本發(fā)明涉及一種利用了磁阻效應(yīng)元件的磁阻效應(yīng)器件。

背景技術(shù)：

近年來，伴隨手機(jī)等移動通信終端的高功能化，無線通信也在向高速化發(fā)展。由于通信速度與使用的頻率的帶寬成正比，所以通信所需的頻帶增加，隨之，移動通信終端所需的高頻濾波器的搭載數(shù)量也增加。另外，近年來，作為有可能應(yīng)用于新的高頻用零件的領(lǐng)域，開展了自旋電子學(xué)的研究，其中備受關(guān)注的現(xiàn)象之一是磁阻效應(yīng)元件的強(qiáng)磁性共振現(xiàn)象(參照非專利文獻(xiàn)1)。通過對磁阻效應(yīng)元件的強(qiáng)磁性膜施加交流磁場，可以在強(qiáng)磁性膜的磁化中引起強(qiáng)磁性共振，強(qiáng)磁性膜的磁化以處于強(qiáng)磁性共振頻率附近的頻率而大幅振動。強(qiáng)磁性膜的強(qiáng)磁性共振頻率通常在數(shù)～數(shù)十ghz的高頻帶。

現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)

非專利文獻(xiàn)

非專利文獻(xiàn)1：journalofappliedphysics99、08n503、17november2006

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

發(fā)明所要解決的課題

利用磁阻效應(yīng)元件的強(qiáng)磁性共振現(xiàn)象將其應(yīng)用于高頻器件是可以想到的，但用于在高頻濾波器等高頻器件中應(yīng)用的具體結(jié)構(gòu)目前尚未公示。本發(fā)明的目的在于，提供一種能夠?qū)崿F(xiàn)利用了磁阻效應(yīng)元件的高頻濾波器等高頻器件的磁阻效應(yīng)器件。

用于解決課題的技術(shù)方案

用于實(shí)現(xiàn)上述目的的本發(fā)明的磁阻效應(yīng)器件的第一特征在于，具備：具有磁化固定層、隔離層及磁化的方向可變化的磁化自由層的磁阻效應(yīng)元件、輸入高頻信號的第一端口、輸出高頻信號的第二端口、與所述第一端口連接，供與輸入至所述第一端口的高頻信號相對應(yīng)的高頻電流流動的第一信號線路、第二信號線路、直流電流輸入端子，所述磁阻效應(yīng)元件以由所述第一信號線路產(chǎn)生的高頻磁場施加在所述磁化自由層的方式配置，所述磁阻效應(yīng)元件和所述第二端口經(jīng)由所述第二信號線路相連接，所述直流電流輸入端子與所述磁阻效應(yīng)元件連接。

上述特征的磁阻效應(yīng)器件可以具有作為高頻濾波器的頻率特性，這樣能夠使磁化自由層的強(qiáng)磁性共振頻率附近的頻率的高頻信號選擇性通過。另外，上述特征的磁阻效應(yīng)器件也可以作為隔離器起作用。另外，通過使由直流電流輸入端子施加的直流電流變化，能夠?qū)Υ呕杂蓪拥膹?qiáng)磁性共振頻率進(jìn)行可變控制，因此，上述特征的磁阻效應(yīng)器件也可以作為頻率可變的濾波器或隔離器等起作用，進(jìn)而，也可以作為可改變信號的相位的移相器、可以進(jìn)行信號放大的放大器或平衡－不平衡變換器起作用。

進(jìn)而，本發(fā)明的磁阻效應(yīng)器件的第二特征在于，具有可設(shè)定所述磁化自由層的強(qiáng)磁性共振頻率的頻率設(shè)定機(jī)構(gòu)。

由于上述特征的磁阻效應(yīng)器件可以將磁化自由層的強(qiáng)磁性共振頻率設(shè)為任意的頻率，所以上述特征的磁阻效應(yīng)器件可以作為任意頻帶的濾波器或隔離器等起作用。

進(jìn)而，本發(fā)明的磁阻效應(yīng)器件的第三特征在于，所述頻率設(shè)定機(jī)構(gòu)是可設(shè)定所述磁化自由層中的有效磁場的有效磁場設(shè)定機(jī)構(gòu)，可以使所述有效磁場變化而改變所述磁化自由層的強(qiáng)磁性共振頻率。

上述特征的磁阻效應(yīng)器件可以作為頻率可變的濾波器或隔離器等起作用。

進(jìn)而，本發(fā)明的磁阻效應(yīng)器件的第四特征在于，與所述磁化固定層的磁化方向平行的直線和與所述磁化自由層中的所述高頻磁場的方向平行的直線形成的角的角度為5度以上、65度以下。在本發(fā)明中，所謂“與磁化方向平行的直線和與高頻磁場的方向平行的直線形成的角的角度”，是指與磁化方向平行的直線和與高頻磁場的方向平行的直線形成的角的角度中的小的一方的角度。

根據(jù)上述特征的磁阻效應(yīng)器件，在磁化自由層的強(qiáng)磁性共振頻率附近，從磁阻效應(yīng)元件向第二端口輸出強(qiáng)度更大的高頻信號。

進(jìn)而，本發(fā)明的磁阻效應(yīng)器件的第五特征在于，與所述磁化固定層的磁化方向平行的直線和與所述磁化自由層中的所述高頻磁場的方向平行的直線形成的角的角度為20度以上、55度以下。

根據(jù)上述特征的磁阻效應(yīng)器件，在磁化自由層的強(qiáng)磁性共振頻率的附近，從磁阻效應(yīng)元件向第二端口輸出強(qiáng)度更大的高頻信號。

進(jìn)而，本發(fā)明的磁阻效應(yīng)器件的第六特征在于，所述磁化自由層的強(qiáng)磁性共振頻率互不相同的多個所述磁阻效應(yīng)元件彼此并聯(lián)連接。

根據(jù)上述特征的磁阻效應(yīng)器件，可以設(shè)置具有一定寬度的通頻帶。由此，上述特征的磁阻效應(yīng)器件可以作為具有擁有一定寬度的通頻帶的濾波器或隔離器等起作用，進(jìn)而，也可以作為以該通頻帶為工作頻帶的移相器、放大器或平衡－不平衡變換器起作用。

進(jìn)而，本發(fā)明的磁阻效應(yīng)器件的第七特征在于，多個所述磁阻效應(yīng)元件彼此并聯(lián)連接，所述磁阻效應(yīng)元件具有多個所述頻率設(shè)定機(jī)構(gòu)，以能夠個別地設(shè)定所述多個磁阻效應(yīng)元件各自的所述磁化自由層的強(qiáng)磁性共振頻率。

根據(jù)上述特征的磁阻效應(yīng)器件，可以設(shè)置具有一定寬度的通頻帶。由此，上述特征的磁阻效應(yīng)器件可以作為具有擁有一定寬度的通頻帶的濾波器或隔離器等起作用，進(jìn)而，也可以作為以該通頻帶為工作頻帶的移相器、放大器或平衡－不平衡變換器起作用。

進(jìn)而，本發(fā)明的磁阻效應(yīng)器件的第八特征在于，所述磁化自由層的強(qiáng)磁性共振頻率互不相同的多個所述磁阻效應(yīng)元件彼此串聯(lián)連接。

根據(jù)上述特征的磁阻效應(yīng)器件，可以設(shè)置具有一定寬度的通頻帶。由此，上述特征的磁阻效應(yīng)器件可以作為具有擁有一定寬度的通頻帶的濾波器或隔離器等起作用，進(jìn)而，也可以作為以該通頻帶為工作頻帶的移相器、放大器或平衡－不平衡變換器起作用。

進(jìn)而，本發(fā)明的磁阻效應(yīng)器件的第九特征在于，多個所述磁阻效應(yīng)元件彼此串聯(lián)連接，所述磁阻效應(yīng)元件具有多個所述頻率設(shè)定機(jī)構(gòu)，以能夠個別地設(shè)定所述多個磁阻效應(yīng)元件各自的所述磁化自由層的強(qiáng)磁性共振頻率。

根據(jù)上述特征的磁阻效應(yīng)器件，可以設(shè)置具有一定寬度的通頻帶。由此，上述特征的磁阻效應(yīng)器件可以作為具有擁有一定寬度的通頻帶的濾波器或隔離器等起作用，進(jìn)而，也可以作為以該通頻帶為工作頻帶的移相器、放大器或平衡－不平衡變換器起作用。

進(jìn)而，本發(fā)明的磁阻效應(yīng)器件的第十特征在于，所述磁化自由層的強(qiáng)磁性共振頻率互不相同的所述多個磁阻效應(yīng)元件，平面觀察形狀的長寬比互不相同。在此，“平面觀察形狀”是指以與構(gòu)成磁阻效應(yīng)元件的各層的疊層方向垂直的平面觀察到的形狀。另外，所謂“平面觀察形狀的長寬比”是指以最小的面積與磁阻效應(yīng)元件的平面觀察形狀外切的長方形的長邊的長度相對于短邊的長度的比率。

根據(jù)上述的磁阻效應(yīng)器件，能夠用同樣的工藝制作磁化自由層的強(qiáng)磁性共振頻率互不相同的多個磁阻效應(yīng)元件。即，由于可以使多個磁阻效應(yīng)元件的膜結(jié)構(gòu)相同，所以可以一并成膜形成構(gòu)成多個磁阻效應(yīng)元件的層。

發(fā)明效果

根據(jù)本發(fā)明，可以提供能夠?qū)崿F(xiàn)利用了磁阻效應(yīng)元件的高頻濾波器等高頻器件的磁阻效應(yīng)器件。

附圖說明

圖1是表示第一實(shí)施方式的磁阻效應(yīng)器件的結(jié)構(gòu)的剖面示意圖；

圖2是表示第一實(shí)施方式的磁阻效應(yīng)器件的構(gòu)造的示意圖；

圖3是在第一實(shí)施方式中，未從第一信號線路對磁阻效應(yīng)元件施加高頻磁場時的、磁阻效應(yīng)元件的磁化狀態(tài)的示意圖；

圖4是表示相對于第一實(shí)施方式的磁阻效應(yīng)器件的直流電流的頻率和輸出電壓的振幅的關(guān)系的圖表；

圖5是表示相對于第一實(shí)施方式的磁阻效應(yīng)器件的磁場強(qiáng)度的頻率和輸出電壓的振幅的關(guān)系的圖表；

圖6是表示第一實(shí)施方式的磁阻效應(yīng)器件的θ1和強(qiáng)磁性共振頻率下的輸出電壓的振幅的關(guān)系的圖表；

圖7是表示第一實(shí)施方式的磁阻效應(yīng)器件的θ1為0度時的構(gòu)造的示意圖；

圖8是表示第一實(shí)施方式的磁阻效應(yīng)器件的θ1為90度時的構(gòu)造的示意圖；

圖9是表示第二實(shí)施方式的磁阻效應(yīng)器件的結(jié)構(gòu)的剖面示意圖；

圖10是第二實(shí)施方式的磁阻效應(yīng)器件的上面圖；

圖11是表示第二實(shí)施方式的磁阻效應(yīng)器件的頻率和輸出電壓的振幅的關(guān)系的圖表；

圖12是表示第三實(shí)施方式的磁阻效應(yīng)器件的結(jié)構(gòu)的剖面示意圖；

圖13是表示第三實(shí)施方式的磁阻效應(yīng)器件的頻率和輸出電壓的振幅的關(guān)系的圖表；

圖14是表示第四實(shí)施方式的磁阻效應(yīng)器件的結(jié)構(gòu)的剖面示意圖；

圖15是第四實(shí)施方式的磁阻效應(yīng)器件的上面圖；

圖16是表示第四實(shí)施方式的磁阻效應(yīng)器件的頻率和輸出電壓的振幅的關(guān)系的圖表；

圖17是表示第五實(shí)施方式的磁阻效應(yīng)器件的結(jié)構(gòu)的剖面示意圖；

圖18是表示第五實(shí)施方式的磁阻效應(yīng)器件的頻率和輸出電壓的振幅的關(guān)系的圖表；

圖19是表示第一實(shí)施方式的變形例的磁阻效應(yīng)器件的結(jié)構(gòu)的剖面示意圖；

符號說明

1a、1b磁阻效應(yīng)元件

2磁化固定層

2a與磁化固定層的磁化方向平行的直線

3隔離層

4磁化自由層

5、5a、5b上部電極

6、6a、6b下部電極

7a第一信號線路

7b第二信號線路

8地線

9a第一端口

9b第二端口

10電感器

11直流電流輸入端子

12磁場施加機(jī)構(gòu)

