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JP2019186280A - Magnetoresistive effect device - Google Patents

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JP2019186280A
JP2019186280A JP2018071760A JP2018071760A JP2019186280A JP 2019186280 A JP2019186280 A JP 2019186280A JP 2018071760 A JP2018071760 A JP 2018071760A JP 2018071760 A JP2018071760 A JP 2018071760A JP 2019186280 A JP2019186280 A JP 2019186280A
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JP
Japan
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signal line
magnetoresistive effect
magnetization
magnetoresistive
effect element
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JP2018071760A
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Japanese (ja)
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順一郎 占部
Junichiro Urabe
順一郎 占部
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TDK Corp
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TDK Corp
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Abstract

【課題】差動伝送線路に流れるディファレンシャルモード電流を低減させることが可能な、磁気抵抗効果デバイスを提供する。【解決手段】本発明の磁気抵抗効果デバイス100は、高周波信号を入力する第1ポートと、高周波信号を出力する第2ポートと、第1ポートと第2ポートとを接続し、差動伝送線路を構成する第1信号線路104および第2信号線路105と、第1信号線路104、第2信号線路105のそれぞれに接続された磁気抵抗効果素子106と、第1信号線路104および第2信号線路105に接続された直流印加端子と、を有し、磁気抵抗効果素子106が、第1信号線路104および第2信号線路105を含む平面P1の一方の側に配置され、それぞれ磁化固定層、スペーサ層、磁化自由層を平面P1に垂直に積層してなり、磁化固定層の磁化容易軸が、磁気抵抗効果素子106の積層面に垂直である。【選択図】図1A magnetoresistive device capable of reducing a differential mode current flowing in a differential transmission line is provided. A magnetoresistive effect device of the present invention connects a first port for inputting a high-frequency signal, a second port for outputting a high-frequency signal, and a first port and a second port to form a differential transmission line. , A first signal line 104 and a second signal line 105, a magnetoresistive element 106 connected to each of the first signal line 104 and the second signal line 105, a first signal line 104 and a second signal line And a DC application terminal connected to the first and second signal lines 105, 105, and the magnetoresistive effect element 106 is disposed on one side of the plane P1 including the first signal line 104 and the second signal line 105. The layer and the magnetization free layer are stacked perpendicular to the plane P1, and the axis of easy magnetization of the magnetization fixed layer is perpendicular to the stacking surface of the magnetoresistive element. [Selection diagram] Fig. 1

Description

本発明は、磁気抵抗効果デバイスに関する。   The present invention relates to a magnetoresistive device.

近年、携帯電話等の移動通信端末の高機能化に伴い、無線通信の高速化が進められている。通信速度は使用する周波数の帯域幅に比例するため、通信に必要な周波数バンドが増加し、それに伴って、移動通信端末に必要な高周波フィルタの搭載数も増加している。また、新しい高周波用部品への応用が期待されるスピントロニクスの分野の研究が、盛んに行われている。その中で注目されている現象の一つに、磁気抵抗効果素子による強磁性共鳴現象がある(非特許文献1参照)。   In recent years, with the enhancement of functions of mobile communication terminals such as mobile phones, the speed of wireless communication has been increased. Since the communication speed is proportional to the bandwidth of the frequency to be used, the frequency band necessary for communication is increased, and accordingly, the number of high-frequency filters required for the mobile communication terminal is increased. In addition, research in the field of spintronics, which is expected to be applied to new high frequency components, has been actively conducted. One of the phenomena attracting attention is a ferromagnetic resonance phenomenon caused by a magnetoresistive effect element (see Non-Patent Document 1).

例えば、磁気抵抗効果素子に交流電流を流すのと同時に、磁場印加機構を用いて静磁場を印加することにより、磁気抵抗効果素子に含まれる磁化自由層の磁化に強磁性共鳴を起こすことができる。このとき、強磁性共鳴周波数に対応した周波数で周期的に、磁気抵抗効果素子の抵抗値が振動する。磁気抵抗効果素子に印加される静磁場の強さによって、強磁性共鳴周波数は変化し、一般的にその共鳴周波数は数〜数十GHzの高周波帯域に含まれる(特許文献1参照)。   For example, by applying an alternating current to the magnetoresistive effect element and applying a static magnetic field using a magnetic field application mechanism, ferromagnetic resonance can be caused in the magnetization of the magnetization free layer included in the magnetoresistive effect element. . At this time, the resistance value of the magnetoresistive element vibrates periodically at a frequency corresponding to the ferromagnetic resonance frequency. The ferromagnetic resonance frequency varies depending on the strength of the static magnetic field applied to the magnetoresistive element, and the resonance frequency is generally included in a high frequency band of several to several tens of GHz (see Patent Document 1).

特開2017−63397号公報JP 2017-63397 A

Journal Of Applied Physics 99、08N503、17 November 2006Journal Of Applied Physics 99, 08N503, 17 November 2006

高周波回路において、差動伝送線路を構成する一対の信号線路は、通常は、それぞれに大きさが同じで互いに反対方向の電流(ディファレンシャルモード電流)を流して用いられる。ところが、デバイスとの接続状態等に起因して、それぞれの信号線路に、大きさが同じで互いに同じ方向に流れる電流(コモンモード電流)が流れてしまうことがある。このような電流は放射ノイズ発生の原因となるため、減らす必要がある。   In a high-frequency circuit, a pair of signal lines that make up a differential transmission line are usually used by flowing currents in the opposite directions (differential mode currents) having the same size. However, currents (common mode currents) that are the same in magnitude and flow in the same direction may flow through each signal line due to the connection state with the device and the like. Such a current causes radiation noise generation, so it needs to be reduced.

コモンモード電流を低減させる対策を立てる上で、特定の信号線路において、現状としてコモンモード電流がどの程度流れるかについて、定量的に把握することが求められる。そのためには、ディファレンシャルモード電流を一旦遮断する(低減させる)技術が必要となる。   When taking measures to reduce the common mode current, it is required to quantitatively grasp how much the common mode current flows in a specific signal line. For this purpose, a technique for temporarily interrupting (reducing) the differential mode current is required.

本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、差動伝送線路に流れるディファレンシャルモード電流を低減させることが可能な、磁気抵抗効果デバイスを提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object thereof is to provide a magnetoresistive effect device capable of reducing a differential mode current flowing in a differential transmission line.

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。   The present invention provides the following means in order to solve the above problems.

(1)本発明の一態様に係る磁気抵抗効果デバイスは、高周波信号を入力する第1ポートと、高周波信号を出力する第2ポートと、前記第1ポートと前記第2ポートとを接続し、差動伝送線路を構成する第1信号線路および第2信号線路と、前記第1信号線路、前記第2信号線路のそれぞれに接続された磁気抵抗効果素子と、前記第1信号線路および前記第2信号線路に接続された直流印加端子と、を有し、前記磁気抵抗効果素子が、それぞれ磁化固定層、磁化自由層、前記磁化固定層と前記磁化自由層の間に挟まれたスペーサ層を、前記第1信号線路および前記第2信号線路を含む平面に垂直に積層してなり、前記磁気抵抗効果素子が、その積層方向からの平面視において、前記第1信号線路および前記第2信号線路に挟まれるように配置されており、前記磁化固定層の磁化容易軸が、前記磁気抵抗効果素子の積層面に垂直である。 (1) A magnetoresistive effect device according to one aspect of the present invention connects a first port for inputting a high-frequency signal, a second port for outputting a high-frequency signal, the first port and the second port, A first signal line and a second signal line constituting a differential transmission line; a magnetoresistive effect element connected to each of the first signal line and the second signal line; the first signal line and the second signal line; A DC application terminal connected to the signal line, and the magnetoresistive effect element includes a magnetization fixed layer, a magnetization free layer, and a spacer layer sandwiched between the magnetization fixed layer and the magnetization free layer, respectively. The magnetoresistive effect element is laminated perpendicularly to a plane including the first signal line and the second signal line, and the magnetoresistive element is formed on the first signal line and the second signal line in a plan view from the lamination direction. Arranged to be pinched Are easy magnetization axis of the magnetization fixed layer is perpendicular to the lamination plane of the magnetoresistive element.

(2)本発明の他の一態様に係る磁気抵抗効果デバイスは、高周波信号を入力する第1ポートと、高周波信号を出力する第2ポートと、前記第1ポートと前記第2ポートとを接続し、差動伝送線路を構成する第1信号線路および第2信号線路と、前記第1信号線路、前記第2信号線路のそれぞれに接続された磁気抵抗効果素子と、前記第1信号線路および前記第2信号線路に接続された直流印加端子と、を有し、前記磁気抵抗効果素子が、それぞれ磁化固定層、磁化自由層、前記磁化固定層と前記磁化自由層の間に挟まれたスペーサ層を積層してなり、前記磁化自由層の磁化が、前記第1信号線路および前記第2信号線路を含む平面に垂直な方向の磁場によって強磁性共鳴するように、前記磁気抵抗効果素子が配置されている。 (2) A magnetoresistive effect device according to another aspect of the present invention connects a first port for inputting a high-frequency signal, a second port for outputting a high-frequency signal, and the first port and the second port. A first signal line and a second signal line constituting a differential transmission line; a magnetoresistive effect element connected to each of the first signal line and the second signal line; the first signal line; A DC application terminal connected to the second signal line, and the magnetoresistive element is a magnetization fixed layer, a magnetization free layer, and a spacer layer sandwiched between the magnetization fixed layer and the magnetization free layer, respectively. And the magnetoresistive element is disposed so that the magnetization of the magnetization free layer is ferromagnetically resonated by a magnetic field in a direction perpendicular to a plane including the first signal line and the second signal line. ing.

(3)上記(2)に記載の磁気抵抗効果デバイスにおいて、前記磁気抵抗効果素子が、その積層方向からの平面視において、前記第1信号線路および前記第2信号線路に挟まれるように配置されていることが好ましい。 (3) In the magnetoresistive effect device according to (2), the magnetoresistive effect element is disposed so as to be sandwiched between the first signal line and the second signal line in a plan view from the stacking direction. It is preferable.

