JPH08250331A - 磁性体の磁化方向制御方法およびそれを利用した磁気デバイス - Google Patents
磁性体の磁化方向制御方法およびそれを利用した磁気デバイスInfo
- Publication number
- JPH08250331A JPH08250331A JP4838395A JP4838395A JPH08250331A JP H08250331 A JPH08250331 A JP H08250331A JP 4838395 A JP4838395 A JP 4838395A JP 4838395 A JP4838395 A JP 4838395A JP H08250331 A JPH08250331 A JP H08250331A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- magnetic
- polarized light
- semiconductor
- circularly polarized
- thin film
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Landscapes
- Optical Recording Or Reproduction (AREA)
- Thin Magnetic Films (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】外部から発生させた磁場を用いずに磁性体の磁
化制御を行うことができる磁性体の磁化制御方法および
そのような磁化制御方法を利用した磁気デバイスを提供
する。 【構成】磁性薄膜１と、この磁性薄膜１に直接または中
間層４を介して接した直接遷移型半導体２と、この直接
遷移型半導体２に円偏光を照射する円偏光発生源３とに
より磁気デバイスを構成する。そして、円偏光発生源３
から直接遷移型半導体２に円偏光を照射することで、直
接遷移型半導体２中に円偏光の偏光方向に基づく極性を
持つスピン偏極電子を励起せしめ、このスピン偏極電子
の極性により磁性薄膜１の磁化の向きを制御する。
化制御を行うことができる磁性体の磁化制御方法および
そのような磁化制御方法を利用した磁気デバイスを提供
する。 【構成】磁性薄膜１と、この磁性薄膜１に直接または中
間層４を介して接した直接遷移型半導体２と、この直接
遷移型半導体２に円偏光を照射する円偏光発生源３とに
より磁気デバイスを構成する。そして、円偏光発生源３
から直接遷移型半導体２に円偏光を照射することで、直
接遷移型半導体２中に円偏光の偏光方向に基づく極性を
持つスピン偏極電子を励起せしめ、このスピン偏極電子
の極性により磁性薄膜１の磁化の向きを制御する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、磁性体の新しい磁化方
向制御方法およびそれを利用した磁気デバイスに関し、
より詳しくは磁性薄膜が利用される、例えば磁気メモ
リ、磁場発生装置、アクチュエーター、磁気半導体デバ
イス等におけるの磁性薄膜に対する磁化方向制御方法
と、その磁気デバイスへの応用に関する。
向制御方法およびそれを利用した磁気デバイスに関し、
より詳しくは磁性薄膜が利用される、例えば磁気メモ
リ、磁場発生装置、アクチュエーター、磁気半導体デバ
イス等におけるの磁性薄膜に対する磁化方向制御方法
と、その磁気デバイスへの応用に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来の磁性薄膜の磁化方向制御は、外部
から磁性薄膜へ磁場を作用させることによって行われて
きた。そのため、外部の磁場発生源として、コイルから
なる電磁石あるいは永久磁石が必須である。
から磁性薄膜へ磁場を作用させることによって行われて
きた。そのため、外部の磁場発生源として、コイルから
なる電磁石あるいは永久磁石が必須である。
【０００３】しかしながら、コイルが存在すると基本的
に装置が大きくならざるを得ず、またこれら電磁石や永
久磁石を使用する場合、磁場が印加される空間領域が絞
りにくいという欠点があり、装置の軽薄短小化の要求を
満たすことが困難である。また、漏洩磁界の問題がさけ
られない。
に装置が大きくならざるを得ず、またこれら電磁石や永
久磁石を使用する場合、磁場が印加される空間領域が絞
りにくいという欠点があり、装置の軽薄短小化の要求を
満たすことが困難である。また、漏洩磁界の問題がさけ
られない。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】本発明はかかる事情に
鑑みてなされたものであり、外部から発生させた磁場を
用いずに磁性体の磁化制御を行うことができる磁性体の