12a直流磁場

13直流電流源

14與高頻磁場的方向平行的直線

15絕緣體

16磁化固定層的磁化

17磁化自由層的磁化

30基準(zhǔn)電位端子

31電阻元件

100、101、102、103、104、105磁阻效應(yīng)器件

具體實(shí)施方式

參照附圖對用于實(shí)施本發(fā)明的最佳實(shí)施方式做詳細(xì)說明。本發(fā)明不受以下的實(shí)施方式所記載的內(nèi)容限定。另外，以下記載的結(jié)構(gòu)要件中包含本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠容易設(shè)想的結(jié)構(gòu)要件、實(shí)質(zhì)上相同的結(jié)構(gòu)要件、均等范圍的結(jié)構(gòu)要件。此外，以下記載的結(jié)構(gòu)要件可以適當(dāng)?shù)亟M合。另外，在不脫離本發(fā)明的主旨的范圍內(nèi)可以對結(jié)構(gòu)要件進(jìn)行各種省略、置換或變更。

(第一實(shí)施方式)

圖1是本發(fā)明第一實(shí)施方式的磁阻效應(yīng)器件100的剖面示意圖。磁阻效應(yīng)器件100具備：具有磁化固定層2、隔離層3及磁化的方向可變化的磁化自由層4的磁阻效應(yīng)元件1a、上部電極5、下部電極6、輸入高頻信號的第一端口9a、輸出高頻信號的第二端口9b、第一信號線路7a、第二信號線路7b、電感器10、直流電流輸入端子11、作為頻率設(shè)定機(jī)構(gòu)的磁場施加機(jī)構(gòu)12。向第一端口9a輸入的高頻信號及從第二端口9b輸出的高頻信號例如為具有100mhz以上的頻率的信號。第一信號線路7a與第一端口9a連接，在第一信號線路7a流過與輸入至第一端口9a的高頻信號相對應(yīng)的高頻電流。磁阻效應(yīng)元件1a以由第一信號線路7a產(chǎn)生的高頻磁場施加在磁化自由層4的方式配置。磁阻效應(yīng)元件1a的一端(磁化固定層2側(cè))和第二端口9b經(jīng)由下部電極6及第二信號線路7b相連接，磁阻效應(yīng)元件1a的另一端(磁化自由層4側(cè))可以經(jīng)由上部電極5及基準(zhǔn)電位端子30與地線8電連接。電感器10相對于第二端口9b與第二信號線路7b并聯(lián)連接。直流電流輸入端子11與磁阻效應(yīng)元件1a連接，可以對磁阻效應(yīng)元件1a施加直流電流。更具體而言，如圖1所示，直流電流輸入端子11連接于電感器10和地線8之間。即，直流電流輸入端子11相對于第二端口9b經(jīng)由電感器10與第二信號線路7b并聯(lián)連接，且與磁阻效應(yīng)元件1a和電感器10串聯(lián)連接。通過將直流電流源13與直流電流輸入端子11和地線8連接，磁阻效應(yīng)器件100可以形成包含磁阻效應(yīng)元件1a、第二信號線路7b、直流電流輸入端子11及地線8的閉合電路。另外，磁阻效應(yīng)器件100中不存在相對于第二端口9b與第二信號線路7b及地線8并聯(lián)連接的磁阻效應(yīng)元件。

第一端口9a為輸入交流信號即高頻信號的輸入端口。第一信號線路7a與第一端口9a連接，進(jìn)而可經(jīng)由基準(zhǔn)電位端子30與地線8連接，當(dāng)向第一端口9a輸入高頻信號時，在第一信號線路7a流過與輸入至第一端口9a的高頻信號相對應(yīng)的高頻電流，由第一信號線路7a產(chǎn)生與所輸入的高頻信號相對應(yīng)的高頻磁場。由該第一信號線路7a產(chǎn)生的高頻磁場施加給磁化自由層4，磁化自由層4的磁化與由第一信號線路7a產(chǎn)生的高頻磁場相對應(yīng)地進(jìn)行振動。通過磁阻效應(yīng)，與該磁化自由層4的磁化的振動相對應(yīng)，磁阻效應(yīng)元件1a的電阻值與所輸入的高頻信號相對應(yīng)地進(jìn)行振動。另外，第二端口9b為輸出高頻信號的輸出端口。當(dāng)從直流電流輸入端子11施加直流電流時，作為磁阻效應(yīng)元件1a進(jìn)行振動的電阻值和流過磁阻效應(yīng)元件1a的直流電流的積即電壓，從磁阻效應(yīng)元件1a向第二端口9b輸出與所輸入的高頻信號相對應(yīng)的高頻信號。

上部電極5及下部電極6具有作為一對電極的作用，經(jīng)由磁阻效應(yīng)元件1a沿構(gòu)成磁阻效應(yīng)元件1a的各層的疊層方向配設(shè)。即，上部電極5及下部電極6具有用于使高頻電流及直流電流相對于磁阻效應(yīng)元件1a，沿與構(gòu)成磁阻效應(yīng)元件1a的各層的面交叉的方向，例如與構(gòu)成磁阻效應(yīng)元件1a的各層的面垂直的方向(疊層方向)流動的作為一對電極的功能。上部電極5及下部電極6優(yōu)選由ta、cu、au、aucu、ru或這些材料中的任意兩種以上的膜構(gòu)成。

圖2是表示磁阻效應(yīng)器件100的構(gòu)造的示意圖。磁阻效應(yīng)元件1a是將磁化固定層2、隔離層3及磁化自由層4按該順序疊層而構(gòu)成，成為被上部電極5和下部電極6夾持的構(gòu)造。在上部電極5和第一信號線路7a之間存在絕緣體15，將第一信號線路7a和上部電極5電性隔離。圖3是未從第一信號線路7a對磁阻效應(yīng)元件1a施加高頻磁場時的、磁阻效應(yīng)元件1a的磁化狀態(tài)的示意圖。如圖2、3所示，優(yōu)選第一信號線路7a相對于磁阻效應(yīng)元件1a配置為：與磁化固定層2的磁化16的方向平行的直線2a和與由第一信號線路7a產(chǎn)生的磁化自由層4中的高頻磁場的方向平行的直線14形成的角的角度θ1為5度以上65度以下。角度θ1更優(yōu)選為20度以上55度以下。另外，沿與第一信號線路7a平行的方向配置有磁場施加機(jī)構(gòu)12，以使其對磁化自由層4施加直流磁場12a。在未從第一信號線路7a施加高頻磁場時，相對于從磁場施加機(jī)構(gòu)12施加的直流磁場12a，磁化自由層4的磁化17朝向相同的方向。另外，直流磁場12a以其方向相對于與磁化自由層4中的高頻磁場的方向平行的直線14正交的方式由磁場施加機(jī)構(gòu)12施加。

地線8作為基準(zhǔn)電位起作用。第一信號線路7a、第二信號線路7b及地線8的形狀優(yōu)選規(guī)定為微帶線(msl)型或共平面波導(dǎo)(cpw)型。在設(shè)計(jì)微帶線形狀或共平面波導(dǎo)形狀時，通過以第一信號線路7a或第二信號線路7b的特性阻抗和電路系統(tǒng)的阻抗相等的方式設(shè)計(jì)第一信號線路7a或第二信號線路7b的信號線寬及地線間距離，可以使第一信號線路7a或第二信號線路7b形成為傳送損失少的傳送線路。理想的是，第一信號線路7a及第二信號線路7b由au、cu、aucu、ag、或al等電導(dǎo)率高的材料構(gòu)成。

電感器10連接于第二信號線路7b和地線8之間，具有在由電感成分截?cái)嚯娏鞯母哳l成分的同時，使電流的直流成分通過的功能。電感器10可以為片式電感器或圖案線路構(gòu)成的電感器二者中任意一種，也可以是具有電感成分的電阻元件。電感器10的電感值優(yōu)選為10nh以上。電感器10可以不使高頻信號通過而選擇性地使直流信號流向地線8。從直流電流輸入端子11輸入的直流電流在包含磁阻效應(yīng)元件1a、第二信號線路7b、電感器10、直流電流輸入端子11及地線8而形成的閉合電路中流通。通過該閉合電路，可以有效地對磁阻效應(yīng)元件1a施加直流電流。

直流電流輸入端子11連接于電感器10和地線8之間。直流電流輸入端子11與直流電流源13連接，可以對磁阻效應(yīng)元件1a施加直流電流。

直流電流源13與直流電流輸入端子11和地線8連接。從直流電流輸入端子11對包含磁阻效應(yīng)元件1a、第二信號線路7b、直流電流輸入端子11及地線8的閉合電路施加直流電流。直流電流源13例如由可變電阻和直流電壓源的組合電路構(gòu)成，為使直流電流的電流值可變化的構(gòu)成。直流電流源13也可以由可產(chǎn)生一定的直流電流的、固定電阻和直流電壓源的組合電路構(gòu)成。

磁場施加機(jī)構(gòu)12配置于磁阻效應(yīng)元件1a的附近，對磁阻效應(yīng)元件1a施加直流磁場12a，可設(shè)定磁化自由層4的強(qiáng)磁性共振頻率。例如，磁場施加機(jī)構(gòu)12以可以由電壓或電流的任一個對施加磁場強(qiáng)度進(jìn)行可變控制的電磁鐵型或帶線型構(gòu)成。另外，磁場施加機(jī)構(gòu)12也可以通過電磁鐵型或帶線型和只施加一定的磁場的永久磁鐵的組合構(gòu)成。另外，磁場施加機(jī)構(gòu)12可以通過使對磁阻效應(yīng)元件1a施加的磁場變化而使磁化自由層4的有效磁場變化，來改變磁化自由層4的強(qiáng)磁性共振頻率。

磁化固定層2由強(qiáng)磁性體材料構(gòu)成，其磁化方向?qū)嵸|(zhì)上固定在一個方向。磁化固定層2優(yōu)選由fe、co、ni、ni和fe的合金、fe和co的合金或fe和co和b的合金等高自旋極化率材料構(gòu)成。由此，能夠獲得高磁阻變化率。另外，磁化固定層2也可以由赫斯勒合金構(gòu)成。另外，磁化固定層2的膜厚優(yōu)選設(shè)為1～10nm。另外，為了固定磁化固定層2的磁化16，也可以以與磁化固定層2相接的方式附加反強(qiáng)磁性層。或者，也可以利用結(jié)晶構(gòu)造、形狀等帶來的磁各向異性來固定磁化固定層2的磁化16。反強(qiáng)磁性層可以使用feo、coo、nio、cufes2、irmn、femn、ptmn、cr或mn等。

隔離層3配置于磁化固定層2和磁化自由層4之間，磁化固定層2的磁化16和磁化自由層4的磁化相互作用而獲得磁阻效應(yīng)。作為隔離層3，由通過導(dǎo)電體、絕緣體、半導(dǎo)體構(gòu)成的層、或絕緣體中包含通過導(dǎo)體構(gòu)成的通電點(diǎn)的層構(gòu)成。

在作為隔離層3應(yīng)用非磁性導(dǎo)電材料的情況下，作為材料，可舉出cu、ag、au或ru等，磁阻效應(yīng)元件1a中顯示出巨大磁阻(gmr)效應(yīng)。在利用gmr效應(yīng)的情況下，隔離層3的膜厚優(yōu)選設(shè)為0.5～3.0nm程度。

在作為隔離層3應(yīng)用非磁性絕緣材料的情況下，作為材料，可舉出al2o3或mgo等，磁阻效應(yīng)元件1a中顯示出隧道磁阻(tmr)效應(yīng)。通過調(diào)整隔離層3的膜厚，獲得高的磁阻變化率，以使磁化固定層2和磁化自由層4之間顯示出相干隧道效應(yīng)。在利用tmr效應(yīng)的情況下，隔離層3的膜厚優(yōu)選設(shè)為0.5～3.0nm程度。

在作為隔離層3應(yīng)用非磁性半導(dǎo)體材料的情況下，作為材料，可舉出zno、in2o3、sno2、ito、gaox或ga2ox等，隔離層3的膜厚優(yōu)選設(shè)為1.0～4.0nm程度。

在作為隔離層3應(yīng)用包含由非磁性絕緣體中的導(dǎo)體構(gòu)成的通電點(diǎn)的層的情況下，優(yōu)選設(shè)為在由al2o3或mgo構(gòu)成的非磁性絕緣體中包含由cofe、cofeb、cofesi、comnge、comnsi、comnal、fe、co、au、cu、al或mg等導(dǎo)體構(gòu)成的通電點(diǎn)的構(gòu)造。該情況下，隔離層3的膜厚優(yōu)選設(shè)為0.5～2.0nm程度。