(4)上記(3)に記載の磁気抵抗効果デバイスにおいて、前記積層方向からの平面視において、前記第1信号線路に接続された前記磁気抵抗効果素子が、前記第1信号線路との距離、前記第2信号線路との距離が等しくなるように配置されていることが好ましい。 (4) In the magnetoresistive effect device according to (3), in the plan view from the stacking direction, the magnetoresistive effect element connected to the first signal line is a distance from the first signal line, It is preferable that the distance between the second signal line and the second signal line be equal.

(5)上記(3)または(4)のいずれかに記載の磁気抵抗効果デバイスにおいて、前記積層方向からの平面視において、前記第2信号線路に接続された前記磁気抵抗効果素子が、前記第1信号線路との距離、前記第2信号線路との距離が等しくなるように配置されていることが好ましい。 (5) In the magnetoresistive effect device according to any one of (3) and (4), the magnetoresistive effect element connected to the second signal line in the plan view from the stacking direction includes the first It is preferable that the first signal line and the second signal line have the same distance.

(6)上記(1)〜(5)のいずれか一つに記載の磁気抵抗効果デバイスにおいて、前記磁化自由層の磁化の強磁性共鳴周波数を制御する、周波数制御手段を有することが好ましい。 (6) In the magnetoresistive effect device according to any one of (1) to (5), it is preferable that the magnetoresistive device includes a frequency control unit that controls a ferromagnetic resonance frequency of magnetization of the magnetization free layer.

(7)上記(1)〜(6)のいずれか一つに記載の磁気抵抗効果デバイスにおいて、前記第1信号線路に対し、前記磁化自由層の磁化の強磁性共鳴周波数が互いに異なる複数の前記磁気抵抗効果素子が、並列に接続されていることが好ましい。 (7) In the magnetoresistive effect device according to any one of (1) to (6) above, a plurality of the ferromagnetic resonance frequencies of magnetization of the magnetization free layer different from each other with respect to the first signal line. The magnetoresistive elements are preferably connected in parallel.

(8)上記(1)〜(7)のいずれか一つに記載の磁気抵抗効果デバイスにおいて、前記第2信号線路に対し、前記磁化自由層の磁化の強磁性共鳴周波数が互いに異なる複数の前記磁気抵抗効果素子が、並列に接続されていることが好ましい。 (8) In the magnetoresistance effect device according to any one of (1) to (7), a plurality of the ferromagnetic resonance frequencies of magnetization of the magnetization free layer different from each other with respect to the second signal line. The magnetoresistive elements are preferably connected in parallel.

(9)上記(1)〜(6)のいずれか一つに記載の磁気抵抗効果デバイスにおいて、前記第1信号線路に対し、前記磁化自由層の磁化の強磁性共鳴周波数が互いに異なる複数の前記磁気抵抗効果素子が、直列に接続されていることが好ましい。 (9) In the magnetoresistance effect device according to any one of (1) to (6), a plurality of the ferromagnetic resonance frequencies of magnetization of the magnetization free layer different from each other with respect to the first signal line. The magnetoresistive elements are preferably connected in series.

(10)上記(1)〜(6)、(9)のいずれか一つに記載の磁気抵抗効果デバイスにおいて、前記第2信号線路に対し、前記磁化自由層の磁化の強磁性共鳴周波数が互いに異なる複数の前記磁気抵抗効果素子が、直列に接続されていることが好ましい。 (10) In the magnetoresistive effect device according to any one of (1) to (6) and (9) above, the ferromagnetic resonance frequencies of the magnetizations of the magnetization free layer are mutually different with respect to the second signal line. It is preferable that a plurality of different magnetoresistive elements are connected in series.

本発明の磁気抵抗効果デバイスでは、差動伝送線路を構成する第1信号線路、第2信号線路を含む平面の一方の側に、磁気抵抗効果素子が配置され、その積層面が当該平面と垂直となっている。そのため、第1信号線路、第2信号線路にディファレンシャルモード電流が流れた場合、磁気抵抗効果素子に対して積層面に垂直な磁場が印加される。磁化自由層の磁化は、印加された磁場の方向を軸とする歳差運動を行い、ディファレンシャルモード電流の周波数が、磁気抵抗効果素子の共鳴周波数に近い場合に、磁化自由層の磁化と共鳴する。これにより、ディファレンシャルモード電流に対する、磁気抵抗効果素子のインピーダンスが下がる。   In the magnetoresistive effect device of the present invention, the magnetoresistive effect element is arranged on one side of the plane including the first signal line and the second signal line constituting the differential transmission line, and the laminated surface is perpendicular to the plane. It has become. Therefore, when a differential mode current flows through the first signal line and the second signal line, a magnetic field perpendicular to the laminated surface is applied to the magnetoresistive effect element. The magnetization of the magnetization free layer resonates with the magnetization of the magnetization free layer when it precesses around the direction of the applied magnetic field and the frequency of the differential mode current is close to the resonance frequency of the magnetoresistive element. . Thereby, the impedance of the magnetoresistive effect element with respect to the differential mode current is lowered.

一方、第1信号線路、第2信号線路にコモンモード電流が流れた場合、磁気抵抗効果素子に対して積層面に平行な磁場が印加される。この場合、磁化自由層の磁化が、印加された磁場の方向を軸とする歳差運動を行っても、磁化自由層の磁化とは共鳴しにくいため、コモンモード電流に対する磁気抵抗効果素子のインピーダンスが下がらない。したがって、本発明の磁気抵抗効果デバイスでは、差動伝送線路を流れる電流のうち、ディファレンシャルモード電流のみを磁気抵抗効果素子側に流すことができ、その結果として、差動伝送線路に流れるディファレンシャルモード電流を低減させることが可能となる。   On the other hand, when a common mode current flows through the first signal line and the second signal line, a magnetic field parallel to the laminated surface is applied to the magnetoresistive effect element. In this case, even if the magnetization of the magnetization free layer precesses around the direction of the applied magnetic field, the magnetization of the magnetization free layer hardly resonates with the magnetization of the magnetization free layer. Will not go down. Therefore, in the magnetoresistive effect device of the present invention, only the differential mode current among the currents flowing through the differential transmission line can flow to the magnetoresistive effect element side, and as a result, the differential mode current flowing through the differential transmission line. Can be reduced.

本発明の第一実施形態に係る磁気抵抗効果デバイスの斜視図である。It is a perspective view of the magnetoresistive effect device concerning a first embodiment of the present invention. (a)、(b)ディファレンシャルモード電流によって形成される磁場を、模式的に示す図である。It is a figure which shows typically the magnetic field formed of (a), (b) differential mode electric current. (a)、(b)コモンモード電流によって形成される磁場を、模式的に示す図である。(A), (b) It is a figure which shows typically the magnetic field formed with a common mode electric current. ディファレンシャルモード電流、コモンモード電流によって、第一実施形態の磁気抵抗効果素子に印加される磁場を模式的に示す図である。It is a figure which shows typically the magnetic field applied to the magnetoresistive effect element of 1st embodiment by differential mode current and common mode current. 本発明の変形例1に係る磁気抵抗効果デバイスの斜視図である。It is a perspective view of the magnetoresistive effect device which concerns on the modification 1 of this invention. 本発明の変形例2に係る磁気抵抗効果デバイスの斜視図である。It is a perspective view of the magnetoresistive effect device which concerns on the modification 2 of this invention. 本発明の第二実施形態に係る磁気抵抗効果デバイスの斜視図である。It is a perspective view of the magnetoresistive effect device concerning a second embodiment of the present invention. ディファレンシャルモード電流、コモンモード電流によって、第二実施形態の磁気抵抗効果素子に印加される磁場を模式的に示す図である。It is a figure which shows typically the magnetic field applied to the magnetoresistive effect element of 2nd embodiment by differential mode current and common mode current. 本発明の第三実施形態に係る磁気抵抗効果デバイスの斜視図である。It is a perspective view of the magnetoresistive effect device concerning a third embodiment of the present invention. ディファレンシャルモード電流、コモンモード電流によって、第三実施形態の磁気抵抗効果素子に印加される磁場を模式的に示す図である。It is a figure which shows typically the magnetic field applied to the magnetoresistive effect element of 3rd embodiment by differential mode current and common mode current.

以下、本発明について、図を適宜参照しながら詳細に説明する。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等は実際とは異なっていることがある。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、本発明の効果を奏する範囲で適宜変更して実施することが可能である。   Hereinafter, the present invention will be described in detail with appropriate reference to the drawings. In the drawings used in the following description, in order to make the characteristics of the present invention easier to understand, there are cases where the characteristic parts are enlarged for the sake of convenience, and the dimensional ratios and the like of each component are different from actual ones. is there. The materials, dimensions, and the like exemplified in the following description are merely examples, and the present invention is not limited to these, and can be implemented with appropriate modifications within the scope of the effects of the present invention.

<第一実施形態>
図1は、本発明の第一実施形態に係る磁気抵抗効果デバイス100の斜視図である。磁気抵抗効果デバイス100は、主に、高周波信号を入力する第1ポート101と、高周波信号を出力する第2ポート102と、第1ポート101と第2ポート102とを接続し、差動伝送線路103を構成する第1信号線路104および第2信号線路105と、第1信号線路104、第2信号線路105のそれぞれに接続された磁気抵抗効果素子106と、第1信号線路104および第2信号線路105に接続された直流印加端子107と、を有している。
<First embodiment>
FIG. 1 is a perspective view of a magnetoresistive device 100 according to a first embodiment of the present invention. The magnetoresistive effect device 100 mainly connects a first port 101 for inputting a high-frequency signal, a second port 102 for outputting a high-frequency signal, and the first port 101 and the second port 102, and a differential transmission line. 103, the first signal line 104 and the second signal line 105, the magnetoresistive effect element 106 connected to each of the first signal line 104 and the second signal line 105, and the first signal line 104 and the second signal. And a DC application terminal 107 connected to the line 105.

