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JP7708607B2 - Transmitting and receiving equipment - Google Patents

Transmitting and receiving equipment

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JP7708607B2
JP7708607B2 JP2021128190A JP2021128190A JP7708607B2 JP 7708607 B2 JP7708607 B2 JP 7708607B2 JP 2021128190 A JP2021128190 A JP 2021128190A JP 2021128190 A JP2021128190 A JP 2021128190A JP 7708607 B2 JP7708607 B2 JP 7708607B2
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ferromagnetic layer
magnetic element
layer
magnetization
light
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英明 福澤
友人 水野
哲也 柴田
隆 菊川
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TDK Corp
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Description

本発明は、送受信装置に関する。 The present invention relates to a transmitting/receiving device.

光電変換素子は、様々な用途で用いられている。 Photoelectric conversion elements are used for a variety of purposes.

インターネットの普及に伴い通信量は飛躍的に増大しており、光通信の重要性が高まっている。光通信は、電気信号を光信号に変換し、光信号を用いて送受信を行う通信手段である。 As the Internet becomes more widespread, communication volume has increased dramatically, and the importance of optical communication is growing. Optical communication is a means of communication in which electrical signals are converted into optical signals and used to send and receive data.

例えば、特許文献1には、フォトダイオードを用いて、光信号を受信する受信装置が記載されている。フォトダイオードは、例えば、半導体のpn接合を用いたpn接合ダイオード等である。 For example, Patent Document 1 describes a receiving device that receives an optical signal using a photodiode. The photodiode is, for example, a pn junction diode that uses a semiconductor pn junction.

特開2001-292107号公報JP 2001-292107 A

情報通信技術の発展に伴い、通信速度の更なる高速化が求められている。光通信では、信号変調の周波数の高周波化が求められている。半導体のpn接合を用いた光検知素子は光電変換素子として広く利用されているが、更なる発展のために新たなブレイクスルーが求められている。 As information and communication technology advances, there is a demand for ever faster communication speeds. In optical communications, there is a demand for higher signal modulation frequencies. Photodetectors using semiconductor pn junctions are widely used as photoelectric conversion elements, but new breakthroughs are needed for further development.

本発明は上記問題に鑑みてなされたものであり、新規な送受信装置を提供することを目的とする。 The present invention was made in consideration of the above problems, and aims to provide a novel transmitting/receiving device.

上記課題を解決するため、以下の手段を提供する。 To solve the above problems, the following measures are provided:

(1)第1の態様にかかる送受信装置は、第1強磁性層と、第2強磁性層と、前記第1強磁性層と前記第2強磁性層とに挟まれたスペーサ層と、を備える磁性素子を有し、光信号を受信する受信装置と、変調光出力素子を有し、光信号を送信する送信装置と、前記磁性素子及び前記変調光出力素子と電気的に接続された集積回路を有する回路チップと、を備える。 (1) The transceiver according to the first aspect includes a receiving device having a magnetic element including a first ferromagnetic layer, a second ferromagnetic layer, and a spacer layer sandwiched between the first ferromagnetic layer and the second ferromagnetic layer, and receiving an optical signal; a transmitting device having a modulated light output element and transmitting an optical signal; and a circuit chip having an integrated circuit electrically connected to the magnetic element and the modulated light output element.

(2)上記態様にかかる送受信装置において、前記磁性素子及び前記変調光出力素子は、前記回路チップの面直方向に配置されていてもよい。 (2) In the transceiver according to the above aspect, the magnetic element and the modulated light output element may be arranged perpendicular to the surface of the circuit chip.

(3)上記態様にかかる送受信装置において、前記回路チップの前記面直方向の位置は、前記磁性素子の前記面直方向の位置と前記変調光出力素子の前記面直方向の位置との間にあってもよい。 (3) In the transceiver according to the above aspect, the position of the circuit chip in the direction perpendicular to the surface may be between the position of the magnetic element in the direction perpendicular to the surface and the position of the modulated light output element in the direction perpendicular to the surface.

(4)上記態様にかかる送受信装置において、前記磁性素子の前記面直方向の位置は、前記変調光出力素子の前記面直方向の位置と前記回路チップの前記面直方向の位置との間にあってもよい。 (4) In the transceiver according to the above aspect, the position of the magnetic element in the perpendicular direction may be between the position of the modulated light output element in the perpendicular direction and the position of the circuit chip in the perpendicular direction.

(5)上記態様にかかる送受信装置において、前記変調光出力素子の前記面直方向の位置は、前記磁性素子の前記面直方向の位置と前記回路チップの前記面直方向の位置との間にあってもよい。 (5) In the transceiver according to the above aspect, the position of the modulated light output element in the direction perpendicular to the surface may be between the position of the magnetic element in the direction perpendicular to the surface and the position of the circuit chip in the direction perpendicular to the surface.

(6)上記態様にかかる送受信装置において、前記磁性素子及び前記変調光出力素子は、前記回路チップの第1面側にあり、前記磁性素子及び前記変調光出力素子は、前記面直方向から見て、互いに重ならない構成でもよい。 (6) In the transceiver according to the above aspect, the magnetic element and the modulated light output element may be located on the first surface side of the circuit chip, and the magnetic element and the modulated light output element may not overlap each other when viewed from the direction perpendicular to the surface.

(7)上記態様にかかる送受信装置において、前記磁性素子と前記集積回路とは、前記磁性素子と前記集積回路との間の絶縁層を貫通する第1貫通配線を介して電気的に接続され、前記変調光出力素子と前記集積回路とは、前記変調光出力素子と前記集積回路との間の絶縁層を貫通する第2貫通配線を介して電気的に接続されていてもよい。 (7) In the transceiver according to the above aspect, the magnetic element and the integrated circuit may be electrically connected via a first through-wire that penetrates an insulating layer between the magnetic element and the integrated circuit, and the modulated light output element and the integrated circuit may be electrically connected via a second through-wire that penetrates an insulating layer between the modulated light output element and the integrated circuit.

(8)上記態様にかかる送受信装置において、前記変調光出力素子と前記集積回路とは、前記送信装置と前記回路チップとの間のバンプを介して電気的に接続されていてもよい。 (8) In the transceiver according to the above aspect, the modulated light output element and the integrated circuit may be electrically connected via a bump between the transmitter and the circuit chip.

(9)上記態様にかかる送受信装置において、前記磁性素子、前記変調光出力素子及び前記集積回路と電気的に接続された配線を有する配線チップをさらに備え、前記磁性素子、前記変調光出力素子及び前記回路チップは、前記配線チップの第1面側にあり、前記変調光出力素子、前記変調光出力素子及び前記回路チップは、前記配線チップの面直方向から見て、互いに重ならない構成でもよい。 (9) In the transceiver according to the above aspect, the transceiver may further include a wiring chip having wiring electrically connected to the magnetic element, the modulated light output element, and the integrated circuit, the magnetic element, the modulated light output element, and the circuit chip being on the first surface side of the wiring chip, and the modulated light output element, the modulated light output element, and the circuit chip may be configured not to overlap each other when viewed perpendicular to the surface of the wiring chip.

(10)上記態様にかかる送受信装置において、前記変調光出力素子は、光変調素子であってもよい。 (10) In the transceiver according to the above aspect, the modulated light output element may be an optical modulation element.

(11)上記態様にかかる送受信装置において、前記光変調素子は、導波路を備え、前記導波路は、ニオブ酸リチウムを含んでもよい。 (11) In the transceiver according to the above aspect, the optical modulation element may include a waveguide, and the waveguide may include lithium niobate.

(12)上記態様にかかる送受信装置は、前記磁性素子に信号を含む光を照射する入力部と、前記変調光出力素子で生じた信号を含む光を出力する出力部と、前記入力部と外部とを繋ぐ第1ファイバーと、前記出力部と外部とを繋ぐ第2ファイバーと、をさらに備えてもよい。 (12) The transceiver according to the above aspect may further include an input section that irradiates the magnetic element with light containing a signal, an output section that outputs light containing a signal generated by the modulated light output element, a first fiber that connects the input section to the outside, and a second fiber that connects the output section to the outside.

上記態様にかかる送受信装置は、新規であり、新たなブレイクスルーを生み出す。 The transmitter/receiver device described above is new and will create new breakthroughs.

第1実施形態に係る通信システムの概念図である。1 is a conceptual diagram of a communication system according to a first embodiment. 第1実施形態に係る送受信部品の断面図である。FIG. 2 is a cross-sectional view of the transmitting and receiving component according to the first embodiment. 第1実施形態に係る送受信装置の断面図である。1 is a cross-sectional view of a transmitting/receiving device according to a first embodiment. 第1実施形態に係る回路チップと送信装置との間の特徴部分を拡大した断面図である。3 is an enlarged cross-sectional view of a characteristic portion between the circuit chip and the transmitting device according to the first embodiment. FIG. 第1実施形態に係る受信装置の平面図である。FIG. 2 is a plan view of the receiving device according to the first embodiment. 第1実施形態に係る磁性素子の断面図である。1 is a cross-sectional view of a magnetic element according to a first embodiment. 第1実施形態に係る磁性素子の第1動作例の第1メカニズムを説明するための図である。5A to 5C are diagrams for explaining a first mechanism of a first operation example of the magnetic element according to the first embodiment. 第1実施形態に係る磁性素子の第1動作例の第2メカニズムを説明するための図である。10A to 10C are diagrams for explaining a second mechanism of the first operation example of the magnetic element according to the first embodiment. 第1実施形態に係る磁性素子の第2動作例の第1メカニズムを説明するための図である。10A to 10C are diagrams for explaining a first mechanism of a second operation example of the magnetic element according to the first embodiment. 第1実施形態に係る磁性素子の第2動作例の第2メカニズムを説明するための図である。10A to 10C are diagrams for explaining a second mechanism of a second operation example of the magnetic element according to the first embodiment. 第1実施形態に係る磁性素子の第2動作例の別の例を説明するための図である。13A to 13C are diagrams for explaining another example of the second operation example of the magnetic element according to the first embodiment. 第1実施形態に係る磁性素子の第2動作例の別の例を説明するための図である。13A to 13C are diagrams for explaining another example of the second operation example of the magnetic element according to the first embodiment. 第1実施形態に係る送信装置の光変調素子の平面図である。FIG. 2 is a plan view of an optical modulation element of the transmitting device according to the first embodiment. 第1実施形態に係る光変調素子の断面図である。1 is a cross-sectional view of a light modulation element according to a first embodiment. 第2実施形態に係る送受信装置の断面図である。FIG. 11 is a cross-sectional view of a transceiver device according to a second embodiment. 第3実施形態に係る送受信装置の断面図である。FIG. 11 is a cross-sectional view of a transceiver device according to a third embodiment. 第4実施形態に係る送受信装置の断面図である。FIG. 11 is a cross-sectional view of a transceiver device according to a fourth embodiment. 第4実施形態に係る送受信装置の平面図である。FIG. 13 is a plan view of a transceiver device according to a fourth embodiment. 第5実施形態に係る送受信装置の断面図である。A cross-sectional view of a transceiver device according to a fifth embodiment. 第6実施形態に係る送受信装置の断面図である。A cross-sectional view of a transceiver device according to a sixth embodiment. 第6実施形態に係る送受信装置の平面図である。FIG. 13 is a plan view of a transceiver device according to a sixth embodiment. 第6実施形態に係る送受信装置の別の例の断面図である。13 is a cross-sectional view of another example of a transceiver device according to the sixth embodiment. FIG. 第7実施形態に係る送受信装置の断面図である。A cross-sectional view of a transceiver device according to a seventh embodiment. 第7実施形態に係る送受信装置の平面図である。FIG. 23 is a plan view of a transceiver device according to a seventh embodiment. 通信システムの別の適用例である。This is another application example of a communication system. 通信システムの別の適用例である。This is another application example of a communication system.

以下、実施形態について、図を適宜参照しながら詳細に説明する。以下の説明で用いる図面は、特徴をわかりやすくするために便宜上特徴となる部分を拡大して示している場合があり、各構成要素の寸法比率などは実際とは異なっていることがある。以下の説明において例示される材料、寸法等は一例であって、本発明はそれらに限定されるものではなく、本発明の効果を奏する範囲で適宜変更して実施することが可能である。 The following describes the embodiments in detail with reference to the drawings as appropriate. The drawings used in the following description may show characteristic parts in an enlarged scale for the sake of clarity, and the dimensional ratios of each component may differ from the actual ones. The materials, dimensions, etc. exemplified in the following description are merely examples, and the present invention is not limited to them. They may be modified as appropriate within the scope of the effects of the present invention.