磁化制御方法およびそのような磁化制御方法を利用した
磁気デバイスを提供することを目的とする。
鑑みてなされたものであり、外部から発生させた磁場を
用いずに磁性体の磁化制御を行うことができる磁性体の
磁化制御方法およびそのような磁化制御方法を利用した
磁気デバイスを提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題を解
決するために、第１に、磁性体に直接または中間層を介
して接した直接遷移型半導体に円偏光を照射すること
で、直接遷移型半導体中に円偏光の偏光方向に基づく極
性を持つスピン偏極電子を励起せしめ、このスピン偏極
電子の極性により前記磁性薄膜の磁化の向きを制御する
ことを特徴とする磁性薄膜の磁化方向制御方法を提供す
る。
決するために、第１に、磁性体に直接または中間層を介
して接した直接遷移型半導体に円偏光を照射すること
で、直接遷移型半導体中に円偏光の偏光方向に基づく極
性を持つスピン偏極電子を励起せしめ、このスピン偏極
電子の極性により前記磁性薄膜の磁化の向きを制御する
ことを特徴とする磁性薄膜の磁化方向制御方法を提供す
る。
【０００６】第２に、磁性体と、この磁性体に直接また
は中間層を介して接した直接遷移型半導体と、この直接
遷移型半導体に円偏光を照射する円偏光発生源とを有す
ることを特徴とする磁気デバイスを提供する。
は中間層を介して接した直接遷移型半導体と、この直接
遷移型半導体に円偏光を照射する円偏光発生源とを有す
ることを特徴とする磁気デバイスを提供する。
【０００７】第３に、上記磁気デバイスにおいて、前記
磁性体と前記直接遷移型半導体との間にバイアス電圧を
印加するバイアス電圧印加手段をさらに有することを特
徴とする磁気デバイスを提供する。
磁性体と前記直接遷移型半導体との間にバイアス電圧を
印加するバイアス電圧印加手段をさらに有することを特
徴とする磁気デバイスを提供する。
【０００８】本発明の基本原理は、円偏光の照射により
半導体中の価電子帯から伝導帯にスピン偏極電子を励起
させ、このスピン偏極電子を、半導体に直接あるいは中
間層を介して接触した磁性薄膜や磁性粒子などの磁性体
に作用させて、磁性体のスピンの向き、すなわち磁化の
向きを制御することにある。
半導体中の価電子帯から伝導帯にスピン偏極電子を励起
させ、このスピン偏極電子を、半導体に直接あるいは中
間層を介して接触した磁性薄膜や磁性粒子などの磁性体
に作用させて、磁性体のスピンの向き、すなわち磁化の
向きを制御することにある。
【０００９】この磁化方向制御方法を実施するための基
本となる磁気デバイスは、図１に示すように、磁性薄膜
１と、磁性薄膜１に接した直接遷移型半導体２と、この
直接遷移型半導体２に円偏光を照射する円偏光発生源３
を有している。また、磁性薄膜１と直接遷移型半導体２
とは、図２に示すように、中間層４を介して接していて
もよい。
本となる磁気デバイスは、図１に示すように、磁性薄膜
１と、磁性薄膜１に接した直接遷移型半導体２と、この
直接遷移型半導体２に円偏光を照射する円偏光発生源３
を有している。また、磁性薄膜１と直接遷移型半導体２
とは、図２に示すように、中間層４を介して接していて
もよい。
【００１０】磁性薄膜は、強磁性を示すものであればよ
く、Ｆｅ，Ｃｏ，Ｎｉなど３ｄ遷移金属、Ｇｄなどの希
土類、あるいはこれらを含む合金または化合物が挙げら
れる。また、この磁性薄膜は、強磁性を示す限り、単結
晶、多結晶、および非晶質のいずれであってもよい。ま
た、ここでいう磁性薄膜は図３の（ａ）で示すような文
字通りの薄膜のみならず、（ｂ）で示す線状、（ｃ）で
示すドット状のものでもよい。
く、Ｆｅ，Ｃｏ，Ｎｉなど３ｄ遷移金属、Ｇｄなどの希
土類、あるいはこれらを含む合金または化合物が挙げら
れる。また、この磁性薄膜は、強磁性を示す限り、単結
晶、多結晶、および非晶質のいずれであってもよい。ま
た、ここでいう磁性薄膜は図３の（ａ）で示すような文
字通りの薄膜のみならず、（ｂ）で示す線状、（ｃ）で
示すドット状のものでもよい。
【００１１】また、磁性体として磁性粒子を用いる場合
には、図４に示すように、直接遷移型半導体マトリック
ス１２中に磁性粒子１１が分散したグラニュラー膜を用
い、このグラニュラー膜に円偏光を照射するようにすれ
ばよい。
には、図４に示すように、直接遷移型半導体マトリック
ス１２中に磁性粒子１１が分散したグラニュラー膜を用
い、このグラニュラー膜に円偏光を照射するようにすれ
ばよい。
【００１２】以下、本発明の基本原理をさらに詳細に説
明する。一般に、半導体では、光の照射によって半導体
の価電子帯から伝導帯に電子が励起される。この時、半
導体として直接遷移型半導体を用い、また光として右向
きあるいは左向きに円偏向した光を使うと、半導体中の
上向スピンを持つ電子の励起確率と下向きスピンを持つ