差動伝送線路103は、第1信号線路104を介して第1ポート101と第2ポート102とを直列接続する経路、第2信号線路105を介して第1ポート101と第2ポート102とを直列接続する経路によって構成されている。   The differential transmission line 103 has a path connecting the first port 101 and the second port 102 in series via the first signal line 104, and connects the first port 101 and the second port 102 via the second signal line 105. It is configured by a series connection path.

磁気抵抗効果素子106は、第1信号線路104および第2信号線路105を含む平面Pの一方の側、すなわち、平面Pと交わらない位置に配置されている。ここでの平面Pには、第1信号線路104、第2信号線路105と同程度の厚さの平たい空間も含まれるものとする。複数の磁気抵抗効果素子106が同じ側に揃って配置されている必要はなく、それぞれ、平面Pのどちらか一方の側に配されていればよい。 The magnetoresistive effect element 106 is disposed on one side of the plane P 1 including the first signal line 104 and the second signal line 105, that is, at a position not intersecting with the plane P 1 . Here, the plane P 1 includes a flat space having the same thickness as the first signal line 104 and the second signal line 105. Need not plurality of magnetoresistive elements 106 are arranged aligned on the same side, respectively, it is sufficient arranged on one side of either of the plane P 1.

磁気抵抗効果素子106は、それぞれ磁化固定層108、磁化自由層109、磁化固定層108と磁化自由層109の間に挟まれたスペーサ層110を、第1信号線路104および第2信号線路105を含む平面Pに略垂直に積層してなる。磁気抵抗効果素子106は、磁化自由層109の磁化が、第1信号線路104および第2信号線路105を含む平面Pに垂直な方向の磁場によって、強磁性共鳴するように配置されている。 The magnetoresistive effect element 106 includes a magnetization fixed layer 108, a magnetization free layer 109, a spacer layer 110 sandwiched between the magnetization fixed layer 108 and the magnetization free layer 109, and a first signal line 104 and a second signal line 105. formed by laminating substantially perpendicular to the plane P 1 including. The magnetoresistive element 106 is arranged so that the magnetization of the magnetization free layer 109 is ferromagnetically resonated by a magnetic field in a direction perpendicular to the plane P 1 including the first signal line 104 and the second signal line 105.

磁化固定層108の磁化は、磁化自由層109の磁化より変化しにくく、所定の磁場環境下では一方向に固定される。磁化固定層108の磁化の向きに対して磁化自由層109の磁化の向きが相対的に変化することで、磁気抵抗効果素子101として機能する。   The magnetization of the magnetization fixed layer 108 is less likely to change than the magnetization of the magnetization free layer 109 and is fixed in one direction under a predetermined magnetic field environment. The magnetization direction of the magnetization free layer 109 changes relative to the magnetization direction of the magnetization fixed layer 108, thereby functioning as the magnetoresistive effect element 101.

磁化固定層108の磁化容易軸は、磁気抵抗効果素子106の積層面に略垂直であり、磁化固定層108はこの方向に磁化されている。   The magnetization easy axis of the magnetization fixed layer 108 is substantially perpendicular to the laminated surface of the magnetoresistive effect element 106, and the magnetization fixed layer 108 is magnetized in this direction.

磁化固定層108は、強磁性体材料で構成されており、その磁化方向が実質的に一方向に固定されている。磁化固定層108は、Fe、Co、Ni、NiとFeの合金、FeとCoの合金、またはFeとCoとBの合金などの高スピン分極率材料から構成されることが好ましい。これにより、高い磁気抵抗変化率を得ることができる。また、磁化固定層108は、ホイスラー合金で構成されてもよい。また、磁化固定層108の膜厚は、1〜10nmとすることが好ましい。   The magnetization fixed layer 108 is made of a ferromagnetic material, and its magnetization direction is substantially fixed in one direction. The magnetization fixed layer 108 is preferably made of a high spin polarizability material such as Fe, Co, Ni, an alloy of Ni and Fe, an alloy of Fe and Co, or an alloy of Fe, Co and B. Thereby, a high magnetoresistance change rate can be obtained. The magnetization fixed layer 108 may be made of a Heusler alloy. The thickness of the magnetization fixed layer 108 is preferably 1 to 10 nm.

磁化固定層108の磁化固定方法は、特に限定されない。例えば、磁化固定層108の磁化を固定するために、磁化固定層108に接するように反強磁性層を付加してもよい。また、結晶構造、形状などに起因する磁気異方性を利用して、磁化固定層108の磁化を固定してもよい。反強磁性層には、FeO、CoO、NiO、CuFeS、IrMn、FeMn、PtMn、CrまたはMnなどを用いることができる。 The magnetization pinning method of the magnetization pinned layer 108 is not particularly limited. For example, an antiferromagnetic layer may be added so as to be in contact with the magnetization fixed layer 108 in order to fix the magnetization of the magnetization fixed layer 108. Further, the magnetization of the magnetization fixed layer 108 may be fixed using magnetic anisotropy due to the crystal structure, shape, or the like. For the antiferromagnetic layer, FeO, CoO, NiO, CuFeS 2 , IrMn, FeMn, PtMn, Cr, Mn, or the like can be used.

磁化自由層109は、外部磁場もしくはスピン偏極電子によって、その磁化の方向が変化可能な強磁性体材料で構成されている。   The magnetization free layer 109 is made of a ferromagnetic material whose magnetization direction can be changed by an external magnetic field or spin-polarized electrons.

磁化自由層109は、磁気抵抗効果素子106の積層方向Lと垂直な面内方向に、磁化容易軸を有する場合の材料として、CoFe、CoFeB、CoFeSi、CoMnGe、CoMnSiまたはCoMnAlなどを用いることができ、磁化自由層109の積層方向Lに磁化容易軸を有する場合の材料として、Co、CoCr系合金、Co多層膜、CoCrPt系合金、FePt系合金、希土類を含むSmCo系合金またはTbFeCo合金などを用いることができる。また、磁化自由層109は、ホイスラー合金で構成されてもよい。   For the magnetization free layer 109, CoFe, CoFeB, CoFeSi, CoMnGe, CoMnSi, CoMnAl, or the like can be used as a material having an easy axis in the in-plane direction perpendicular to the stacking direction L of the magnetoresistive element 106. Co, CoCr-based alloy, Co multilayer film, CoCrPt-based alloy, FePt-based alloy, SmCo-based alloy containing rare earth, TbFeCo alloy, or the like is used as a material when the magnetization free layer 109 has an easy axis in the stacking direction L. be able to. Moreover, the magnetization free layer 109 may be made of a Heusler alloy.

磁化自由層109の厚さは、0.5〜20nm程度とすることが好ましい。また、磁化自由層109とスペーサ層110との間には、高スピン分極率材料を挿入しても良い。高スピン分極率材料を挿入することによって、高い磁気抵抗変化率を得ることが可能となる。   The thickness of the magnetization free layer 109 is preferably about 0.5 to 20 nm. Further, a high spin polarizability material may be inserted between the magnetization free layer 109 and the spacer layer 110. By inserting a high spin polarizability material, a high magnetoresistance change rate can be obtained.

高スピン分極率材料としては、CoFe合金またはCoFeB合金等が挙げられる。CoFe合金またはCoFeB合金いずれの膜厚も0.2〜1.0nm程度とすることが好ましい。   Examples of the high spin polarizability material include a CoFe alloy and a CoFeB alloy. The film thickness of either the CoFe alloy or the CoFeB alloy is preferably about 0.2 to 1.0 nm.

スペーサ層110には、非磁性の材料を用いることが好ましい。スペーサ層110は、導電体、絶縁体もしくは半導体によって構成される層、または、絶縁体中に導体によって構成される通電点を含む層によって構成されている。   The spacer layer 110 is preferably made of a nonmagnetic material. The spacer layer 110 is composed of a layer formed of a conductor, an insulator, or a semiconductor, or a layer including a conduction point formed of a conductor in the insulator.

例えば、スペーサ層110が絶縁体によって構成される場合は、磁気抵抗効果素子106はトンネル磁気抵抗(TMR:Tunneling Magnetoresistance)素子となり、スペーサ層110が金属によって構成される場合は巨大磁気抵抗(GMR:Giant Magnetoresistance)素子となる。   For example, when the spacer layer 110 is made of an insulator, the magnetoresistive element 106 is a tunneling magnetoresistive (TMR) element, and when the spacer layer 110 is made of metal, a giant magnetoresistance (GMR: It becomes a Giant Magnetometer (element).

スペーサ層110として絶縁材料を適用する場合、AlまたはMgO等の絶縁材料を用いることができる。磁化固定層108と磁化自由層109との間にコヒーレントトンネル効果が発現するように、スペーサ層110の厚さを調整することで高い磁気抵抗変化率が得られる。TMR効果を効率よく利用するためには、スペーサ層110の厚さは、0.5〜3.0nm程度であることが好ましい。 When an insulating material is used for the spacer layer 110, an insulating material such as Al 2 O 3 or MgO can be used. A high magnetoresistance change rate can be obtained by adjusting the thickness of the spacer layer 110 so that a coherent tunnel effect is developed between the magnetization fixed layer 108 and the magnetization free layer 109. In order to efficiently use the TMR effect, the thickness of the spacer layer 110 is preferably about 0.5 to 3.0 nm.

スペーサ層110が導電材料によって構成される場合、Cu、Ag、Au又はRu等の導電材料を用いることができる。GMR効果を効率よく利用するためには、スペーサ層110の厚さは、0.5〜3.0nm程度であることが好ましい。   When the spacer layer 110 is made of a conductive material, a conductive material such as Cu, Ag, Au, or Ru can be used. In order to efficiently use the GMR effect, the thickness of the spacer layer 110 is preferably about 0.5 to 3.0 nm.

スペーサ層110が半導体によって構成される場合、ZnO、In、SnO、ITO、GaOx又はGa2Ox等の材料を用いることができる。この場合、スペーサ層110の厚さは、1.0〜4.0nm程度であることが好ましい。 When the spacer layer 110 is made of a semiconductor, a material such as ZnO, In 2 O 3 , SnO 2 , ITO, GaOx, or Ga2Ox can be used. In this case, the thickness of the spacer layer 110 is preferably about 1.0 to 4.0 nm.

