与第一实施方式的磁阻效应元件1a相同。图5是磁阻效应器件101的俯视图。如图5所示，磁阻效应元件1a、1b的俯视形状的短边方向即Y方向的尺寸Y0相同，但因为磁阻效应元件1a的俯视形状的长边方向即X方向的尺寸Xa和磁阻效应元件1b的俯视形状的长边方向即X方向的尺寸Xb不同，且Xa＜Xb，因此磁阻效应元件1b的俯视形状的长宽比(Xb/Y0)比磁阻效应元件1a的俯视形状的长宽比(Xa/Y0)大。如果在同一磁场及同一电流密度的直流电流被施加于磁阻效应元件的状态下考虑时，磁阻效应元件的自旋转矩共振频率会随着磁阻效应元件的俯视形状的长宽比增大而升高，因此磁阻效应元件1b的自旋转矩共振频率fb会比磁阻效应元件1a的自旋转矩共振频率fa高。这样，通过使多个磁阻效应元件的俯视形状的长宽比各不相同，从而即使膜构成彼此相同，也能够使自旋转矩共振频率各不相同，因此能够用同一成膜工艺制作自旋转矩共振频率各不相同的多个磁阻效应元件。即，由于能够将多个磁阻效应元件的膜构成制成相同，所以能够一次性地成膜形成构成多个磁阻效应元件的层。

[0106] 通过自旋转矩共振现象，在从第一端口9a输入的高频信号的高频成分中，与磁阻效应元件1a或磁阻效应元件1b的自旋转矩共振频率一致的、或磁阻效应元件1a或磁阻效应元件1b的自旋转矩共振频率附近的频率成分通过低阻抗状态的磁阻效应元件1a或磁阻效应元件1b，输出到第二端口9b。即，磁阻效应器件101能够具有磁阻效应元件1a或磁阻效应元件1b的自旋转矩共振频率附近的频率为通带的高频滤波器的功能。

[0107] 图6是表示向磁阻效应器件101输入的高频信号的频率和衰减量之间的关系的曲线图。图6的纵轴表示衰减量，横轴表示频率。如图6所示，如果以磁阻效应元件1a的自旋转矩共振频率fa附近的频率(图6所示的通频带200a)的一部分与磁阻效应元件1b的自旋转矩共振频率fb附近的频率(图6所示的通频带200b)的一部分重叠的方式使得磁阻效应元件1a、1b的俯视形状的长宽比不同，则如图6所示，磁阻效应器件101就能够具有频带比第一实施方式的磁阻效应器件100更宽的通频带(图6所示的通频带200)。

[0108] 进一步，通过使施加于磁阻效应元件1a、1b的直流电流、或者从磁场施加机构12施加于磁阻效应元件1a、1b的磁场强度发生变化，从而能够任意改变其频带。由此，磁阻效应器件101能够作为可任意变更通频的频带的变频滤波器而发挥功能。

[0109] 这样，磁阻效应器件101由于自旋转矩共振频率各不相同的多个磁阻效应元件1a、1b彼此并联连接，因此能够减少与各磁阻效应元件的自旋转矩共振频率相同的多个频率附近的阻抗，所以能够设置具有某种宽度的通频带200。进而，通过使施加于磁阻效应元件的直流电流、或者磁场变化，从而能够变更其通频带的位置。即，磁阻效应器件101可作为能够变更通频带的位置的变频滤波器发挥功能。

[0110] 进而，磁阻效应器件101由于多个磁阻效应元件1a及1b的俯视形状的长宽比各不相同，因此能够用同一工艺制作自旋转矩共振频率各不相同的多个磁阻效应元件1a、1b。即，磁阻效应器件101能够将多个磁阻效应元件1a、1b的膜构成制成相同，所以能够一次性地成膜形成构成多个磁阻效应元件1a、1b的层，能够抑制制造成本。

[0111] 另外，在第二实施方式的磁阻效应器件101中，并联连接有自旋转矩共振频率各不相同的两个磁阻效应元件1a、1b，不过也可以并联连接有自旋转矩共振频率各不相同的三个以上的磁阻效应元件。在这种情况下，能够进一步扩大通频带的宽度。