方向について定義する。後述する回路チップ35を構成する基板31が広がる面をxy平面とし、面内の一方向をx方向、面内でx方向と直交する方向をy方向とする。また基板31が広がる面と直交する面直方向をz方向とする。以下、+z方向を「上」、-z方向を「下」と表現する場合がある。+z方向は、基板31から絶縁層34へ向かう方向である。上下は、必ずしも重力が加わる方向とは一致しない。 The directions are defined. The surface on which the substrate 31 constituting the circuit chip 35 described later extends is the xy plane, one direction within the surface is the x direction, and the direction within the surface perpendicular to the x direction is the y direction. The direction perpendicular to the surface on which the substrate 31 extends is the z direction. Hereinafter, the +z direction may be expressed as "up" and the -z direction as "down". The +z direction is the direction from the substrate 31 toward the insulating layer 34. Up and down do not necessarily coincide with the direction in which gravity is applied.

「第1実施形態」
図1は、第1実施形態に係る通信システム200の概念図である。図1に示す通信システム200は、複数の送受信部品201と、送受信部品201の間を繋ぐファイバー202と、を備える。通信システム200は、例えば、データセンター内及びデータセンター間のような短、中距離の通信、都市間のような長距離の通信に用いることができる。送受信部品201は、例えば、データセンター内、長距離通信網の基地局や基幹局に設置される。ファイバー202は、例えば、データセンター間を繋ぐ。通信システム200は、例えば、ファイバー202を介して送受信部品201の間の通信を行う。通信システム200は、ファイバー202を介さずに、送受信部品201の間の通信を無線で行ってもよい。
"First embodiment"
FIG. 1 is a conceptual diagram of a communication system 200 according to a first embodiment. The communication system 200 shown in FIG. 1 includes a plurality of transmitting/receiving components 201 and a fiber 202 connecting the transmitting/receiving components 201. The communication system 200 can be used for short-distance or medium-distance communication such as within a data center or between data centers, or for long-distance communication such as between cities. The transmitting/receiving components 201 are installed, for example, in a data center or in a base station or backbone station of a long-distance communication network. The fiber 202 connects, for example, between data centers. The communication system 200 performs communication between the transmitting/receiving components 201, for example, via the fiber 202. The communication system 200 may perform communication between the transmitting/receiving components 201 wirelessly without using the fiber 202.

図2は、第1実施形態にかかる送受信部品201の断面図である。送受信部品201は、送受信装置100と入力部110と出力部120と第1ファイバー130と第2ファイバー140と接続部150と筐体160とを備える。 Figure 2 is a cross-sectional view of a transmitting/receiving component 201 according to the first embodiment. The transmitting/receiving component 201 includes a transmitting/receiving device 100, an input section 110, an output section 120, a first fiber 130, a second fiber 140, a connection section 150, and a housing 160.

送受信部品201は、接続部150を介して、ファイバー202と接続される。接続部150は、筐体160に形成され、外部に露出している。 The transmitting/receiving component 201 is connected to the fiber 202 via the connection part 150. The connection part 150 is formed in the housing 160 and is exposed to the outside.

第1ファイバー130は、外部に露出する接続部150と入力部110とを繋ぐ。第1ファイバー130は、例えば、光ファイバーである。入力部110は、第1ファイバー130の端部から出力される光の進行方向にある。入力部110は、第1ファイバー130の端部から出力される信号を含む光を、送受信装置100の受信装置15に照射する。入力部110は、例えば、ミラー、レンズ等である。ファイバー202から送受信部品201に送られた光は、第1ファイバー130及び入力部110を介して、受信装置15に照射される。 The first fiber 130 connects the connection section 150 exposed to the outside and the input section 110. The first fiber 130 is, for example, an optical fiber. The input section 110 is in the traveling direction of the light output from the end of the first fiber 130. The input section 110 irradiates the light including the signal output from the end of the first fiber 130 to the receiving device 15 of the transmitting/receiving device 100. The input section 110 is, for example, a mirror, a lens, etc. The light sent from the fiber 202 to the transmitting/receiving part 201 is irradiated to the receiving device 15 via the first fiber 130 and the input section 110.

第2ファイバー140は、外部に露出する接続部150と出力部120とを繋ぐ。第2ファイバー140は、例えば、光ファイバーである。出力部120は、送受信装置100の送信装置25に接続されている。出力部120は、送信装置25の変調光出力素子で生じた信号を含む光を出力する。出力部120は、例えば、レンズ等である。送信装置25から出力された光は、出力部120及び第2ファイバー140を介して、ファイバー202へ伝搬する。 The second fiber 140 connects the connection section 150 exposed to the outside and the output section 120. The second fiber 140 is, for example, an optical fiber. The output section 120 is connected to the transmitting device 25 of the transmitting/receiving device 100. The output section 120 outputs light including a signal generated by the modulated light output element of the transmitting device 25. The output section 120 is, for example, a lens. The light output from the transmitting device 25 propagates to the fiber 202 via the output section 120 and the second fiber 140.

送受信装置100は、筐体160内に格納されている。送受信装置100は、例えば、受信装置15と送信装置25と回路チップ35とを備える。受信装置15と送信装置25と回路チップ35とは、z方向に積層されている。 The transmitting/receiving device 100 is stored in a housing 160. The transmitting/receiving device 100 includes, for example, a receiving device 15, a transmitting device 25, and a circuit chip 35. The receiving device 15, the transmitting device 25, and the circuit chip 35 are stacked in the z direction.

図3は、第1実施形態に係る送受信装置100の断面図である。受信装置15及び送信装置25は、回路チップ35のz方向に配置されている。受信装置15は、磁性素子10を含む。送信装置25は、光変調素子21を含む。磁性素子10及び光変調素子21は、回路チップ35のz方向に配置されている。回路チップ35は、z方向において、受信装置15と送信装置25との間にある。回路チップ35のz方向の位置は、磁性素子10のz方向の位置と光変調素子21のz方向の位置との間にある。例えば、受信装置15(磁性素子10)は回路チップ35の第1面35S1側にあり、送信装置25(光変調素子21)は回路チップ35の第2面35S2側にある。例えば、受信装置15(磁性素子10)は、回路チップ35の第1面35S1に配置され、送信装置25(光変調素子21)は回路チップ35の第2面35S2に配置されている。第1面35S1と第2面35S2は、z方向において互い対向する、回路チップ35の面である。 Figure 3 is a cross-sectional view of the transmitting/receiving device 100 according to the first embodiment. The receiving device 15 and the transmitting device 25 are arranged in the z direction of the circuit chip 35. The receiving device 15 includes a magnetic element 10. The transmitting device 25 includes an optical modulation element 21. The magnetic element 10 and the optical modulation element 21 are arranged in the z direction of the circuit chip 35. The circuit chip 35 is between the receiving device 15 and the transmitting device 25 in the z direction. The position of the circuit chip 35 in the z direction is between the position of the magnetic element 10 in the z direction and the position of the optical modulation element 21 in the z direction. For example, the receiving device 15 (magnetic element 10) is on the first surface 35S1 side of the circuit chip 35, and the transmitting device 25 (optical modulation element 21) is on the second surface 35S2 side of the circuit chip 35. For example, the receiving device 15 (magnetic element 10) is disposed on the first surface 35S1 of the circuit chip 35, and the transmitting device 25 (light modulation element 21) is disposed on the second surface 35S2 of the circuit chip 35. The first surface 35S1 and the second surface 35S2 are surfaces of the circuit chip 35 that face each other in the z direction.

受信装置15は、例えば、複数の磁性素子10と絶縁層12とを備える。図3では、受信装置15が複数の磁性素子10を有する例を示したが、磁性素子10は一つでもよい。受信装置15は、入力部110から受信装置15に入力された光信号を受信し、磁性素子10を用いて、受信した光信号を電気信号に変換する。磁性素子10の詳細は後述する。 The receiving device 15 includes, for example, a plurality of magnetic elements 10 and an insulating layer 12. Although FIG. 3 shows an example in which the receiving device 15 includes a plurality of magnetic elements 10, the receiving device 15 may include only one magnetic element 10. The receiving device 15 receives an optical signal input to the receiving device 15 from the input unit 110, and converts the received optical signal into an electrical signal using the magnetic element 10. Details of the magnetic element 10 will be described later.

絶縁層12は、磁性素子10の周囲を被覆する。絶縁層12は、例えば、Si、Al、Mgの酸化物、窒化物、酸窒化物である。絶縁層12は、例えば、酸化シリコン(SiO)、窒化シリコン(SiN)、炭化シリコン(SiC)、窒化クロム、炭窒化シリコン(SiCN)、酸窒化シリコン(SiON)、酸化アルミニウム(Al)、酸化ジルコニウム(ZrO)等である。 The insulating layer 12 covers the periphery of the magnetic element 10. The insulating layer 12 is, for example, an oxide, nitride, or oxynitride of Si, Al, or Mg. The insulating layer 12 is, for example, silicon oxide (SiO x ), silicon nitride (SiN x ), silicon carbide (SiC), chromium nitride, silicon carbonitride (SiCN), silicon oxynitride (SiON), aluminum oxide (Al 2 O 3 ), zirconium oxide (ZrO x ), or the like.

送信装置25は、例えば、光変調素子21を備える。送信装置25は、光変調素子21で変調された光信号を送信する。光変調素子21は、基板22と被覆層23と導波路26と電極27とを備える。光変調素子21の詳細は後述する。送信装置25は、例えば、接着層70で回路チップ35に貼り合わされている。 The transmitting device 25 includes, for example, an optical modulation element 21. The transmitting device 25 transmits an optical signal modulated by the optical modulation element 21. The optical modulation element 21 includes a substrate 22, a covering layer 23, a waveguide 26, and an electrode 27. Details of the optical modulation element 21 will be described later. The transmitting device 25 is attached to the circuit chip 35, for example, by an adhesive layer 70.

回路チップ35は、基板31と電子部品32と配線33と絶縁層34とを備える。回路チップ35は、受信装置15及び送信装置25の動作を制御する。基板31は、半導体基板であり、たとえばシリコンである。電子部品32及び配線33は、集積回路36の一部である。集積回路36は、磁性素子10及び光変調素子21と電気的に接続されている。電子部品32は、例えば、トランジスタ、コンデンサ等である。配線33は、電子部品32の間等を繋ぐ。絶縁層34は、層間絶縁層であり、絶縁層12と同様の材料を用いることができる。絶縁層34は、電子部品32及び配線33の周囲を被覆する。 The circuit chip 35 includes a substrate 31, electronic components 32, wiring 33, and an insulating layer 34. The circuit chip 35 controls the operation of the receiving device 15 and the transmitting device 25. The substrate 31 is a semiconductor substrate, for example, silicon. The electronic components 32 and wiring 33 are part of an integrated circuit 36. The integrated circuit 36 is electrically connected to the magnetic element 10 and the light modulation element 21. The electronic components 32 are, for example, transistors, capacitors, etc. The wiring 33 connects the electronic components 32, etc. The insulating layer 34 is an interlayer insulating layer, and the same material as the insulating layer 12 can be used. The insulating layer 34 covers the periphery of the electronic components 32 and wiring 33.

磁性素子10は、絶縁層34の上に設けられている。回路チップ35の集積回路36(電子部品32又は配線33)と受信装置15の磁性素子10とは、例えば、貫通配線50を介して電気的に接続されている。貫通配線50は、z方向に延びる。貫通配線50は、磁性素子10と集積回路36との間の絶縁層(例えば、絶縁層34の一部、又は、絶縁層34の一部及び絶縁層12)を、例えばz方向に貫通する。貫通配線50は、磁性素子10と集積回路36(電子部品32又は配線33)とを繋ぐ。 The magnetic element 10 is provided on the insulating layer 34. The integrated circuit 36 (electronic component 32 or wiring 33) of the circuit chip 35 and the magnetic element 10 of the receiving device 15 are electrically connected, for example, via a through-wire 50. The through-wire 50 extends in the z-direction. The through-wire 50 penetrates, for example, in the z-direction, an insulating layer between the magnetic element 10 and the integrated circuit 36 (for example, a part of the insulating layer 34, or a part of the insulating layer 34 and the insulating layer 12). The through-wire 50 connects the magnetic element 10 and the integrated circuit 36 (electronic component 32 or wiring 33).

回路チップ35の集積回路36と送信装置25の光変調素子21とは、例えば、貫通配線60を介して電気的に接続されている。貫通配線60は、z方向に延びる。貫通配線60は、光変調素子21と集積回路36との間の絶縁層(例えば、絶縁性を有する基板22及び接着層70)を、例えばz方向に貫通する。貫通配線60は、光変調素子21と電子部品32又は配線33とを繋ぐ。 The integrated circuit 36 of the circuit chip 35 and the light modulation element 21 of the transmitter 25 are electrically connected via, for example, a through-wire 60. The through-wire 60 extends in the z-direction. The through-wire 60 penetrates, for example, in the z-direction, an insulating layer (for example, an insulating substrate 22 and an adhesive layer 70) between the light modulation element 21 and the integrated circuit 36. The through-wire 60 connects the light modulation element 21 to the electronic component 32 or the wiring 33.