スペーサ層110として、絶縁体中の導体によって構成される通電点を含む層を適用する場合、AlまたはMgOによって構成される絶縁体中に、CoFe、CoFeB、CoFeSi、CoMnGe、CoMnSi、CoMnAl、Fe、Co、Au、Cu、AlまたはMgなどの導体によって構成される通電点を含む構造とすることが好ましい。この場合、スペーサ層110の厚さは、0.5〜2.0nm程度であることが好ましい。 When a layer including a conduction point constituted by a conductor in an insulator is applied as the spacer layer 110, an insulator constituted by Al 2 O 3 or MgO includes CoFe, CoFeB, CoFeSi, CoMnGe, CoMnSi, and CoMnAl. , Fe, Co, Au, Cu, Al, or a conductor including a conduction point constituted by a conductor such as Mg is preferable. In this case, the thickness of the spacer layer 110 is preferably about 0.5 to 2.0 nm.

また、上部電極111と磁気抵抗効果素子106との間、および下部電極112と磁気抵抗効果素子106との間には、キャップ層、シード層またはバッファー層が配設されていてもよい。キャップ層、シード層またはバッファー層としては、Ru、Ta、Cu、Crまたはこれらの積層膜などが挙げられ、これらの層の膜厚は2〜10nm程度とすることが好ましい。   In addition, a cap layer, a seed layer, or a buffer layer may be provided between the upper electrode 111 and the magnetoresistive effect element 106 and between the lower electrode 112 and the magnetoresistive effect element 106. Examples of the cap layer, seed layer, or buffer layer include Ru, Ta, Cu, Cr, or a laminated film thereof. The thickness of these layers is preferably about 2 to 10 nm.

なお、磁気抵抗効果素子106の大きさは、磁気抵抗効果素子106の平面視形状が長方形(正方形を含む)の場合、長辺を100nm程度、或いは100nm以下にすることが好ましい。また、磁気抵抗効果素子106の平面視形状が長方形ではない場合は、磁気抵抗効果素子106の平面視形状に最小の面積で外接する長方形の長辺を、磁気抵抗効果素子106の長辺と定義する。長辺が100nm程度と小さい場合、磁化自由層109の磁区の単磁区化が可能となり、高効率なスピントルク共鳴現象の実現が可能となる。ここで、「平面視形状」とは、磁気抵抗効果素子を構成する各層の積層方向Lに垂直な平面で見た形状のことである。   The size of the magnetoresistive element 106 is preferably about 100 nm or less than 100 nm when the planar shape of the magnetoresistive element 106 is rectangular (including a square). When the planar view shape of the magnetoresistive effect element 106 is not rectangular, the long side of the rectangle circumscribing the planar view shape of the magnetoresistive effect element 106 with the minimum area is defined as the long side of the magnetoresistive effect element 106. To do. When the long side is as small as about 100 nm, the magnetic domain of the magnetization free layer 109 can be made into a single domain, and a highly efficient spin torque resonance phenomenon can be realized. Here, the “planar shape” is a shape viewed in a plane perpendicular to the stacking direction L of each layer constituting the magnetoresistive effect element.

磁気抵抗効果素子101への通電性を高める上で、磁気抵抗効果素子106の両端に、電極が設けられていることが好ましい。ここでは、磁気抵抗効果素子106の積層方向Lにおいて、上端に設けられた電極を上部電極111、下端に設けられた電極を下部電極112と呼ぶ。上部電極111および下部電極112は、一対の電極としての役割を担い、磁気抵抗効果素子106を構成する各層の積層方向Lに、磁気抵抗効果素子106を介して配設されている。つまり、上部電極111および下部電極112は、信号(電流)を磁気抵抗効果素子106に対して、磁気抵抗効果素子106を構成する各層の面と交差する方向、例えば、磁気抵抗効果素子106を構成する各層の面に対して垂直な方向(積層方向)に流すための一対の電極としての機能を有している。上部電極111および下部電極112の材料としては、例えば、Ta、Cu、Au、AuCu、Ru、Al等の導電性を有するものを用いることができる。   In order to improve the electrical conductivity to the magnetoresistive effect element 101, it is preferable that electrodes are provided at both ends of the magnetoresistive effect element 106. Here, in the stacking direction L of the magnetoresistive effect element 106, the electrode provided at the upper end is referred to as the upper electrode 111, and the electrode provided at the lower end is referred to as the lower electrode 112. The upper electrode 111 and the lower electrode 112 serve as a pair of electrodes, and are disposed via the magnetoresistive effect element 106 in the stacking direction L of each layer constituting the magnetoresistive effect element 106. That is, the upper electrode 111 and the lower electrode 112 constitute a signal (current) in a direction intersecting the surface of each layer constituting the magnetoresistive effect element 106 with respect to the magnetoresistive effect element 106, for example, the magnetoresistive effect element 106. It functions as a pair of electrodes for flowing in a direction (stacking direction) perpendicular to the surface of each layer. As a material of the upper electrode 111 and the lower electrode 112, for example, a conductive material such as Ta, Cu, Au, AuCu, Ru, or Al can be used.

磁気抵抗効果素子106は、一端(磁化自由層109側)が、上部電極111を介して、第1信号線路104または第2信号線路105のいずれかに電気的に接続され、他端(磁化固定層108側)が、下部電極112を介して、グラウンド115に電気的に接続されている。磁気抵抗効果素子106は、第1信号線路104、第2信号線路105のそれぞれに、第2のポート102に対して並列になるように接続されていることが好ましい。   One end (magnetization free layer 109 side) of the magnetoresistive effect element 106 is electrically connected to either the first signal line 104 or the second signal line 105 via the upper electrode 111, and the other end (magnetization fixed). The layer 108 side) is electrically connected to the ground 115 through the lower electrode 112. The magnetoresistive effect element 106 is preferably connected to each of the first signal line 104 and the second signal line 105 so as to be parallel to the second port 102.

グラウンド115は、基準電位として機能する。差動伝送線路103とグラウンド115との形状は、マイクロストリップライン(MSL)型やコプレーナウェーブガイド(CPW)型に規定することが好ましい。マイクロストリップライン形状やコプレーナウェーブガイド形状を設計する際、差動伝送線路103の特性インピーダンスと回路系のインピーダンスが等しくなるように第1信号線路104、第2信号線路105の信号線幅やグラウンド間距離を設計することにより、伝送損失の少ない差動伝送線路とすることが可能となる。   The ground 115 functions as a reference potential. The shapes of the differential transmission line 103 and the ground 115 are preferably defined as a microstrip line (MSL) type or a coplanar waveguide (CPW) type. When designing a microstrip line shape or a coplanar waveguide shape, the signal line widths of the first signal line 104 and the second signal line 105 and the distance between the ground so that the characteristic impedance of the differential transmission line 103 is equal to the impedance of the circuit system. By designing the distance, a differential transmission line with little transmission loss can be obtained.

直流印加端子107は、第1信号線路104、第2信号線路105のそれぞれにおいて、磁気抵抗効果素子106と第1のポート101との間に接続されている。直流印加端子107は、電源113に接続され、磁気抵抗効果素子101の積層方向Lに直流電流または直流電圧を印加する。本明細書において直流電流とは、時間によって方向が変化しない電流であり、時間によって大きさが変化する電流を含む。また、直流電圧とは、時間によって方向が変化しない電圧であり、時間によって大きさが変化する電圧も含む。電源113は直流電流源であってもよく、直流電圧源であってもよい。   The DC application terminal 107 is connected between the magnetoresistive effect element 106 and the first port 101 in each of the first signal line 104 and the second signal line 105. The DC application terminal 107 is connected to the power supply 113 and applies a DC current or a DC voltage in the stacking direction L of the magnetoresistive effect element 101. In this specification, the direct current is a current whose direction does not change with time, and includes a current whose magnitude changes with time. The DC voltage is a voltage whose direction does not change with time, and includes a voltage whose magnitude changes with time. The power source 113 may be a direct current source or a direct current voltage source.

直流印加端子107に電源113が接続されることで、磁気抵抗効果素子106に直流電流を印加することが可能になる。図1に示す磁気抵抗効果デバイス100では、磁気抵抗効果素子106に、磁化自由層109から磁化固定層108の方向に流れる直流電流が印加される。また、直流印加端子107と電源113との間に、高周波信号をカットするための、チョークコイルまたは抵抗素子が直列に接続されてもよい。   By connecting the power supply 113 to the DC application terminal 107, it becomes possible to apply a DC current to the magnetoresistive element 106. In the magnetoresistance effect device 100 shown in FIG. 1, a direct current flowing in the direction from the magnetization free layer 109 to the magnetization fixed layer 108 is applied to the magnetoresistance effect element 106. Further, a choke coil or a resistance element for cutting a high-frequency signal may be connected in series between the DC application terminal 107 and the power supply 113.

磁気抵抗効果素子106の近傍に、磁気抵抗効果素子106に対して磁場を印加する磁場印加機構114が配設されていてもよい。磁場印加機構114としては、電圧もしくは電流のいずれかにより、印加磁場強度を可変制御できる電磁石型、あるいはストリップライン型等で構成されるものを用いることができる。また、磁場印加機構114としては、電磁石型あるいはストリップライン型と一定の磁場のみを供給する、永久磁石との組み合わせによって構成されるものを用いてもよい。磁場印加機構114は、磁気抵抗効果素子106に対して磁場を印加することによって、スピントルク共鳴を誘起することができ、さらに、印加する磁場を変化させることによって、スピントルク共鳴周波数を調整することができる。つまり、磁場印加機構114は、スピントルク共鳴の周波数制御手段としての機能を有している。   A magnetic field application mechanism 114 that applies a magnetic field to the magnetoresistive effect element 106 may be provided in the vicinity of the magnetoresistive effect element 106. As the magnetic field application mechanism 114, an electromagnet type capable of variably controlling the applied magnetic field intensity by either voltage or current, a stripline type, or the like can be used. Further, as the magnetic field application mechanism 114, a mechanism constituted by a combination of an electromagnet type or stripline type and a permanent magnet that supplies only a fixed magnetic field may be used. The magnetic field application mechanism 114 can induce spin torque resonance by applying a magnetic field to the magnetoresistive effect element 106, and further adjust the spin torque resonance frequency by changing the applied magnetic field. Can do. That is, the magnetic field application mechanism 114 has a function as a frequency control means for spin torque resonance.