[0112] 另外，在第二实施方式的磁阻效应器件101中，两个磁阻效应元件1a、1b的膜构成互相相同，不过也可以是多个磁阻效应元件的膜构成各不相同。在这种情况下，也可以使多个磁阻效应元件的俯视形状的长宽比互相相同而同时使膜构成各不相同，从而使多个磁阻效应元件的自旋转矩共振频率各不相同。

[0113] 另外，在第二实施方式的磁阻效应器件101中，磁场施加机构12对磁阻效应元件1a、1b同时施加同一磁场，不过也可以具备用于对各磁阻效应元件单独地施加磁场的磁场施加机构。

[0114] (第三实施方式)

[0115] 图7是本发明第三实施方式所涉及的磁阻效应器件102的截面示意图。在磁阻效应器件102中，主要针对与第一实施方式的磁阻效应器件100不同的点进行说明，共同的事项适当省略说明。与第一实施方式的磁阻效应器件100共同的元件使用相同的符号，省略共同元件的说明。磁阻效应器件102具有：具有磁化固定层2、间隔层3及磁化自由层4的两个磁阻效应元件1a、上部电极5、下部电极6、第一端口9a、第二端口9b、信号线路7、电感器10、直流电流输入端子11及作为两个频率设定机构的磁场施加机构12。两个磁阻效应元件1a的构成彼此相同，两个磁阻效应元件1a彼此并联连接在上部电极5和下部电极6之间。第一端口9a、并联连接的两个磁阻效应元件1a及第二端口9b经由信号线路7依次串联连接。各自的磁场施加机构12分别对两个磁阻效应元件1a施加单独的磁场。这样，磁阻效应器件102就以可单独地设定两个磁阻效应元件1a各自的自旋转矩共振频率的方式具备两个磁场施加机构12。电感器10与并联连接的两个磁阻效应元件1a和第二端口9b之间的信号线路7、接地线8连接。直流电流输入端子11连接于夹着并联连接的两个磁阻效应元件1a与电感器10为相反侧的信号线路7，通过在直流电流输入端子11上连接有与接地线8连接的直流电流源13，从而形成含有磁阻效应元件1a、信号线路7、电感器10、接地线8及直流电流输入端子11的闭合电路，从直流电流输入端子11输入的直流电流在该闭合电路内流通，对两个磁阻效应元件1a施加直流电流。

[0116] 两个磁阻效应元件1a的磁化自由层4与同一上部电极5连接，另外，磁化固定层2与同一下部电极6连接。

[0117] 在磁阻效应器件102中，在从各磁场施加机构12对各磁阻效应元件1a单独地施加磁场的状态下，经由信号线路7向两个磁阻效应元件1a输入高频信号。例如，使施加于一个磁阻效应元件1a的磁场强度比施加于另一个磁阻效应元件1a的磁场强度小。在这种情况下，两个磁阻效应元件1a的自旋转矩共振频率就变成各不相同的状态。

[0118] 通过自旋转矩共振现象，在从第一端口9a输入的高频信号的高频成分中，与两个磁阻效应元件1a中的任一个的自旋转矩共振频率一致的、或两个磁阻效应元件1a中的任一个自旋转矩共振频率附近的频率成分通过低阻抗状态的磁阻效应元件1a，输出到第二端口9b。即，磁阻效应器件102能够具有两个磁阻效应元件1a中的任一个的自旋转矩共振频率附近的频率为通带的高频滤波器的功能。

[0119] 图8是表示向磁阻效应器件102输入的高频信号的频率和衰减量之间的关系的曲线图。该图的纵轴表示衰减量，横轴表示频率。例如，如图8所示，如果使得施加于一个磁阻效应元件1a的磁场比施加于另一个磁阻效应元件1a的磁场强度小时的一个磁阻效应元件1a的自旋转矩共振频率为f1、另一个磁阻效应元件1a的自旋转矩共振频率为f2，则f1＜f2。
因此，如图8所示，通过以一个磁阻效应元件1a的自旋转矩共振频率f1附近的频率(图8所示的通频带300a)的一部分和另一个磁阻效应元件1a的自旋转矩共振频率f2附近的频率(图8所示的通频带300b)的一部分重叠的方式，调节各磁场施加机构12施加于各磁阻效应元件
1a的磁场强度，从而能够如图8所示，磁阻效应器件102具有频带比第一实施方式的磁阻效应器件100更宽的通频带(图8所示的通频带300)。