接着層70を挟む送信装置25と回路チップ35との間は、バンプ63を介して電気的に接続されていてもよい。図4は、第1実施形態に係る回路チップ35と送信装置25との間の特徴部分を拡大した断面図である。バンプ63は、回路チップ35の基板31を貫通する貫通配線61と、送信装置25の基板22を貫通する貫通配線62と、を繋ぐ。バンプ63は、例えば、ハンダ等である。貫通配線61は集積回路36とバンプ63とを電気的に接続する。貫通配線62は光変調素子21とバンプ63とを電気的に接続する。光変調素子21と集積回路36とは、送信装置25と回路チップ35との間のバンプ63を介して電気的に接続されている。 The transmitter 25 and the circuit chip 35 sandwiching the adhesive layer 70 may be electrically connected via bumps 63. FIG. 4 is an enlarged cross-sectional view of a characteristic portion between the circuit chip 35 and the transmitter 25 according to the first embodiment. The bumps 63 connect the through wiring 61 penetrating the substrate 31 of the circuit chip 35 and the through wiring 62 penetrating the substrate 22 of the transmitter 25. The bumps 63 are, for example, solder. The through wiring 61 electrically connects the integrated circuit 36 and the bumps 63. The through wiring 62 electrically connects the optical modulation element 21 and the bumps 63. The optical modulation element 21 and the integrated circuit 36 are electrically connected via the bumps 63 between the transmitter 25 and the circuit chip 35.

図5は、第1実施形態に係る受信装置15をz方向から見た平面図である。受信装置15は、照射される光の状態または状態の変化を電気信号に変換する。受信装置15は、例えば、複数の磁性素子10を有する。照射される光のスポットsp内には、図5に示すように複数の磁性素子10が配置されていてもよいし、一つの磁性素子10のみが配置されていてもよい。 Figure 5 is a plan view of the receiving device 15 according to the first embodiment, seen from the z direction. The receiving device 15 converts the state or change in state of the irradiated light into an electrical signal. The receiving device 15 has, for example, multiple magnetic elements 10. Multiple magnetic elements 10 may be arranged within the spot sp of the irradiated light as shown in Figure 5, or only one magnetic element 10 may be arranged.

受信装置15に照射される光は、可視光線に限らず、可視光線よりも波長の長い赤外線や、可視光線よりも波長の短い紫外線も含む。可視光線の波長は例えば、380nm以上800nm未満である。赤外線の波長は例えば、800nm以上1mm以下である。紫外線の波長は例えば、200nm以上380nm未満である。受信装置15に照射される光は、例えば、高周波の光信号を含み強度変化する光である。高周波の光信号は、例えば、100MHz以上の周波数を有する信号である。 The light irradiated to the receiving device 15 is not limited to visible light, but also includes infrared light, which has a longer wavelength than visible light, and ultraviolet light, which has a shorter wavelength than visible light. The wavelength of visible light is, for example, 380 nm or more and less than 800 nm. The wavelength of infrared light is, for example, 800 nm or more and 1 mm or less. The wavelength of ultraviolet light is, for example, 200 nm or more and less than 380 nm. The light irradiated to the receiving device 15 is, for example, light that includes a high-frequency optical signal and whose intensity changes. The high-frequency optical signal is, for example, a signal having a frequency of 100 MHz or more.

磁性素子10のそれぞれに照射される光の状態が変化すると、光の状態の変化に応じて、磁性素子10のそれぞれから出力される電圧(それぞれの磁性素子のz方向の端部間の電位差)が変化する。図6は、第1実施形態に係る磁性素子10の断面図である。磁性素子10は、例えば、第1強磁性層1と第2強磁性層2とスペーサ層3と第1電極4と第2電極5とを有する。スペーサ層3は、第1強磁性層1と第2強磁性層2との間に位置する。磁性素子10は、これらの他に他の層を有してもよい。磁性素子10には、第1強磁性層1側から光が照射される。 When the state of light irradiated to each of the magnetic elements 10 changes, the voltage output from each of the magnetic elements 10 (the potential difference between the ends of each magnetic element in the z direction) changes in response to the change in the state of light. FIG. 6 is a cross-sectional view of the magnetic element 10 according to the first embodiment. The magnetic element 10 has, for example, a first ferromagnetic layer 1, a second ferromagnetic layer 2, a spacer layer 3, a first electrode 4, and a second electrode 5. The spacer layer 3 is located between the first ferromagnetic layer 1 and the second ferromagnetic layer 2. The magnetic element 10 may have other layers in addition to these. Light is irradiated to the magnetic element 10 from the first ferromagnetic layer 1 side.

磁性素子10は、例えば、スペーサ層3が絶縁材料で構成されたMTJ(Magnetic Tunnel Junction)素子である。この場合、磁性素子10は、第1強磁性層1の磁化の状態と第2強磁性層2の磁化の状態との相対的な変化に応じて、z方向の抵抗値(z方向に電流を流した場合の抵抗値)が変化する素子である。このような素子は磁気抵抗効果素子とも呼ばれる。 The magnetic element 10 is, for example, a magnetic tunnel junction (MTJ) element in which the spacer layer 3 is made of an insulating material. In this case, the magnetic element 10 is an element in which the resistance value in the z direction (the resistance value when a current is passed in the z direction) changes according to the relative change between the magnetization state of the first ferromagnetic layer 1 and the magnetization state of the second ferromagnetic layer 2. Such an element is also called a magnetoresistance effect element.

第1強磁性層1は、外部から光が照射されると磁化の状態が変化する光検知層である。第1強磁性層1は、磁化自由層とも呼ばれる。磁化自由層は、所定の外力が印加された際に磁化の状態が変化する磁性体を含む層である。所定の外力は、例えば、外部から照射される光、磁性素子10のz方向に流れる電流、外部磁場である。第1強磁性層1の磁化は、第1強磁性層1に照射される光の強度に応じて、状態が変化する。強磁性体の磁化は、強磁性体に照射される光の強度の高速な変化(高周波の光信号)に追随して方向を変えることができるため、第1強磁性層1を光検知層として利用することで、受信装置15は高周波の光信号を電気信号に変換することができ、高速の光通信が可能となる。 The first ferromagnetic layer 1 is a light detection layer whose magnetization state changes when light is irradiated from the outside. The first ferromagnetic layer 1 is also called a magnetization free layer. The magnetization free layer is a layer containing a magnetic material whose magnetization state changes when a predetermined external force is applied. The predetermined external force is, for example, light irradiated from the outside, a current flowing in the z direction of the magnetic element 10, or an external magnetic field. The magnetization of the first ferromagnetic layer 1 changes state depending on the intensity of the light irradiated to the first ferromagnetic layer 1. The magnetization of a ferromagnetic material can change direction in response to a high-speed change in the intensity of the light irradiated to the ferromagnetic material (high-frequency optical signal). Therefore, by using the first ferromagnetic layer 1 as a light detection layer, the receiving device 15 can convert a high-frequency optical signal into an electrical signal, enabling high-speed optical communication.

第1強磁性層1は、強磁性体を含む。本明細書において、強磁性は、フェリ磁性を含む。第1強磁性層1は、例えば、Co、FeまたはNi等の磁性元素のいずれかを少なくとも含む。第1強磁性層1は、上述のような磁性元素と共に、B、Mg、Hf、Gd等の非磁性元素を含んでもよい。第1強磁性層1は、例えば、磁性元素と非磁性元素とを含む合金でもよい。第1強磁性層1は、複数の層から構成されていてもよい。第1強磁性層1は、例えば、CoFeB合金、CoFeB合金層をFe層で挟んだ積層体、CoFeB合金層をCoFe層で挟んだ積層体である。 The first ferromagnetic layer 1 includes a ferromagnetic material. In this specification, ferromagnetism includes ferrimagnetism. The first ferromagnetic layer 1 includes at least one of magnetic elements such as Co, Fe, or Ni. The first ferromagnetic layer 1 may include nonmagnetic elements such as B, Mg, Hf, and Gd in addition to the magnetic elements described above. The first ferromagnetic layer 1 may be, for example, an alloy including a magnetic element and a nonmagnetic element. The first ferromagnetic layer 1 may be composed of multiple layers. The first ferromagnetic layer 1 may be, for example, a CoFeB alloy, a laminate in which a CoFeB alloy layer is sandwiched between Fe layers, or a laminate in which a CoFeB alloy layer is sandwiched between CoFe layers.

第1強磁性層1は、膜面内方向(xy面内のいずれかの方向)に磁化容易軸を有する面内磁化膜でも、膜面直方向(z方向)に磁化容易軸を有する垂直磁化膜でもよい。 The first ferromagnetic layer 1 may be an in-plane magnetized film with an easy axis of magnetization in the in-plane direction (any direction in the x-y plane) or a perpendicular magnetized film with an easy axis of magnetization in the direction perpendicular to the film plane (z-direction).

第1強磁性層1の膜厚は、例えば、1nm以上5nm以下である。第1強磁性層1の膜厚は、例えば、1nm以上2nm以下であることが好ましい。第1強磁性層1が垂直磁化膜の場合、第1強磁性層1の膜厚が薄いと、第1強磁性層1の上下にある層からの垂直磁気異方性印加効果が強まり、第1強磁性層1の垂直磁気異方性が高まる。つまり、第1強磁性層1の垂直磁気異方性が高いと、磁化がz方向に戻ろうとする力が強まる。一方、第1強磁性層1の膜厚が厚いと、第1強磁性層1の上下にある層からの垂直磁気異方性印加効果が相対的に弱まり、第1強磁性層1の垂直磁気異方性が弱まる。 The thickness of the first ferromagnetic layer 1 is, for example, 1 nm or more and 5 nm or less. The thickness of the first ferromagnetic layer 1 is preferably, for example, 1 nm or more and 2 nm or less. When the first ferromagnetic layer 1 is a perpendicular magnetization film, if the thickness of the first ferromagnetic layer 1 is thin, the perpendicular magnetic anisotropy application effect from the layers above and below the first ferromagnetic layer 1 is strengthened, and the perpendicular magnetic anisotropy of the first ferromagnetic layer 1 is enhanced. In other words, if the perpendicular magnetic anisotropy of the first ferromagnetic layer 1 is high, the force that causes the magnetization to return to the z direction is strengthened. On the other hand, if the thickness of the first ferromagnetic layer 1 is thick, the perpendicular magnetic anisotropy application effect from the layers above and below the first ferromagnetic layer 1 is relatively weak, and the perpendicular magnetic anisotropy of the first ferromagnetic layer 1 is weakened.

第1強磁性層1の膜厚が薄くなると強磁性体としての体積は小さくなり、厚くなると強磁性体としての体積は大きくなる。外部からのエネルギーが加わったときの第1強磁性層1の磁化の反応しやすさは、第1強磁性層1の磁気異方性(Ku)と体積(V)との積(KuV)に反比例する。つまり、第1強磁性層1の磁気異方性と体積との積が小さくなると、光に対する反応性が高まる。このような観点から、光に対する反応を高めるためには、第1強磁性層1の磁気異方性を適切に設計したうえで第1強磁性層1の体積を小さくすることが好ましい。 When the thickness of the first ferromagnetic layer 1 is reduced, its volume as a ferromagnetic body is reduced, and when the thickness is increased, its volume as a ferromagnetic body is increased. The responsiveness of the magnetization of the first ferromagnetic layer 1 when external energy is applied is inversely proportional to the product (KuV) of the magnetic anisotropy (Ku) and the volume (V) of the first ferromagnetic layer 1. In other words, when the product of the magnetic anisotropy and the volume of the first ferromagnetic layer 1 is reduced, the responsiveness to light is increased. From this perspective, in order to increase the responsiveness to light, it is preferable to reduce the volume of the first ferromagnetic layer 1 after appropriately designing the magnetic anisotropy of the first ferromagnetic layer 1.

第1強磁性層1の膜厚が2nmより厚い場合は、例えばMo,Wからなる挿入層を第1強磁性層1内に設けてもよい。すなわち、z方向に強磁性層、挿入層、強磁性層が順に積層された積層体を第1強磁性層1としてもよい。挿入層と強磁性層との界面における界面磁気異方性により第1強磁性層1全体の垂直磁気異方性が高まる。挿入層の膜厚は、例えば、0.1nm~0.6nmである。 If the thickness of the first ferromagnetic layer 1 is greater than 2 nm, an insertion layer made of, for example, Mo or W may be provided within the first ferromagnetic layer 1. In other words, the first ferromagnetic layer 1 may be a laminate in which a ferromagnetic layer, an insertion layer, and a ferromagnetic layer are stacked in this order in the z direction. The interfacial magnetic anisotropy at the interface between the insertion layer and the ferromagnetic layer enhances the perpendicular magnetic anisotropy of the entire first ferromagnetic layer 1. The thickness of the insertion layer is, for example, 0.1 nm to 0.6 nm.