ここで、高周波信号の影響によって磁気抵抗効果素子106に発生する、スピントルク共鳴現象(強磁性共鳴現象)について説明する。   Here, the spin torque resonance phenomenon (ferromagnetic resonance phenomenon) generated in the magnetoresistive effect element 106 due to the influence of the high frequency signal will be described.

磁気抵抗効果素子106に磁場を印加すると同時に、磁気抵抗効果素子106に固有のスピントルク共鳴周波数(強磁性共鳴周波数)と同じ周波数の高周波信号を入力すると、磁化自由層109の磁化がスピントルク共鳴周波数で振動する。この現象をスピントルク共鳴現象と呼ぶ。磁気抵抗効果素子106の素子抵抗値は、磁化固定層108と磁化自由層109との磁化の相対角で決まる。そのため、スピントルク共鳴時の磁気抵抗効果素子106の抵抗値は、磁化自由層109の磁化の振動に伴い、周期的に変化する。つまり、磁気抵抗効果素子106は、スピントルク共鳴周波数で抵抗値が周期的に変化する抵抗振動素子として取り扱うことができる。さらに、抵抗振動素子にスピントルク共鳴周波数と同じ周波数の高周波信号を入力すると、それぞれの位相が同期し、この高周波信号に対するインピーダンスは減少する。つまり、磁気抵抗効果素子106は、スピントルク共鳴現象により、スピントルク共鳴周波数で高周波信号のインピーダンスが低減する抵抗素子として取り扱うことができる。また、磁気抵抗効果素子106に印加される磁場が強くなるにつれて、スピントルク共鳴周波数は高くなる。   When a magnetic field is applied to the magnetoresistive effect element 106 and at the same time a high frequency signal having the same frequency as the intrinsic spin torque resonance frequency (ferromagnetic resonance frequency) is input to the magnetoresistive effect element 106, the magnetization of the magnetization free layer 109 becomes spin torque resonance. Vibrates at frequency. This phenomenon is called a spin torque resonance phenomenon. The element resistance value of the magnetoresistive effect element 106 is determined by the relative angle of magnetization between the magnetization fixed layer 108 and the magnetization free layer 109. Therefore, the resistance value of the magnetoresistive effect element 106 at the time of spin torque resonance periodically changes with the vibration of magnetization of the magnetization free layer 109. That is, the magnetoresistive effect element 106 can be handled as a resistance vibration element whose resistance value periodically changes at the spin torque resonance frequency. Furthermore, when a high frequency signal having the same frequency as the spin torque resonance frequency is input to the resistance vibration element, the respective phases are synchronized, and the impedance to the high frequency signal is reduced. That is, the magnetoresistive effect element 106 can be handled as a resistance element that reduces the impedance of the high-frequency signal at the spin torque resonance frequency due to the spin torque resonance phenomenon. Further, as the magnetic field applied to the magnetoresistive element 106 becomes stronger, the spin torque resonance frequency becomes higher.

また、スピントルク共鳴時に磁気抵抗効果素子106に直流電流が印加されることにより、スピントルクが増加して、振動する抵抗値の振幅が増加する。振動する抵抗値の振幅が増加することにより、磁気抵抗効果素子106の素子インピーダンスの変化量が増加する。また、印加される直流電流の電流密度が大きくなるにつれて、スピントルク共鳴周波数は低くなる。したがって、磁気抵抗効果素子106のスピントルク共鳴周波数は、磁場印加機構114からの磁場を調整するか、直流印加端子107からの印加直流電流を調整することにより、制御することができる。   Further, when a direct current is applied to the magnetoresistive effect element 106 at the time of spin torque resonance, the spin torque is increased and the amplitude of the oscillating resistance value is increased. As the amplitude of the oscillating resistance value increases, the amount of change in the element impedance of the magnetoresistive effect element 106 increases. Further, as the current density of the applied direct current increases, the spin torque resonance frequency decreases. Therefore, the spin torque resonance frequency of the magnetoresistive effect element 106 can be controlled by adjusting the magnetic field from the magnetic field application mechanism 114 or adjusting the applied DC current from the DC application terminal 107.

スピントルク共鳴現象により、第1ポート101から入力された高周波信号の高周波成分の中で磁気抵抗効果素子106のスピントルク共鳴周波数と一致する、もしくはスピントルク共鳴周波数の近傍の周波数成分は、低インピーダンス状態の磁気抵抗効果素子106を通過して、グラウンド115に流れるため、第2ポート102に出力されにくくなる。つまり、磁気抵抗効果デバイス100は、スピントルク共鳴周波数の近傍の周波数帯域が遮断帯域となる、高周波フィルタの機能を有する。   Due to the spin torque resonance phenomenon, the frequency components that coincide with the spin torque resonance frequency of the magnetoresistive effect element 106 in the high frequency components of the high frequency signal input from the first port 101 are low impedance. Since it passes through the magnetoresistive effect element 106 in the state and flows to the ground 115, it is difficult to output to the second port 102. That is, the magnetoresistive effect device 100 has a function of a high frequency filter in which a frequency band near the spin torque resonance frequency is a cutoff band.

図2(a)は、差動伝送線路103を構成する略平行な第1信号線路104、第2信号線路105のそれぞれに、大きさが同じで互いに反対方向の電流(ディファレンシャルモード電流)が流れている場合に、磁気抵抗効果素子106に印加される磁場について説明する図である。ここでは、第1信号線路104には手前から奥に向かって、第2信号線路105には奥から手前に向かって、それぞれ高周波電流が流れる場合を想定している。   In FIG. 2A, currents (differential mode currents) of the same magnitude and in opposite directions flow through the substantially parallel first signal line 104 and second signal line 105 constituting the differential transmission line 103. It is a figure explaining the magnetic field applied to the magnetoresistive effect element 106 in the case of being. Here, it is assumed that a high-frequency current flows through the first signal line 104 from the front to the back and through the second signal line 105 from the back to the front.

このとき、図2(a)に示すように、第1信号線路104に流れる高周波電流によって発生する磁場H(実線の矢印で表示)は、第1信号線路104を中心軸として、手前側から見て時計回りの方向に、同心円状に磁力線を形成する。一方、第2信号線路105に流れる高周波電流によって発生する磁場H(破線の矢印で表示)は、第2信号線路105を中心軸として、手前側から見て反時計回りの方向に、同心円状に磁力線を形成する。磁場H、Hは、それぞれの中心軸から遠ざかるにつれて小さくなってゆく。 At this time, as shown in FIG. 2A, the magnetic field H 1 generated by the high-frequency current flowing in the first signal line 104 (indicated by a solid arrow) is from the front side with the first signal line 104 as the central axis. Concentric lines of magnetic force are formed in the clockwise direction as viewed. On the other hand, the magnetic field H 2 generated by the high-frequency current flowing in the second signal line 105 (indicated by a dashed arrow) is concentric in the counterclockwise direction when viewed from the front side with the second signal line 105 as the central axis. Magnetic field lines are formed on the surface. The magnetic fields H 1 and H 2 become smaller as the distance from the central axis increases.

図2(a)において、一点鎖線で囲んだ各位置に発生する磁場H、Hを合成し、合成磁場H(太実線の矢印で表示)として図2(b)に示す。 In FIG. 2A, the magnetic fields H 1 and H 2 generated at the respective positions surrounded by the alternate long and short dash line are synthesized and shown as a synthesized magnetic field H 3 (indicated by a thick solid arrow) in FIG.

図3(a)は、差動伝送線路103を構成する略平行な第1信号線路104、第2信号線路105のそれぞれに、大きさが同じで互いに同じ方向の電流(コモンモード電流)が流れている場合に、磁気抵抗効果素子106に印加される磁場について説明する図である。ここでは、第1信号線路104、105のいずれにも、手前から奥に向かって高周波電流が流れる場合を想定している。   In FIG. 3A, currents (common mode currents) having the same magnitude and the same direction flow through the substantially parallel first signal line 104 and second signal line 105 constituting the differential transmission line 103. It is a figure explaining the magnetic field applied to the magnetoresistive effect element 106 in the case of being. Here, it is assumed that a high-frequency current flows through the first signal lines 104 and 105 from the front toward the back.

このとき、図3(a)に示すように、第1信号線路104に流れる高周波電流によって発生する磁場H(実線の矢印で表示)は、第1信号線路104を中心軸として、手前側から見て時計回りの方向に、同心円状に磁力線を形成する。また、第2信号線路105に流れる高周波電流によって発生する磁場H(破線の矢印で表示)は、第2信号線路105を中心軸として、手前側から見て時計回りの方向に、同心円状に磁力線を形成する。磁場H、Hは、それぞれの中心軸から遠ざかるにつれて小さくなってゆく。 At this time, as shown in FIG. 3A, the magnetic field H 4 (indicated by a solid arrow) generated by the high-frequency current flowing in the first signal line 104 is from the front side with the first signal line 104 as the central axis. Concentric lines of magnetic force are formed in the clockwise direction as viewed. In addition, the magnetic field H 5 (indicated by a dashed arrow) generated by the high-frequency current flowing in the second signal line 105 is concentric with the second signal line 105 as the central axis in the clockwise direction when viewed from the front side. Form magnetic field lines. The magnetic fields H 4 and H 5 become smaller as the distance from the central axis increases.

図3(a)において、一点鎖線で囲んだ各位置に発生する磁場H、Hを合成し、合成磁場H(太実線の矢印で表示)として図3(b)に示す。 In FIG. 3A, the magnetic fields H 4 and H 5 generated at the respective positions surrounded by the alternate long and short dash line are synthesized and shown as a synthesized magnetic field H 6 (indicated by a thick solid arrow) in FIG.