[0120] 进而，通过改变施加于各磁阻效应元件1a的直流电流、或者改变从各磁场施加机构12施加于各磁阻效应元件1a的磁场强度，从而能够任意变更其频带。由此，磁阻效应器件102可作为能够任意变更通频的频带的变频滤波器发挥功能。

[0121] 这样，由于磁阻效应器件102以可单独地设定多个磁阻效应元件1a的各自的自旋转矩共振频率的方式具有多个作为频率设定机构的磁场施加机构12，因此能够单独地控制各磁阻效应元件1a的自旋转矩共振频率。进而，由于多个磁阻效应元件1a并联连接，因此能够减少与各磁阻效应元件1a的自旋转矩共振频率相同的多个频率附近的阻抗，所以能够设置具有某种宽度的通频带300。进而，通过改变施加于各磁阻效应元件1a的直流电流、或者磁场，从而能够任意地变更其频带。由此，磁阻效应器件102能够作为可任意变更通频的频带的变频滤波器发挥功能。

[0122] 另外，在第三实施方式的磁阻效应器件102中，并联地连接有两个磁阻效应元件1a，并以可单独地设定各磁阻效应元件1a的自旋转矩共振频率的方式具备两个频率设定机构(磁场施加机构12)，不过也可以并联地连接有三个以上的磁阻效应元件1a，并以可单独地设定各磁阻效应元件1a的自旋转矩共振频率的方式具备三个以上的频率设定机构(磁场施加机构12)。在这种情况下，能够进一步扩大通频带的宽度。

[0123] 另外，在第三实施方式的磁阻效应器件102中，两个磁阻效应元件1a的构成彼此相同，但多个磁阻效应元件的构成也可以各不相同。

[0124] (第四实施方式)

[0125] 图9是本发明第四实施方式所涉及的磁阻效应器件103的截面示意图。在磁阻效应器件103中，主要针对与第一实施方式的磁阻效应器件100的不同点进行说明，对共同的事项适当省略说明。与第一实施方式的磁阻效应器件100共同的元件使用相同的符号，省略共同元件的说明。磁阻效应器件103具有：具有磁化固定层2、间隔层3及磁化自由层4的两个磁阻效应元件1a、1b、上部电极5a、5b、下部电极6a、6b、第一端口9a、第二端口9b、信号线路7、电感器10、直流电流输入端子11及作为频率设定机构的磁场施加机构12。另外，上部电极5a及下部电极6a以夹着磁阻效应元件1a的方式配置，上部电极5b及下部电极6b以夹着磁阻效应元件1b的方式配置。磁阻效应元件1a、1b彼此串联连接，第一端口9a、磁阻效应元件1a、磁阻效应元件1b、及第二端口9b经由信号线路7依次串联连接。磁阻效应元件1a、1b的施加有同一磁场及同一电流密度的直流电流的状态下的自旋转矩共振频率各不相同。更具体而言，磁阻效应元件1a、1b虽然膜构成彼此相同，俯视形状都为长方形，但俯视形状的长宽比却各不相同。在此，“膜构成相同”是指构成磁阻效应元件的各层的材料及膜厚相同，进而各层的层叠顺序相同的意思。另外，“俯视形状”指的是在垂直于构成磁阻效应元件的各层的层叠方向的平面上看到的形状。另外，“俯视形状的长宽比”指的是以最小面积外接于磁阻效应元件的俯视形状的长方形的长边长度相对于短边长度的比率。

[0126] 电感器10与磁阻效应元件1b和第二端口9b之间的信号线路7、接地线8连接。直流电流输入端子11连接于夹着磁阻效应元件1a及磁阻效应元件1b而与电感器10为相反侧的信号线路7，通过在直流电流输入端子11上连接与接地线8连接的直流电流源13，从而形成含有磁阻效应元件1a、磁阻效应元件1b、信号线路7、电感器10、接地线8及直流电流输入端子11的闭合电路，从直流电流输入端子11输入的直流电流在该闭合电路内流通，对磁阻效应元件1a及磁阻效应元件1b施加直流电流。