磁化自由層4由強(qiáng)磁性體材料構(gòu)成，可以通過外部施加磁場或自旋極化電子使其磁化的方向變化。磁化自由層4為在膜面內(nèi)方向具有易磁化軸的材料的情況下，作為材料，可舉出cofe、cofeb、cofesi、comnge、comnsi或comnal等，厚度優(yōu)選設(shè)為1～30nm程度。磁化自由層4在于膜面法線方向具有易磁化軸的材料的情況下，作為材料，可舉出co、cocr系合金、co多層膜、cocrpt系合金、fept系合金、含有稀土類的smco系合金或tbfeco合金等。另外，磁化自由層4也可以由赫斯勒合金構(gòu)成。另外，也可以在磁化自由層4和隔離層3之間插入高自旋極化率材料。由此，能夠獲得高的磁阻變化率。作為高自旋極化率材料，可舉出cofe合金或cofeb合金等。cofe合金或cofeb合金任一個的膜厚也優(yōu)選設(shè)為0.2～1.0nm程度。

另外，也可以在上部電極5和磁阻效應(yīng)元件1a之間、及下部電極6和磁阻效應(yīng)元件1a之間配設(shè)覆蓋層、籽晶層或緩沖層。作為覆蓋層、籽晶層或緩沖層，可舉出ru、ta、cu、cr或它們的疊層膜等，這些層的膜厚優(yōu)選設(shè)為2～10nm程度。

再者，就磁阻效應(yīng)元件1a的大小而言，理想的是，將磁阻效應(yīng)元件1a的長邊設(shè)為100nm左右、或100nm以下。在磁阻效應(yīng)元件1a的平面觀察形狀不是長方形(包含正方形)的情況下，將以最小的面積與磁阻效應(yīng)元件1a的平面觀察形狀外切的長方形的長邊定義為磁阻效應(yīng)元件1a的長邊。在長邊小至100nm左右的情況下，可以進(jìn)行磁化自由層4的磁區(qū)的單磁區(qū)化，可以實(shí)現(xiàn)高效的強(qiáng)磁性共振現(xiàn)象。在此，“平面觀察形狀”是指在與觀察磁阻效應(yīng)元件的各層的疊層方向垂直的平面內(nèi)觀察的形狀。

在此，對強(qiáng)磁性共振現(xiàn)象進(jìn)行說明。

在對磁化自由層4施加了由第一信號線路7a產(chǎn)生的高頻磁場的情況下，相對于由第一信號線路7a產(chǎn)生的高頻磁場中的頻率為磁化自由層4的強(qiáng)磁性共振頻率附近的磁場，磁化自由層4的磁化大幅振動。將該現(xiàn)象稱作強(qiáng)磁性共振現(xiàn)象。強(qiáng)磁性共振頻率根據(jù)磁化自由層4中的有效磁場而進(jìn)行變化。磁化自由層4中的有效磁場heff使用對磁化自由層4施加的外部磁場he、磁化自由層4中的各向異性磁場hk、磁化自由層4中的反磁場hd、磁化自由層4中的交換耦合磁場hex，并用

heff＝he+hk+hd+hex

表示。磁場施加機(jī)構(gòu)12是通過對磁阻效應(yīng)元件1a施加磁場，對磁化自由層4施加外部磁場he而可設(shè)定磁化自由層4中的有效磁場heff的有效磁場設(shè)定機(jī)構(gòu)。作為有效磁場設(shè)定機(jī)構(gòu)的磁場施加機(jī)構(gòu)12可以通過使對磁阻效應(yīng)元件1a施加的磁場變化而使磁化自由層4中的有效磁場變化，改變磁化自由層4的強(qiáng)磁性共振頻率。這樣，當(dāng)使對磁阻效應(yīng)元件1a施加的磁場變化時，磁阻效應(yīng)元件1a磁化自由層4的強(qiáng)磁性共振頻率就會發(fā)生變化。一般情況下，隨著對磁阻效應(yīng)元件(磁化自由層4)施加的直流磁場增強(qiáng)，強(qiáng)磁性共振頻率變高。

另外，當(dāng)使對磁阻效應(yīng)元件施加的直流電流的電流密度變化時，磁化自由層4的強(qiáng)磁性共振頻率就會發(fā)生變化。一般情況下，隨著對磁阻效應(yīng)元件施加的直流電流的電流密度增大，磁化自由層4的強(qiáng)磁性共振頻率變低。因此，通過使從磁場施加機(jī)構(gòu)12對磁阻效應(yīng)元件1a(磁化自由層4)施加的直流磁場變化、或者使從直流電流輸入端子11對磁阻效應(yīng)元件1a施加的直流電流變化，能夠可變控制磁化自由層4的強(qiáng)磁性共振頻率。對磁阻效應(yīng)元件施加的直流電流的電流密度優(yōu)選比磁阻效應(yīng)元件的振蕩閾值電流密度小。磁阻效應(yīng)元件的振蕩閾值電流密度是指通過施加該值以上的電流密度的直流電流，磁阻效應(yīng)元件的磁化自由層的磁化以一定頻率及一定振幅開始進(jìn)動，磁阻效應(yīng)元件進(jìn)行振蕩(磁阻效應(yīng)元件的輸出(電阻值)以一定頻率及一定振幅變動)的閾值的電流密度。

另外，由第一信號線路7a產(chǎn)生的高頻磁場的頻率與從第一端口9a輸入的高頻信號的頻率相對應(yīng)。當(dāng)從第一信號線路7a產(chǎn)生的高頻磁場被施加在磁化自由層4時，根據(jù)磁化自由層4的強(qiáng)磁性共振效應(yīng)，相對于所輸入的高頻信號中的、頻率為磁化自由層4的強(qiáng)磁性共振頻率的附近頻率的信號，磁化自由層4的磁化大幅振動，磁阻效應(yīng)元件1a的電阻值大幅振動，因此，磁化自由層4的強(qiáng)磁性共振頻率附近的頻率的高頻信號以比其它頻率的高頻信號大的強(qiáng)度從磁阻效應(yīng)元件1a向第二端口9b輸出。即，使得磁阻效應(yīng)器件100具有能夠使磁化自由層4的強(qiáng)磁性共振頻率附近的頻率(通帶的頻率)的高頻信號選擇性通過的作為高頻濾波器的頻率特性。

另外，即使從第二端口9b向第一端口9a輸入高頻信號，也不會從第一端口9a輸出高頻信號，因此，磁阻效應(yīng)器件100也可以作為隔離器起作用。

圖4及圖5是表示向磁阻效應(yīng)器件100輸入的高頻信號的頻率和輸出電壓的振幅的關(guān)系的圖表。圖4及圖5的縱軸表示輸出電壓的振幅，橫軸表示頻率。圖4是施加在磁阻效應(yīng)元件1a的直流磁場12a為一定時的圖表。圖4的曲線100a1是從直流電流輸入端子11對磁阻效應(yīng)元件1a施加的直流電流值為ia1時的曲線，曲線100a2是從直流電流輸入端子11對磁阻效應(yīng)元件1a施加的直流電流值為ia2時的曲線。此時的直流電流值的關(guān)系為ia1＜ia2。另外，圖5是施加在磁阻效應(yīng)元件1a的直流電流為一定時的圖表。圖5的曲線100b1是從磁場施加機(jī)構(gòu)12對磁阻效應(yīng)元件1a施加的直流磁場12a的強(qiáng)度為hb1時的曲線，曲線100b2是從磁場施加機(jī)構(gòu)12對磁阻效應(yīng)元件1a施加的直流磁場12a的強(qiáng)度為hb2時的曲線。此時的磁場強(qiáng)度的關(guān)系為hb1＜hb2。

例如，如圖4所示，在將從直流電流輸入端子11對磁阻效應(yīng)元件1a施加的直流電流值從ia1增大為ia2的情況下，隨著電流值的變化，磁阻效應(yīng)元件1a振動的電阻值和流過磁阻效應(yīng)元件1a的直流電流的積即輸出電壓的振幅增大，因此，從第二端口9b輸出的高頻信號的強(qiáng)度增大。另外，如果將直流電流值從ia1增大為ia2，則磁化自由層4的強(qiáng)磁性共振頻率從fa1移至fa2。即，通頻帶向低頻率側(cè)位移。即，磁阻效應(yīng)器件100也可以作為使通頻帶的頻率變化的高頻濾波器或隔離器起作用。

進(jìn)而，例如，如圖5所示，在將由磁場施加機(jī)構(gòu)12施加的直流磁場12a的強(qiáng)度從hb1增強(qiáng)為hb2的情況下，磁化自由層4的強(qiáng)磁性共振頻率從fb1移至fb2。即，通頻帶向高頻率側(cè)位移。另外，使直流磁場12a的強(qiáng)度(磁化自由層4中的有效磁場heff)變化這一方，與使直流電流值變化相比，可以使通頻帶大幅位移。即，磁阻效應(yīng)器件100可以作為能夠使通頻帶的頻率變化的高頻濾波器或隔離器起作用。

進(jìn)而，在通頻帶變化時，如果關(guān)注通頻帶的任意的頻率1點(diǎn)，則通過信號的相位發(fā)生變化。即，磁阻效應(yīng)器件100也可以作為能夠改變通頻帶(工作頻帶)的頻率的信號的相位的移相器起作用。

另外，在從直流電流輸入端子11輸入的直流電流為一定以上的大小的情況下，在磁化自由層4的強(qiáng)磁性共振頻率附近的頻率，可以使從第二端口9b輸出的輸出功率比從第一端口9a輸入的高頻信號的輸入功率大。即，磁阻效應(yīng)器件100也可以作為放大器(amplifier)起作用。

此外，隨著對磁阻效應(yīng)元件1a施加的外部磁場he(磁化自由層4中的有效磁場heff)增大，磁阻效應(yīng)元件1a振動的電阻值的振幅減小，因此，優(yōu)選隨著增大對磁阻效應(yīng)元件1a施加的外部磁場he(磁化自由層4中的有效磁場heff)，增大對磁阻效應(yīng)元件1a施加的直流電流的電流密度。

另外，為了增大作為高頻濾波器的遮斷特性和通過特性的范圍，優(yōu)選設(shè)為磁化自由層4在膜面法線方向具有易磁化軸，磁化固定層2在膜面方向具有易磁化軸的結(jié)構(gòu)。

圖6表示磁阻效應(yīng)器件100中的、與磁化固定層2的磁化16方向平行的直線2a和與由第一信號線路7a產(chǎn)生的磁化自由層4中的高頻磁場的方向平行的直線14形成的角的角度θ1與磁化自由層4的強(qiáng)磁性共振頻率下的輸出電壓的振幅的關(guān)系的圖表。圖6的縱軸表示輸出電壓的振幅，橫軸表示θ1。這里，從第一端口9a輸入5mv的高頻信號。如圖6所示，在將相同大小的高頻信號輸入第一端口9a時，如果將θ1設(shè)為5度以上65度以下，則能夠增大輸出電壓的振幅，如果將θ1設(shè)為20度以上55度以下，則能夠進(jìn)一步增大輸出電壓的振幅。

圖7是表示第一實(shí)施方式的磁阻效應(yīng)器件100的θ1為0度時的構(gòu)造的示意圖。另外，圖8是表示第一實(shí)施方式的磁阻效應(yīng)器件100的θ1為90度時的構(gòu)造的示意圖。

這樣，磁阻效應(yīng)器件100具備：具有磁化固定層2、隔離層3及磁化的方向可變化的磁化自由層4的磁阻效應(yīng)元件1a、輸入高頻信號的第一端口9a、輸出高頻信號的第二端口9b、第一信號線路7a、第二信號線路7b、直流電流輸入端子11。第一信號線路7a與第一端口9a連接，在第一信號線路7a中流通與向第一端口9a輸入的高頻信號相對應(yīng)的高頻電流，將由第一信號線路7a產(chǎn)生的高頻磁場施加給磁化自由層4。磁阻效應(yīng)元件1a和第二端口9b經(jīng)由第二信號線路7b相連接，直流電流輸入端子11與磁阻效應(yīng)元件1a連接。