第2強磁性層2は、磁化固定層である。磁化固定層は、所定の外部からのエネルギーが印加された際に磁化の状態が磁化自由層よりも変化しにくい磁性体からなる層である。例えば、磁化固定層は、所定の外部からのエネルギーが印加された際に磁化の向きが磁化自由層よりも変化しにくい。また、例えば、磁化固定層は、所定の外部からのエネルギーが印加された際に磁化の大きさが磁化自由層よりも変化しにくい。第2強磁性層2の保磁力は、例えば、第1強磁性層1の保磁力よりも大きい。第2強磁性層2は、例えば第1強磁性層1と同じ方向に磁化容易軸を有する。第2強磁性層2は、面内磁化膜でも、垂直磁化膜でもよい。 The second ferromagnetic layer 2 is a magnetization fixed layer. The magnetization fixed layer is a layer made of a magnetic material in which the state of magnetization is less likely to change than the magnetization free layer when a predetermined external energy is applied. For example, the magnetization direction of the magnetization fixed layer is less likely to change than the magnetization free layer when a predetermined external energy is applied. Also, for example, the magnitude of magnetization of the magnetization fixed layer is less likely to change than the magnetization free layer when a predetermined external energy is applied. The coercive force of the second ferromagnetic layer 2 is, for example, greater than the coercive force of the first ferromagnetic layer 1. The second ferromagnetic layer 2 has an easy magnetization axis in the same direction as the first ferromagnetic layer 1, for example. The second ferromagnetic layer 2 may be an in-plane magnetization film or a perpendicular magnetization film.

第2強磁性層2を構成する材料は、例えば、第1強磁性層1と同様である。第2強磁性層2は、例えば、0.4nm~1.0nmの厚みのCo、0.1nm~0.5nmの厚みのMo、0.3nm~1.0nmの厚みのCoFeB合金、0.3nm~1.0nmの厚みのFeが順に積層された積層体でもよい。 The material constituting the second ferromagnetic layer 2 is, for example, the same as that of the first ferromagnetic layer 1. The second ferromagnetic layer 2 may be, for example, a laminate in which Co is 0.4 nm to 1.0 nm thick, Mo is 0.1 nm to 0.5 nm thick, a CoFeB alloy is 0.3 nm to 1.0 nm thick, and Fe is 0.3 nm to 1.0 nm thick, stacked in this order.

第2強磁性層2の磁化は、例えば、磁気結合層を介した第3強磁性層との磁気結合によって固定してもよい。この場合、第2強磁性層2、磁気結合層及び第3強磁性層を合わせたものを磁化固定層と称する場合もある。 The magnetization of the second ferromagnetic layer 2 may be fixed, for example, by magnetic coupling with the third ferromagnetic layer via a magnetic coupling layer. In this case, the combination of the second ferromagnetic layer 2, the magnetic coupling layer, and the third ferromagnetic layer may be referred to as a magnetization fixed layer.

第3強磁性層は、例えば、第2強磁性層2と磁気結合する。磁気結合は、例えば、反強磁性的な結合であり、RKKY相互作用により生じる。第3強磁性層を構成する材料は、例えば、第1強磁性層1と同様である。磁気結合層は、例えば、Ru、Ir等である。 The third ferromagnetic layer is, for example, magnetically coupled to the second ferromagnetic layer 2. The magnetic coupling is, for example, an antiferromagnetic coupling, which occurs due to RKKY interaction. The material constituting the third ferromagnetic layer is, for example, the same as that of the first ferromagnetic layer 1. The magnetic coupling layer is, for example, Ru, Ir, etc.

スペーサ層3は、第1強磁性層1と第2強磁性層2との間に配置される非磁性層である。スペーサ層3は、導電体、絶縁体もしくは半導体によって構成される層、又は、絶縁体中に導体によって構成される通電点を含む層で構成される。スペーサ層3の膜厚は、後述する初期状態における第1強磁性層1の磁化と第2強磁性層2の磁化の配向方向に応じて調整できる。 The spacer layer 3 is a non-magnetic layer disposed between the first ferromagnetic layer 1 and the second ferromagnetic layer 2. The spacer layer 3 is composed of a layer made of a conductor, an insulator, or a semiconductor, or a layer containing a current-carrying point made of a conductor in an insulator. The thickness of the spacer layer 3 can be adjusted according to the orientation direction of the magnetization of the first ferromagnetic layer 1 and the magnetization of the second ferromagnetic layer 2 in the initial state described later.

例えば、スペーサ層3が絶縁体からなる場合は、磁性素子10は、第1強磁性層1とスペーサ層3と第2強磁性層2とからなる磁気トンネル接合(MTJ:Magnetic Tunnel Junction)を有する。このような素子はMTJ素子と呼ばれる。この場合、磁性素子10はトンネル磁気抵抗(TMR:Tunnel Magnetoresistance)効果を発現することができる。例えば、スペーサ層3が金属からなる場合は、磁性素子10は、巨大磁気抵抗(GMR:Giant Magnetoresistance)効果を発現することができる。このような素子はGMR素子と呼ばれる。磁性素子10は、スペーサ層3の構成材料によって、MTJ素子、GMR素子などと呼び名が異なることがあるが、総称して磁気抵抗効果素子とも呼ばれる。 For example, when the spacer layer 3 is made of an insulator, the magnetic element 10 has a magnetic tunnel junction (MTJ) consisting of the first ferromagnetic layer 1, the spacer layer 3, and the second ferromagnetic layer 2. Such an element is called an MTJ element. In this case, the magnetic element 10 can exhibit a tunnel magnetoresistance (TMR) effect. For example, when the spacer layer 3 is made of a metal, the magnetic element 10 can exhibit a giant magnetoresistance (GMR) effect. Such an element is called a GMR element. The magnetic element 10 may be called an MTJ element, a GMR element, or the like, depending on the material of the spacer layer 3, but is also collectively called a magnetoresistance effect element.

スペーサ層3が絶縁材料で構成される場合、酸化アルミニウム、酸化マグネシウム、酸化チタン又は酸化ケイ素等を含む材料を用いることができる。また、これら絶縁材料に、Al、B、Si、Mgなどの元素や、Co、Fe、Niなどの磁性元素を含んでもよい。第1強磁性層1と第2強磁性層2との間に高いTMR効果が発現するようにスペーサ層3の膜厚を調整することで、高い磁気抵抗変化率が得られる。TMR効果を効率よく利用するためには、スペーサ層3の膜厚は、0.5~5.0nm程度としてもよく、1.0~2.5nm程度としてもよい。 When the spacer layer 3 is made of an insulating material, a material containing aluminum oxide, magnesium oxide, titanium oxide, silicon oxide, or the like can be used. These insulating materials may also contain elements such as Al, B, Si, Mg, or magnetic elements such as Co, Fe, Ni. A high magnetoresistance change rate can be obtained by adjusting the thickness of the spacer layer 3 so that a high TMR effect is generated between the first ferromagnetic layer 1 and the second ferromagnetic layer 2. To efficiently utilize the TMR effect, the thickness of the spacer layer 3 may be about 0.5 to 5.0 nm, or about 1.0 to 2.5 nm.

スペーサ層3を非磁性導電材料で構成する場合、Cu、Ag、Au又はRu等の導電材料を用いることができる。GMR効果を効率よく利用するためには、スペーサ層3の膜厚は、0.5~5.0nm程度としてもよく、2.0~3.0nm程度としてもよい。 When the spacer layer 3 is made of a non-magnetic conductive material, conductive materials such as Cu, Ag, Au, or Ru can be used. To efficiently utilize the GMR effect, the thickness of the spacer layer 3 may be about 0.5 to 5.0 nm, or about 2.0 to 3.0 nm.

スペーサ層3を非磁性半導体材料で構成する場合、酸化亜鉛、酸化インジウム、酸化錫、酸化ゲルマニウム、酸化ガリウム又はITO等の材料を用いることができる。この場合、スペーサ層3の膜厚は1.0~4.0nm程度としてもよい。 When the spacer layer 3 is made of a non-magnetic semiconductor material, materials such as zinc oxide, indium oxide, tin oxide, germanium oxide, gallium oxide, or ITO can be used. In this case, the thickness of the spacer layer 3 may be about 1.0 to 4.0 nm.

スペーサ層3として非磁性絶縁体中の導体によって構成される通電点を含む層を適用する場合、酸化アルミニウムまたは酸化マグネシウムによって構成される非磁性絶縁体中に、Cu、Au、Alなどの非磁性の導体によって構成される通電点を含む構造としてもよい。また、Co、Fe、Niなどの磁性元素によって導体を構成してもよい。この場合、スペーサ層3の膜厚は、1.0~2.5nm程度としてもよい。通電点は、例えば、膜面に垂直な方向からみたときの直径が1nm以上5nm以下の柱状体である。 When a layer including a current-carrying point formed by a conductor in a nonmagnetic insulator is used as the spacer layer 3, the structure may include a current-carrying point formed by a nonmagnetic conductor such as Cu, Au, or Al in a nonmagnetic insulator made of aluminum oxide or magnesium oxide. The conductor may also be made of magnetic elements such as Co, Fe, or Ni. In this case, the film thickness of the spacer layer 3 may be about 1.0 to 2.5 nm. The current-carrying point is, for example, a columnar body with a diameter of 1 nm to 5 nm when viewed from a direction perpendicular to the film surface.

磁性素子10は、この他、下地層、キャップ層、垂直磁化誘起層等を有してもよい。下地層は、第2強磁性層2の下側にある。下地層は、シード層又はバッファ層である。シード層は、シード層上に積層される層の結晶性を高める。シード層は、例えば、Pt、Ru、Hf、Zr、NiFeCrである。シード層の膜厚は、例えば1nm以上5nm以下である。バッファ層は、異なる結晶間の格子不整合を緩和する層である。バッファ層は、例えば、Ta、Ti、W、Zr、Hf又はこれらの元素の窒化物である。バッファ層の膜厚は、例えば、1nm以上5nm以下である。 The magnetic element 10 may also have an underlayer, a cap layer, a perpendicular magnetization induction layer, and the like. The underlayer is located below the second ferromagnetic layer 2. The underlayer is a seed layer or a buffer layer. The seed layer enhances the crystallinity of the layer stacked on the seed layer. The seed layer is, for example, Pt, Ru, Hf, Zr, or NiFeCr. The thickness of the seed layer is, for example, 1 nm or more and 5 nm or less. The buffer layer is a layer that relieves lattice mismatch between different crystals. The buffer layer is, for example, Ta, Ti, W, Zr, Hf, or a nitride of these elements. The thickness of the buffer layer is, for example, 1 nm or more and 5 nm or less.

キャップ層は、第1強磁性層1の上側にある。キャップ層は、プロセス過程で下層へのダメージを防ぐと共に、アニール時に下層の結晶性を高める。キャップ層の膜厚は、第1強磁性層1に十分な光が照射されるように、例えば3nm以下である。キャップ層は、例えば、MgO、W、Mo、Ru、Ta、Cu、Crまたはこれらの積層膜などである。 The cap layer is located above the first ferromagnetic layer 1. The cap layer prevents damage to the lower layer during the process and improves the crystallinity of the lower layer during annealing. The thickness of the cap layer is, for example, 3 nm or less so that sufficient light is irradiated to the first ferromagnetic layer 1. The cap layer is, for example, MgO, W, Mo, Ru, Ta, Cu, Cr, or a laminated film of these.

垂直磁化誘起層は、第1強磁性層1が垂直磁化膜の場合に形成される。垂直磁化誘起層は、第1強磁性層1上に積層される。垂直磁化誘起層は、第1強磁性層1の垂直磁気異方性を誘起する。垂直磁化誘起層は、例えば酸化マグネシウム、W、Ta、Mo等である。垂直磁化誘起層が酸化マグネシウムの場合は、導電性を高めるために、酸化マグネシウムが酸素欠損していることが好ましい。垂直磁化誘起層の膜厚は、例えば、0.5nm以上2.0nm以下である。 The perpendicular magnetization induced layer is formed when the first ferromagnetic layer 1 is a perpendicular magnetization film. The perpendicular magnetization induced layer is laminated on the first ferromagnetic layer 1. The perpendicular magnetization induced layer induces perpendicular magnetic anisotropy in the first ferromagnetic layer 1. The perpendicular magnetization induced layer is, for example, magnesium oxide, W, Ta, Mo, etc. When the perpendicular magnetization induced layer is magnesium oxide, it is preferable that the magnesium oxide has oxygen deficiency in order to increase the conductivity. The film thickness of the perpendicular magnetization induced layer is, for example, 0.5 nm or more and 2.0 nm or less.