[0127] 连接有磁阻效应元件1a的磁化固定层2的下部电极6a和连接有磁阻效应元件1b的磁化自由层4的上部电极5b电连接，磁阻效应元件1a、1b彼此串联连接。

[0128] 磁场施加机构12配设在磁阻效应元件1a、1b的附近，对磁阻效应元件1a、1b同时施加同一磁场。另外，磁场施加机构12通过改变施加于磁阻效应元件1a、1b的磁场，从而能够使磁阻效应元件1a、1b的磁化自由层4中的有效磁场发生变化，从而使磁阻效应元件1a、1b的自旋转矩共振频率发生变化。

[0129] 磁阻效应元件1a、1b的膜构成与第一实施方式的磁阻效应元件1a相同。图10是磁阻效应器件103的俯视图。如图10所示，磁阻效应元件1a、1b的俯视形状的短边方向即Y方向的尺寸Y0相同，但因为磁阻效应元件1a的俯视形状的长边方向即X方向的尺寸Xa和磁阻效应元件1b的俯视形状的长边方向即X方向的尺寸Xb不同，且Xa＜Xb，所以磁阻效应元件1b的俯视形状的长宽比(Xb/Y0)比磁阻效应元件1a的俯视形状的长宽比(Xa/Y0)大。如果在同一磁场及同一电流密度的直流电流施加于磁阻效应元件的状态下考虑，磁阻效应元件的自旋转矩共振频率会随着磁阻效应元件的俯视形状的长宽比增大而升高，所以磁阻效应元件1b的自旋转矩共振频率fb会比磁阻效应元件1a的自旋转矩共振频率fa高。这样，通过使多个磁阻效应元件的俯视形状的长宽比各不相同，从而即使膜构成彼此相同，也能够使自旋转矩共振频率各不相同，所以能够用同一成膜工艺制作自旋转矩共振频率各不相同的多个磁阻效应元件。即，因为能够将多个磁阻效应元件的膜构成制成相同，所以能够一次性地成膜形成构成多个磁阻效应元件的层。进而，在磁阻效应器件103中，磁阻效应元件1a、1b彼此串联连接，由于磁阻效应元件1a的垂直于直流电流的流通方向的截面的面积比磁阻效应元件1b的小，因此施加于磁阻效应元件1a的直流电流的电流密度比施加于磁阻效应元件1b的大。因此，在磁阻效应元件的自旋转矩共振频率随着被施加的直流电流的电流密度增大而降低的情况下，或者在由磁阻效应元件的俯视形状的长宽比的差异给磁阻效应元件的自旋转矩共振频率带来的影响比由被施加的直流电流的电流密度的差异给磁阻效应元件的自旋转矩共振频率带来的影响大的情况下，通过俯视形状的长宽比在磁阻效应元件1a和磁阻效应元件1b中不同，从而成为fa＜fb。

[0130] 通过自旋转矩共振现象，在从第一端口9a输入的高频信号的高频成分中，与磁阻效应元件1a或磁阻效应元件1b的自旋转矩共振频率一致的、或磁阻效应元件1a或磁阻效应元件1b的自旋转矩共振频率附近的频率成分通过合成阻抗为低阻抗状态的串联连接的磁阻效应元件1a及磁阻效应元件1b，输出到第二端口9b。即，磁阻效应器件103能够具有磁阻效应元件1a或磁阻效应元件1b的自旋转矩共振频率附近的频率为通带的高频滤波器的功能。

[0131] 图11是表示向磁阻效应器件103输入的高频信号的频率和衰减量之间的关系的曲线图。图11的纵轴表示衰减量，横轴表示频率。如图11所示，如果以磁阻效应元件1a的自旋转矩共振频率fa附近的频率(图11所示的通频带400a)的一部分和磁阻效应元件1b的自旋转矩共振频率fb附近的频率(图11所示的通频带400b)的一部分重叠的方式使磁阻效应元件1a、1b的俯视形状的长宽比不同，则如图11所示，磁阻效应器件103能够具有比第一实施方式的磁阻效应器件100还宽的通频带(图11所示的通频带400)。

[0132] 进而，通过改变施加于磁阻效应元件1a、1b的直流电流、或者从磁场施加机构12施加于磁阻效应元件1a、1b的磁场强度发生变化，能够任意改变其频带。由此，磁阻效应器件103能够作为可任意改变通频的频带的变频滤波器而发挥功能。