因此，當(dāng)向第一端口9a輸入高頻信號時，在第一信號線路7a流過高頻電流。因此，由與所輸入的高頻信號相對應(yīng)的第一信號線路7a產(chǎn)生的高頻磁場從第一信號線路7a施加給磁化自由層4，磁化自由層4的磁化與由第一信號線路7a產(chǎn)生的高頻磁場相對應(yīng)地進(jìn)行振動。通過磁阻效應(yīng)，與該磁化自由層4的磁化的振動相對應(yīng)，磁阻效應(yīng)元件1a的電阻值與所輸入的高頻信號相對應(yīng)地進(jìn)行振動。當(dāng)從直流電流輸入端子11施加直流電流時，作為磁阻效應(yīng)元件1a的振動的電阻值和流過磁阻效應(yīng)元件1a的直流電流的積即電壓，從磁阻效應(yīng)元件1a向第二端口9b輸出與所輸入的高頻信號相對應(yīng)的高頻信號。根據(jù)磁化自由層4的強(qiáng)磁性共振效應(yīng)，相對于所輸入的高頻信號中的、頻率為磁化自由層4的強(qiáng)磁性共振頻率的附近頻率的信號，磁化自由層4的磁化大幅振動，因此，磁化自由層4的強(qiáng)磁性共振頻率附近的頻率的高頻信號，以比其它頻率的高頻信號大的強(qiáng)度從磁阻效應(yīng)元件1a向第二端口9b輸出。即，使得磁阻效應(yīng)器件100具有能夠使磁化自由層4的強(qiáng)磁性共振頻率附近的頻率的高頻信號選擇性通過的作為高頻濾波器的頻率特性。

另外，由于即使從第二端口9b向第一端口9a輸入高頻信號，也不會從第一端口9a輸出高頻信號，因此磁阻效應(yīng)器件100也可以作為隔離器起作用。

另外，通過使從直流電流輸入端子11施加的直流電流變化，能夠?qū)Υ呕杂蓪?的強(qiáng)磁性共振頻率進(jìn)行可變控制，因此，磁阻效應(yīng)器件100也能夠作為頻率可變的濾波器或隔離器起作用，進(jìn)而，也可以作為可改變信號的相位的移相器或可進(jìn)行信號的放大的放大器起作用。

進(jìn)而，磁阻效應(yīng)器件100由于具有作為可設(shè)定磁化自由層4的強(qiáng)磁性共振頻率的頻率設(shè)定機(jī)構(gòu)的磁場施加機(jī)構(gòu)12，所以能夠?qū)⒋呕杂蓪?的強(qiáng)磁性共振頻率設(shè)為任意的頻率。因此，磁阻效應(yīng)器件100可以作為任意頻帶的濾波器或隔離器等起作用。

進(jìn)而，磁阻效應(yīng)器件100是磁場施加機(jī)構(gòu)12可以設(shè)定磁化自由層4中的有效磁場的有效磁場設(shè)定機(jī)構(gòu)，可以使磁化自由層4中的有效磁場變化而改變磁化自由層4的強(qiáng)磁性共振頻率，因此，可以作為頻率可變的濾波器或隔離器起作用，進(jìn)而，也可以作為可改變信號的相位的移相器或可以進(jìn)行信號的放大的放大器起作用。

進(jìn)而，磁阻效應(yīng)器件100由于不存在相對于第二端口9b與第二信號線路7b及地線8并聯(lián)連接的磁阻效應(yīng)元件，因此，高頻信號不會流入相對于第二端口9b與第二信號線路7b及地線8并聯(lián)連接的磁阻效應(yīng)元件，這樣能夠防止高頻信號的損失增加。

對于以上所說明的第一實(shí)施方式的磁阻效應(yīng)器件100，可以追加各種結(jié)構(gòu)要件。例如，為了防止在與第二端口9b連接的高頻電路中流過直流信號，也可以在直流電流輸入端子11(或電感器10)的向第二信號線路7b的連接部和第二端口9b之間的第二信號線路7b串聯(lián)連接用于切斷直流信號的電容器。

(第二實(shí)施方式)

圖9是本發(fā)明第二實(shí)施方式的磁阻效應(yīng)器件101的剖面示意圖。在磁阻效應(yīng)器件101中，主要對與第一實(shí)施方式的磁阻效應(yīng)器件100的不同點(diǎn)進(jìn)行說明，共通的事項(xiàng)適當(dāng)省略說明。與第一實(shí)施方式的磁阻效應(yīng)器件100共通的要件使用相同的符號，省略共通的要件的說明。磁阻效應(yīng)器件101具備：具有磁化固定層2、隔離層3及磁化自由層4的兩個磁阻效應(yīng)元件1a、1b、上部電極5、下部電極6、第一端口9a、第二端口9b、第一信號線路7a、第二信號線路7b、電感器10、直流電流輸入端子11及作為頻率設(shè)定機(jī)構(gòu)的磁場施加機(jī)構(gòu)12。磁阻效應(yīng)元件1a、1b以由第一信號線路7a產(chǎn)生的高頻磁場施加在各磁化自由層4的方式配置。磁阻效應(yīng)元件1a和磁阻效應(yīng)元件1b彼此并聯(lián)連接于上部電極5和下部電極6之間，磁阻效應(yīng)元件1a和磁阻效應(yīng)元件1b的磁化自由層4與同一上部電極5連接，另外，磁化固定層2與同一下部電極6連接。磁阻效應(yīng)元件1a、1b的一端(磁化固定層2側(cè))和第二端口9b經(jīng)由下部電極6及第二信號線路7b相連接，磁阻效應(yīng)元件1a、1b的另一端(磁化自由層4側(cè))可以經(jīng)由上部電極5及基準(zhǔn)電位端子30與地線8電連接。

就磁阻效應(yīng)元件1a、1b而言，被施加同一直流磁場12a及同一電流密度的直流電流的狀態(tài)下的磁化自由層4的強(qiáng)磁性共振頻率互不相同。更具體而言，磁阻效應(yīng)元件1a、1b的膜結(jié)構(gòu)彼此相同，平面觀察形狀均為長方形，但平面觀察形狀的長寬比互不相同。這里，“膜結(jié)構(gòu)相同”是指構(gòu)成磁阻效應(yīng)元件的各層的材料及膜厚相同，并且各層的疊層順序相同。另外，“平面觀察形狀”是指在與構(gòu)成磁阻效應(yīng)元件的各層的疊層方向垂直的平面內(nèi)觀察的形狀。另外，“平面觀察形狀的長寬比”是指以最小的面積與磁阻效應(yīng)元件的平面觀察形狀外切的長方形的、長邊的長度相對于短邊的長度的比率。

電感器10連接于第二信號線路7b和地線8之間。直流電流輸入端子11與并聯(lián)連接的磁阻效應(yīng)元件1a、1b和電感器10串聯(lián)連接，且相對于第二端口9b經(jīng)由電感器10與第二信號線路7b并聯(lián)連接。通過將直流電流源13與直流電流輸入端子11和地線8相連接，磁阻效應(yīng)器件101可以形成包含磁阻效應(yīng)元件1a、磁阻效應(yīng)元件1b、第二信號線路7b、直流電流輸入端子11及地線8的閉合電路，從直流電流輸入端子11輸入的直流電流流過該閉合電路，向磁阻效應(yīng)元件1a及磁阻效應(yīng)元件1b輸入直流電流。

磁場施加機(jī)構(gòu)12配設(shè)于磁阻效應(yīng)元件1a、1b的附近，可以同時對磁阻效應(yīng)元件1a、1b施加同一直流磁場12a，設(shè)定磁阻效應(yīng)元件1a、1b各自的磁化自由層4的強(qiáng)磁性共振頻率。另外，磁場施加機(jī)構(gòu)12可以通過使對磁阻效應(yīng)元件1a、1b施加的磁場變化而使磁阻效應(yīng)元件1a、1b各自的磁化自由層4中的有效磁場變化，改變磁阻效應(yīng)元件1a、1b各自的磁化自由層4的強(qiáng)磁性共振頻率。

磁阻效應(yīng)元件1a、1b的膜結(jié)構(gòu)與第一實(shí)施方式的磁阻效應(yīng)元件1a相同。圖10是磁阻效應(yīng)器件101的上面圖。如圖10所示，磁阻效應(yīng)元件1a、1b的平面觀察形狀的短邊方向即y方向的尺寸y0相同，但磁阻效應(yīng)元件1a的平面觀察形狀的長邊方向即x方向的尺寸xa和磁阻效應(yīng)元件1b的平面觀察形狀的長邊方向即x方向的尺寸xb不同，xa＜xb，因此，磁阻效應(yīng)元件1b的平面觀察形狀的長寬比(xb/y0)比磁阻效應(yīng)元件1a的平面觀察形狀的長寬比(xa/y0)大。如果在同一直流磁場12a及同一電流密度的直流電流被施加在磁阻效應(yīng)元件的狀態(tài)下進(jìn)行考慮，則隨著磁阻效應(yīng)元件的平面觀察形狀的長寬比增大，磁阻效應(yīng)元件的磁化自由層的強(qiáng)磁性共振頻率變高，因此，使得磁阻效應(yīng)元件1b的磁化自由層4的強(qiáng)磁性共振頻率fb比磁阻效應(yīng)元件1a的磁化自由層4的強(qiáng)磁性共振頻率fa高。這樣，通過使多個磁阻效應(yīng)元件的平面觀察形狀的長寬比互不相同，即使膜結(jié)構(gòu)彼此相同，也能夠使磁化自由層的強(qiáng)磁性共振頻率互不相同，因此，能夠用同樣的成膜工藝制作磁化自由層的強(qiáng)磁性共振頻率互不相同的多個磁阻效應(yīng)元件。即，由于能夠使多個磁阻效應(yīng)元件的膜結(jié)構(gòu)相同，因此能夠一并成膜形成多個構(gòu)成磁阻效應(yīng)元件的層。

由第一信號線路7a產(chǎn)生的高頻磁場被同時施加于磁阻效應(yīng)元件1a、1b的磁化自由層4，磁阻效應(yīng)元件1a、1b的磁化自由層4的磁化與由第一信號線路7a產(chǎn)生的高頻磁場相對應(yīng)地進(jìn)行振動。根據(jù)磁阻效應(yīng)，與這些磁化自由層4的磁化的振動相對應(yīng)，磁阻效應(yīng)元件1a、1b的電阻值與所輸入的高頻信號相對應(yīng)地進(jìn)行振動。當(dāng)從直流電流輸入端子11施加直流電流時，作為磁阻效應(yīng)元件1a進(jìn)行振動的電阻值和流過磁阻效應(yīng)元件1a的直流電流的積即電壓，從磁阻效應(yīng)元件1a向第二端口9b輸出與被輸入第一端口9a的高頻信號相對應(yīng)的高頻信號。同樣，當(dāng)從直流電流輸入端子11施加直流電流時，作為磁阻效應(yīng)元件1b進(jìn)行振動的電阻值和流過磁阻效應(yīng)元件1b的直流電流的積即電壓，從磁阻效應(yīng)元件1b向第二端口9b輸出與被輸入第一端口9a的高頻信號相對應(yīng)的高頻信號。

磁阻效應(yīng)元件1a、1b的磁化固定層2的磁化16的方向相同。關(guān)于磁阻效應(yīng)元件1a、1b，優(yōu)選第一信號線路7a相對于磁阻效應(yīng)元件1a、1b配置為，與磁化固定層2的磁化16的方向平行的直線2a和與由第一信號線路7a產(chǎn)生的磁化自由層4的高頻磁場的方向平行的直線14形成的角的角度為5度以上65度以下。該角度更優(yōu)選為20度以上55度以下。另外，沿與第一信號線路7a平行的方向配置有磁場施加機(jī)構(gòu)12，以使其對磁阻效應(yīng)元件1a、1b的磁化自由層4施加直流磁場12a。

由第一信號線路7a產(chǎn)生的高頻磁場的頻率與從第一端口9a輸入的高頻信號的頻率相對應(yīng)。當(dāng)由第一信號線路7a產(chǎn)生的高頻磁場被施加于磁阻效應(yīng)元件1a、1b的磁化自由層4時，根據(jù)磁阻效應(yīng)元件1a、1b的磁化自由層4的強(qiáng)磁性共振效應(yīng)，相對于所輸入的高頻信號中的、頻率為磁阻效應(yīng)元件1a或1b的磁化自由層4的強(qiáng)磁性共振頻率的附近的頻率信號，磁化自由層4的磁化大幅振動，磁阻效應(yīng)元件1a或磁阻效應(yīng)元件1b的電阻值大幅振動，因此，磁阻效應(yīng)元件1a或磁阻效應(yīng)元件1b的磁化自由層4的強(qiáng)磁性共振頻率附近的頻率的高頻信號，以比其它頻率的高頻信號大的強(qiáng)度從磁阻效應(yīng)元件1a或磁阻效應(yīng)元件1b向第二端口9b輸出。即，使得磁阻效應(yīng)器件101具有能夠使磁阻效應(yīng)元件1a或磁阻效應(yīng)元件1b的磁化自由層4的強(qiáng)磁性共振頻率附近的頻率(通帶的頻率)的高頻信號選擇性通過的作為高頻濾波器的頻率特性。