第1電極4は、例えば、第1強磁性層1のスペーサ層3と反対側の面に接する。第2電極5は、例えば、第2強磁性層2のスペーサ層3と反対側の面に接する。第1電極4と第2電極5とは、第1強磁性層1、第2強磁性層2及びスペーサ層3をz方向に挟む。 The first electrode 4 is in contact with, for example, the surface of the first ferromagnetic layer 1 opposite the spacer layer 3. The second electrode 5 is in contact with, for example, the surface of the second ferromagnetic layer 2 opposite the spacer layer 3. The first electrode 4 and the second electrode 5 sandwich the first ferromagnetic layer 1, the second ferromagnetic layer 2, and the spacer layer 3 in the z direction.

第1電極4及び第2電極5は、導電性を有する材料からなる。第1電極4及び第2電極5は、例えば、Cu、Al、AuまたはRuなどの金属により構成される。これらの金属の上下にTaやTiを積層してもよい。また第1電極4及び第2電極5として、CuとTaの積層膜、TaとCuとTiの積層膜、TaとCuとTaNの積層膜を用いてもよい。また第1電極及び第2電極として、TiNやTaNを用いてもよい。 The first electrode 4 and the second electrode 5 are made of a conductive material. The first electrode 4 and the second electrode 5 are made of a metal such as Cu, Al, Au, or Ru. Ta or Ti may be laminated above and below these metals. The first electrode 4 and the second electrode 5 may also be a laminated film of Cu and Ta, a laminated film of Ta, Cu, and Ti, or a laminated film of Ta, Cu, and TaN. The first electrode and the second electrode may also be made of TiN or TaN.

第1電極4及び第2電極5は、第1強磁性層1に照射される光の波長域に対して透過性を有してもよい。例えば、第1電極4及び第2電極5は、酸化インジウムスズ(ITO)、酸化インジウム亜鉛(IZO)、酸化亜鉛(ZnO)、酸化インジウムガリウム亜鉛(IGZO)等の酸化物の透明電極材料を含む透明電極でもよい。また第1電極4及び第2電極5は、こられの透明電極材料の中に複数の柱状金属を有する構成としてもよい。 The first electrode 4 and the second electrode 5 may be transparent to the wavelength range of light irradiated to the first ferromagnetic layer 1. For example, the first electrode 4 and the second electrode 5 may be transparent electrodes containing oxide transparent electrode materials such as indium tin oxide (ITO), indium zinc oxide (IZO), zinc oxide (ZnO), and indium gallium zinc oxide (IGZO). The first electrode 4 and the second electrode 5 may also be configured to have multiple columnar metals in these transparent electrode materials.

磁性素子10は、例えば、各層の積層工程、アニール工程、加工工程によって作製される。各層は、例えば、スパッタリングにより成膜される。アニールは、例えば、250℃以上450℃以下で行う。積層膜の加工は、例えば、フォトリソグラフィ及びエッチングを用いて行う。積層膜は、柱状の磁性素子10となる。磁性素子10は、円柱でも角柱でもよい。例えば、磁性素子10をz方向から見た際の最短幅は、10nm以上2000nm以下としてもよく、30nm以上500nm以下としてもよい。上記工程により、磁性素子10が得られる。 The magnetic element 10 is fabricated, for example, by a lamination process for each layer, an annealing process, and a processing process. Each layer is formed, for example, by sputtering. Annealing is performed, for example, at 250° C. or higher and 450° C. or lower. The laminated film is processed, for example, by photolithography and etching. The laminated film becomes a columnar magnetic element 10. The magnetic element 10 may be a cylinder or a prism. For example, the shortest width of the magnetic element 10 when viewed from the z direction may be 10 nm or higher and 2000 nm or lower, or 30 nm or higher and 500 nm or lower. The magnetic element 10 is obtained by the above processes.

磁性素子10は、下地を構成する材料によらず作製できる。そのため、受信装置15は、接着層70等を介さずに、回路チップ35上に直接作製できる。 The magnetic element 10 can be manufactured regardless of the material that constitutes the base. Therefore, the receiving device 15 can be manufactured directly on the circuit chip 35 without using an adhesive layer 70 or the like.

図6は磁性素子10の一例を示したが、磁性素子は光の照射により磁化の状態が変化する強磁性体を有し、磁化の状態の変化に伴い抵抗値が変化するものであればよい。磁性素子には、例えば、上述のトンネル磁気抵抗効果素子又は巨大磁気抵抗効果素子のほか、異方性磁気抵抗(AMR:Anisotronipic Magnetoresistance)効果素子、超巨大磁気抵抗(CMR:Colossal Magnetoresistance)効果素子等を用いることができる。 Figure 6 shows an example of a magnetic element 10, but the magnetic element may have a ferromagnetic material whose magnetization state changes when irradiated with light, and the resistance value may change with the change in magnetization state. For example, the magnetic element may be the tunnel magnetoresistance effect element or giant magnetoresistance effect element described above, as well as an anisotropic magnetoresistance (AMR) effect element, a colossal magnetoresistance (CMR) effect element, or the like.

次いで、磁性素子10の動作のいくつかの例について説明する。第1強磁性層1には、光強度が変化する光が照射される。磁性素子10のz方向の抵抗値は、光が第1強磁性層1に照射されることにより変化する。磁性素子10からの出力電圧は、光が第1強磁性層1に照射されることにより変化する。第1動作例では、第1強磁性層1に照射される光の強度が、第1強度と第2強度の2段階である場合を例に説明する。第2強度の光の強度は、第1強度の光の強度より大きいものとする。第1強度は、第1強磁性層1に照射される光の強度がゼロの場合でもよい。 Next, some examples of the operation of the magnetic element 10 will be described. The first ferromagnetic layer 1 is irradiated with light whose intensity changes. The resistance value in the z direction of the magnetic element 10 changes when the first ferromagnetic layer 1 is irradiated with light. The output voltage from the magnetic element 10 changes when the first ferromagnetic layer 1 is irradiated with light. In the first operation example, a case will be described in which the intensity of the light irradiated to the first ferromagnetic layer 1 has two levels, a first intensity and a second intensity. The intensity of the light of the second intensity is greater than the intensity of the light of the first intensity. The first intensity may be the case in which the intensity of the light irradiated to the first ferromagnetic layer 1 is zero.

図7及び図8は、第1実施形態に係る磁性素子10の第1動作例を説明するための図である。図7は、第1動作例の第1メカニズムを説明するための図であり、図8は、第1動作例の第2メカニズムを説明するための図である。図7及び図8の上のグラフは、縦軸が第1強磁性層1に照射される光の強度であり、横軸が時間である。図7及び図8の下のグラフは、縦軸が磁性素子10のz方向の抵抗値であり、横軸が時間である。 Figures 7 and 8 are diagrams for explaining a first operation example of the magnetic element 10 according to the first embodiment. Figure 7 is a diagram for explaining a first mechanism of the first operation example, and Figure 8 is a diagram for explaining a second mechanism of the first operation example. In the upper graphs of Figures 7 and 8, the vertical axis represents the intensity of light irradiated to the first ferromagnetic layer 1, and the horizontal axis represents time. In the lower graphs of Figures 7 and 8, the vertical axis represents the resistance value of the magnetic element 10 in the z direction, and the horizontal axis represents time.

まず第1強磁性層1に第1強度の光が照射された状態(以下、初期状態と称する)において、第1強磁性層1の磁化M1と第2強磁性層2の磁化M2とは平行の関係にあり、磁性素子10のz方向の抵抗値は第1抵抗値Rを示す。磁性素子10のz方向の抵抗値は、磁性素子10のz方向にセンス電流Isを流すことで、磁性素子10の両端に電圧が発生し、その電圧値からオームの法則を用いて求められる。磁性素子10からの出力電圧は、第1電極4と第2電極5との間に発生する。図7に示す例の場合、センス電流Isを第1強磁性層1から第2強磁性層2に向かって流す。この方向にセンス電流Isを流すことで、第1強磁性層1の磁化M1に対して、第2強磁性層2の磁化M2と同じ方向のスピントランスファートルクが作用し、初期状態において磁化M1と磁化M2とが平行になる。また、この方向にセンス電流Isを流すことで、第1強磁性層1の磁化M1が動作時に反転することを防止することができる。 First, in a state where the first ferromagnetic layer 1 is irradiated with light of a first intensity (hereinafter referred to as an initial state), the magnetization M1 of the first ferromagnetic layer 1 and the magnetization M2 of the second ferromagnetic layer 2 are parallel to each other, and the resistance value of the magnetic element 10 in the z direction indicates a first resistance value R1 . The resistance value of the magnetic element 10 in the z direction is calculated by applying a sense current Is to the magnetic element 10 in the z direction, which generates a voltage across the magnetic element 10, and using Ohm's law from the voltage value. The output voltage from the magnetic element 10 is generated between the first electrode 4 and the second electrode 5. In the case of the example shown in FIG. 7, the sense current Is is applied from the first ferromagnetic layer 1 to the second ferromagnetic layer 2. By applying the sense current Is in this direction, a spin transfer torque in the same direction as the magnetization M2 of the second ferromagnetic layer 2 acts on the magnetization M1 of the first ferromagnetic layer 1, and the magnetization M1 and the magnetization M2 become parallel in the initial state. Furthermore, by passing the sense current Is in this direction, it is possible to prevent the magnetization M1 of the first ferromagnetic layer 1 from being reversed during operation.

次いで、第1強磁性層1に照射される光の強度が第1強度から第2強度に変化する。第2強度は、第1強度より大きく、第1強磁性層1の磁化M1は初期状態から変化する。第1強磁性層1に光が照射されていない状態における第1強磁性層1の磁化M1の状態と、第2強度における第1強磁性層1の磁化M1の状態とは異なる。磁化M1の状態とは、例えば、z方向に対する傾き角、大きさ等である。 Then, the intensity of the light irradiated to the first ferromagnetic layer 1 changes from the first intensity to the second intensity. The second intensity is greater than the first intensity, and the magnetization M1 of the first ferromagnetic layer 1 changes from its initial state. The state of the magnetization M1 of the first ferromagnetic layer 1 when the first ferromagnetic layer 1 is not irradiated with light is different from the state of the magnetization M1 of the first ferromagnetic layer 1 at the second intensity. The state of the magnetization M1 is, for example, the inclination angle with respect to the z direction, the magnitude, etc.

例えば、図7に示すように、第1強磁性層1に照射される光の強度が第1強度から第2強度に変化すると、磁化M1はz方向に対して傾く。また例えば、図8に示すように、第1強磁性層1に照射される光の強度が第1強度から第2強度に変化すると、磁化M1の大きさが小さくなる。例えば、第1強磁性層1の磁化M1が光の照射強度によってz方向に対して傾く場合、その傾き角度は、0°より大きく90°より小さい。 For example, as shown in FIG. 7, when the intensity of light irradiated to the first ferromagnetic layer 1 changes from a first intensity to a second intensity, the magnetization M1 tilts with respect to the z direction. Also, as shown in FIG. 8, when the intensity of light irradiated to the first ferromagnetic layer 1 changes from a first intensity to a second intensity, the magnitude of the magnetization M1 decreases. For example, when the magnetization M1 of the first ferromagnetic layer 1 tilts with respect to the z direction due to the irradiation intensity of light, the tilt angle is greater than 0° and less than 90°.

第1強磁性層1の磁化M1が初期状態から変化すると、磁性素子10のz方向の抵抗値は第2抵抗値Rを示す。第2抵抗値Rは、第1抵抗値Rより大きい。第2抵抗値Rは、磁化M1と磁化M2とが平行である場合の抵抗値(第1抵抗値R)と、磁化M1と磁化M2とが反平行である場合の抵抗値との間である。 When the magnetization M1 of the first ferromagnetic layer 1 changes from the initial state, the resistance value in the z direction of the magnetic element 10 exhibits a second resistance value R2 . The second resistance value R2 is greater than the first resistance value R1 . The second resistance value R2 is between the resistance value when the magnetization M1 and the magnetization M2 are parallel (the first resistance value R1 ) and the resistance value when the magnetization M1 and the magnetization M2 are antiparallel.