[0133] 这样，磁阻效应器件103由于自旋转矩共振频率各不相同的多个磁阻效应元件1a、1b彼此串联连接，因此能够减少与各磁阻效应元件的自旋转矩共振频率相同的多个频率的附近的阻抗，所以能够设置具有某种宽度的通频带400。进一步，通过改变施加于磁阻效应元件的直流电流、或者磁场，能够改变其通频带的位置。即，磁阻效应器件103可作为能够变更通频带的位置的变频滤波器而发挥功能。

[0134] 进而，磁阻效应器件103由于多个磁阻效应元件1a及1b的俯视形状的长宽比各不相同，所以能够用同一工艺制作自旋转矩共振频率各不相同的多个磁阻效应元件1a、1b。即，磁阻效应器件103因为能够将多个磁阻效应元件1a、1b的膜构成制成相同，所以能够一次性地成膜形成构成多个磁阻效应元件1a、1b的层，并能够抑制制造成本。

[0135] 另外，在第四实施方式的磁阻效应器件103中，串联连接有自旋转矩共振频率各不相同的两个磁阻效应元件1a、1b，但也可以串联连接有自旋转矩共振频率各不相同的三个以上的磁阻效应元件。在这种情况下，能够进一步扩大通频带的宽度。

[0136] 另外，在第四实施方式的磁阻效应器件103中，两个磁阻效应元件1a、1b的膜构成彼此相同，但多个磁阻效应元件的膜构成也可以各不相同。在这种情况下，也可以使多个磁阻效应元件的俯视形状的长宽比彼此相同并同时使膜构成各不相同，从而使多个磁阻效应元件的自旋转矩共振频率各不相同。

[0137] 另外，在第四实施方式的磁阻效应器件103中，磁场施加机构12对磁阻效应元件1a、1b同时施加同一磁场，但也可以与第三实施方式同样地，具备用于对各磁阻效应元件单独地施加磁场的磁场施加机构。

[0138] (第五实施方式)

[0139] 图12是本发明第五实施方式的磁阻效应器件104的截面示意图。在磁阻效应器件104中，主要针对与第一实施方式的磁阻效应器件100的不同点进行说明，并对共同的事项适当省略说明。与第一实施方式的磁阻效应器件100共同的元件使用相同的符号，省略共同元件的说明。磁阻效应器件104具有：具有磁化固定层2、间隔层3及磁化自由层4的两个磁阻效应元件1a、上部电极5a、5b、下部电极6a、6b、第一端口9a、第二端口9b、信号线路7、电感器
10、直流电流输入端子11及作为两个频率设定机构的磁场施加机构12。另外，两个磁阻效应元件1a的构成彼此相同，上部电极5a及下部电极6a以夹着一个磁阻效应元件1a的方式配置，上部电极5b及下部电极6b以夹着另一个磁阻效应元件1a的方式配置。两个磁阻效应元件1a彼此串联连接，第一端口9a、磁阻效应元件1a及第二端口9b经由信号线路7依次串联连接。各磁场施加机构12分别对两个磁阻效应元件1a施加单独的磁场。这样，磁阻效应器件
104就以可单独地设定两个磁阻效应元件1a的各自的自旋转矩共振频率的方式具备两个磁场施加机构12。电感器10与串联连接的两个磁阻效应元件1a和第二端口9b之间的信号线路
7、接地线8连接。直流电流输入端子11连接于夹着串联连接的两个磁阻效应元件1a而与电感器10为相反侧的信号线路7，通过在直流电流输入端子11上连接与接地线8连接的直流电流源13，从而形成含有串联连接的两个磁阻效应元件1a、信号线路7、电感器10、接地线8及直流电流输入端子11的闭合电路，从直流电流输入端子11输入的直流电流在该闭合电路内流通，对两个磁阻效应元件1a施加直流电流。

[0140] 连接有一个磁阻效应元件1a的磁化固定层2的下部电极6a和连接有另一个磁阻效应元件1a的磁化自由层4的上部电极5b电连接，两个磁阻效应元件1a彼此串联连接。