另外，與第一實(shí)施方式的磁阻效應(yīng)器件100相同，磁阻效應(yīng)器件101也可以作為隔離器起作用。

圖11是表示被輸入磁阻效應(yīng)器件101的高頻信號的頻率和輸出電壓的振幅的關(guān)系的圖表。圖11的縱軸表示輸出電壓的振幅，橫軸表示頻率。如圖11所示，當(dāng)以磁阻效應(yīng)元件1a的磁化自由層4的強(qiáng)磁性共振頻率fa附近的頻率(圖11所示的通頻帶200a)的一部分和磁阻效應(yīng)元件1b的磁化自由層4的強(qiáng)磁性共振頻率fb附近的頻率(圖11所示的通頻帶200b)的一部分重合的方式使磁阻效應(yīng)元件1a、1b的平面觀察形狀的長寬比不同時，如圖11所示，磁阻效應(yīng)器件101可以具有比第一實(shí)施方式的磁阻效應(yīng)器件100帶寬更寬的通頻帶(圖11所示的通頻帶200)。

進(jìn)而，通過改變對磁阻效應(yīng)元件1a、1b施加的直流電流或從磁場施加機(jī)構(gòu)12對磁阻效應(yīng)元件1a、1b施加的磁場強(qiáng)度，可以任意變更其帶寬。由此，磁阻效應(yīng)器件101可以作為能夠任意變更通頻帶200的頻率可變的濾波器或隔離器起作用，進(jìn)而，與第一實(shí)施方式的磁阻效應(yīng)器件100相同，也可以作為以通頻帶200為工作頻帶的可以改變信號的相位的移相器或可進(jìn)行信號的放大的放大器起作用。

這樣，磁阻效應(yīng)器件101由于磁化自由層4的強(qiáng)磁性共振頻率互不相同的多個磁阻效應(yīng)元件1a、1b彼此被并聯(lián)連接，所以在與各磁阻效應(yīng)元件的磁化自由層4的強(qiáng)磁性共振頻率相同的多個頻率附近，為了向第二端口9b輸出強(qiáng)度大的高頻信號，可以設(shè)置具有一定寬度的通頻帶200。進(jìn)而，通過改變對磁阻效應(yīng)元件施加的直流電流或者磁場，可以變更通頻帶200的位置。即，磁阻效應(yīng)器件101可以作為能夠變更通頻帶200的位置的頻率可變的濾波器或隔離器起作用，進(jìn)而，也能夠作為以通頻帶200為工作頻帶的移相器或放大器起作用。

進(jìn)而，磁阻效應(yīng)器件101由于多個磁阻效應(yīng)元件1a及1b的平面觀察形狀的長寬比互不相同，所以可以用同樣的工藝制作磁化自由層4的強(qiáng)磁性共振頻率互不相同的多個磁阻效應(yīng)元件1a、1b。即，由于可以使多個磁阻效應(yīng)元件1a、1b的膜結(jié)構(gòu)相同，所以可以一并成膜形成多個構(gòu)成磁阻效應(yīng)元件1a、1b的層。

另外，在第二實(shí)施方式的磁阻效應(yīng)器件101中，將磁化自由層4的強(qiáng)磁性共振頻率互不相同的兩個磁阻效應(yīng)元件1a、1b并聯(lián)連接，但也可以將磁化自由層4的強(qiáng)磁性共振頻率互不相同的三個以上的磁阻效應(yīng)元件并聯(lián)連接。該情況下，可以進(jìn)一步加寬通頻帶的寬度。

另外，在第二實(shí)施方式的磁阻效應(yīng)器件101中，兩個磁阻效應(yīng)元件1a、1b的膜結(jié)構(gòu)彼此相同，但多個磁阻效應(yīng)元件的膜結(jié)構(gòu)也可以互不相同。該情況下，也可以將多個磁阻效應(yīng)元件的平面觀察形狀的長寬比設(shè)為彼此相同，并且使膜結(jié)構(gòu)互不相同，以使多個磁阻效應(yīng)元件的磁化自由層的強(qiáng)磁性共振頻率互不相同。

另外，在第二實(shí)施方式的磁阻效應(yīng)器件101中，磁場施加機(jī)構(gòu)12同時對磁阻效應(yīng)元件1a、1b施加同一磁場，但也可以具備對各磁阻效應(yīng)元件個別施加磁場的磁場施加機(jī)構(gòu)。

(第三實(shí)施方式)

圖12是本發(fā)明第三實(shí)施方式的磁阻效應(yīng)器件102的剖面示意圖。在磁阻效應(yīng)器件102中，主要對與第一實(shí)施方式的磁阻效應(yīng)器件100的不同點(diǎn)進(jìn)行說明，共通的事項(xiàng)適當(dāng)省略說明。與第一實(shí)施方式的磁阻效應(yīng)器件100共通的要件使用相同的符號，省略共通的要件的說明。磁阻效應(yīng)器件102具備：具有磁化固定層2、隔離層3及磁化自由層4的兩個磁阻效應(yīng)元件1a、1b、上部電極5、下部電極6、第一端口9a、第二端口9b、第一信號線路7a、第二信號線路7b、電感器10、直流電流輸入端子11及兩個作為頻率設(shè)定機(jī)構(gòu)的兩個磁場施加機(jī)構(gòu)12。磁阻效應(yīng)元件1a、1b以由第一信號線路7a產(chǎn)生的高頻磁場施加在各磁化自由層4的方式配置。兩個磁阻效應(yīng)元件1a、1b其結(jié)構(gòu)彼此相同，兩個磁阻效應(yīng)元件1a、1b彼此并聯(lián)連接于上部電極5和下部電極6之間。磁阻效應(yīng)元件1a和磁阻效應(yīng)元件1b的磁化自由層4與同一上部電極5連接，另外，磁化固定層2與同一下部電極6連接。磁阻效應(yīng)元件1a、1b的一端(磁化固定層2側(cè))和第二端口9b經(jīng)由下部電極6及第二信號線路7b相連接，磁阻效應(yīng)元件1a、1b的另一端(磁化自由層4側(cè))可以經(jīng)由上部電極5及基準(zhǔn)電位端子30與地線8電連接。各磁場施加機(jī)構(gòu)12對兩個磁阻效應(yīng)元件1a、1b分別施加個別的直流磁場12a。這樣，磁阻效應(yīng)器件102具備兩個作為頻率設(shè)定機(jī)構(gòu)的磁場施加機(jī)構(gòu)12，以能夠個別地設(shè)定兩個磁阻效應(yīng)元件1a、1b各自的磁化自由層4的強(qiáng)磁性共振頻率。

電感器10連接于第二信號線路7b和地線8之間。直流電流輸入端子11與并聯(lián)連接的磁阻效應(yīng)元件1a、1b和電感器10串聯(lián)連接，且相對于第二端口9b經(jīng)由電感器10與第二信號線路7b并聯(lián)連接。通過將直流電流源13與直流電流輸入端子11和地線8連接，磁阻效應(yīng)器件102可以形成包含磁阻效應(yīng)元件1a、磁阻效應(yīng)元件1b、第二信號線路7b、直流電流輸入端子11及地線8的閉合電路，從直流電流輸入端子11輸入的直流電流流過該閉合電路，向磁阻效應(yīng)元件1a及磁阻效應(yīng)元件1b輸入直流電流。

磁阻效應(yīng)器件102在從各磁場施加機(jī)構(gòu)12對磁阻效應(yīng)元件1a、1b分別個別地施加直流磁場12a的狀態(tài)下，由第一信號線路7a產(chǎn)生的高頻磁場被同時施加于兩個磁阻效應(yīng)元件1a、1b的磁化自由層4。例如，使對磁阻效應(yīng)元件1a施加的直流磁場12a的強(qiáng)度比對磁阻效應(yīng)元件1b施加的直流磁場12a的強(qiáng)度小。該情況下，磁阻效應(yīng)元件1a的磁化自由層4的強(qiáng)磁性共振頻率比磁阻效應(yīng)元件1b的磁化自由層4的強(qiáng)磁性共振頻率低。

由第一信號線路7a產(chǎn)生的高頻磁場被同時施加于磁阻效應(yīng)元件1a、1b的磁化自由層4，磁阻效應(yīng)元件1a、1b的磁化自由層4的磁化與由第一信號線路7a產(chǎn)生的高頻磁場相對應(yīng)地進(jìn)行振動。根據(jù)磁阻效應(yīng)，與這些磁化自由層4的磁化的振動相對應(yīng)，磁阻效應(yīng)元件1a、1b的電阻值與所輸入的高頻信號相對應(yīng)地進(jìn)行振動。當(dāng)從直流電流輸入端子11施加直流電流時，作為磁阻效應(yīng)元件1a進(jìn)行振動的電阻值和流過磁阻效應(yīng)元件1a的直流電流的積即電壓，從磁阻效應(yīng)元件1a向第二端口9b輸出與被輸入至第一端口9a的高頻信號相對應(yīng)的高頻信號。同樣，當(dāng)從直流電流輸入端子11施加直流電流時，作為磁阻效應(yīng)元件1b進(jìn)行振動的電阻值和流過磁阻效應(yīng)元件1b的直流電流的積即電壓，從磁阻效應(yīng)元件1b向第二端口9b輸出與被輸入至第一端口9a的高頻信號相對應(yīng)的高頻信號。

磁阻效應(yīng)元件1a、1b的磁化固定層2的磁化16的方向相同。關(guān)于磁阻效應(yīng)元件1a、1b，優(yōu)選第一信號線路7a相對于磁阻效應(yīng)元件1a、1b配置為，與磁化固定層2的磁化16的方向平行的直線2a和與從第一信號線路7a產(chǎn)生的磁化自由層4的高頻磁場的方向平行的直線14形成的角的角度為5度以上65度以下。該角度更優(yōu)選為20度以上55度以下。另外，沿與第一信號線路7a平行的方向配置有磁場施加機(jī)構(gòu)12，以使其對磁阻效應(yīng)元件1a、1b的磁化自由層4施加直流磁場12a。

由第一信號線路7a產(chǎn)生的高頻磁場的頻率與從第一端口9a輸入的高頻信號的頻率相對應(yīng)。在以從各磁場施加機(jī)構(gòu)12對各磁阻效應(yīng)元件1a、1b個別地施加直流磁場12a的狀態(tài)下，將由第一信號線路7a產(chǎn)生的高頻磁場施加于磁阻效應(yīng)元件1a、1b的磁化自由層4時，根據(jù)磁阻效應(yīng)元件1a、1b的磁化自由層4的強(qiáng)磁性共振效應(yīng)，相對于所輸入的高頻信號中的、頻率為磁阻效應(yīng)元件1a或1b的磁化自由層4的強(qiáng)磁性共振頻率的附近的頻率信號，磁化自由層4的磁化大幅振動，磁阻效應(yīng)元件1a或磁阻效應(yīng)元件1b的電阻值大幅振動，因此，磁阻效應(yīng)元件1a或磁阻效應(yīng)元件1b的磁化自由層4的強(qiáng)磁性共振頻率附近的頻率的高頻信號，以比其它頻率的高頻信號大的強(qiáng)度從磁阻效應(yīng)元件1a或磁阻效應(yīng)元件1b向第二端口9b輸出。即，使得磁阻效應(yīng)器件102具有能夠使磁阻效應(yīng)元件1a或磁阻效應(yīng)元件1b的磁化自由層4的強(qiáng)磁性共振頻率附近的頻率(通帶的頻率)的高頻信號選擇性通過的作為高頻濾波器的頻率特性。

