自旋控制機(jī)構(gòu)及自旋裝置的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ]本發(fā)明涉及一種自旋控制機(jī)構(gòu)及自旋裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]從電子設(shè)備中的電子部件產(chǎn)生的熱有可能成為妨礙電子設(shè)備正常動(dòng)作的主要原因。因此，以往已知有一種調(diào)整電子部件的溫度的機(jī)構(gòu)(例如，專利文獻(xiàn)I)。作為調(diào)整電子部件的溫度的機(jī)構(gòu)，在下述的專利文獻(xiàn)I中記載有散熱器及風(fēng)扇。
[0003]在先技術(shù)文獻(xiàn)
[0004]專利文獻(xiàn)
[0005]專利文獻(xiàn)I:日本特開2006-107513號(hào)公報(bào)

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]發(fā)明要解決的課題
[0007]在此，發(fā)明者計(jì)算了在具備調(diào)整電子部件的溫度的機(jī)構(gòu)的膝上型計(jì)算機(jī)中的主要部件的體積、重量及耗電量比。該計(jì)算機(jī)所用的內(nèi)存裝置為DRAM。如圖11所示，在膝上型計(jì)算機(jī)中，風(fēng)扇及散熱器的重量占計(jì)算機(jī)整體重量的約2成，風(fēng)扇的耗電量占計(jì)算機(jī)整體耗電量的約I成。
[0008]這樣，調(diào)整電子部件的溫度的機(jī)構(gòu)的存在對(duì)計(jì)算機(jī)小型化或省電化帶來較大的影響。于是，考慮通過采用比DRAM小型且發(fā)熱量小的自旋電子元件來抑制用于調(diào)整電子部件的溫度的機(jī)構(gòu)的體積、重量或耗電量。然而，就上述對(duì)策而言，只能將用于調(diào)整電子部件的溫度的機(jī)構(gòu)的排熱能力減少與小于DRAM的那部分重量或那部分發(fā)熱量對(duì)應(yīng)的量。就本技術(shù)領(lǐng)域而言，期望一種能夠使調(diào)整電子部件的溫度的機(jī)構(gòu)更小型化或省電化的新穎裝置。
[0009]解決方案
[0010]發(fā)明者考慮到若能夠發(fā)明利用熱進(jìn)行動(dòng)作的裝置，則可將電子部件產(chǎn)生的熱利用在電子部件的動(dòng)作上。即，發(fā)明者考慮到通過發(fā)明能夠利用熱進(jìn)行動(dòng)作的裝置，能夠降低成為排熱對(duì)象的熱本身，結(jié)果是，能夠使調(diào)整電子部件的溫度的機(jī)構(gòu)更小型化或省電化，從而作出了本發(fā)明。
[0011]本發(fā)明的一方案的自旋控制機(jī)構(gòu)具備自旋部及第I通道部。自旋部具有磁矩。第I通道部由強(qiáng)磁性且絕緣體構(gòu)成，并且以與自旋部接觸的方式設(shè)置。而且，自旋控制機(jī)構(gòu)使用由賦給第I通道部的溫度梯度產(chǎn)生的自旋流，控制自旋部的磁矩的方向。
[0012]在該自旋控制機(jī)構(gòu)中，第I通道部被賦予溫度梯度。在強(qiáng)磁性絕緣體中存在溫度梯度的情況下，根據(jù)自旋賽貝克效應(yīng)，在強(qiáng)磁性絕緣體中激發(fā)自旋而產(chǎn)生自旋流。即，利用第I通道部的溫度梯度而朝向自旋部產(chǎn)生自旋流，由此，能夠控制自旋部的磁矩。因此，例如，通過將由其他的電子部件產(chǎn)生的熱作為熱產(chǎn)生源部利用，能夠使調(diào)整其他的電子部件的溫度的機(jī)構(gòu)更小型化或省電化。
[0013]在一實(shí)施方式的自旋控制機(jī)構(gòu)中，也可以為，第I通道部被賦予隨著朝向第I通道部與自旋部的接觸位置而溫度變低的溫度梯度。利用這樣的溫度梯度，朝向自旋部在第I通道部產(chǎn)生自旋流，因此，所產(chǎn)生的自旋流能夠變更自旋部的磁矩的方向。