電子の励起確率とを同じでなくすることができ、結果と
して上向スピンの数と下向きスピンの数が異なったスピ
ン偏極電子が得られることが知られている（T.Nakanish
i ら、Japan Jounal of Applied Physicsvol.25,p.766,
(1986))。ここで、電子のスピン偏極度は、上向きスピ
ンの強度をＩ↑、下向きスピンの強度をＩ↓とすると、
（Ｉ↑−Ｉ↓）／（Ｉ↑＋Ｉ↓）で表すことができる。
明する。一般に、半導体では、光の照射によって半導体
の価電子帯から伝導帯に電子が励起される。この時、半
導体として直接遷移型半導体を用い、また光として右向
きあるいは左向きに円偏向した光を使うと、半導体中の
上向スピンを持つ電子の励起確率と下向きスピンを持つ
電子の励起確率とを同じでなくすることができ、結果と
して上向スピンの数と下向きスピンの数が異なったスピ
ン偏極電子が得られることが知られている（T.Nakanish
i ら、Japan Jounal of Applied Physicsvol.25,p.766,
(1986))。ここで、電子のスピン偏極度は、上向きスピ
ンの強度をＩ↑、下向きスピンの強度をＩ↓とすると、
（Ｉ↑−Ｉ↓）／（Ｉ↑＋Ｉ↓）で表すことができる。
【００１３】このスピン偏極度は、用いる半導体の種類
および状態と励起源である円偏光のエネルギーとによっ
て異なるが、代表的な直接遷移半導体であるＧａＡｓの
場合、理論的には５０％のスピン偏極度を持つ伝導電子
を発生させることができる。このスピン偏極度はＧａＡ
ｓに歪をかけたり、人工格子膜とすることによりさらに
向上する。磁性体の磁化方向制御のためにはスピン偏極
度は高ければ高いほど好ましい。
および状態と励起源である円偏光のエネルギーとによっ
て異なるが、代表的な直接遷移半導体であるＧａＡｓの
場合、理論的には５０％のスピン偏極度を持つ伝導電子
を発生させることができる。このスピン偏極度はＧａＡ
ｓに歪をかけたり、人工格子膜とすることによりさらに
向上する。磁性体の磁化方向制御のためにはスピン偏極
度は高ければ高いほど好ましい。
【００１４】このような直接遷移型半導体の代表例とし
ては、上記ＧａＡｓや、ＧａＡｌＡｓ、ＣｄＳｅ、Ｃｄ
Ｔｅなどの化合物半導体、ＣｄＳｉＡｓ2 などのカルコ
パライト型半導体などが挙げられる。また、スピン偏極
度の極性は円偏光の向きによって決まり、右向き偏光か
ら左向き偏光に向きを変えることで極性が変化する。
ては、上記ＧａＡｓや、ＧａＡｌＡｓ、ＣｄＳｅ、Ｃｄ
Ｔｅなどの化合物半導体、ＣｄＳｉＡｓ2 などのカルコ
パライト型半導体などが挙げられる。また、スピン偏極
度の極性は円偏光の向きによって決まり、右向き偏光か
ら左向き偏光に向きを変えることで極性が変化する。
【００１５】円偏光は直線偏光の電界ベクトルの右回り
成分と左回り成分とを４分の１波長ずらすことによって
得られる。例えば、図５の（ａ）に示したように、レー
ザー光源５からの直線偏光させたレーザー光を１／４波
長板６に通すか、または（ｂ）に示すように、ポッケル
スセルなどの電場を加えた光学結晶７に通すなど、従来
技術によって簡単に得ることができる。円偏光度はなる
べく高いことが望ましいが、多少楕円偏光になっていて
もよい。また、使用される円偏光のエネルギーは照射さ
れる半導体の電子構造によって決まる。
成分と左回り成分とを４分の１波長ずらすことによって
得られる。例えば、図５の（ａ）に示したように、レー
ザー光源５からの直線偏光させたレーザー光を１／４波
長板６に通すか、または（ｂ）に示すように、ポッケル
スセルなどの電場を加えた光学結晶７に通すなど、従来
技術によって簡単に得ることができる。円偏光度はなる
べく高いことが望ましいが、多少楕円偏光になっていて
もよい。また、使用される円偏光のエネルギーは照射さ
れる半導体の電子構造によって決まる。
【００１６】磁性体と半導体とは、半導体中で励起され
たスピン偏極電子が磁性体に作用することができるよう
に、直接に、または中間層を介して接している必要があ
る。ここで用いられる中間層は導電性を有するものであ
っても絶縁性を有するものであってもよい。中間層が導
電性を有する場合には、電子の移動を妨げない材質であ
ることが好ましく、Ａｕ、Ａｇ、Ｃｕなどの貴金属が理
想的である。中間層が絶縁性を有するものである場合に
は、半導体と磁性体との間を電子がトンネリングできる
ことが必要である。実際にはこのような中間層は、磁性
体と半導体との界面に形成される合金層であってもよ
い。いずれの場合にも中間層の厚さは、上記電子の移動
およびトンネリングを妨げないように、１００ｎｍ以下
であることが好ましく、１０ｎｍ以下がさらに好まし
い。
たスピン偏極電子が磁性体に作用することができるよう