另外，與第一實(shí)施方式的磁阻效應(yīng)器件100同樣，磁阻效應(yīng)器件102也可以作為隔離器起作用。

圖13是表示被輸入至磁阻效應(yīng)器件102的高頻信號的頻率和輸出電壓的振幅的關(guān)系的圖表。圖13的縱軸表示輸出電壓的振幅，橫軸表示頻率。例如，如圖13所示，假設(shè)：使對磁阻效應(yīng)元件1a施加的磁場比對另一磁阻效應(yīng)元件1b施加的磁場強(qiáng)度小的情況下的、磁阻效應(yīng)元件1a的磁化自由層4的強(qiáng)磁性共振頻率為f1、磁阻效應(yīng)元件1b的磁化自由層4的強(qiáng)磁性共振頻率為f2時，f1＜f2。如圖13所示，在以磁阻效應(yīng)元件1a的磁化自由層4的強(qiáng)磁性共振頻率f1附近的頻率(圖13所示的通頻帶300a)的一部分和磁阻效應(yīng)元件1b的磁化自由層4的強(qiáng)磁性共振頻率f2附近的頻率(圖13所示的通頻帶300b)的一部分重合的方式調(diào)整各磁場施加機(jī)構(gòu)12對磁阻效應(yīng)元件1a、1b分別施加的磁場強(qiáng)度時，如圖13所示，磁阻效應(yīng)器件102可以具有比第一實(shí)施方式的磁阻效應(yīng)器件100帶寬更寬的通頻帶(圖13所示的通頻帶300)。

進(jìn)而，通過使對磁阻效應(yīng)元件1a、1b施加的直流電流、或從各磁場施加機(jī)構(gòu)12對磁阻效應(yīng)元件1a、1b分別施加的磁場強(qiáng)度變化，可以任意變更其帶寬。由此，磁阻效應(yīng)器件102可以作為能夠任意變更通頻帶300的頻率可變的濾波器或隔離器起作用，進(jìn)而，與第一實(shí)施方式的磁阻效應(yīng)器件100同樣，也可以作為以通頻帶300為工作頻帶的可以改變信號的相位的移相器或可進(jìn)行信號的放大的放大器起作用。

這樣，磁阻效應(yīng)器件102具有多個作為頻率設(shè)定機(jī)構(gòu)的磁場施加機(jī)構(gòu)12，以能夠個別地設(shè)定多個磁阻效應(yīng)元件1a、1b各自的磁化自由層4的強(qiáng)磁性共振頻率，因此，能夠個別地控制各磁阻效應(yīng)元件的磁化自由層4的強(qiáng)磁性共振頻率。進(jìn)而，由于多個磁阻效應(yīng)元件1a、1b彼此并聯(lián)連接，所以在與各磁阻效應(yīng)元件的磁化自由層4的強(qiáng)磁性共振頻率相同的多個頻率附近，強(qiáng)度大的高頻信號向第二端口9b輸出，因此，可以設(shè)置具有一定寬度的通頻帶300。進(jìn)而，通過改變對磁阻效應(yīng)元件1a、1b施加的直流電流或者磁場，可以任意變更其帶寬。即，磁阻效應(yīng)器件102可以作為能夠任意變更通頻帶300的、頻率可變的濾波器或隔離器起作用，進(jìn)而，也可以作為以通頻帶300為工作頻帶的移相器或放大器起作用。

另外，在第三實(shí)施方式的磁阻效應(yīng)器件102中，將兩個磁阻效應(yīng)元件1a、1b彼此并聯(lián)連接，并具備兩個頻率設(shè)定機(jī)構(gòu)(磁場施加機(jī)構(gòu)12)，以能夠個別地設(shè)定各磁阻效應(yīng)元件1a、1b的磁化自由層4的強(qiáng)磁性共振頻率，但也可以將三個以上的磁阻效應(yīng)元件彼此并聯(lián)連接，并具備三個以上的頻率設(shè)定機(jī)構(gòu)(磁場施加機(jī)構(gòu)12)，以能夠個別地設(shè)定各磁阻效應(yīng)元件的磁化自由層4的強(qiáng)磁性共振頻率。該情況下，可以進(jìn)一步加寬通頻帶的寬度。

另外，在第三實(shí)施方式的磁阻效應(yīng)器件102中，兩個磁阻效應(yīng)元件1a、1b的結(jié)構(gòu)彼此相同，但多個磁阻效應(yīng)元件的結(jié)構(gòu)也可以互不相同。

(第四實(shí)施方式)

圖14是本發(fā)明第四實(shí)施方式的磁阻效應(yīng)器件103的剖面示意圖。在磁阻效應(yīng)器件103中，主要對與第一實(shí)施方式的磁阻效應(yīng)器件100的不同點(diǎn)進(jìn)行說明，共通的事項(xiàng)適當(dāng)省略說明。與第一實(shí)施方式的磁阻效應(yīng)器件100共通的要件使用相同的符號，省略共通的要件的說明。磁阻效應(yīng)器件103具備：具有磁化固定層2、隔離層3及磁化自由層4的兩個磁阻效應(yīng)元件1a、1b、上部電極5a、5b、下部電極6a、6b、第一端口9a、第二端口9b、第一信號線路7a、第二信號線路7b、電感器10、直流電流輸入端子11及作為頻率設(shè)定機(jī)構(gòu)的磁場施加機(jī)構(gòu)12。磁阻效應(yīng)元件1a、1b以由第一信號線路7a產(chǎn)生的高頻磁場施加在各磁化自由層4的方式配置。上部電極5a及下部電極6a以夾著磁阻效應(yīng)元件1a的方式配置，上部電極5b及下部電極6b以夾著磁阻效應(yīng)元件1b的方式配置。磁阻效應(yīng)元件1a、1b彼此串聯(lián)連接，磁阻效應(yīng)元件1b的一端(磁化固定層2側(cè))和第二端口9b經(jīng)由下部電極6b及第二信號線路7b相連接，磁阻效應(yīng)元件1a的一端(磁化固定層2側(cè))和磁阻效應(yīng)元件1b的另一端(磁化自由層4側(cè))經(jīng)由下部電極6a及上部電極5b電連接，磁阻效應(yīng)元件1a的另一端(磁化自由層4側(cè))可以經(jīng)由上部電極5a及基準(zhǔn)電位端子30與地線8電連接。

就磁阻效應(yīng)元件1a、1b而言，在被施加同一直流磁場12a及同一電流密度的直流電流的狀態(tài)下的磁化自由層4的強(qiáng)磁性共振頻率互不相同。更具體而言，磁阻效應(yīng)元件1a、1b的膜結(jié)構(gòu)彼此相同，平面觀察形狀均為長方形，但平面觀察形狀的長寬比互不相同。這里，“膜結(jié)構(gòu)相同”是指構(gòu)成磁阻效應(yīng)元件的各層的材料及膜厚相同，并且各層的疊層順序相同。另外，“平面觀察形狀”是指在與構(gòu)成磁阻效應(yīng)元件的各層的疊層方向垂直的平面內(nèi)觀察的形狀。另外，“平面觀察形狀的長寬比”是指以最小的面積與磁阻效應(yīng)元件的平面觀察形狀外切的長方形的、長邊的長度相對于短邊的長度的比率。

電感器10連接于第二信號線路7b和地線8之間。直流電流輸入端子11與并聯(lián)連接的磁阻效應(yīng)元件1a、1b和電感器10串聯(lián)連接，且相對于第二端口9b經(jīng)由電感器10與第二信號線路7b并聯(lián)連接。通過將直流電流源13與直流電流輸入端子11和地線8連接，磁阻效應(yīng)器件103可以形成包含磁阻效應(yīng)元件1a、磁阻效應(yīng)元件1b、第二信號線路7b、直流電流輸入端子11及地線8的閉合電路，從直流電流輸入端子11輸入的直流電流流過該閉合電路，向磁阻效應(yīng)元件1a及磁阻效應(yīng)元件1b輸入直流電流。

磁場施加機(jī)構(gòu)12配置于磁阻效應(yīng)元件1a、1b的附近，可以同時對磁阻效應(yīng)元件1a、1b施加同一直流磁場12a，由此設(shè)定磁阻效應(yīng)元件1a、1b各自的磁化自由層4的強(qiáng)磁性共振頻率。另外，磁場施加機(jī)構(gòu)12通過使對磁阻效應(yīng)元件1a、1b施加的磁場變化而使磁阻效應(yīng)元件1a、1b各自的磁化自由層4中的有效磁場變化，可以改變磁阻效應(yīng)元件1a、1b各自的磁化自由層4的強(qiáng)磁性共振頻率。

磁阻效應(yīng)元件1a、1b的膜結(jié)構(gòu)與第一實(shí)施方式的磁阻效應(yīng)元件1a相同。圖15是磁阻效應(yīng)器件103的上面圖。如圖15所示，磁阻效應(yīng)元件1a、1b的平面觀察形狀的短邊方向即y方向的尺寸y0相同，但磁阻效應(yīng)元件1a的平面觀察形狀的長邊方向即x方向的尺寸xa和磁阻效應(yīng)元件1b的平面觀察形狀的長邊方向即x方向的尺寸xb不同，xa＜xb，因此，磁阻效應(yīng)元件1b的平面觀察形狀的長寬比(xb/y0)比磁阻效應(yīng)元件1a的平面觀察形狀的長寬比(xa/y0)大。如果在同一直流磁場12a及同一電流密度的直流電流被施加在磁阻效應(yīng)元件的狀態(tài)下進(jìn)行考慮，則隨著磁阻效應(yīng)元件的平面觀察形狀的長寬比增大，磁阻效應(yīng)元件的磁化自由層4的強(qiáng)磁性共振頻率變高，因此，磁阻效應(yīng)元件1b的磁化自由層4的強(qiáng)磁性共振頻率fb比磁阻效應(yīng)元件1a的磁化自由層4的強(qiáng)磁性共振頻率fa高。這樣，通過使多個磁阻效應(yīng)元件的平面觀察形狀的長寬比互不相同，即使膜結(jié)構(gòu)彼此相同，也能夠使磁化自由層的強(qiáng)磁性共振頻率互不相同，因此，能夠用同樣的成膜工藝制作磁化自由層的強(qiáng)磁性共振頻率互不相同的多個磁阻效應(yīng)元件。即，由于可以使多個磁阻效應(yīng)元件的膜結(jié)構(gòu)相同，所以能夠一并成膜形成多個構(gòu)成磁阻效應(yīng)元件的層。進(jìn)而，在磁阻效應(yīng)器件103中，磁阻效應(yīng)元件1a、1b彼此串聯(lián)連接，就與直流電流流動的方向垂直的截面的面積而言，磁阻效應(yīng)元件1a這一方比磁阻效應(yīng)元件1b小，因此，就所施加的直流電流的電流密度而言，磁阻效應(yīng)元件1a這一方比磁阻效應(yīng)元件1b大。因此，在隨著施加的直流電流的電流密度增大，磁化自由層的強(qiáng)磁性共振頻率降低的情況、或者、磁阻效應(yīng)元件的平面觀察形狀的長寬比的差異對磁化自由層的強(qiáng)磁性共振頻率帶來的影響比所施加的直流電流的電流密度的差異對磁化自由層的強(qiáng)磁性共振頻率帶來的影響大的情況下，平面觀察形狀的長寬比因磁阻效應(yīng)元件1a和磁阻效應(yīng)元件1b而不同，由此，fa＜fb。

由第一信號線路7a產(chǎn)生的高頻磁場被同時施加于磁阻效應(yīng)元件1a、1b的磁化自由層4，磁阻效應(yīng)元件1a、1b的磁化自由層4的磁化與由第一信號線路7a產(chǎn)生的高頻磁場相對應(yīng)地進(jìn)行振動。根據(jù)磁阻效應(yīng)，與這些磁化自由層4的磁化的振動相對應(yīng)，磁阻效應(yīng)元件1a、1b的電阻值與所輸入的高頻信號相對應(yīng)地進(jìn)行振動。當(dāng)從直流電流輸入端子11施加直流電流時，作為磁阻效應(yīng)元件1a的振動的電阻值和流過磁阻效應(yīng)元件1a的直流電流的積即電壓，從磁阻效應(yīng)元件1a向第二端口9b輸出與被輸入至第一端口9a的高頻信號相對應(yīng)的高頻信號。同樣，當(dāng)從直流電流輸入端子11施加直流電流時，作為磁阻效應(yīng)元件1b的振動的電阻值和流過磁阻效應(yīng)元件1b的直流電流的積即電壓，從磁阻效應(yīng)元件1b向第二端口9b輸出與被輸入至第一端口9a的高頻信號相對應(yīng)的高頻信號。