図4は、差動伝送線路103を構成する略平行な第1信号線路104、第2信号線路105のそれぞれに、ディファレンシャルモード電流およびコモンモード電流が流れている場合に、磁気抵抗効果素子106に印加される磁場について説明する図である。磁気抵抗効果素子106は、その積層方向Lが、第1信号線路104、第2信号線路105を含む平面Pと略垂直となるように配置されるものとする。   FIG. 4 shows the magnetoresistive effect element 106 when the differential mode current and the common mode current flow through the substantially parallel first signal line 104 and second signal line 105 constituting the differential transmission line 103. It is a figure explaining the applied magnetic field. The magnetoresistive effect element 106 is arranged so that the stacking direction L is substantially perpendicular to the plane P including the first signal line 104 and the second signal line 105.

ディファレンシャルモード電流によって発生する合成磁場H(実線の矢印で表示)は、図2(b)にも示したように、第一信号線路104の周りには時計回りの方向に磁力線を形成し、第二信号線路105の周りには反時計回りの方向に磁力線を形成する。 As shown in FIG. 2B, the synthetic magnetic field H 3 generated by the differential mode current (indicated by a solid arrow) forms magnetic lines of force around the first signal line 104 in the clockwise direction. Magnetic field lines are formed around the second signal line 105 in a counterclockwise direction.

これに対し、コモンモード電流によって発生する合成磁場H(破線の矢印で表示)は、図3(b)にも示したように、第1信号線路104および第2信号線路105を中心とし、その周りに時計回りの方向に磁力線を形成する。 On the other hand, the synthetic magnetic field H 6 generated by the common mode current (indicated by a dashed arrow) is centered on the first signal line 104 and the second signal line 105 as shown in FIG. Magnetic field lines are formed around it in a clockwise direction.

磁気抵抗効果素子106に印加される磁場H、Hの大きさ、向きは、第1信号線路104、第2信号線路105との相対的な位置関係によって決まる。磁気抵抗効果素子106が、平面P上(平面Pと交わる位置)にある場合、磁気抵抗効果素子106には、ディファレンシャルモード電流、コモンモード電流によって発生するそれぞれの磁場が、いずれも平面Pにほぼ垂直な方向に印加される。 The magnitudes and directions of the magnetic fields H 3 and H 6 applied to the magnetoresistive effect element 106 are determined by the relative positional relationship between the first signal line 104 and the second signal line 105. When the magnetoresistive effect element 106 is on the plane P 1 (a position intersecting the plane P 1 ), the magnetoresistive effect element 106 receives the respective magnetic fields generated by the differential mode current and the common mode current in the plane P 1. 1 is applied in a direction substantially perpendicular to 1 .

さらに、平面P上において、第1信号線路104と第2信号線路105とで挟まれた領域Rでは、コモンモード電流が流れることによって、第1信号線路104の周りに発生する磁場の向きと、第2信号線路105の周りに発生する磁場の向きとがほぼ反対になる。そのため、この領域Rにおける、コモンモード電流による合成磁場はゼロに近い値となる。したがって、磁気抵抗効果素子106を領域Rに配置した場合、磁気抵抗効果素子106に対して、ディファレンシャルモード電流による磁場のみが印加される。 Furthermore, in the region R sandwiched between the first signal line 104 and the second signal line 105 on the plane P 1 , the direction of the magnetic field generated around the first signal line 104 due to the flow of the common mode current The direction of the magnetic field generated around the second signal line 105 is almost opposite. Therefore, the synthetic magnetic field by the common mode current in this region R becomes a value close to zero. Therefore, when the magnetoresistive effect element 106 is arranged in the region R, only the magnetic field due to the differential mode current is applied to the magnetoresistive effect element 106.

磁気抵抗効果素子106が平面Pの一方の側に配置されている場合、コモンモード電流によって磁気抵抗効果素子106に印加される磁場には、平面Pに平行な成分が含まれる。コモンモード電流による平面Pに平行な成分の磁場は、領域Rと重なる位置、すなわち、磁気抵抗効果素子106の積層方向Lからの平面視において、第1信号線路104および第2信号線路105に挟まれる位置において、大きい値を示す。 If the magnetoresistance effect element 106 is disposed on one side of the plane P 1, the magnetic field applied to the magneto-resistance effect element 106 by the common mode current, it includes a component parallel to the plane P 1. The magnetic field of the component parallel to the plane P 1 due to the common mode current is applied to the first signal line 104 and the second signal line 105 in a position overlapping the region R, that is, in a plan view from the stacking direction L of the magnetoresistance effect element 106. A large value is indicated at the sandwiched position.

さらに、領域Rのうち、第1信号線路104と第2信号線路105との中間点(中間線)Rにおいて、平面Pと略直交する平面P上(平面Pと交わる位置)に磁気抵抗効果素子106がある場合、当該磁場はより大きい値を示す。また、当該磁場は、中間点Rから平面Pに垂直な方向に離間した所定の領域において、特に大きい値を示す。 Further, in the region R, an intermediate point (intermediate line) R 1 between the first signal line 104 and the second signal line 105 is on a plane P 2 (a position intersecting with the plane P 2 ) substantially orthogonal to the plane P 1. When there is the magnetoresistive effect element 106, the magnetic field shows a larger value. In addition, the magnetic field has a particularly large value in a predetermined region separated from the intermediate point R 1 in a direction perpendicular to the plane P 1 .

ディファレンシャルモード電流によって、磁気抵抗効果素子106に印加される磁場のうち、平面Pに垂直な成分は、平面P上において大きい値を示し、平面Pから離れるにつれて小さくなる。 The differential mode currents, among the magnetic field applied to the magnetoresistive element 106, the component perpendicular to the plane P 1 indicates a large value on a plane P 2, decreases with increasing distance from the plane P 2.

以上のように、本実施形態に係る磁気抵抗効果デバイス100では、差動伝送線路103を構成する第1信号線路104、第2信号線路105を含む平面Pの一方の側に、磁気抵抗効果素子106が配置され、その積層面が当該平面Pと平行となっている。 As described above, in the magnetoresistive effect device 100 according to the present embodiment, the magnetoresistive effect is provided on one side of the plane P 1 including the first signal line 104 and the second signal line 105 constituting the differential transmission line 103. element 106 is arranged, the lamination surface is parallel with the plane P 1.

そのため、第1信号線路104、第2信号線路105にディファレンシャルモード電流が流れた場合、磁気抵抗効果素子106に対して積層面に垂直な磁場が印加される。磁化自由層109の磁化は、印加された磁場の方向を軸とする歳差運動を行い、ディファレンシャルモード電流の周波数が、磁気抵抗効果素子106の共鳴周波数に近い場合に、磁化自由層109の磁化と共鳴する。これにより、ディファレンシャルモード電流に対する、磁気抵抗効果素子106のインピーダンスが下がる。   Therefore, when a differential mode current flows through the first signal line 104 and the second signal line 105, a magnetic field perpendicular to the laminated surface is applied to the magnetoresistive effect element 106. The magnetization of the magnetization free layer 109 undergoes precession about the direction of the applied magnetic field and the frequency of the differential mode current is close to the resonance frequency of the magnetoresistive effect element 106. Resonates with. Thereby, the impedance of the magnetoresistive effect element 106 with respect to the differential mode current is lowered.

一方、第1信号線路104、第2信号線路105にコモンモード電流が流れた場合、磁気抵抗効果素子106に対して積層面に平行な磁場が印加される。この場合、磁化自由層109の磁化が、印加された磁場の方向を軸とする歳差運動を行っても、積層面に垂直な磁化自由層109の磁化とは共鳴しにくいため、コモンモード電流に対する磁気抵抗効果素子106のインピーダンスが下がらない。   On the other hand, when a common mode current flows through the first signal line 104 and the second signal line 105, a magnetic field parallel to the laminated surface is applied to the magnetoresistive effect element 106. In this case, the magnetization of the magnetization free layer 109 hardly resonates with the magnetization of the magnetization free layer 109 perpendicular to the laminated surface even if precession about the direction of the applied magnetic field is performed. Therefore, the impedance of the magnetoresistive effect element 106 does not decrease.

したがって、本実施形態に係る磁気抵抗効果デバイス100では、差動伝送線路103を流れる電流のうち、ディファレンシャルモード電流のみを磁気抵抗効果素子106側に流すことができ、その結果として、差動伝送線路103に流れるディファレンシャルモード電流を低減させることが可能となる。つまり、本実施形態の磁気抵抗効果デバイス100は、所定の周波数(共鳴周波数)近傍のディファレンシャルモード電流を選択的に遮断するフィルタとしての機能を有する。   Therefore, in the magnetoresistive effect device 100 according to the present embodiment, only the differential mode current among the currents flowing through the differential transmission line 103 can be passed to the magnetoresistive effect element 106 side. As a result, the differential transmission line It becomes possible to reduce the differential mode current flowing through the transistor 103. That is, the magnetoresistive effect device 100 of this embodiment has a function as a filter that selectively cuts off a differential mode current in the vicinity of a predetermined frequency (resonance frequency).

本実施形態の磁気抵抗効果デバイス100によれば、ディファレンシャルモード電流を一旦遮断することができるため、コモンモード電流を低減させる対策を立てる上で、特定の信号線路において、現状としてコモンモード電流がどの程度流れるかについて、定量的に把握することが可能となる。   According to the magnetoresistive effect device 100 of the present embodiment, since the differential mode current can be temporarily interrupted, in order to take measures to reduce the common mode current, the current state of the common mode current in a specific signal line is determined. It is possible to grasp quantitatively whether or not it flows to a certain extent.