[0014]在一實(shí)施方式的自旋控制機(jī)構(gòu)中，也可以為，在第I通道部以如下的方式形成有厚度的梯度:隨著從第I通道部的規(guī)定位置朝向第I通道部與自旋部的接觸位置，厚度變薄。通過這樣構(gòu)成，能夠從第I通道部的規(guī)定位置朝向接觸位置有效地形成溫度梯度。因此，能夠有效地控制自旋部的磁矩。
[0015]在一實(shí)施方式的自旋控制機(jī)構(gòu)中，也可以為，為了在第I通道部的規(guī)定位置與第I通道部及自旋部相互接觸的接觸位置之間賦予溫度梯度，第I通道部的規(guī)定位置與熱產(chǎn)生源部被熱連接。通過這樣構(gòu)成，熱從熱產(chǎn)生源部向第I通道部的規(guī)定位置傳導(dǎo)，在由強(qiáng)磁性且絕緣體構(gòu)成的第I通道部的規(guī)定位置與第I通道部中的和自旋部接觸的接觸位置之間產(chǎn)生溫度梯度。
[0016]在一實(shí)施方式的自旋控制機(jī)構(gòu)中，熱產(chǎn)生源部也可以產(chǎn)生焦耳熱。另外，在一實(shí)施方式中，熱產(chǎn)生源部也可以為與其他的電子設(shè)備連接的散熱器。在該情況下，通過利用由其他的電子部件產(chǎn)生的熱，能夠使調(diào)整其他的電子部件的溫度的機(jī)構(gòu)更小型化或省電化。
[0017]本發(fā)明的一方案的自旋裝置是通過自旋流而動(dòng)作的自旋裝置。該自旋裝置具備自旋部、自旋注入件、第I通道部及第2通道部。自旋部具有磁矩。自旋注入件由磁性體構(gòu)成并以與自旋部分離的方式設(shè)置。第I通道部由強(qiáng)磁性且絕緣體構(gòu)成，并以與自旋部接觸的方式設(shè)置。第2通道部由非磁性體構(gòu)成，且配置在自旋注入件與自旋部之間，并且與自旋注入件及自旋部直接接合或者經(jīng)由絕緣層而接合。而且，自旋裝置使用通過賦給第I通道部的溫度梯度而在第I通道部產(chǎn)生的自旋流、以及通過向自旋注入件及第2通道部施加電流或電壓而在第2通道部產(chǎn)生的自旋流中的至少一方，控制自旋部的磁矩的方向。
[0018]在該自旋裝置中，例如當(dāng)向由強(qiáng)磁性體構(gòu)成的自旋注入件與由非磁性體構(gòu)成的第2通道部施加電流或電壓時(shí)，在第2通道部中朝向由強(qiáng)磁性體構(gòu)成的自旋部產(chǎn)生自旋流。在第2通道部中流動(dòng)的自旋作為自旋轉(zhuǎn)移矩(Spin-Transfer Torque)對(duì)自旋部的磁矩作用。在此，利用賦給第I通道部的溫度梯度，根據(jù)自旋賽貝克效應(yīng)在第I通道部產(chǎn)生自旋流。該自旋流作為自旋轉(zhuǎn)移矩對(duì)自旋部的磁矩作用。由此，能夠容易使自旋部的磁矩旋轉(zhuǎn)與第I通道部的自旋流對(duì)應(yīng)的量。即，能夠?qū)崿F(xiàn)利用熱而容易使磁矩旋轉(zhuǎn)的自旋裝置。因此，例如，通過利用由其他的電子部件產(chǎn)生的熱，能夠使調(diào)整其他的電子部件的溫度的機(jī)構(gòu)更小型化或省電化。
[0019]在一實(shí)施方式的自旋裝置中，也可以為，第I通道部被賦予隨著朝向第I通道部與自旋部的接觸位置而溫度變低的溫度梯度。利用這樣的溫度梯度，朝向自旋部在第I通道部產(chǎn)生自旋流，因此，所產(chǎn)生的自旋流能夠變更自旋部的磁矩的方向。
[0020]在一實(shí)施方式的自旋裝置中，也可以為，在第I通道部以如下的方式形成有厚度的梯度:隨著從第I通道部的規(guī)定位置朝向第I通道部與自旋部的接觸位置，厚度變薄。通過這樣構(gòu)成，能夠從第I通道部的規(guī)定位置朝向接觸位置有效地形成溫度梯度。因此，能夠有效地控制自旋部的磁矩。
[0021]在一實(shí)施方式的自旋裝置中，也可以為，為了在第I通道部的規(guī)定位置與第I通道部及自旋部相互接觸的接觸位置之間賦予溫度梯度，第I通道部的規(guī)定位置與熱產(chǎn)生源部被熱連接。通過這樣構(gòu)成，熱從熱產(chǎn)生源部向第I通道部的規(guī)定位置傳導(dǎo)，在由強(qiáng)磁性且絕緣體構(gòu)成的第I通道部的規(guī)定位置與第I通道部中的和自旋部接觸的接觸位置之間產(chǎn)生溫度梯度。