に、直接に、または中間層を介して接している必要があ
る。ここで用いられる中間層は導電性を有するものであ
っても絶縁性を有するものであってもよい。中間層が導
電性を有する場合には、電子の移動を妨げない材質であ
ることが好ましく、Ａｕ、Ａｇ、Ｃｕなどの貴金属が理
想的である。中間層が絶縁性を有するものである場合に
は、半導体と磁性体との間を電子がトンネリングできる
ことが必要である。実際にはこのような中間層は、磁性
体と半導体との界面に形成される合金層であってもよ
い。いずれの場合にも中間層の厚さは、上記電子の移動
およびトンネリングを妨げないように、１００ｎｍ以下
であることが好ましく、１０ｎｍ以下がさらに好まし
い。
【００１７】磁性体と半導体との接合界面、あるいは中
間層の状態によってはそのままでは半導体中のスピン偏
極電子が磁性体に作用せず、磁性体の磁化を制御するこ
とができない場合がある。この場合には、図６に示すよ
うに、磁性体としての磁性薄膜１と半導体２とに電極
８，９を設け、電位差発生源１０によりその間に電場を
与えて半導体２の電位を上げ、半導体２で生じたスピン
偏極電子を磁性体１に作用させることが必要となる。
間層の状態によってはそのままでは半導体中のスピン偏
極電子が磁性体に作用せず、磁性体の磁化を制御するこ
とができない場合がある。この場合には、図６に示すよ
うに、磁性体としての磁性薄膜１と半導体２とに電極
８，９を設け、電位差発生源１０によりその間に電場を
与えて半導体２の電位を上げ、半導体２で生じたスピン
偏極電子を磁性体１に作用させることが必要となる。
【００１８】磁性体の磁化の方向は、半導体中で励起さ
れた電子スピンの向きにより決まり、またこの量子化軸
は円偏光を入射する向きによって決まる。すなわち本発
明においては、磁性体に対する円偏光の入射方向に基づ
く量子化軸の向きによって垂直磁化になるか面内磁化と
なるかなどが決定され、量子化軸を軸としてスピンがど
ちらを向くかは、円偏光が右向きであるか左向きである
かによって決まる。その例を図７の（ａ）〜（ｄ）に示
す。
れた電子スピンの向きにより決まり、またこの量子化軸
は円偏光を入射する向きによって決まる。すなわち本発
明においては、磁性体に対する円偏光の入射方向に基づ
く量子化軸の向きによって垂直磁化になるか面内磁化と
なるかなどが決定され、量子化軸を軸としてスピンがど
ちらを向くかは、円偏光が右向きであるか左向きである
かによって決まる。その例を図７の（ａ）〜（ｄ）に示
す。
【００１９】なお、円偏光は、磁性体側からだけでな
く、半導体が１μｍ以下の厚さならば、図８に示すよう
に半導体側から照射してもよい。本発明で磁性体と半導
体とが直接、または中間層を介して接するようにするた
めには、磁性体が磁性薄膜の場合、半導体を基板として
この上に磁性薄膜を形成するか、あるいはその逆に磁性
薄膜の上に半導体を形成すればよい。また、他の基板上
に、半導体膜と磁性薄膜とを形成することも可能であ
る。またさらに、表面が清浄かつ平坦な半導体を、同じ
く表面が清浄な磁性体と超高真空中で接着してもよく、
従来から用いられている薄膜形成方法によってこれらを
容易に形成することができる。
く、半導体が１μｍ以下の厚さならば、図８に示すよう
に半導体側から照射してもよい。本発明で磁性体と半導
体とが直接、または中間層を介して接するようにするた
めには、磁性体が磁性薄膜の場合、半導体を基板として
この上に磁性薄膜を形成するか、あるいはその逆に磁性
薄膜の上に半導体を形成すればよい。また、他の基板上
に、半導体膜と磁性薄膜とを形成することも可能であ
る。またさらに、表面が清浄かつ平坦な半導体を、同じ
く表面が清浄な磁性体と超高真空中で接着してもよく、
従来から用いられている薄膜形成方法によってこれらを
容易に形成することができる。
【００２０】半導体と磁性体とは様々な組み合わせが可
能であるが、一例を挙げると、ＧａＡｓとＦｅとの組み
合わせがある。ＧａＡｓ結晶とＦｅ結晶とは結晶格子定
数が１：２の関係にあり、良好にエピタキシャル成長す
ることが知られている（G.A.Prinz ら、Applied Physic
s Letters,vol.39,p.397(1981)）。従って、ＧａＡｓ
（００１）面を基板として使用し、その上にＦｅを蒸着
すると、Ｆｅの（００１）面の単結晶が得られる。この
場合の界面構造は、Ｆｅ膜成長時の基板温度によって制
御される。
能であるが、一例を挙げると、ＧａＡｓとＦｅとの組み
合わせがある。ＧａＡｓ結晶とＦｅ結晶とは結晶格子定
数が１：２の関係にあり、良好にエピタキシャル成長す
ることが知られている（G.A.Prinz ら、Applied Physic
s Letters,vol.39,p.397(1981)）。従って、ＧａＡｓ