図7に示す場合は、第1強磁性層1の磁化M1には第2強磁性層2の磁化M2と同じ方向のスピントランスファートルクが作用している。したがって、磁化M1は磁化M2と平行状態に戻ろうとし、第1強磁性層1に照射される光の強度が第2強度から第1強度に変化すると、磁性素子10は初期状態に戻る。図8に示す場合は、第1強磁性層1に照射される光の強度が第1強度に戻ると、第1強磁性層1の磁化M1の大きさは元に戻り、磁性素子10は初期状態に戻る。いずれの場合も磁性素子10のz方向の抵抗値は、第1抵抗値Rに戻る。つまり、第1強磁性層1に照射される光の強度が第2強度から第1強度に変化した際に、磁性素子10のz方向の抵抗値は、第2抵抗値Rから第1抵抗値Rへ変化する。 In the case shown in FIG. 7, the magnetization M1 of the first ferromagnetic layer 1 is subjected to a spin transfer torque in the same direction as the magnetization M2 of the second ferromagnetic layer 2. Therefore, the magnetization M1 tries to return to a parallel state with the magnetization M2, and when the intensity of the light irradiated to the first ferromagnetic layer 1 changes from the second intensity to the first intensity, the magnetic element 10 returns to the initial state. In the case shown in FIG. 8, when the intensity of the light irradiated to the first ferromagnetic layer 1 returns to the first intensity, the magnitude of the magnetization M1 of the first ferromagnetic layer 1 returns to the original, and the magnetic element 10 returns to the initial state. In either case, the resistance value in the z direction of the magnetic element 10 returns to the first resistance value R1 . In other words, when the intensity of the light irradiated to the first ferromagnetic layer 1 changes from the second intensity to the first intensity, the resistance value in the z direction of the magnetic element 10 changes from the second resistance value R2 to the first resistance value R1 .

磁性素子10のz方向の抵抗値は、第1強磁性層1に照射される光の強度の変化に対応して変化する。磁性素子10からの出力電圧は、第1強磁性層1に照射される光の強度の変化に対応して変化する。つまり、磁性素子10は、照射される光の強度の変化を出力電圧の変化に変換することができる。すなわち、磁性素子10は、受信した光信号を電気信号に変換することができる。磁性素子10からの出力電圧は集積回路36へ送られ、集積回路36は、例えば、磁性素子10からの出力電圧が閾値以上の場合を第1信号(例えば、“1”)、閾値未満の場合を第2信号(例えば、“0”)として処理する。 The resistance value in the z direction of the magnetic element 10 changes in response to changes in the intensity of the light irradiated to the first ferromagnetic layer 1. The output voltage from the magnetic element 10 changes in response to changes in the intensity of the light irradiated to the first ferromagnetic layer 1. In other words, the magnetic element 10 can convert changes in the intensity of the irradiated light into changes in the output voltage. In other words, the magnetic element 10 can convert a received optical signal into an electrical signal. The output voltage from the magnetic element 10 is sent to the integrated circuit 36, and the integrated circuit 36 processes, for example, the output voltage from the magnetic element 10 as a first signal (e.g., "1") when it is equal to or greater than a threshold value, and as a second signal (e.g., "0") when it is less than the threshold value.

ここでは初期状態において磁化M1と磁化M2とが平行な場合を例に説明したが、初期状態において磁化M1と磁化M2とが反平行でもよい。この場合、磁性素子10のz方向の抵抗値は、磁化M1の状態が変化するほど(例えば、磁化M1の初期状態からの角度変化が大きくなるほど)小さくなる。磁化M1と磁化M2とが反平行な場合を初期状態とする場合は、センス電流Isは第2強磁性層2から第1強磁性層1に向かって流すことが好ましい。この方向にセンス電流Isを流すことで、第1強磁性層1の磁化M1に対して、第2強磁性層2の磁化M2と反対方向のスピントランスファートルクが作用し、初期状態において磁化M1と磁化M2とが反平行になる。 Here, the case where magnetization M1 and magnetization M2 are parallel in the initial state have been described as an example, but magnetization M1 and magnetization M2 may be antiparallel in the initial state. In this case, the resistance value in the z direction of the magnetic element 10 decreases as the state of magnetization M1 changes (for example, as the angle change from the initial state of magnetization M1 increases). If the initial state is one in which magnetization M1 and magnetization M2 are antiparallel, it is preferable to flow the sense current Is from the second ferromagnetic layer 2 toward the first ferromagnetic layer 1. By flowing the sense current Is in this direction, a spin transfer torque in the opposite direction to the magnetization M2 of the second ferromagnetic layer 2 acts on the magnetization M1 of the first ferromagnetic layer 1, and magnetization M1 and magnetization M2 become antiparallel in the initial state.

第1動作例では、第1強磁性層1に照射される光が、第1強度と第2強度の2段階である場合を例に説明したが、第2動作例では第1強磁性層1に照射される光の強度が多段又はアナログ的に変化する場合について説明する。 In the first operation example, the light irradiated to the first ferromagnetic layer 1 has two levels of intensity, a first intensity and a second intensity, but in the second operation example, the intensity of the light irradiated to the first ferromagnetic layer 1 changes in multiple levels or in an analog manner.

図9及び図10は、第1実施形態に係る磁性素子10の第2動作例を説明するための図である。図9は、第2動作例の第1メカニズムを説明するための図であり、図10は、第2動作例の第2メカニズムを説明するための図である。図9及び図10の上のグラフは、縦軸が第1強磁性層1に照射される光の強度であり、横軸が時間である。図9及び図10の下のグラフは、縦軸が磁性素子10のz方向の抵抗値であり、横軸が時間である。 Figures 9 and 10 are diagrams for explaining a second operation example of the magnetic element 10 according to the first embodiment. Figure 9 is a diagram for explaining a first mechanism of the second operation example, and Figure 10 is a diagram for explaining a second mechanism of the second operation example. In the upper graphs of Figures 9 and 10, the vertical axis represents the intensity of light irradiated to the first ferromagnetic layer 1, and the horizontal axis represents time. In the lower graphs of Figures 9 and 10, the vertical axis represents the resistance value of the magnetic element 10 in the z direction, and the horizontal axis represents time.

図9の場合、第1強磁性層1に照射される光の強度が大きくなると、光の照射による外部からのエネルギーによって第1強磁性層1の磁化M1は初期状態から傾く。第1強磁性層1に光が照射されていない状態における第1強磁性層1の磁化M1の方向と、光が照射された状態における磁化M1の方向との角度は、いずれも0°より大きく90°より小さい。 In the case of FIG. 9, when the intensity of the light irradiated to the first ferromagnetic layer 1 increases, the magnetization M1 of the first ferromagnetic layer 1 tilts from its initial state due to the external energy caused by the light irradiation. The angle between the direction of the magnetization M1 of the first ferromagnetic layer 1 when the first ferromagnetic layer 1 is not irradiated with light and the direction of the magnetization M1 when the first ferromagnetic layer 1 is irradiated with light is both greater than 0° and less than 90°.

第1強磁性層1の磁化M1が初期状態から傾くと、磁性素子10のz方向の抵抗値は変化する。例えば、第1強磁性層1の磁化M1の傾きに応じて、磁性素子10のz方向の抵抗値は、第2抵抗値R、第3抵抗値R、第4抵抗値Rと変化する。第1抵抗値R、第2抵抗値R、第3抵抗値R、第4抵抗値Rの順に抵抗値は大きくなる。すなわち、第1強磁性層1の磁化M1の傾きに応じて、磁性素子10からの出力電圧は、第1電圧値から第2電圧値、第3電圧値、第4電圧値へと変化する。第1電圧値、第2電圧値、第3電圧値、第4電圧値の順に出力電圧は大きくなる。 When the magnetization M1 of the first ferromagnetic layer 1 is tilted from the initial state, the resistance value in the z direction of the magnetic element 10 changes. For example, the resistance value in the z direction of the magnetic element 10 changes to the second resistance value R2 , the third resistance value R3 , and the fourth resistance value R4 according to the tilt of the magnetization M1 of the first ferromagnetic layer 1. The resistance value increases in the order of the first resistance value R1 , the second resistance value R2 , the third resistance value R3 , and the fourth resistance value R4 . That is, the output voltage from the magnetic element 10 changes from the first voltage value to the second voltage value, the third voltage value, and the fourth voltage value according to the tilt of the magnetization M1 of the first ferromagnetic layer 1. The output voltage increases in the order of the first voltage value, the second voltage value, the third voltage value, and the fourth voltage value.

磁性素子10は、第1強磁性層1に照射される光の強度が変化した際に、z方向の抵抗値が変化する。磁性素子10からの出力電圧は、第1強磁性層1に照射される光の強度が変化した際に変化する。例えば、第1電圧値を“0”、第2電圧値を“1”、第3電圧値を“2”、第4電圧値を“3”として規定すると、磁性素子10は4値の情報を出力できる。ここでは一例として4値を読み出す場合を示したが、出力電圧の閾値の設定により読み出す値の数は自由に設計できる。また磁性素子10は、アナログ値をそのまま出力してもよい。 The resistance value of the magnetic element 10 in the z direction changes when the intensity of the light irradiated to the first ferromagnetic layer 1 changes. The output voltage from the magnetic element 10 changes when the intensity of the light irradiated to the first ferromagnetic layer 1 changes. For example, if the first voltage value is defined as "0", the second voltage value as "1", the third voltage value as "2", and the fourth voltage value as "3", the magnetic element 10 can output four values of information. Here, the case where four values are read out is shown as an example, but the number of values to be read out can be freely designed by setting the output voltage threshold. The magnetic element 10 may also output analog values as they are.

また図10の場合も同様に、第1強磁性層1に照射される光の強度が大きくなると、光の照射による外部からのエネルギーによって第1強磁性層1の磁化M1の大きさは初期状態から小さくなる。第1強磁性層1の磁化M1が初期状態から小さくなると、磁性素子10のz方向の抵抗値は変化する。例えば、第1強磁性層1の磁化M1の大きさに応じて、磁性素子10のz方向の抵抗値は、第2抵抗値R、第3抵抗値R、第4抵抗値Rと変化する。すなわち、第1強磁性層1の磁化M1の大きさに応じて、磁性素子10からの出力電圧は、第1電圧値から第2電圧値、第3電圧値、第4電圧値へと変化する。したがって、図9の場合と同様に、磁性素子10は、これらの出力電圧の違いを、多値又はアナログデータとして出力できる。 Similarly, in the case of FIG. 10, when the intensity of the light irradiated to the first ferromagnetic layer 1 increases, the magnitude of the magnetization M1 of the first ferromagnetic layer 1 decreases from the initial state due to the external energy caused by the light irradiation. When the magnetization M1 of the first ferromagnetic layer 1 decreases from the initial state, the resistance value in the z direction of the magnetic element 10 changes. For example, the resistance value in the z direction of the magnetic element 10 changes to the second resistance value R2 , the third resistance value R3 , and the fourth resistance value R4 according to the magnitude of the magnetization M1 of the first ferromagnetic layer 1. That is, the output voltage from the magnetic element 10 changes from the first voltage value to the second voltage value, the third voltage value, and the fourth voltage value according to the magnitude of the magnetization M1 of the first ferromagnetic layer 1. Therefore, similar to the case of FIG. 9, the magnetic element 10 can output the difference between these output voltages as multi-value or analog data.

また第2動作例の場合も、第1動作例の場合と同様に、第1強磁性層1に照射される光の強度が第1強度に戻ると、第1強磁性層1の磁化M1の状態は元に戻り、磁性素子10は初期状態に戻る。 In the second operating example, as in the first operating example, when the intensity of the light irradiated to the first ferromagnetic layer 1 returns to the first intensity, the state of the magnetization M1 of the first ferromagnetic layer 1 returns to its original state, and the magnetic element 10 returns to its initial state.

ここでは初期状態において磁化M1と磁化M2とが平行な場合を例に説明したが、第2動作例においても、初期状態において磁化M1と磁化M2とが反平行でもよい。 Here, we have taken the example of magnetization M1 and magnetization M2 being parallel in the initial state, but in the second operation example as well, magnetization M1 and magnetization M2 may be anti-parallel in the initial state.

また第1動作例及び第2動作例では、初期状態において磁化M1と磁化M2とが平行又は反平行な場合を例示したが、初期状態において磁化M1と磁化M2とが直交していてもよい。例えば、第1強磁性層1がxy平面のいずれかの方向に磁化M1が配向した面内磁化膜で、第2強磁性層2がz方向に磁化M2が配向した垂直磁化膜の場合が、この場合に該当する。磁気異方性により磁化M1がxy面内のいずれかの方向に配向し、磁化M2がz方向に配向することで、初期状態において磁化M1と磁化M2とが直交する。 In the first and second operation examples, the magnetizations M1 and M2 are parallel or anti-parallel in the initial state, but the magnetizations M1 and M2 may be perpendicular to each other in the initial state. For example, this case applies when the first ferromagnetic layer 1 is an in-plane magnetized film with magnetization M1 oriented in any direction in the xy plane, and the second ferromagnetic layer 2 is a perpendicular magnetized film with magnetization M2 oriented in the z direction. Due to magnetic anisotropy, magnetization M1 is oriented in any direction in the xy plane, and magnetization M2 is oriented in the z direction, so that magnetization M1 and magnetization M2 are perpendicular to each other in the initial state.

