[發明專利]自旋馬達及自旋旋轉構件

有效

• 申請號: 201380041909.5
• 申請日: 2013-07-25
• 公開（公告）號: CN104584416B
• 公開（公告）日: 2017-05-03
• 發明（設計）人: 廣畑貴文
• 申請（專利權）人: 國立研究開發法人科學技術振興機構;約克大學
• 主分類號: H02N11/00
• 分類號: H02N11/00;H01L29/82
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司11021
• 代理人: 海坤

技術領域

本發明涉及自旋馬達以及自旋旋轉構件。

背景技術

在以往技術中，作為馬達已知有一種納米級的小型馬達(例如，參照專利文獻1、2)。專利文獻1記載的馬達具有：具備磁鐵的轉子、以及從四方包圍轉子的周圍的小型線圈，該馬達利用電磁感應進行驅動。專利文獻2記載的馬達具有由連接有電極的非磁性體構成的轉子，該馬達利用回轉磁效應(gyromagnetic effect)進行驅動。

在先技術文獻

專利文獻

專利文獻1：日本特開2007-069325號公報

專利文獻2：日本特開2006-345638號公報

發明要解決的課題

然而，對于專利文獻1所記載的馬達，需要以由多個線圈圍繞轉子的方式調整配置關系進行組裝，因此在欲進一步小型化的情況下，有可能使制造變得困難。此外，對于專利文獻2所記載的馬達，需要對轉子自身施加電流，因此需要有在確保轉子的旋轉性的狀態下與電極結合的特別構造。因此，本技術領域中，需求一種簡單構造的馬達以及用于該馬達等的構件。

發明內容

本發明的一技術方案的自旋旋轉構件具備：基板；自旋注入件，其設于基板上，且由在基板面內方向被磁化的強磁性體構成；圓板狀的自旋轉子，其以與自旋注入件分離的方式設于基板上，且由磁矩能夠在基板面內方向旋轉的強磁性體構成；通道部，其配置在自旋注入件與自旋轉子之間，且由直接或經由絕緣層與自旋注入件及自旋轉子接合的非磁性體構成；以及自旋旋轉控制部，其控制通道部的自旋的旋轉方向。

通過如此構成，例如當向由強磁性體構成的自旋注入件以及由非磁性體構成的通道部施加電流或電壓時，在通道部產生朝向由強磁性體構成的自旋轉子的自旋流。流動于通道部的自旋作為自旋轉換力矩(Spin-Transfer Torque)作用于自旋轉子的磁矩。此時，能夠利用自旋旋轉控制部來控制流動于通道部的自旋的朝向，因此能夠使自旋轉子的磁矩旋轉。因此，能夠以簡單的構造實現自旋旋轉構件。此外，通過使用該自旋旋轉構件，例如能夠構成簡單構造的馬達。

一實施方式中，自旋旋轉控制部可直接或經由絕緣層與通道部接合，也可朝通道部施加電壓。此外，自旋旋轉控制部也可朝向通道部照射圓偏光。另外，自旋旋轉控制部也可變更朝向自旋注入件施加的電壓值。通過如此構成，可適宜地控制流動于通道部的自旋流。

一實施方式中，通道部也可由半導體材料形成。通過如此構成，通過向通道部照射圓偏光，可控制自旋的朝向。此外，能夠進行經由自旋軌道相互作用的自旋控制。

一實施方式中，通道部也可具有二維電子氣體層。通過如此構成，利用二維電子氣體層供給自旋，因此能夠高效地進行通道部中的自旋的角運動量的傳輸。

一實施方式中，通道部也可以是以軸線方向朝向面內方向的方式配置的線型構件，自旋轉子也可使該自旋轉子的直徑小于通道部的所述線寬。通過如此構成，能夠高效地進行相對于自旋轉子的自旋的角運動量的傳輸。

本發明的另一技術方案的自旋馬達具備：基板；自旋注入件，其設于基板上，且由在基板面內方向被磁化的強磁性體構成；自旋轉子，其以與自旋注入件分離的方式設于基板上，且由磁矩能夠在基板面內方向旋轉的強磁性體構成；通道部，其配置在自旋注入件與自旋轉子之間，且由直接或經由絕緣層與自旋注入件及自旋轉子接合的非磁性體構成；自旋旋轉控制部，其控制通道部的自旋的旋轉方向；以及馬達轉子，其與自旋轉子分離且對置配置，并由追隨自旋轉子的磁矩進行旋轉的強磁性體構成。

通過如此構成，當自旋轉子的磁矩旋轉時，可使由與自旋轉子對置配置的強磁性體構成的馬達轉子追隨自旋轉子的磁矩的旋轉而進行旋轉。因此，能夠利用使自旋轉子與馬達轉子對置配置這樣的簡單構造，實現自旋馬達。

一實施方式中，也可以為自旋轉子呈圓板狀，馬達轉子以旋轉軸與基板正交的方式配置。在自旋轉子為圓板狀的情況下，可使基板面內方向的自旋轉子的磁性異向性均等，因此能夠容易地進行自旋轉子的磁矩在基板面內方向上的旋轉的控制。

一實施方式中，也可以使通道部形成于基板上，自旋注入件及所述自旋轉子形成于通道部上，馬達轉子分離配置于自旋轉子的上方。通過如此構成，容易地制作自旋馬達。

發明效果

如上所述，根據本發明的各種方案及實施方式，可提供簡單構造的馬達及應用于該馬達等的構件。

附圖說明

圖1是一實施方式的自旋旋轉構件的立體圖。

圖2是沿著圖1中的II-II線的剖視圖。