（００１）面を基板として使用し、その上にＦｅを蒸着
すると、Ｆｅの（００１）面の単結晶が得られる。この
場合の界面構造は、Ｆｅ膜成長時の基板温度によって制
御される。
【００２１】
（実施例１）分子線エピタキシー（ＭＢＥ）装置を用い
て、ＧａＡｓ半導体基板上に磁性薄膜としてＦｅ膜を成
長させた。まず、ＧａＡｓを６００℃まで加熱して清浄
表面を得た後、室温まで降温して、Ｆｅを電子ビーム蒸
着により３ｎｍの厚さ蒸着した。さらに、その表面には
透光性の保護膜を形成した。
て、ＧａＡｓ半導体基板上に磁性薄膜としてＦｅ膜を成
長させた。まず、ＧａＡｓを６００℃まで加熱して清浄
表面を得た後、室温まで降温して、Ｆｅを電子ビーム蒸
着により３ｎｍの厚さ蒸着した。さらに、その表面には
透光性の保護膜を形成した。
【００２２】以上のようにして形成されたサンプルに対
し、円偏光を図７の（ａ），（ｂ）に示されているよう
な入射方向でＦｅ膜全体に照射し、その際の円偏光度に
対するＦｅ膜の面内方向の磁化を求めた。その結果、図
９に示すように、円偏光度とＦｅ膜の磁化との間に強い
相関があることが確認された。
し、円偏光を図７の（ａ），（ｂ）に示されているよう
な入射方向でＦｅ膜全体に照射し、その際の円偏光度に
対するＦｅ膜の面内方向の磁化を求めた。その結果、図
９に示すように、円偏光度とＦｅ膜の磁化との間に強い
相関があることが確認された。
【００２３】（実施例２）円偏光によるスピン偏極電子
の発生を確認するために、次のような実験を行った。
の発生を確認するために、次のような実験を行った。
【００２４】図１０に示すように、ＧａＡｓ半導体基板
２２上に磁性薄膜としてＦｅ膜２１を実施例１と同じ方
法で形成し、Ｆｅ膜２１の表面とＧａＡｓ半導体基板２
２の裏面側とに、それぞれ電極２３および２４を形成
し、バイアス電圧印加手段としての電源２５によってＦ
ｅ膜２１とＧａＡｓ半導体基板２２との間に電圧を印加
した。また、この間の電流をモニターできるように電流
計２６を接続した。一方、ＧａＡｓ半導体基板２２を、
のＦｅ膜２１が形成されている面の反対側の面からその
厚さが約６００ｎｍになるようにエッチングした。次い
で、Ｆｅ膜２１とＧａＡｓ半導体基板２２とからなるサ
ンプルの両側にマグネット２７を配置し、このマグネッ
ト２７によりＦｅ膜２１の磁化を強制的に揃えた状態
で、円偏光発生源２８からの円偏光により励起されたＧ
ａＡｓ半導体基板１２中で励起された電子がＦｅ膜１１
へ流れるときの電流を調べた。
２２上に磁性薄膜としてＦｅ膜２１を実施例１と同じ方
法で形成し、Ｆｅ膜２１の表面とＧａＡｓ半導体基板２
２の裏面側とに、それぞれ電極２３および２４を形成
し、バイアス電圧印加手段としての電源２５によってＦ
ｅ膜２１とＧａＡｓ半導体基板２２との間に電圧を印加
した。また、この間の電流をモニターできるように電流
計２６を接続した。一方、ＧａＡｓ半導体基板２２を、
のＦｅ膜２１が形成されている面の反対側の面からその
厚さが約６００ｎｍになるようにエッチングした。次い
で、Ｆｅ膜２１とＧａＡｓ半導体基板２２とからなるサ
ンプルの両側にマグネット２７を配置し、このマグネッ
ト２７によりＦｅ膜２１の磁化を強制的に揃えた状態
で、円偏光発生源２８からの円偏光により励起されたＧ
ａＡｓ半導体基板１２中で励起された電子がＦｅ膜１１
へ流れるときの電流を調べた。
【００２５】ここで、図１１の（ａ）のように円偏光の
円偏光度を時間とともにｓｉｎカーブを描くように変化
させたときに流れる電流は、図１１の（ｂ）に示すよう
に、円偏光度を反映したものとなった。
円偏光度を時間とともにｓｉｎカーブを描くように変化
させたときに流れる電流は、図１１の（ｂ）に示すよう
に、円偏光度を反映したものとなった。
【００２６】これは、円偏光の円偏光度に応じて、Ｆｅ
膜１１のスピンと同じ向きのスピンがＧａＡｓ半導体基
板中で多く励起された場合と、逆向きのスピンが多く励
起された場合とで、系のコンダクタンスが異なった結果
起っていると推測され、励起電子のスピンの極性が円偏
光の偏向方向によって制御されていることを示すもので
ある。
膜１１のスピンと同じ向きのスピンがＧａＡｓ半導体基
板中で多く励起された場合と、逆向きのスピンが多く励
起された場合とで、系のコンダクタンスが異なった結果
起っていると推測され、励起電子のスピンの極性が円偏
光の偏向方向によって制御されていることを示すもので
ある。
【００２７】（実施例３）実施例１と同様の方法で、図
１２に示すように、ＧａＡｓ半導体基板３２上に中間層
として２ｎｍの厚さでＰｔバッファ層２３を形成した
後、磁性薄膜として１ｎｍの厚さでＣｏ膜３１を蒸着
し、さらにその上にＰｔのキャップ層３４を形成した。
一方、光源として波長８３０ｎｍの半導体レーザー３５