本実施形態に係る磁気抵抗効果デバイス100を動作させる上で、磁気抵抗効果素子(フィルタ素子)106に流れる電流のうち、ディファレンシャルモード電流の割合を高くし、かつコモンモード電流の割合を低くすることが好ましい。そうした観点から、ディファレンシャルモード電流による磁場は、強磁性共鳴が起きやすくなるように、積層面に垂直に、できるだけ多く印加されることが好ましい。また、コモンモード電流による磁場は、強磁性共鳴が起きにくくなるように、積層面に平行にできるだけ多く印加されることが好ましい。したがって、磁気抵抗効果素子106は、具体的には、第1信号線路104と第2信号線路105に挟まれた領域Rと重なる位置に配置されていることが好ましく、領域Rのうち、第1信号線路104と第2信号線路105との中間点Rと重なる位置に配置されていれば、より好ましい。 In operating the magnetoresistive effect device 100 according to the present embodiment, among the current flowing through the magnetoresistive effect element (filter element) 106, the ratio of the differential mode current is increased and the ratio of the common mode current is decreased. Is preferred. From such a point of view, it is preferable to apply as much of the magnetic field by the differential mode current as possible perpendicular to the laminated surface so that ferromagnetic resonance is likely to occur. Further, it is preferable to apply as much of the magnetic field by the common mode current as possible in parallel to the laminated surface so that ferromagnetic resonance does not easily occur. Therefore, specifically, the magnetoresistive effect element 106 is preferably disposed at a position overlapping the region R sandwiched between the first signal line 104 and the second signal line 105, and the first portion of the region R is It is arranged at a midpoint R 1 and position overlapping the signal line 104 and the second signal line 105, more preferred.

つまり、積層方向Lからの平面視において、第1信号線路104に接続された磁気抵抗効果素子106、第2信号線路に接続された磁気抵抗効果素子106のうち、一方または両方が、第1信号線路104との距離、第2信号線路105との距離が等しくなるように、配置されていることがより好ましい。この場合、第1の信号線路に流れるコモンモード電流に対する各磁気抵抗効果素子の共鳴周波数近傍での遮断特性と、ディファレンシャルモード電流に対する同遮断特性との差異が最も大きくなり、コモンモード電流と比較して、ディファレンシャルモード電流をより多く遮断することができる。   That is, in plan view from the stacking direction L, one or both of the magnetoresistive effect element 106 connected to the first signal line 104 and the magnetoresistive effect element 106 connected to the second signal line is the first signal. It is more preferable that the distance from the line 104 and the distance from the second signal line 105 are equal. In this case, the difference between the cutoff characteristics in the vicinity of the resonance frequency of each magnetoresistive effect element with respect to the common mode current flowing in the first signal line and the cutoff characteristics with respect to the differential mode current is the largest, compared with the common mode current. Thus, more differential mode current can be cut off.

第1信号線路104、第2信号線路105のそれぞれに接続される磁気抵抗効果素子106の数は、1個であってもよいし、複数個であってもよい。また、第1信号線路104、第2信号線路105とで、接続される磁気抵抗効果素子106の数、形状、サイズ等が一致していなくてもよい。ただし、差動伝送線路としての動作を安定化させるため、第1信号線路104と第2信号線路105で電気的な特性を揃える必要があり、数、形状、サイズ等については、信号線路ごとの合成インピーダンスが揃うように調整されているものとする。   The number of magnetoresistive effect elements 106 connected to each of the first signal line 104 and the second signal line 105 may be one or plural. In addition, the number, shape, size, and the like of the magnetoresistive effect elements 106 to be connected may not be the same for the first signal line 104 and the second signal line 105. However, in order to stabilize the operation as a differential transmission line, it is necessary to align the electrical characteristics of the first signal line 104 and the second signal line 105. For the number, shape, size, etc. It is assumed that the combined impedance is adjusted.

第1信号線路104、第2信号線路105に対し、複数の磁気抵抗効果素子106を接続した場合の変形例1、2を、それぞれ図5、6に示す。   Modifications 1 and 2 when a plurality of magnetoresistive elements 106 are connected to the first signal line 104 and the second signal line 105 are shown in FIGS.

図5は、変形例1に係る磁気抵抗効果デバイス150の斜視図である。磁気抵抗効果デバイス110では、第1信号線路104、第2信号線路105のそれぞれに対し、磁化自由層の磁化の強磁性共鳴周波数が互いに異なる複数の磁気抵抗効果素子が、並列に接続されている。その他の構成については、上記実施形態の構成と同様であり、上記実施形態と同じ箇所については、形状の違いによらず、同じ符号で示している。   FIG. 5 is a perspective view of a magnetoresistive effect device 150 according to the first modification. In the magnetoresistive effect device 110, a plurality of magnetoresistive effect elements having different ferromagnetic resonance frequencies of the magnetization of the magnetization free layer are connected in parallel to each of the first signal line 104 and the second signal line 105. . About another structure, it is the same as that of the structure of the said embodiment, About the same location as the said embodiment, it has shown with the same code | symbol irrespective of the difference in shape.

図6は、変形例2に係る磁気抵抗効果デバイス160の斜視図である。磁気抵抗効果デバイス120では、第1信号線路104、第2信号線路105のそれぞれに対し、磁化自由層の磁化の強磁性共鳴周波数が互いに異なる複数の磁気抵抗効果素子が、直列に接続されている。その他の構成については、上記実施形態の構成と同様であり、上記実施形態と同じ箇所については、形状の違いによらず、同じ符号で示している。   FIG. 6 is a perspective view of a magnetoresistive effect device 160 according to the second modification. In the magnetoresistive effect device 120, a plurality of magnetoresistive effect elements having different ferromagnetic resonance frequencies of magnetization of the magnetization free layer are connected in series to each of the first signal line 104 and the second signal line 105. . About another structure, it is the same as that of the structure of the said embodiment, About the same location as the said embodiment, it has shown with the same code | symbol irrespective of the difference in shape.

変形例1、2のように、各信号線路に対し、共鳴周波数の異なる複数の磁気抵抗効果素子を接続することより、フィルタリングできるコモンモード電流の周波数の種類が増えることになり、遮断周波数帯を広く設定することができる。   As in Modifications 1 and 2, by connecting a plurality of magnetoresistive elements having different resonance frequencies to each signal line, the types of frequencies of common mode currents that can be filtered are increased, and the cutoff frequency band is reduced. Can be set widely.

<第二実施形態>
図7は、本発明の第二実施形態に係る磁気抵抗効果デバイス200の斜視図である。磁気抵抗効果デバイス200は、第1信号線路104、第2信号線路105を含む平面Pと、磁気抵抗効果素子106の積層方向Lとの関係において、第一実施形態の磁気抵抗効果デバイス100と異なる。すなわち、磁気抵抗効果素子106の積層方向Lが、第一実施形態では、第1信号線路104、第2信号線路105を含む平面Pと垂直であったのに対し、本実施形態では平行となっている。その他の構成については、第一実施形態の構成と同様であり、第一実施形態と同じ箇所については、形状の違いによらず、同じ符号で示している。本実施形態においても、第一実施形態と同様の効果を得ることができる。
<Second embodiment>
FIG. 7 is a perspective view of a magnetoresistive effect device 200 according to the second embodiment of the present invention. The magnetoresistive effect device 200 is different from the magnetoresistive effect device 100 of the first embodiment in the relationship between the plane P 1 including the first signal line 104 and the second signal line 105 and the stacking direction L of the magnetoresistive effect element 106. Different. That is, the lamination direction L of the magnetoresistive effect element 106 is perpendicular to the plane P 1 including the first signal line 104 and the second signal line 105 in the first embodiment, but is parallel to the present embodiment. It has become. About another structure, it is the same as that of the structure of 1st embodiment, About the same location as 1st embodiment, it has shown with the same code | symbol irrespective of the difference in shape. Also in this embodiment, the same effect as the first embodiment can be obtained.

図8は、差動伝送線路103を構成する略平行な第1信号線路104、第2信号線路105のそれぞれに、ディファレンシャルモード電流およびコモンモード電流が流れている場合に、磁気抵抗効果素子106に印加される磁場について説明する図である。磁気抵抗効果素子106は、その積層方向Lが、第1信号線路104、第2信号線路105を含む平面Pと略垂直となるように配置されるものとする。 FIG. 8 shows the magnetoresistive effect element 106 when the differential mode current and the common mode current flow through the substantially parallel first signal line 104 and second signal line 105 constituting the differential transmission line 103. It is a figure explaining the applied magnetic field. The magnetoresistive effect element 106 is arranged so that the stacking direction L thereof is substantially perpendicular to the plane P 1 including the first signal line 104 and the second signal line 105.

第1信号線路104、第2信号線路105の周りに発生する磁場の向きについては、第一実施形態と同様である。したがって、磁化固定層108の磁化方向を平面Pと平行にすれば、磁気抵抗効果素子106の好適な配置も、第一実施形態と同様である。具体的には、平面Pの一方の側に配置されていることが必要であり、領域Rと重なる位置に配置されていることが好ましく、さらに平面P上に配置されていればより好ましい。 The direction of the magnetic field generated around the first signal line 104 and the second signal line 105 is the same as in the first embodiment. Therefore, if the magnetization direction of the magnetization fixed layer 108 parallel to the plane P 1, a preferred arrangement of the magnetoresistive element 106 is also similar to the first embodiment. Specifically, it is necessary that they are disposed on one side of the plane P 1, preferably disposed in a position overlapping with the region R, and more preferably if further disposed on the plane P 2 .

<第三実施形態>
図9は、本発明の第三実施形態に係る磁気抵抗効果デバイス300の斜視図である。磁気抵抗効果デバイス300も、第1信号線路104、第2信号線路105を含む平面Pと、磁気抵抗効果素子106の積層方向Lとの関係において、第一実施形態の磁気抵抗効果デバイス100と異なる。すなわち、磁気抵抗効果素子106の積層方向Lが、第一実施形態では、第1信号線路104、第2信号線路105を含む平面Pと垂直であったのに対し、本実施形態では斜めに交差している。その他の構成については、第一実施形態の構成と同様であり、第一実施形態と同じ箇所については、形状の違いによらず、同じ符号で示している。本実施形態においても、第一実施形態と同様の効果を得ることができる。
<Third embodiment>
FIG. 9 is a perspective view of a magnetoresistive effect device 300 according to the third embodiment of the present invention. The magnetoresistive effect device 300 also includes the magnetoresistive effect device 100 according to the first embodiment in the relationship between the plane P 1 including the first signal line 104 and the second signal line 105 and the stacking direction L of the magnetoresistive effect element 106. Different. That is, the lamination direction L of the magnetoresistive effect element 106 is perpendicular to the plane P1 including the first signal line 104 and the second signal line 105 in the first embodiment, but obliquely in the present embodiment. Crossed. About another structure, it is the same as that of the structure of 1st embodiment, About the same location as 1st embodiment, it has shown with the same code | symbol irrespective of the difference in shape. Also in this embodiment, the same effect as the first embodiment can be obtained.

