[发明专利]高频振荡器

说明书

本申请为下述申请的分案申请，

原申请的申请日：2006年10月27日，

原申请的申请号：2006101436456，

原申请的发明名称：高频振荡器。

相关申请的交互引用

本申请基于2005年10月28日申请的No.2005—314689的日本专利申请，并且主张对其的优先权利益。该优先权申请的全部内容通过引用而结合在本文中。

技术领域

本发明涉及用于毫米波段或微波波段的无线电通信设备，雷达设备或相关设备的高频振荡器。

背景技术

在毫米波段或者微波波段用于通信或雷达应用领域的情况下不容易受天气或者灰尘的影响。这是因为毫米波段或者微波波段的波长很短，收/发天线可以制作得非常紧凑。另外，还能够利用多普勒效应高精度地探测对一个物体的相对速度。正因为如此，在最近几年，毫米波雷达开始安装在汽车上用以避免由于司机疏忽或误操作造成的车辆碰撞。

常规的毫米波振荡器包括诸如耿氏二极管的半导体器件。在这样的包括半导体器件的毫米波振荡器中，半导体器件的温度会随着激励而升高，振荡特性就会发生改变。由于这个原因，就有必要设计出一种结构来抑制激励时产生的温度升高。然而，这样的毫米波振荡器必然结构非常复杂(例如参见JP-A-2005-19570)，因此也就成为一个问题。

另一方面，在通过无线电或有线通信传递信息的通信设备中内置作为其主要部件的具有只提取所需要频段的功能的高频滤波器。为了有效地利用频段以用所储存的能量运转通信设备，要求高频滤波器具有优异的衰减特性及更小的插入损耗。为了实现这些要求，就需要一种高Q值的谐振元件。作为具有高Q值的高频滤波器，已知有一种使用超导元件的滤波器(例如参见JP-A-2004-349966)。然而，为了超导元件正常工作，该元件必须用液氮或者液氦冷却。因此，难以实现紧凑结构的高频滤波器，同样，从成本的观点出发也难以将超导元件应用到消费产品上。

与这些常规振荡器相反，提出一种采用完全不同的物理原理的振荡器。例如，参见S.I.Kiselev et al.，Nature，425，308(2003)。这种振荡器具有一种层叠的薄膜，其中包括一层磁性层，一层非磁性的金属层和另一层磁性层，以及使电流垂直于层叠薄膜的平面流过的一对电极。当提供电流时就会产生振荡现象。在下文中，这种振荡器被称为电流垂直平面(CPP)振荡器。有关该CPP振荡器，目前不仅作为一种振荡器，而且对于在高频滤波元件等方面的应用都正在研究中(参见第5,695,864号美国专利)

在这种CPP振荡器中，根据它的物理原理，元件尺寸要求为100nm×100nm或更小。这种不用半导体而用金属制成的超细微的振荡器被期望具有包括高热散逸，低放热以及振荡特性的小温度特性的优点。另外，如果应用这样的电路，就不必如获得振荡现象的常规技术一样去架构一个复杂的结构。

CPP振荡器在工作原理中具有一个独特的性质，就是只通过向器件通直流电就获得振荡现象。因此具有被期望的优点，在制造高频振荡器时其电路可以被简化。

然而，在普通的CPP振荡器中难以获得作为实际器件的运行，并且目前在实际应用的器件方面还没有任何进展。这是因为振荡信号的输出信号极微弱，当为了获得高振荡信号输出而增大电流时，由于自旋传递扭矩现象，磁性层会出现反向磁化作用。例如，参见J.C.Slonczewski，J.Magn.Magn.Mater.，159，L1(1996)。一旦反向磁化产生，振荡条件就发生变化，也就不能保持稳定的振荡运行，因此结果就无法作为一个器件而应用。另外，在普通的CPP振荡器中不易改变振荡频率，它的工作频率带宽有限，这也是另一个问题。

发明内容

根据本发明的一个方面的高频振荡器包括：高频振荡元件，该元件包括磁化方向基本被固定在一个方向的磁化被固定层(megnetization pinned layer)；由磁性材料构成的振荡层，当提供电流时，该振荡层产生高频振荡现象；设置于磁化被固定层和振荡层之间的中间层，该中间层包括一个绝缘层和在厚度方向穿越绝缘层的电流通路；以及一对电极，该对电极垂直于包括磁化被固定层，中间层和振荡层的层叠薄膜的平面提供电流。

附图说明

图1是根据一个实施例的高频振荡器的立体图；

图2是显示图1中的中间层的横截面的示意图，截面平行于该平面；

图3是显示在根据一个实施例的CCP—CPP振荡器的振荡层中有效地发生自旋波激励的区域的示意图；