を用い、発振されたレーザー光をコリメーターレンズ３
６で収束した後、ポッケルスセル３７に通し、直線偏
光、右円偏光、左円偏光の切り替えを行った。この結
果、円偏光の偏向方向により磁性薄膜の磁化の向きを図
１２に示すように制御しながら、１０ｍＷのパワーで書
き込みを行うことができた。また、書き込んだ情報は、
３ｍＷのパワーの直線偏光を用い、極カー効果によって
読み出しが可能であった。
１２に示すように、ＧａＡｓ半導体基板３２上に中間層
として２ｎｍの厚さでＰｔバッファ層２３を形成した
後、磁性薄膜として１ｎｍの厚さでＣｏ膜３１を蒸着
し、さらにその上にＰｔのキャップ層３４を形成した。
一方、光源として波長８３０ｎｍの半導体レーザー３５
を用い、発振されたレーザー光をコリメーターレンズ３
６で収束した後、ポッケルスセル３７に通し、直線偏
光、右円偏光、左円偏光の切り替えを行った。この結
果、円偏光の偏向方向により磁性薄膜の磁化の向きを図
１２に示すように制御しながら、１０ｍＷのパワーで書
き込みを行うことができた。また、書き込んだ情報は、
３ｍＷのパワーの直線偏光を用い、極カー効果によって
読み出しが可能であった。
【００２８】
【発明の効果】本発明によれば、コイルなどの外部磁場
発生装置による外部磁場を用いることなく、光のみで磁
性体の磁化方向を制御することができるので、装置の大
型化が避けられ、また、従来コイルに供給されていた大
電流が不要となる。また、磁場の漏洩の問題が解決さ
れ、さらに局所的な磁化方向制御および遠隔操作が可能
となる。従って、本発明は磁性体が用いられる広い範囲
において大きな効果をもたらすものである。
発生装置による外部磁場を用いることなく、光のみで磁
性体の磁化方向を制御することができるので、装置の大
型化が避けられ、また、従来コイルに供給されていた大
電流が不要となる。また、磁場の漏洩の問題が解決さ
れ、さらに局所的な磁化方向制御および遠隔操作が可能
となる。従って、本発明は磁性体が用いられる広い範囲
において大きな効果をもたらすものである。
【図１】本発明の磁化方向制御方法を実施するための磁
気デバイスの一態様を示す模式図。
気デバイスの一態様を示す模式図。
【図２】本発明の磁化方向制御方法を実施するための磁
気デバイスの他の態様を示す模式図。
気デバイスの他の態様を示す模式図。
【図３】本発明における磁性薄膜の状態を説明するため
の図。
の図。
【図４】本発明の磁化方向制御方法が適用可能なグラニ
ュラー膜を示す模式図。
ュラー膜を示す模式図。
【図５】円偏光発生源の構成を示す図。
【図６】本発明の磁化制御方法を実施するための磁気デ
バイスのさらに他の態様を示す模式図。
バイスのさらに他の態様を示す模式図。
【図７】円偏光発生源からの円偏光の照射方法と磁性薄
膜の磁化の向きとの関係を説明するための模式図。
膜の磁化の向きとの関係を説明するための模式図。
【図８】円偏光を半導体側から照射した状態を示す図。
【図９】実施例１における円偏光度とＦｅ膜の磁化との
関係を示す図。
関係を示す図。
【図１０】実施例２において用いられたデバイスの構成
を示す図。
を示す図。
【図１１】実施例２における円偏光度の変化とそれに対
応する電流変化を示す図。
応する電流変化を示す図。
【図１２】実施例３において用いられたデバイスの構成
を示す図。
を示す図。
１……磁性薄膜 ２……直接遷移型半導体 ３……円偏光発生源 ４……中間層 ８，９……電極 １０……電位差発生源
【手続補正書】
【提出日】平成８年５月２７日
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】請求項１
【補正方法】変更
【補正内容】
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００１
【補正方法】変更
【補正内容】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、磁性体の新しい磁化方
向制御方法およびそれを利用した磁気デバイスに関し、
より詳しくは磁性薄膜が利用される、例えば磁気メモ
リ、磁場発生装置、アクチュエーター、磁気半導体デバ
イス等における磁性薄膜に対する磁化方向制御方法と、
その磁気デバイスへの応用に関する。
向制御方法およびそれを利用した磁気デバイスに関し、
より詳しくは磁性薄膜が利用される、例えば磁気メモ
リ、磁場発生装置、アクチュエーター、磁気半導体デバ
イス等における磁性薄膜に対する磁化方向制御方法と、
その磁気デバイスへの応用に関する。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００５
【補正方法】変更
【補正内容】
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題を解