[0141] 在磁阻效应器件104中，在从各磁场施加机构12对各磁阻效应元件1a单独地施加有磁场的状态下，经由信号线路7向两个磁阻效应元件1a输入高频信号。例如，使施加于一个磁阻效应元件1a的磁场强度比施加于另一个磁阻效应元件1a的磁场强度小。在这种情况下，两个磁阻效应元件1a的自旋转矩共振频率变成各不相同的状态。

[0142] 通过自旋转矩共振现象，在从第一端口9a输入的高频信号的高频成分中，与两个磁阻效应元件1a中的任一个的自旋转矩共振频率一致的、或两个磁阻效应元件1a中的任一个的自旋转矩共振频率附近的频率成分通过合成阻抗为低阻抗状态的串联连接的两个磁阻效应元件1a，输出到第二端口9b。即，磁阻效应器件104能够具有两个磁阻效应元件1a中的任一个的自旋转矩共振频率附近的频率为通带的高频滤波器的功能。

[0143] 图13是表示向磁阻效应器件104输入的高频信号的频率和衰减量之间的关系的曲线图。该图的纵轴表示衰减量，横轴表示频率。例如，如图13所示，如果将使施加于一个磁阻效应元件1a的磁场比施加于另一个磁阻效应元件1a的磁场强度小的情况下的一个磁阻效应元件1a的自旋转矩共振频率设为f1、将另一个磁阻效应元件1a的自旋转矩共振频率设为f2时，就成为f1＜f2。因此，如图13所示，通过以一个磁阻效应元件1a的自旋转矩共振频率f1附近的频率(图13所示的通频带500a)的一部分和另一个磁阻效应元件1a的自旋转矩共振频率f2附近的频率(图13所示的通频带500b)的一部分重叠的方式调节各磁场施加机构12施加于各磁阻效应元件1a的磁场强度，从而如图13所示，磁阻效应器件104能够具有频带比第一实施方式的磁阻效应器件100更宽的通频带(图13所示的通频带500)。

[0144] 进而，通过改变施加于各磁阻效应元件1a的直流电流、或者改变从各磁场施加机构12施加于各磁阻效应元件1a的磁场强度，从而能够任意变更其频带。由此，磁阻效应器件104能够作为可任意变更通频的频带的变频滤波器发挥功能。

[0145] 这样，由于磁阻效应器件104以可单独设定多个磁阻效应元件1a的各自的自旋转矩共振频率的方式具有多个作为频率设定机构的磁场施加机构12，因此能够单独地控制各磁阻效应元件1a的自旋转矩共振频率。进而，由于多个磁阻效应元件1a串联连接，因此能够减少与各磁阻效应元件1a的自旋转矩共振频率相同的多个频率的附近的阻抗，所以能够设置具有某种宽度的通频带500。进而，通过改变施加于各磁阻效应元件1a的直流电流、或者磁场，能够任意改变其频带。由此，磁阻效应器件104能够作为可任意变更通频的频带的变频滤波器发挥功能。

[0146] 另外，在第五实施方式的磁阻效应器件104中，两个磁阻效应元件1a彼此串联连接，以可单独地设定各磁阻效应元件1a的自旋转矩共振频率的方式具备两个频率设定机构(磁场施加机构12)，不过也可以串联连接有三个以上的磁阻效应元件1a，以可单独地设定各磁阻效应元件1a的自旋转矩共振频率的方式具备三个以上的频率设定机构(磁场施加机构12)。在这种情况下，能够进一步扩大通频带的宽度。

[0147] 另外，在第五实施方式的磁阻效应器件104中，两个磁阻效应元件1a的构成彼此相同，不过多个磁阻效应元件的构成也可以各不相同。

[0148] 以上，对本发明的优选实施方式进行了说明，不过也可变更为上述说明的实施方式以外的方式。例如，在第一～第五实施方式中，对电感器10与磁阻效应元件1a(1b)和第二端口9b之间的信号线路7、接地线8连接，且直流电流输入端子11与磁阻效应元件1a(1b)和第一端口9a之间的信号线路7连接的例子进行了说明，但也可以做成电感器10与磁阻效应元件1a(1b)和第一端口9a之间的信号线路7、接地线8连接，且直流电流输入端子11与磁阻效应元件1a(1b)和第二端口9b之间的信号线路7连接的方式。