図11及び図12は、第1実施形態に係る磁性素子10の第2動作例の別の例を説明するための図である。図11と図12とは、磁性素子10に印加するセンス電流Isの流れ方向が異なる。図11は、センス電流Isを第1強磁性層1から第2強磁性層2に向かって流している。図12は、センス電流Isを第2強磁性層2から第1強磁性層1に向かって流している。 Figures 11 and 12 are diagrams for explaining another example of the second operation example of the magnetic element 10 according to the first embodiment. Figures 11 and 12 differ in the flow direction of the sense current Is applied to the magnetic element 10. In Figure 11, the sense current Is flows from the first ferromagnetic layer 1 to the second ferromagnetic layer 2. In Figure 12, the sense current Is flows from the second ferromagnetic layer 2 to the first ferromagnetic layer 1.

図11及び図12のいずれの場合でも、磁性素子10にセンス電流Isが流れることで、初期状態において磁化M1に対してスピントランスファートルクが作用している。図11の場合は、磁化M1が第2強磁性層2の磁化M2と平行になるように、スピントランスファートルクが作用している。図12の場合は、磁化M1が第2強磁性層2の磁化M2と反平行になるように、スピントランスファートルクが作用している。図11及び図12のいずれの場合でも、初期状態では、磁化M1に対する磁気異方性による作用がスピントランスファートルクの作用よりも大きいため、磁化M1はxy面内のいずれかの方向を向いている。 11 and 12, a sense current Is flows through the magnetic element 10, and a spin transfer torque acts on the magnetization M1 in the initial state. In the case of FIG. 11, the spin transfer torque acts so that the magnetization M1 is parallel to the magnetization M2 of the second ferromagnetic layer 2. In the case of FIG. 12, the spin transfer torque acts so that the magnetization M1 is antiparallel to the magnetization M2 of the second ferromagnetic layer 2. In both the cases of FIG. 11 and FIG. 12, in the initial state, the effect of magnetic anisotropy on the magnetization M1 is greater than the effect of the spin transfer torque, so the magnetization M1 is oriented in any direction within the xy plane.

第1強磁性層1に照射される光の強度が大きくなると、光の照射による外部からのエネルギーによって第1強磁性層1の磁化M1は初期状態から傾く。磁化M1に加わる光の照射による作用とスピントランスファートルクによる作用との和が、磁化M1に係る磁気異方性による作用より大きくなるためである。第1強磁性層1に照射される光の強度が大きくなると、図11の場合の磁化M1は第2強磁性層2の磁化M2と平行になるように傾き、図12の場合の磁化M1は第2強磁性層2の磁化M2と反平行になるように傾く。磁化M1に作用するスピントランスファートルクの方向が違うため、図11と図12における磁化M1の傾き方向は異なる。 When the intensity of the light irradiated to the first ferromagnetic layer 1 increases, the magnetization M1 of the first ferromagnetic layer 1 tilts from its initial state due to the external energy caused by the light irradiation. This is because the sum of the effect of the light irradiation and the effect of the spin transfer torque acting on the magnetization M1 becomes greater than the effect of the magnetic anisotropy related to the magnetization M1. When the intensity of the light irradiated to the first ferromagnetic layer 1 increases, the magnetization M1 in the case of FIG. 11 tilts to be parallel to the magnetization M2 of the second ferromagnetic layer 2, and the magnetization M1 in the case of FIG. 12 tilts to be antiparallel to the magnetization M2 of the second ferromagnetic layer 2. The tilt direction of the magnetization M1 in FIG. 11 and FIG. 12 is different because the direction of the spin transfer torque acting on the magnetization M1 is different.

第1強磁性層1に照射される光の強度が大きくなると、図11の場合は磁性素子10のz方向の抵抗値は小さくなり、図12の場合は磁性素子10のz方向の抵抗値は大きくなる。すなわち、第1強磁性層1に照射される光の強度が大きくなると、図11の場合は磁性素子10からの出力電圧は小さくなり、図12の場合は磁性素子10の出力電圧は大きくなる。 When the intensity of the light irradiated to the first ferromagnetic layer 1 increases, the resistance value of the magnetic element 10 in the z direction decreases in the case of FIG. 11, and the resistance value of the magnetic element 10 in the z direction increases in the case of FIG. 12. In other words, when the intensity of the light irradiated to the first ferromagnetic layer 1 increases, the output voltage from the magnetic element 10 decreases in the case of FIG. 11, and the output voltage of the magnetic element 10 increases in the case of FIG. 12.

第1強磁性層1に照射される光の強度が第1強度に戻ると、磁化M1に対する磁気異方性による作用により第1強磁性層1の磁化M1の状態は元に戻る。その結果、磁性素子10は初期状態に戻る。 When the intensity of the light irradiated to the first ferromagnetic layer 1 returns to the first intensity, the state of the magnetization M1 of the first ferromagnetic layer 1 returns to its original state due to the effect of magnetic anisotropy on the magnetization M1. As a result, the magnetic element 10 returns to its initial state.

ここでは第1強磁性層1が面内磁化膜であり、第2強磁性層2が垂直磁化膜の例を挙げて説明したが、この関係は逆でもよい。すなわち、初期状態において、磁化M1がz方向に配向し、磁化M2がxy面内のいずれかの方向に配向していてもよい。 Here, an example has been described in which the first ferromagnetic layer 1 is an in-plane magnetized film and the second ferromagnetic layer 2 is a perpendicular magnetized film, but this relationship may be reversed. That is, in the initial state, magnetization M1 may be oriented in the z direction, and magnetization M2 may be oriented in any direction within the xy plane.

上述のように、受信装置15は、光信号を受信し、受信した光信号を磁性素子10により電気信号に変換する。 As described above, the receiving device 15 receives an optical signal and converts the received optical signal into an electrical signal using the magnetic element 10.

図13は、第1実施形態に係る送信装置25の光変調素子21をz方向から見た平面図である。図14は、第1実施形態に係る光変調素子21の断面図である。図14は、図13のA-Aに沿った断面である。光変調素子21は、電気信号を光信号に変換する。光変調素子21は、変調光出力素子の一例である。図13及び図14に示す光変調素子21は、光変調素子の一例であり、光変調素子の構成はこの例に限られるものではない。 Figure 13 is a plan view of the light modulation element 21 of the transmitting device 25 according to the first embodiment, viewed from the z direction. Figure 14 is a cross-sectional view of the light modulation element 21 according to the first embodiment. Figure 14 is a cross-section taken along line A-A in Figure 13. The light modulation element 21 converts an electrical signal into an optical signal. The light modulation element 21 is an example of a modulated light output element. The light modulation element 21 shown in Figures 13 and 14 is an example of a light modulation element, and the configuration of the light modulation element is not limited to this example.

光変調素子21は、基板22と被覆層23と導波路26と電極27とを備える。 The optical modulation element 21 comprises a substrate 22, a coating layer 23, a waveguide 26, and an electrode 27.

基板22は、例えば、酸化アルミニウムを含む。基板22は、例えば、サファイアである。被覆層23は、例えば、SiO、Al、MgF、La、ZnO、HfO、MgO、Y、CaF、In等又はこれらの混合物である。 The substrate 22 includes, for example, aluminum oxide. The substrate 22 is, for example, sapphire. The coating layer 23 is, for example, SiO2, Al2O3, MgF2, La2O3, ZnO, HfO2, MgO, Y2O3 , CaF2 , In2O3 , etc. , or a mixture thereof .

導波路26は、例えば、入力導波路26Aと分岐部26Bと第1導波路26Cと第2導波路26Dと結合部26Eと出力導波路26Fとを有する。 The waveguide 26 has, for example, an input waveguide 26A, a branching portion 26B, a first waveguide 26C, a second waveguide 26D, a coupling portion 26E, and an output waveguide 26F.

入力導波路26Aは、入力光Linが入力される入力端を有し、分岐部26Bに繋がる。分岐部26Bは、入力導波路26Aと第1導波路26C及び第2導波路26Dとの間にある。入力光Linは、外部から入力される。入力光Linは、例えば、レーザー光である。 The input waveguide 26A has an input end to which the input light L in is input, and is connected to the branching portion 26B. The branching portion 26B is located between the input waveguide 26A and the first and second waveguides 26C and 26D. The input light L in is input from the outside. The input light L in is, for example, a laser beam.

第1導波路26C及び第2導波路26Dは、例えば、x方向に延びる。第1導波路26Cと第2導波路26Dのx方向の長さは、例えば、略同一である。 The first waveguide 26C and the second waveguide 26D extend, for example, in the x direction. The lengths of the first waveguide 26C and the second waveguide 26D in the x direction are, for example, approximately the same.

結合部26Eは、第1導波路26C及び第2導波路26Dと出力導波路26Fとの間にある。出力導波路26Fは、結合部26Eに繋がり、出力光Loutが出力される出力端を有する。 The coupling portion 26E is located between the first and second waveguides 26C and 26D and the output waveguide 26F. The output waveguide 26F is connected to the coupling portion 26E and has an output end from which the output light L out is output.

図14に示すように、第1導波路26C及び第2導波路26Dは、スラブ28の一部とリッジ形状部28Pとによって構成されている。スラブ28は、基板22上に広がる。リッジ形状部28Pは、スラブ28の上面から突出する。スラブ28は、導波路26に印加する電界強度を高める。 As shown in FIG. 14, the first waveguide 26C and the second waveguide 26D are composed of a part of the slab 28 and a ridge-shaped portion 28P. The slab 28 extends over the substrate 22. The ridge-shaped portion 28P protrudes from the upper surface of the slab 28. The slab 28 increases the electric field strength applied to the waveguide 26.

スラブ28及びリッジ形状部28Pは、主成分としてニオブ酸リチウムを含む。したがって、導波路26は、主成分としてニオブ酸リチウムを含む。ニオブ酸リチウムの一部元素は、他の元素に置換されていてもよい。導波路26は、例えば、被覆層23で被覆されている。スラブ28及びリッジ形状部28Pは、ニオブ酸リチウム以外でもよい。例えば、スラブ28及びリッジ形状部28Pがシリコン又は酸化シリコンに酸化ゲルマニウムを添加したもので、被覆層23が酸化シリコンでもよい。入力導波路26A、分岐部26B、結合部26E及び出力導波路26Fも、第1導波路26C及び第2導波路26Dと同様の構成からなる。 The slab 28 and the ridge-shaped portion 28P contain lithium niobate as the main component. Therefore, the waveguide 26 contains lithium niobate as the main component. Some elements of the lithium niobate may be replaced with other elements. The waveguide 26 is covered with, for example, a coating layer 23. The slab 28 and the ridge-shaped portion 28P may be made of something other than lithium niobate. For example, the slab 28 and the ridge-shaped portion 28P may be made of silicon or silicon oxide to which germanium oxide has been added, and the coating layer 23 may be silicon oxide. The input waveguide 26A, the branching portion 26B, the coupling portion 26E, and the output waveguide 26F are also configured in the same manner as the first waveguide 26C and the second waveguide 26D.

電極27は、例えば、電極27Aと電極27Bと電極27Cとを備える。電極27A及び電極27Bは、導波路26の少なくとも一部に電界を印加できる位置にある。第1導波路26Cには、電極27Aから電界を印加できる。第2導波路26Dには、電極27Bから電界を印加できる。電極27Aは、例えば、第1導波路26Cの上方にある。電極27Bは、例えば、第2導波路26Dの上方にある。電極27Cは、例えば、電極27A及び電極27Bの側方にある。 The electrode 27 includes, for example, electrodes 27A, 27B, and 27C. Electrodes 27A and 27B are located in positions that allow an electric field to be applied to at least a portion of the waveguide 26. An electric field can be applied to the first waveguide 26C from electrode 27A. An electric field can be applied to the second waveguide 26D from electrode 27B. Electrode 27A is, for example, above the first waveguide 26C. Electrode 27B is, for example, above the second waveguide 26D. Electrode 27C is, for example, to the side of electrodes 27A and 27B.