決するために、第１に、磁性体に直接または中間層を介
して接した直接遷移型半導体に円偏光を照射すること
で、直接遷移型半導体中に円偏光の偏光方向に基づく極
性を持つスピン偏極電子を励起せしめ、このスピン偏極
電子の極性により前記磁性体の磁化の向きを制御するこ
とを特徴とする磁性体の磁化方向制御方法を提供する。
決するために、第１に、磁性体に直接または中間層を介
して接した直接遷移型半導体に円偏光を照射すること
で、直接遷移型半導体中に円偏光の偏光方向に基づく極
性を持つスピン偏極電子を励起せしめ、このスピン偏極
電子の極性により前記磁性体の磁化の向きを制御するこ
とを特徴とする磁性体の磁化方向制御方法を提供する。
Claims (3)
- 【請求項１】 磁性体に直接または中間層を介して接し
た直接遷移型半導体に円偏光を照射することで、直接遷
移型半導体中に円偏光の偏光方向に基づく極性を持つス
ピン偏極電子を励起せしめ、このスピン偏極電子の極性
により前記磁性薄膜の磁化の向きを制御することを特徴
とする磁性薄膜の磁化方向制御方法。 - 【請求項２】 磁性体と、この磁性体に直接または中間
層を介して接した直接遷移型半導体と、この直接遷移型
半導体に円偏光を照射する円偏光発生源とを有すること
を特徴とする磁気デバイス。 - 【請求項３】 前記磁性体と前記直接遷移型半導体との
間にバイアス電圧を印加するバイアス電圧印加手段を有
することを特徴とする請求項２に記載の磁気デバイス。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4838395A JPH08250331A (ja) | 1995-03-08 | 1995-03-08 | 磁性体の磁化方向制御方法およびそれを利用した磁気デバイス |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4838395A JPH08250331A (ja) | 1995-03-08 | 1995-03-08 | 磁性体の磁化方向制御方法およびそれを利用した磁気デバイス |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08250331A true JPH08250331A (ja) | 1996-09-27 |
Family
ID=12801797
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4838395A Pending JPH08250331A (ja) | 1995-03-08 | 1995-03-08 | 磁性体の磁化方向制御方法およびそれを利用した磁気デバイス |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH08250331A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009538490A (ja) * | 2006-05-24 | 2009-11-05 | スティッチング カソリーケ ウニベルシテイト， モア パティキュラリ ザ ラドボウド ユニヴァシティー ナイメーヘン メディカル センタ | 磁化可能な媒体を切り替える光磁気スイッチング素子および方法 |
| US8526288B2 (en) | 2011-04-07 | 2013-09-03 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Optical elements including light sources and waveguides and information storage devices including the same |
| CN104603951A (zh) * | 2012-08-14 | 2015-05-06 | 独立行政法人科学技术振兴机构 | 自旋极化晶体管元件 |
-
1995
- 1995-03-08 JP JP4838395A patent/JPH08250331A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009538490A (ja) * | 2006-05-24 | 2009-11-05 | スティッチング カソリーケ ウニベルシテイト， モア パティキュラリ ザ ラドボウド ユニヴァシティー ナイメーヘン メディカル センタ | 磁化可能な媒体を切り替える光磁気スイッチング素子および方法 |