磁阻效應(yīng)元件1a、1b的磁化固定層2的磁化16的方向相同。關(guān)于磁阻效應(yīng)元件1a、1b，優(yōu)選第一信號線路7a相對于磁阻效應(yīng)元件1a、1b配置為，與磁化固定層2的磁化16的方向平行的直線2a和與從第一信號線路7a產(chǎn)生的磁化自由層4的高頻磁場的方向平行的直線14形成的角的角度為5度以上65度以下。該角度更優(yōu)選為20度以上55度以下。另外，沿與第一信號線路7a平行的方向配置有磁場施加機(jī)構(gòu)12，以使其對磁阻效應(yīng)元件1a、1b的磁化自由層4施加直流磁場12a。

由第一信號線路7a產(chǎn)生的高頻磁場的頻率與從第一端口9a輸入的高頻信號的頻率相對應(yīng)。當(dāng)由第一信號線路7a產(chǎn)生的高頻磁場被施加于磁阻效應(yīng)元件1a、1b的磁化自由層4時，根據(jù)磁阻效應(yīng)元件1a、1b的磁化自由層4的強(qiáng)磁性共振效應(yīng)，相對于所輸入的高頻信號中的、頻率為磁阻效應(yīng)元件1a或1b的磁化自由層4的強(qiáng)磁性共振頻率的附近的頻率信號，磁化自由層4的磁化大幅振動，磁阻效應(yīng)元件1a或磁阻效應(yīng)元件1b的電阻值大幅振動，因此，磁阻效應(yīng)元件1a或磁阻效應(yīng)元件1b的磁化自由層4的強(qiáng)磁性共振頻率附近的頻率的高頻信號，以比其它頻率的高頻信號大的強(qiáng)度從磁阻效應(yīng)元件1a或磁阻效應(yīng)元件1b向第二端口9b輸出。即，使得磁阻效應(yīng)器件103具有能夠使磁阻效應(yīng)元件1a或磁阻效應(yīng)元件1b的磁化自由層4的強(qiáng)磁性共振頻率附近的頻率(通帶的頻率)的高頻信號選擇性通過的作為高頻濾波器的頻率特性。

另外，與第一實(shí)施方式的磁阻效應(yīng)器件100相同，磁阻效應(yīng)器件103也可以作為隔離器起作用。

圖16是表示被輸入至磁阻效應(yīng)器件103的高頻信號的頻率和輸出電壓的振幅的關(guān)系的圖表。圖16的縱軸表示輸出電壓的振幅，橫軸表示頻率。如圖16所示，當(dāng)以磁阻效應(yīng)元件1a的磁化自由層4的強(qiáng)磁性共振頻率fa附近的頻率(圖16所示的通頻帶400a)的一部分和磁阻效應(yīng)元件1b的磁化自由層4的強(qiáng)磁性共振頻率fb附近的頻率(圖16所示的通頻帶400b)的一部分重合的方式使磁阻效應(yīng)元件1a、1b的平面觀察形狀的長寬比不同時，如圖16所示，磁阻效應(yīng)器件103可以具有比第一實(shí)施方式的磁阻效應(yīng)器件100帶寬更寬的通頻帶(圖16所示的通頻帶400)。

進(jìn)而，通過使對磁阻效應(yīng)元件1a、1b施加的直流電流、或者從磁場施加機(jī)構(gòu)12對磁阻效應(yīng)元件1a、1b施加的磁場強(qiáng)度變化，可以任意變更其帶寬。由此，磁阻效應(yīng)器件103可以作為能夠任意變更通頻帶400的頻率可變的濾波器或隔離器起作用，進(jìn)而，與第一實(shí)施方式的磁阻效應(yīng)器件100相同，也可以作為以通頻帶400為工作頻帶的可以改變信號的相位的移相器或可進(jìn)行信號的放大的放大器起作用。

這樣，磁阻效應(yīng)器件103由于磁化自由層4的強(qiáng)磁性共振頻率互不相同的多個磁阻效應(yīng)元件1a、1b彼此并聯(lián)連接，所以在與各磁阻效應(yīng)元件1a、1b的磁化自由層4的強(qiáng)磁性共振頻率相同的多個頻率附近，為了向第二端口9b輸出強(qiáng)度大的高頻信號，可以設(shè)置具有一定寬度的通頻帶400。進(jìn)而，通過變更對磁阻效應(yīng)元件1a、1b施加的直流電流或者磁場，可以變更通頻帶400的位置。即，磁阻效應(yīng)器件103可以作為能夠變更通頻帶400的位置的頻率可變的濾波器或隔離器起作用，進(jìn)而，也能夠作為以通頻帶400為工作頻帶的移相器或放大器起作用。

進(jìn)而，磁阻效應(yīng)器件103由于多個磁阻效應(yīng)元件1a及1b的平面觀察形狀的長寬比互不相同，所以可以用同樣的工藝制作磁化自由層4的強(qiáng)磁性共振頻率互不相同的多個磁阻效應(yīng)元件1a、1b。即，由于可以使多個磁阻效應(yīng)元件1a、1b的膜結(jié)構(gòu)相同，所以可以一并成膜形成多個構(gòu)成磁阻效應(yīng)元件1a、1b的層。

另外，在第四實(shí)施方式的磁阻效應(yīng)器件103中，磁化自由層的強(qiáng)磁性共振頻率互不相同的兩個磁阻效應(yīng)元件1a、1b串聯(lián)連接，但也可以是磁化自由層的強(qiáng)磁性共振頻率互不相同的三個以上的磁阻效應(yīng)元件串聯(lián)連接。該情況下，可以進(jìn)一步加寬通頻帶的寬度。

另外，在第四實(shí)施方式的磁阻效應(yīng)器件103中，兩個磁阻效應(yīng)元件1a、1b的膜結(jié)構(gòu)彼此相同，但多個磁阻效應(yīng)元件的膜結(jié)構(gòu)也可以互不相同。該情況下，也可以將多個磁阻效應(yīng)元件的平面觀察形狀的長寬比設(shè)為彼此相同，并且使膜結(jié)構(gòu)互不相同，并使多個磁阻效應(yīng)元件的磁化自由層的強(qiáng)磁性共振頻率互不相同。

另外，在第四實(shí)施方式的磁阻效應(yīng)器件103中，磁場施加機(jī)構(gòu)12對磁阻效應(yīng)元件1a、1b同時施加同一磁場，但也可以與第二實(shí)施方式同樣，具備用于對各磁阻效應(yīng)元件個別地施加磁場的磁場施加機(jī)構(gòu)。

(第五實(shí)施方式)

圖17是本發(fā)明第五實(shí)施方式的磁阻效應(yīng)器件104的剖面示意圖。在磁阻效應(yīng)器件104中，主要對與第一實(shí)施方式的磁阻效應(yīng)器件100的不同點(diǎn)進(jìn)行說明，共通的事項(xiàng)適當(dāng)省略說明。與第一實(shí)施方式的磁阻效應(yīng)器件100共通的要件使用相同的符號，省略共通的要件的說明。磁阻效應(yīng)器件104具備：具有磁化固定層2、隔離層3及磁化自由層4的兩個磁阻效應(yīng)元件1a、1b、上部電極5a、5b、下部電極6a、6b、第一端口9a、第二端口9b、第一信號線路7a、第二信號線路7b、電感器10、直流電流輸入端子11及兩個作為頻率設(shè)定機(jī)構(gòu)的兩個磁場施加機(jī)構(gòu)12。磁阻效應(yīng)元件1a、1b以由第一信號線路7a產(chǎn)生的高頻磁場施加在各磁化自由層4的方式配置。兩個磁阻效應(yīng)元件1a、1b的結(jié)構(gòu)彼此相同。上部電極5a及下部電極6a以夾著磁阻效應(yīng)元件1a的方式配置，上部電極5b及下部電極6b以夾著磁阻效應(yīng)元件1b的方式配置。磁阻效應(yīng)元件1a、1b彼此串聯(lián)連接，磁阻效應(yīng)元件1b的一端(磁化固定層2側(cè))和第二端口9b經(jīng)由下部電極6b及第二信號線路7b相連接，磁阻效應(yīng)元件1a的一端(磁化固定層2側(cè))和磁阻效應(yīng)元件1b的另一端(磁化自由層4側(cè))經(jīng)由下部電極6a及上部電極5b電連接，磁阻效應(yīng)元件1a的另一端(磁化自由層4側(cè))可以經(jīng)由上部電極5a及基準(zhǔn)電位端子30與地線8電連接。各磁場施加機(jī)構(gòu)12對兩個磁阻效應(yīng)元件1a、1b分別施加個別的直流磁場12a。這樣，磁阻效應(yīng)器件104具備兩個作為頻率設(shè)定機(jī)構(gòu)的磁場施加機(jī)構(gòu)12，以能夠個別地設(shè)定兩個磁阻效應(yīng)元件1a、1b各自的磁化自由層4的強(qiáng)磁性共振頻率。

電感器10連接于第二信號線路7b和地線8之間。直流電流輸入端子11與串聯(lián)連接的磁阻效應(yīng)元件1a、1b和電感器10串聯(lián)連接，相對于第二端口9b經(jīng)由電感器10與第二信號線路7b并聯(lián)連接。通過將直流電流源13與直流電流輸入端子11和地線8連接，磁阻效應(yīng)器件104可以形成包含磁阻效應(yīng)元件1a、磁阻效應(yīng)元件1b、第二信號線路7b、直流電流輸入端子11及地線8的閉合電路，從直流電流輸入端子11輸入的直流電流流過該閉合電路，向磁阻效應(yīng)元件1a及磁阻效應(yīng)元件1b輸入直流電流。

在磁阻效應(yīng)器件104中，在從各磁場施加機(jī)構(gòu)12對磁阻效應(yīng)元件1a、1b分別個別地施加直流磁場12a的狀態(tài)下，由第一信號線路7a產(chǎn)生的高頻磁場被同時施加于兩個磁阻效應(yīng)元件1a、1b的磁化自由層4。例如，使對磁阻效應(yīng)元件1a施加的直流磁場12a的強(qiáng)度比對磁阻效應(yīng)元件1b施加的直流磁場12a的強(qiáng)度小。該情況下，磁阻效應(yīng)元件1a的磁化自由層4的強(qiáng)磁性共振頻率比磁阻效應(yīng)元件1b的磁化自由層4的強(qiáng)磁性共振頻率低。

由第一信號線路7a產(chǎn)生的高頻磁場同時施加于磁阻效應(yīng)元件1a、1b的磁化自由層4，磁阻效應(yīng)元件1a、1b的磁化自由層4的磁化與由第一信號線路7a產(chǎn)生的高頻磁場相對應(yīng)地進(jìn)行振動。根據(jù)磁阻效應(yīng)，與這些磁化自由層4的磁化的振動相對應(yīng)，磁阻效應(yīng)元件1a、1b的電阻值與所輸入的高頻信號相對應(yīng)地進(jìn)行振動。當(dāng)從直流電流輸入端子11施加直流電流時，作為磁阻效應(yīng)元件1a進(jìn)行振動的電阻值和流過磁阻效應(yīng)元件1a的直流電流的積即電壓，從磁阻效應(yīng)元件1a向第二端口9b輸出與被輸入至第一端口9a的高頻信號相對應(yīng)的高頻信號。同樣，當(dāng)從直流電流輸入端子11施加直流電流時，作為磁阻效應(yīng)元件1b進(jìn)行振動的電阻值和流過磁阻效應(yīng)元件1b的直流電流的積即電壓，從磁阻效應(yīng)元件1b向第二端口9b輸出與被輸入至第一端口9a的高頻信號相對應(yīng)的高頻信號。

磁阻效應(yīng)元件1a、1b的磁化固定層2的磁化16的方向相同。關(guān)于磁阻效應(yīng)元件1a、1b，優(yōu)選第一信號線路7a相對于磁阻效應(yīng)元件1a、1b配置為，與磁化固定層2的磁化16的方向平行的直線2a和與從第一信號線路7a產(chǎn)生的磁化自由層4的高頻磁場的方向平行的直線14形成的角的角度為5度以上65度以下。該角度更優(yōu)選為20度以上55度以下。另外，沿與第一信號線路7a平行的方向配置有各磁場施加機(jī)構(gòu)12，以使其對磁阻效應(yīng)元件1a、1b的磁化自由層4施加直流磁場12a。