[0022]在一實(shí)施方式的自旋裝置中，熱產(chǎn)生源部也可以產(chǎn)生焦耳熱。另外，在一實(shí)施方式中，熱產(chǎn)生源部也可以為與其他的電子設(shè)備連接的散熱器。在該情況下，通過利用由其他的電子部件產(chǎn)生的熱，能夠使調(diào)整其他的電子部件的溫度的機(jī)構(gòu)更小型化或省電化。
[0023]在一實(shí)施方式的自旋裝置中，自旋裝置還具備基板，自旋部是由設(shè)置在基板上的強(qiáng)磁性體構(gòu)成的圓板狀的構(gòu)件，自旋注入件也可以為在基板上以與自旋部分離的方式設(shè)置且在基板面內(nèi)方向上被磁化的強(qiáng)磁性體。
[0024]通過這樣構(gòu)成，在自旋部呈圓板狀的情況下，能夠使基板面內(nèi)方向上的自旋部的磁各向異性均一，因此能夠容易控制自旋部的磁矩的基板面內(nèi)方向上的磁矩。
[0025]本發(fā)明的其他方案的自旋裝置具備自旋閥構(gòu)造。自旋閥構(gòu)造具備固定層(Pinnedlayer)、自由層(free layer)及中間層。固定層的磁矩的方向被固定。自由層與固定層對(duì)置配置且能夠變更磁矩的方向。中間層配置在固定層及自由層之間且由隧道勢(shì)皇層或非磁性層構(gòu)成。而且，該自旋裝置具備電位差產(chǎn)生部及第I通道部。電位差產(chǎn)生部向固定層與自由層之間賦予電位差。第I通道部由強(qiáng)磁性體且絕緣體構(gòu)成，且以與固定層、中間層及自由層的側(cè)邊接觸的方式配置。
[0026]自旋閥構(gòu)造體作為開關(guān)元件或內(nèi)存元件發(fā)揮功能，其通過利用電位差產(chǎn)生部對(duì)由固定層與自由層夾著的中間層賦予電位差而使檢測(cè)信號(hào)根據(jù)自由層的磁矩的方向而不同。在此，中間層由隧道勢(shì)皇層或非磁性層構(gòu)成。另外，在通過電位差產(chǎn)生部施加電壓的情況下，產(chǎn)生焦耳熱，在固定層與自由層之間產(chǎn)生溫度差。通過該溫度差，在與固定層和自由層接觸的第I通道部產(chǎn)生溫度梯度。利用該溫度梯度在第I通道部產(chǎn)生自旋流。該自旋流作為自旋轉(zhuǎn)移矩對(duì)自由層的磁矩作用。因此，能夠容易將自由層的磁矩控制到與第I通道部的自旋流對(duì)應(yīng)的量。即，可實(shí)現(xiàn)利用由信號(hào)檢測(cè)用電壓產(chǎn)生的熱使自由層的磁矩容易旋轉(zhuǎn)的自旋裝置。這樣，由于第I通道部能夠利用由電子部件產(chǎn)生的熱，因此能夠使調(diào)整電子部件的溫度的機(jī)構(gòu)更小型化或省電化。
[0027]在一實(shí)施方式的自旋裝置中，也可以為，第I通道部被賦予隨著朝向第I通道部與自由層的接觸位置而溫度變低的溫度梯度。利用這樣的溫度梯度，朝向自由層在第I通道部產(chǎn)生自旋流，因此，所產(chǎn)生的自旋流能夠變更自由層的磁矩的方向。
[0028]在一實(shí)施方式的自旋裝置中，也可以為，在第I通道部以如下的方式形成有厚度的梯度:隨著從固定層側(cè)朝向第I通道部與自由層的接觸位置，厚度變薄。通過這樣構(gòu)成，能夠從第I通道部的規(guī)定位置朝向接觸位置有效地形成溫度梯度。因此，能夠有效地控制自旋部的磁矩。
[0029]在一實(shí)施方式的自旋裝置中，也可以為，電位差產(chǎn)生部使自旋閥構(gòu)造產(chǎn)生焦耳熱，通過由自旋閥構(gòu)造產(chǎn)生的焦耳熱，從固定層側(cè)朝向第I通道部與自由層的接觸位置對(duì)第I通道部賦予溫度梯度。
[0030]發(fā)明效果
[0031]如以上說明的那樣，根據(jù)本發(fā)明各種方案及各種實(shí)施方式，提供一種利用熱來控制自旋的自旋控制機(jī)構(gòu)及自旋裝置。
【附圖說明】
[0032]圖1是示出第I實(shí)施方式的自旋裝置的結(jié)構(gòu)的概要圖。
[0033]圖2是說明溫度梯度的圖表。
[0034]圖3是說明第I通道部的厚度的圖。
[0035]圖4是第2實(shí)施方式的自旋裝置的立體圖。
[0036]圖5是沿著圖4的I1-1I線的剖視圖。