Co_2(Fe,Mn)Si合金を用いた高出力スピントルク発振素子

摘要

ナノサイズの巨大磁気抵抗(GMR)素子あるいは磁気トンネル接合(MTJ)素子では、直流電流(I_(dc))と外部磁場(H)を調整することでスピントルクとダンピングトルクが拮抗した状態を実現でき、磁化が定常的な歳差運動を示す。この現象はスピントルク発振と呼ばれ、歳差運動に起因して素子抵抗が時間的に振動するため、素子端に高周波電圧(V_(rf))が発生する。スピントルク発振素子は、ナノ素子単体で構成され、発振周波数が磁場や電流によって可変であるという特徴から、チップ間通信用素子、レーダー、あるいは小型マイクロ波発生源などへの応用が検討されている。しかしながら、応用に向けて解決すべき課題があり、発振出力の増大と発振純度(Q値)の向上が重要な課題である。発振出力は磁気抵抗(MR)比の2乗に比例するため、大きなMR比が得られるMTJ素子をベースとしたスピントルク発振素子が研究開発の主流となっている。しかしながら、MTJ素子は高電圧印加によるトンネルバリアにおける絶縁破壊が懸念され、加えてGMR素子と比較してQ値の向上が難しい。