図10は、差動伝送線路103を構成する略平行な第1信号線路104、第2信号線路105のそれぞれに、ディファレンシャルモード電流およびコモンモード電流が流れている場合に、磁気抵抗効果素子106に印加される磁場について説明する図である。磁気抵抗効果素子106は、その積層方向Lが、第1信号線路104、第2信号線路105を含む平面Pと斜めに交差するように配置されるものとする。 FIG. 10 shows the magnetoresistive effect element 106 when the differential mode current and the common mode current flow through the substantially parallel first signal line 104 and second signal line 105 constituting the differential transmission line 103. It is a figure explaining the applied magnetic field. The magnetoresistive effect element 106 is arranged so that the stacking direction L obliquely intersects the plane P 1 including the first signal line 104 and the second signal line 105.

第1信号線路104、第2信号線路105の周りに発生する磁場の向きについては、第一実施形態と同様である。したがって、磁化固定層108の磁化方向を平面Pと平行にすれば、磁気抵抗効果素子106の好適な配置も、第一実施形態と同様である。具体的には、平面Pの一方の側に配置されていることが必要であり、領域Rと重なる位置に配置されていることが好ましく、さらに平面P上に配置されていればより好ましい。 The direction of the magnetic field generated around the first signal line 104 and the second signal line 105 is the same as in the first embodiment. Therefore, if the magnetization direction of the magnetization fixed layer 108 parallel to the plane P 1, a preferred arrangement of the magnetoresistive element 106 is also similar to the first embodiment. Specifically, it is necessary that they are disposed on one side of the plane P 1, preferably disposed in a position overlapping with the region R, and more preferably if further disposed on the plane P 2 .

100、150、160、200、300・・・磁気抵抗効果デバイス
101・・・第1ポート
102・・・第2ポート
103・・・差動伝送線路
104・・・第1信号線路
105・・・第2信号線路
106・・・磁気抵抗効果素子
107・・・直流印加端子
108・・・磁化固定層
109・・・磁化自由層
110・・・スペーサ層
111・・・上部電極
112・・・下部電極
113・・・電源
114・・・磁場印加機構
115・・・グラウンド
〜H・・・磁場
L・・・積層方向
、P・・・平面
R・・・領域
・・・中間点
100, 150, 160, 200, 300 ... magnetoresistive effect device 101 ... first port 102 ... second port 103 ... differential transmission line 104 ... first signal line 105 ... Second signal line 106 ... magnetoresistive effect element 107 ... DC application terminal 108 ... magnetization fixed layer 109 ... magnetization free layer 110 ... spacer layer 111 ... upper electrode 112 ... lower part Electrode 113 ... Power source 114 ... Magnetic field application mechanism 115 ... Ground H 1 to H 6 ... Magnetic field L ... Stacking direction P 1 , P 2 ... Plane R ... Region R 1 · ..Intermediate point

Claims (10)

高周波信号を入力する第1ポートと、
高周波信号を出力する第2ポートと、
前記第1ポートと前記第2ポートとを接続し、差動伝送線路を構成する第1信号線路および第2信号線路と、
前記第1信号線路、前記第2信号線路のそれぞれに接続された磁気抵抗効果素子と、
前記第1信号線路および前記第2信号線路に接続された直流印加端子と、を有し、
前記磁気抵抗効果素子が、それぞれ磁化固定層、磁化自由層、前記磁化固定層と前記磁化自由層の間に挟まれたスペーサ層を、前記第1信号線路および前記第2信号線路を含む平面に垂直に積層してなり、
前記磁気抵抗効果素子が、その積層方向からの平面視において、前記第1信号線路および前記第2信号線路に挟まれるように配置されており、
前記磁化固定層の磁化容易軸が、前記磁気抵抗効果素子の積層面に垂直であることを特徴とする磁気抵抗効果デバイス。
A first port for inputting a high-frequency signal;
A second port for outputting a high-frequency signal;
A first signal line and a second signal line that connect the first port and the second port to form a differential transmission line;
A magnetoresistive effect element connected to each of the first signal line and the second signal line;
A DC application terminal connected to the first signal line and the second signal line,
The magnetoresistive effect element includes a magnetization fixed layer, a magnetization free layer, and a spacer layer sandwiched between the magnetization fixed layer and the magnetization free layer on a plane including the first signal line and the second signal line, respectively. Vertically stacked,
The magnetoresistive effect element is arranged so as to be sandwiched between the first signal line and the second signal line in a plan view from the stacking direction;
A magnetoresistive effect device, wherein an easy axis of magnetization of the magnetization fixed layer is perpendicular to a laminated surface of the magnetoresistive effect element.
高周波信号を入力する第1ポートと、
高周波信号を出力する第2ポートと、
前記第1ポートと前記第2ポートとを接続し、差動伝送線路を構成する第1信号線路および第2信号線路と、
前記第1信号線路、前記第2信号線路のそれぞれに接続された磁気抵抗効果素子と、
前記第1信号線路および前記第2信号線路に接続された直流印加端子と、を有し、
前記磁気抵抗効果素子が、それぞれ磁化固定層、磁化自由層、前記磁化固定層と前記磁化自由層の間に挟まれたスペーサ層を積層してなり、
前記磁化自由層の磁化が、前記第1信号線路および前記第2信号線路を含む平面に垂直な方向の磁場によって強磁性共鳴するように、前記磁気抵抗効果素子が配置されていることを特徴とする磁気抵抗効果デバイス。
A first port for inputting a high-frequency signal;
A second port for outputting a high-frequency signal;
A first signal line and a second signal line that connect the first port and the second port to form a differential transmission line;
A magnetoresistive effect element connected to each of the first signal line and the second signal line;
A DC application terminal connected to the first signal line and the second signal line,
The magnetoresistive effect element is formed by laminating a magnetization fixed layer, a magnetization free layer, and a spacer layer sandwiched between the magnetization fixed layer and the magnetization free layer,
The magnetoresistive element is arranged such that the magnetization of the magnetization free layer is ferromagnetically resonated by a magnetic field in a direction perpendicular to a plane including the first signal line and the second signal line. Magnetoresistive device.
前記磁気抵抗効果素子が、その積層方向からの平面視において、前記第1信号線路および前記第2信号線路に挟まれるように配置されていることを特徴とする請求項2に記載の磁気抵抗効果デバイス。   3. The magnetoresistive effect according to claim 2, wherein the magnetoresistive effect element is disposed so as to be sandwiched between the first signal line and the second signal line in a plan view from the stacking direction. device. 前記積層方向からの平面視において、前記第1信号線路に接続された前記磁気抵抗効果素子が、前記第1信号線路との距離、前記第2信号線路との距離が等しくなるように配置されていることを特徴とする請求項3に記載の磁気抵抗効果デバイス。   In the plan view from the stacking direction, the magnetoresistive effect element connected to the first signal line is disposed so that the distance from the first signal line and the distance from the second signal line are equal. The magnetoresistive effect device according to claim 3, wherein 前記積層方向からの平面視において、前記第2信号線路に接続された前記磁気抵抗効果素子が、前記第1信号線路との距離、前記第2信号線路との距離が等しくなるように配置されていることを特徴とする請求項3または4のいずれかに記載の磁気抵抗効果デバイス。   In the plan view from the stacking direction, the magnetoresistive effect element connected to the second signal line is disposed so that the distance from the first signal line and the distance from the second signal line are equal. The magnetoresistive effect device according to claim 3, wherein the magnetoresistive effect device is provided. 前記磁化自由層の磁化の強磁性共鳴周波数を制御する、周波数制御手段を有することを特徴とする請求項1〜5のいずれか一項に記載の磁気抵抗効果デバイス。   The magnetoresistive effect device according to claim 1, further comprising a frequency control unit that controls a ferromagnetic resonance frequency of magnetization of the magnetization free layer. 前記第1信号線路に対し、前記磁化自由層の磁化の強磁性共鳴周波数が互いに異なる複数の前記磁気抵抗効果素子が、並列に接続されていることを特徴とする請求項1〜6のいずれか一項に記載の磁気抵抗効果デバイス。   The plurality of magnetoresistive elements having different ferromagnetic resonance frequencies of magnetization of the magnetization free layer are connected in parallel to the first signal line. The magnetoresistive effect device according to one item. 前記第2信号線路に対し、前記磁化自由層の磁化の強磁性共鳴周波数が互いに異なる複数の前記磁気抵抗効果素子が、並列に接続されていることを特徴とする請求項1〜7のいずれか一項に記載の磁気抵抗効果デバイス。   The plurality of magnetoresistive elements having different ferromagnetic resonance frequencies of magnetization of the magnetization free layer are connected in parallel to the second signal line. The magnetoresistive effect device according to one item. 前記第1信号線路に対し、前記磁化自由層の磁化の強磁性共鳴周波数が互いに異なる複数の前記磁気抵抗効果素子が、直列に接続されていることを特徴とする請求項1〜6のいずれか一項に記載の磁気抵抗効果デバイス。   The plurality of magnetoresistive elements having different ferromagnetic resonance frequencies of magnetization of the magnetization free layer are connected in series to the first signal line. The magnetoresistive effect device according to one item. 前記第2信号線路に対し、前記磁化自由層の磁化の強磁性共鳴周波数が互いに異なる複数の前記磁気抵抗効果素子が、直列に接続されていることを特徴とする請求項1〜6、9のいずれか一項に記載の磁気抵抗効果デバイス。   10. The plurality of magnetoresistive elements having different ferromagnetic resonance frequencies of magnetization of the magnetization free layer are connected in series to the second signal line. The magnetoresistive effect device according to any one of the above.
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