| US8345516B2 (en) | 2006-05-24 | 2013-01-01 | Stichting Katholieke Universiteit | Magneto-optical switching device and method for switching a magnetizable medium |
| US8526288B2 (en) | 2011-04-07 | 2013-09-03 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Optical elements including light sources and waveguides and information storage devices including the same |
| CN104603951A (zh) * | 2012-08-14 | 2015-05-06 | 独立行政法人科学技术振兴机构 | 自旋极化晶体管元件 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR100230064B1 (ko) | 자기저항효과 소자 및 메모리 소자 | |
| US10529775B2 (en) | Two-terminal spintronic devices | |
| US6178112B1 (en) | Element exploiting magnetic material and addressing method therefor | |
| US20080145952A1 (en) | MgO-Based Tunnel Spin Injectors | |
| JP2019047121A (ja) | スピン−軌道トルク磁気素子 | |
| Büttner et al. | Thermal nucleation and high-resolution imaging of submicrometer magnetic bubbles in thin thulium iron garnet films with perpendicular anisotropy | |
| KR20030038328A (ko) | 자기 메모리 셀 | |
| WO2019167198A1 (ja) | スピン素子の安定化方法及びスピン素子の製造方法 | |
| WO2023284864A1 (zh) | 磁隧道结膜堆、磁存储器以及写入信息的方法 | |
| JP2005011907A (ja) | 量子サイズ効果を用いたスピン注入磁化反転磁気抵抗素子 | |
| Wang et al. | Heat-assisted magnetization switching in flexible spin–orbit torque devices | |
| KR102251067B1 (ko) | 자기 메모리 장치 및 그것의 동작 방법 | |
| CN111341907B (zh) | 磁隧道结、存储单元以及磁随机存储器 | |
| KR102688944B1 (ko) | 스핀-전하 변환 제어 소자 및 이의 제조 방법 | |
| WO2004032238A1 (ja) | メモリ素子およびメモリ装置 | |
| WO2021066743A1 (en) | Spin-orbit torque device and material for a spin-orbit torque device | |
| US20060114606A1 (en) | Information recording apparatus and information recording method | |
| Zhang et al. | Robust pure spin currents in a binuclear ferric phthalocyanine junction driven by the photogalvanic effect | |
| US8027824B2 (en) | Protein switches incorporating cytochrome C3 in monolayers and method for producing same | |
| CN115395346A (zh) | 一种新型自旋太赫兹发射器及其调控方法 | |
| JP3057153B2 (ja) | スピン検出装置 | |
| JP7064744B2 (ja) | モノポール流の生成装置、検出装置、およびモノポール流を用いるメモリー素子 | |
| JP2008135480A (ja) | 磁性制御方法 | |
| Krishtop et al. | Atypical Raman Scattering on Magnetic Junctions in Metallic Nanowires | |
| JPH08249875A (ja) | 固体磁気記録素子 |