由第一信號線路7a產(chǎn)生的高頻磁場的頻率與從第一端口9a輸入的高頻信號的頻率相對應(yīng)。在從各磁場施加機(jī)構(gòu)12對各磁阻效應(yīng)元件1a、1b個別地施加直流磁場12a的狀態(tài)下，由第一信號線路7a產(chǎn)生的高頻磁場施加于磁阻效應(yīng)元件1a、1b的磁化自由層4時，根據(jù)磁阻效應(yīng)元件1a、1b的磁化自由層4的強(qiáng)磁性共振效應(yīng)，相對于所輸入的高頻信號中的、頻率為磁阻效應(yīng)元件1a或1b的磁化自由層4的強(qiáng)磁性共振頻率的附近的頻率信號，磁化自由層4的磁化大幅振動，磁阻效應(yīng)元件1a或磁阻效應(yīng)元件1b的電阻值大幅振動，因此，磁阻效應(yīng)元件1a或磁阻效應(yīng)元件1b的磁化自由層4的強(qiáng)磁性共振頻率附近的頻率的高頻信號，以比其它頻率的高頻信號大的強(qiáng)度從磁阻效應(yīng)元件1a或磁阻效應(yīng)元件1b向第二端口9b輸出。即，使得磁阻效應(yīng)器件104具有能夠使磁阻效應(yīng)元件1a或磁阻效應(yīng)元件1b的磁化自由層4的強(qiáng)磁性共振頻率附近的頻率(通帶的頻率)的高頻信號選擇性通過的作為高頻濾波器的頻率特性。

另外，與第一實(shí)施方式的磁阻效應(yīng)器件100相同，磁阻效應(yīng)器件104也可以作為隔離器起作用。

圖18是表示被輸入至磁阻效應(yīng)器件104的高頻信號的頻率和輸出電壓的振幅的關(guān)系的圖表。圖18的縱軸表示輸出電壓的振幅，橫軸表示頻率。例如，如圖18所示，假設(shè)：使對磁阻效應(yīng)元件1a施加的磁場比對另一磁阻效應(yīng)元件1b施加的磁場強(qiáng)度小的情況下的、磁阻效應(yīng)元件1a的磁化自由層4的強(qiáng)磁性共振頻率為f1、磁阻效應(yīng)元件1b的磁化自由層4的強(qiáng)磁性共振頻率為f2時，f1＜f2。如圖18所示，在以磁阻效應(yīng)元件1a的磁化自由層4的強(qiáng)磁性共振頻率f1附近的頻率(圖18所示的通頻帶500a)的一部分和磁阻效應(yīng)元件1b的磁化自由層4的強(qiáng)磁性共振頻率f2附近的頻率(圖18所示的通頻帶500b)的一部分重合的方式調(diào)整各磁場施加機(jī)構(gòu)12對磁阻效應(yīng)元件1a、1b分別施加的磁場強(qiáng)度時，如圖18所示，磁阻效應(yīng)器件104可以具有比第一實(shí)施方式的磁阻效應(yīng)器件100帶寬更寬的通頻帶(圖18所示的通頻帶500)。

進(jìn)而，通過改變對磁阻效應(yīng)元件1a、1b施加的直流電流、或從各磁場施加機(jī)構(gòu)12對磁阻效應(yīng)元件1a、1b分別施加的磁場強(qiáng)度，可以任意變更其帶寬。由此，磁阻效應(yīng)器件104可以作為能夠任意變更通頻帶500的頻率可變的濾波器或隔離器起作用，進(jìn)而，與第一實(shí)施方式的磁阻效應(yīng)器件100相同，也可以作為以通頻帶500為工作頻帶的可以改變信號的相位的移相器或可進(jìn)行信號的放大的放大器起作用。

這樣，磁阻效應(yīng)器件104具有多個作為頻率設(shè)定機(jī)構(gòu)的磁場施加機(jī)構(gòu)12，以能夠個別地設(shè)定多個磁阻效應(yīng)元件1a、1b各自的磁化自由層4的強(qiáng)磁性共振頻率，因此，能夠個別地控制各磁阻效應(yīng)元件的磁化自由層4的強(qiáng)磁性共振頻率。進(jìn)而，由于多個磁阻效應(yīng)元件1a、1b彼此串聯(lián)連接，所以在與各磁阻效應(yīng)元件的磁化自由層4的強(qiáng)磁性共振頻率相同的多個頻率附近，為了向第二端口9b輸出強(qiáng)度大的高頻信號，可以設(shè)置具有一定寬度的通頻帶500。進(jìn)而，通過改變對磁阻效應(yīng)元件1a、1b施加的直流電流或者磁場，可以任意變更其帶寬。即，磁阻效應(yīng)器件104可以作為能夠任意變更通頻帶500的、頻率可變的濾波器或隔離器起作用，進(jìn)而，也可以作為以通頻帶500為工作頻帶的移相器或放大器起作用。

另外，在第五實(shí)施方式的磁阻效應(yīng)器件104中，將兩個磁阻效應(yīng)元件1a、1b彼此串聯(lián)連接，并具備兩個頻率設(shè)定機(jī)構(gòu)(磁場施加機(jī)構(gòu)12)，以能夠個別地設(shè)定各磁阻效應(yīng)元件1a、1b的磁化自由層4的強(qiáng)磁性共振頻率，但也可以將三個以上的磁阻效應(yīng)元件彼此串聯(lián)連接，并具備三個以上的頻率設(shè)定機(jī)構(gòu)(磁場施加機(jī)構(gòu)12)，以能夠個別地設(shè)定各磁阻效應(yīng)元件的磁化自由層4的強(qiáng)磁性共振頻率。該情況下，可以進(jìn)一步加寬通頻帶的寬度。

另外，在第五實(shí)施方式的磁阻效應(yīng)器件104中，兩個磁阻效應(yīng)元件1a、1b的結(jié)構(gòu)彼此相同，但多個磁阻效應(yīng)元件的結(jié)構(gòu)也可以互不相同。

以上，對本發(fā)明的最佳實(shí)施方式進(jìn)行了說明，但除上述說明的實(shí)施方式以外也可以進(jìn)行變化。例如，在第一至第五實(shí)施方式中，以將直流電流輸入端子11連接于電感器10和地線8之間的結(jié)構(gòu)為例進(jìn)行了說明，但也可以將直流電流輸入端子11以與磁阻效應(yīng)元件1a(1b)串聯(lián)連接的方式連接于上部電極5(5a)和地線8之間，將直流電流源13與直流電流輸入端子11和地線8相連接，且電感器10以相對于第二端口9b與第二信號線路7b并聯(lián)連接的方式與第二信號線路7b相連接，進(jìn)而也可以經(jīng)由基準(zhǔn)電位端子30與地線8連接。

另外，除第一至第五實(shí)施方式的電感器10以外，也可以使用電阻元件。該情況下，該電阻元件具有通過電阻成分截?cái)嚯娏鞯母哳l成分的功能。該電阻元件為片式電阻或圖案線路形成的電阻的哪一個都可以。該電阻元件的電阻值優(yōu)選為第二信號線路7b的特性阻抗以上。例如，在第二信號線路7b的特性阻抗為50ω的情況下，在電阻元件的電阻值為50ω時，45％的高頻功率可以由電阻元件截?cái)?，在電阻元件的電阻值?00ω時，90％的高頻功率可以由電阻元件截?cái)?。從直流電流輸入端?1輸入的直流電流在包含磁阻效應(yīng)元件1a(1b)、第二信號線路7b、電阻元件、直流電流輸入端子11及地線8而形成的閉合電路流通。通過該閉合電路，可以對磁阻效應(yīng)元件1a(1b)高效地施加直流電流。

在除第一至第五實(shí)施方式中的電感器10以外使用電阻元件的情況下，在可以使從直流電流輸入端子11施加的直流電流高效地在包含磁阻效應(yīng)元件1a(1b)、第二信號線路7b、電阻元件、直流電流輸入端子11及地線8而形成的閉合電路中流通這一點(diǎn)上，優(yōu)選在電阻元件向第二信號線路7b的連接部和第二端口9b之間的第二信號線路7b中串聯(lián)連接用于截?cái)嘀绷餍盘柕碾娙萜鳌?/p>

另外，在第一至第五實(shí)施方式中，與直流電流輸入端子11連接的直流電流源13也可以沒有電感器10，只要具有在截?cái)嚯娏鞯母哳l成分的同時使電流的直流成分通過的功能即可。該情況下，從直流電流輸入端子11輸入的直流電流在包含磁阻效應(yīng)元件1a(1b)、第二信號線路7b、直流電流輸入端子11及地線8而形成的閉合電路中流通。通過該閉合電路可以高效地對磁阻效應(yīng)元件1a(1b)施加直流電流。

另外，在第一至第五實(shí)施方式中，以磁阻效應(yīng)器件100(101、102、103、104)作為頻率設(shè)定機(jī)構(gòu)(有效磁場設(shè)定結(jié)構(gòu))具有磁場施加機(jī)構(gòu)12為例進(jìn)行了說明，但頻率設(shè)定機(jī)構(gòu)(有效磁場設(shè)定機(jī)構(gòu))也可以為以下所示的其它例。例如，對磁阻效應(yīng)元件施加電場，通過使該電場變化而使磁化自由層中的各向異性磁場hk發(fā)生變化，從而使磁化自由層中的有效磁場變化，可以改變磁阻效應(yīng)元件的磁化自由層的強(qiáng)磁性共振頻率。該情況下，對磁阻效應(yīng)元件施加電場的機(jī)構(gòu)成為頻率設(shè)定機(jī)構(gòu)(有效磁場設(shè)定機(jī)構(gòu))。另外，在磁化自由層的附近設(shè)置壓電體，對該壓電體施加電場使壓電體變形，使磁化自由層發(fā)生應(yīng)變，從而可以使磁化自由層中的各向異性磁場hk變化，使磁化自由層中的有效磁場變化，改變磁阻效應(yīng)元件的磁化自由層的強(qiáng)磁性共振頻率。該情況下，對壓電體施加電場的機(jī)構(gòu)及壓電體成為頻率設(shè)定機(jī)構(gòu)(有效磁場設(shè)定機(jī)構(gòu))。另外，將具有電磁效用的反強(qiáng)磁性體或亞鐵磁性體即控制膜設(shè)置為與磁化自由層磁耦合，并對控制膜施加磁場及電場，通過使對控制膜施加的磁場及電場的至少一方變化，可以使磁化自由層中的交換耦合磁場hex變化且使磁化自由層中的有效磁場變化，可以改變磁阻效應(yīng)元件的磁化自由層的強(qiáng)磁性共振頻率。該情況下，對控制膜施加磁場的機(jī)構(gòu)、對控制膜施加電場的機(jī)構(gòu)及控制膜成為頻率設(shè)定機(jī)構(gòu)(有效磁場設(shè)定機(jī)構(gòu))。

另外，即使沒有頻率設(shè)定機(jī)構(gòu)(即使不施加磁場施加機(jī)構(gòu)12的直流磁場)，在各磁阻效應(yīng)元件的磁化自由層4的強(qiáng)磁性共振頻率為所希望的頻率的情況下，也可以沒有頻率設(shè)定機(jī)構(gòu)(磁場施加機(jī)構(gòu)12)。

另外，在第一至第五實(shí)施方式中，磁阻效應(yīng)器件100(101、102、103、104)也可以具有與第一信號線路7a連接的電阻元件、電感器及電容器中的至少一個，通過由它們進(jìn)行阻抗的調(diào)整，可以進(jìn)行第一端口9a中的阻抗匹配。

另外，在第一至第五實(shí)施方式中，作為磁阻效應(yīng)器件100(101、102、103、104)，以向第一端口9a輸入單端信號的高頻信號的方式為例進(jìn)行了說明，但也可以是向第一端口9a輸入差動信號的高頻信號的方式。該情況下，磁阻效應(yīng)器件100(101、102、103、104)也可以具有與第一信號線路7a連接的電阻元件、電感器及電容器中的至少一個，通過由它們進(jìn)行阻抗的調(diào)整，可以進(jìn)行第一端口9a中的阻抗匹配。圖19表示設(shè)定為將第一實(shí)施方式的磁阻效應(yīng)器件100變形，向第一端口9a輸入差動信號的高頻信號的方式的磁阻效應(yīng)器件105的剖面示意圖。在磁阻效應(yīng)器件105中，第一信號線路7a不與地線8連接，而與輸入差動信號的高頻信號的第一端口9a連接，且在第一信號線路7a中連接有電阻元件31。在磁阻效應(yīng)器件105中，向第一端口9a輸入差動信號的高頻信號，從第二端口9b輸出單端信號的高頻信號，因此，磁阻效應(yīng)器件105可以作為平衡－不平衡變換器起作用。同樣，將磁阻效應(yīng)器件101、102、103、104變形為向第一端口9a輸入差動信號的高頻信號的方式的磁阻效應(yīng)器件也可以作為平衡－不平衡變換器起作用。