[0149] 另外，在第一～第五实施方式中，用使用了电感器10的例子进行了说明，但也可以替代电感器10使用电阻元件。在这种情况下，电阻元件连接在信号线路7和接地线8之间，具有通过电阻成分来切断电流的高频成分的功能。该电阻元件也可以为芯片电阻或由图案线路形成的电阻中的任意种。该电阻元件的电阻值优选为信号线路7的特性阻抗以上。例如，在信号线路7的特性阻抗为50Ω的情况下，在电阻元件的电阻值为50Ω时，能够通过电阻元件切断45％的高频电力，在电阻元件的电阻值为500Ω时，能够通过电阻元件切断90％的高频电力。通过该电阻元件，能够不使通过磁阻效应元件1a(1b)的高频信号的特性变差而在含有磁阻效应元件1a(1b)、信号线路7、电阻元件、接地线8及直流电流输入端子11的闭合电路中流通从直流电流输入端子11施加的直流电流。

[0150] 在替代电感器10使用电阻元件的情况下，从能够在含有磁阻效应元件1a(1b)、信号线路7、电阻元件、接地线8及直流电流输入端子11的闭合电路中有效率地流通从直流电流输入端子11施加的直流电流的观点出发，优选在直流电流输入端子11(或电阻元件)的向信号线路7的连接部和第一端口9a之间的信号线路7上串联地连接用于切断直流信号的电容器、以及在电阻元件(或直流电流输入端子11)的向信号线路7的连接部和第二端口9b之间的信号线路7上串联地连接用于切断直流信号的电容器。

[0151] 以上，对本发明的最佳实施方式进行了说明，但也可变更为上述说明的实施方式以外。例如，在第一、第二及第四实施方式中，以磁阻效应器件100(101、103)具有作为频率设定机构(有效磁场设定机构)的磁场施加机构12的例子进行了说明，但频率设定机构(有效磁场设定机构)也可以为如下所示的其他例子。例如，通过对磁阻效应元件施加电场并改变其电场，从而能够改变磁化自由层中的各向异性磁场Hk，从而改变磁化自由层中的有效磁场，能够改变磁阻效应元件的自旋转矩共振频率。在这种情况下，对磁阻效应元件施加电场的机构成为频率设定机构(有效磁场设定机构)。另外，通过在磁化自由层的附近设置压电体，且对其压电体施加电场而使压电体变形，并使磁化自由层变形，从而能够改变磁化自由层中的各向异性磁场Hk而改变磁化自由层的有效磁场，并能够改变磁阻效应元件的自旋转矩共振频率。在这种情况下，对压电体施加电场的机构及压电体成为频率设定机构(有效磁场设定机构)。另外，通过以与磁化自由层进行磁耦合的方式设置具有电磁效应的反铁磁性体或亚铁磁性体的控制膜，并对控制膜施加磁场及电场，并改变施加于控制膜的磁场及电场中的至少一者，从而能够改变磁化自由层的交换耦合磁场HEX，而改变磁化自由层的有效磁场，并能够改变磁阻效应元件的自旋转矩共振频率。在这种情况下，对控制膜施加磁场的机构、对控制膜施加电场的机构及控制膜成为频率设定机构(有效磁场设定机构)。

[0152] 另外，在即使没有频率设定机构(即使未施加有来自磁场施加机构12的磁场)，各磁阻效应元件的自旋转矩共振频率也是所期望的频率的情况下，也可以没有频率设定机构(磁场施加机构12)。

标题	发布/更新时间	阅读量
磁传感器装置	2020-05-08	149
状态判别装置及方法、物理量信息生成装置以及角度传感器	2020-05-11	624
磁盘装置以及记录头的控制方法	2020-05-11	584
一种具有巨大负磁阻效应的铁磁材料及其制备方法	2020-05-12	104
磁检测装置	2020-05-11	401
磁存储装置	2020-05-08	686
磁传感器	2020-05-11	878
磁装置	2020-05-08	602
拓扑绝缘磁电阻器件	2020-05-12	484
数据的写入方法及磁存储器	2020-05-12	856

磁阻效应器件

磁阻效应器件

技术领域

背景技术

具体实施方式

该功能需要专业版企业版VIP权限，您可以：