電極27A及び電極27Bは、回路チップ35の集積回路36(電子部品32又は配線33)に接続されている。電極27Cは、基準電位に接続されている。基準電位は、例えば、グラウンドである。 Electrodes 27A and 27B are connected to an integrated circuit 36 (electronic component 32 or wiring 33) of the circuit chip 35. Electrode 27C is connected to a reference potential. The reference potential is, for example, ground.

電極27Aには、集積回路36から電圧が印加される。集積回路36は、電極27Aに変調電圧を印加する。電極27Bには、集積回路36から電圧が印加される。集積回路36は、電極27Bに変調電圧を印加する。電極27Aに印加される電圧と電極27Bに印加される電圧とは個別に制御できる。 A voltage is applied to electrode 27A from integrated circuit 36. Integrated circuit 36 applies a modulated voltage to electrode 27A. A voltage is applied to electrode 27B from integrated circuit 36. Integrated circuit 36 applies a modulated voltage to electrode 27B. The voltage applied to electrode 27A and the voltage applied to electrode 27B can be controlled separately.

入力導波路26Aから入力された入力光Linは、第1導波路26Cと第2導波路26Dに分岐して伝搬する。第1導波路26Cを伝搬する光と第2導波路26Dを伝搬する光との位相差は、分岐した時点ではゼロである。 The input light L in input from the input waveguide 26A branches and propagates in the first waveguide 26C and the second waveguide 26D. The phase difference between the light propagating in the first waveguide 26C and the light propagating in the second waveguide 26D is zero when the light branches.

電極27Aと電極27Cとの間に電圧を印加すると、第1導波路26Cに電界が印加され、電気光学効果により第1導波路の屈折率が変化する。電極27Bと電極27Cとの間に電圧を印加すると、第2導波路26Dに電界が印加され、電気光学効果により第2導波路26Dの屈折率が変化する。 When a voltage is applied between electrodes 27A and 27C, an electric field is applied to the first waveguide 26C, and the refractive index of the first waveguide changes due to the electro-optic effect. When a voltage is applied between electrodes 27B and 27C, an electric field is applied to the second waveguide 26D, and the refractive index of the second waveguide 26D changes due to the electro-optic effect.

第1導波路26Cと第2導波路26Dとの屈折率が異なると、第1導波路26Cを伝搬する光と第2導波路26Dを伝搬する光との間に位相差が生じる。第1導波路26C及び第2導波路26Dを伝搬した光は、出力導波路26Fで合流し、光変調素子21から出力光Loutとして出力される。 When the first waveguide 26C and the second waveguide 26D have different refractive indices, a phase difference occurs between the light propagating through the first waveguide 26C and the light propagating through the second waveguide 26D. The lights propagating through the first waveguide 26C and the second waveguide 26D join together in the output waveguide 26F and are output from the optical modulation element 21 as the output light L out .

出力光Loutは、第1導波路26Cを伝搬する光と第2導波路26Dを伝搬する光とを重ね合わせたものである。出力光Loutの強度は、第1導波路26Cを伝搬する光と第2導波路26Dを伝搬する光の位相差に応じて変化する。例えば、位相差がπの偶数倍の場合は光が強め合うため出力光Loutの強度は大きくなり、πの奇数倍の場合は光が弱め合うため出力光Loutの強度は小さくなる。このような原理で、光変調素子21は、集積回路36からの電気信号に応じて、入力光Linを出力光Loutに変調する。送信装置25は、光変調素子21で変調された出力光Loutを光信号として送信する。 The output light L out is a result of the superposition of the light propagating through the first waveguide 26C and the light propagating through the second waveguide 26D. The intensity of the output light L out varies according to the phase difference between the light propagating through the first waveguide 26C and the light propagating through the second waveguide 26D. For example, when the phase difference is an even multiple of π, the lights reinforce each other, so the intensity of the output light L out increases, and when the phase difference is an odd multiple of π, the lights destructively interfere with each other, so the intensity of the output light L out decreases. Based on this principle, the optical modulation element 21 modulates the input light L in to the output light L out in response to an electrical signal from the integrated circuit 36. The transmitting device 25 transmits the output light L out modulated by the optical modulation element 21 as an optical signal.

第1実施形態に係る送受信装置100は、受信した光信号を電気信号に変換する磁性素子10と変調された光である光信号を出力する光変調素子21とが、これらを制御する集積回路36と電気的に接続され、磁性素子10及び光変調素子21が、回路チップ35のz方向に配置されている 。これにより、第1実施形態に係る送受信装置100は、小型化が可能である。また、第1実施形態に係る送受信装置100は、パッケージ化された一つの電子部品として扱うことが可能であり、ファイバー202等との他の部品との接続が容易になる。 In the transceiver 100 according to the first embodiment, the magnetic element 10 that converts the received optical signal into an electrical signal and the optical modulation element 21 that outputs an optical signal that is modulated light are electrically connected to an integrated circuit 36 that controls them, and the magnetic element 10 and the optical modulation element 21 are arranged in the z direction of the circuit chip 35. This allows the transceiver 100 according to the first embodiment to be miniaturized. In addition, the transceiver 100 according to the first embodiment can be handled as a single packaged electronic component, making it easy to connect it to other components such as the fiber 202.

また磁性素子10は、下地を構成する材料によらず作製が可能であり、接着層70等を介さずに回路チップ35上に作製可能である。したがって、第1実施形態に係る送受信装置100は、磁性素子10を回路チップ35のz方向に配置しやすく、小型化が容易である。 The magnetic element 10 can be manufactured regardless of the material that constitutes the base, and can be manufactured on the circuit chip 35 without an adhesive layer 70 or the like. Therefore, the transceiver 100 according to the first embodiment can easily arrange the magnetic element 10 in the z direction of the circuit chip 35, and can be easily miniaturized.

「第2実施形態」
図15は、第2実施形態に係る送受信装置101の断面図である。第2実施形態において、第1実施形態と同様の構成は同様の符号を付し、説明を省く。
Second Embodiment
15 is a cross-sectional view of a transmitting/receiving device 101 according to the second embodiment. In the second embodiment, the same components as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and the description thereof will be omitted.

送受信装置101は、受信装置15と送信装置25と回路チップ35の積層順が第1実施形態に係る送受信装置100と異なる。送受信装置101は、回路チップ35、受信装置15、送信装置25の順に積層されている。受信装置15及び送信装置25は、回路チップ35の第1面35S1側にある。磁性素子10及び光変調素子21は、回路チップ35の第1面35S1側にある。受信装置15は、z方向において、回路チップ35と送信装置25との間にある。磁性素子10のz方向の位置は、回路チップ35のz方向の位置と光変調素子21のz方向の位置との間にある。 The transceiver 101 differs from the transceiver 100 according to the first embodiment in the stacking order of the receiver 15, transmitter 25, and circuit chip 35. In the transceiver 101, the circuit chip 35, receiver 15, and transmitter 25 are stacked in this order. The receiver 15 and transmitter 25 are on the first surface 35S1 side of the circuit chip 35. The magnetic element 10 and the light modulation element 21 are on the first surface 35S1 side of the circuit chip 35. The receiver 15 is between the circuit chip 35 and the transmitter 25 in the z direction. The position of the magnetic element 10 in the z direction is between the position of the circuit chip 35 in the z direction and the position of the light modulation element 21 in the z direction.

受信装置15の一面には、導波路11がある。導波路11は、例えば、受信装置15と送信装置25との間にある。導波路11の一端は、第1ファイバー130の端部から出力される光の進行方向にある。第1ファイバー130の端部から出力される信号を含む光は、導波路11を伝搬し、磁性素子10に照射される。 The waveguide 11 is located on one side of the receiving device 15. The waveguide 11 is located, for example, between the receiving device 15 and the transmitting device 25. One end of the waveguide 11 is in the traveling direction of the light output from the end of the first fiber 130. The light including the signal output from the end of the first fiber 130 propagates through the waveguide 11 and is irradiated to the magnetic element 10.

送信装置25は、例えば、接着層70で受信装置15に貼り合わされている。図15に示す例では、送信装置25の基板22と受信装置15の導波路11側とが接着層70を介して貼り合わされている。回路チップ35の集積回路36と送信装置25の光変調素子21とは、貫通配線60を介して電気的に接続されている。貫通配線60は、光変調素子21と集積回路36との間の絶縁層(例えば、絶縁性を有する基板22、接着層70、絶縁層12及び絶縁層34)を、例えばz方向に貫通する。貫通配線60は、光変調素子21と集積回路36とを繋ぐ。光変調素子21と集積回路36とは、第1実施形態と同様に、送信装置25と回路チップ35との間のバンプを介して電気的に接続されていてもよい。この場合、送信装置25と回路チップ35との間のバンプは、接着層70を挟む送信装置25と受信装置15との間に設けられる。 The transmitter 25 is bonded to the receiver 15, for example, with an adhesive layer 70. In the example shown in FIG. 15, the substrate 22 of the transmitter 25 and the waveguide 11 side of the receiver 15 are bonded to each other via an adhesive layer 70. The integrated circuit 36 of the circuit chip 35 and the optical modulation element 21 of the transmitter 25 are electrically connected to each other via a through-wire 60. The through-wire 60 penetrates the insulating layer (e.g., the insulating substrate 22, adhesive layer 70, insulating layer 12, and insulating layer 34) between the optical modulation element 21 and the integrated circuit 36, for example, in the z direction. The through-wire 60 connects the optical modulation element 21 and the integrated circuit 36. The optical modulation element 21 and the integrated circuit 36 may be electrically connected to each other via a bump between the transmitter 25 and the circuit chip 35, as in the first embodiment. In this case, the bump between the transmitter 25 and the circuit chip 35 is provided between the transmitter 25 and the receiver 15, sandwiching the adhesive layer 70.

第2実施形態に係る送受信装置101は、第1実施形態にかかる送受信装置100と同様の効果が得られる。 The transceiver device 101 according to the second embodiment has the same effects as the transceiver device 100 according to the first embodiment.

「第3実施形態」
図16は、第3実施形態に係る送受信装置102の断面図である。第3実施形態において、第1実施形態と同様の構成は同様の符号を付し、説明を省く。
"Third embodiment"
16 is a cross-sectional view of a transmitting/receiving device 102 according to the third embodiment. In the third embodiment, the same components as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and the description thereof will be omitted.

送受信装置102は、受信装置15と送信装置25と回路チップ35の積層順が第1実施形態に係る送受信装置100と異なる。送受信装置102は、回路チップ35、送信装置25、受信装置15の順に積層されている。受信装置15及び送信装置25は、回路チップ35の第2面35S2側にある。磁性素子10及び光変調素子21は、回路チップ35の第2面35S2側にある。送信装置25は、z方向において、回路チップ35と受信装置15との間にある。光変調素子21のz方向の位置は、回路チップ35のz方向の位置と磁性素子10のz方向の位置との間にある。 The transceiver 102 differs from the transceiver 100 according to the first embodiment in the stacking order of the receiver 15, transmitter 25, and circuit chip 35. In the transceiver 102, the circuit chip 35, transmitter 25, and receiver 15 are stacked in this order. The receiver 15 and transmitter 25 are on the second surface 35S2 side of the circuit chip 35. The magnetic element 10 and the light modulation element 21 are on the second surface 35S2 side of the circuit chip 35. The transmitter 25 is between the circuit chip 35 and the receiver 15 in the z direction. The position of the light modulation element 21 in the z direction is between the position of the circuit chip 35 in the z direction and the position of the magnetic element 10 in the z direction.

送信装置25は、例えば、接着層70で回路チップ35に貼り合わされている。図16に示す例では、送信装置25の基板22と回路チップ35の基板31とが接着層70を介して貼り合わされている。回路チップ35の集積回路36と送信装置25の光変調素子21とは、貫通配線60を介して電気的に接続されている。貫通配線60は、光変調素子21と集積回路36との間の絶縁層(例えば、絶縁性を有する基板22、接着層70及び絶縁性を有する基板31)を、例えばz方向に貫通する。貫通配線60は、光変調素子21と集積回路36とを繋ぐ。光変調素子21と集積回路36とは、第1実施形態と同様に、送信装置25と回路チップ35との間のバンプを介して電気的に接続されていてもよい。この場合、送信装置25と回路チップ35との間のバンプは、接着層70を挟む基板22と基板31との間に設けられる。 The transmitter 25 is attached to the circuit chip 35, for example, by an adhesive layer 70. In the example shown in FIG. 16, the substrate 22 of the transmitter 25 and the substrate 31 of the circuit chip 35 are attached to each other via an adhesive layer 70. The integrated circuit 36 of the circuit chip 35 and the light modulation element 21 of the transmitter 25 are electrically connected to each other via a through-wire 60. The through-wire 60 penetrates an insulating layer (for example, the insulating substrate 22, the adhesive layer 70, and the insulating substrate 31) between the light modulation element 21 and the integrated circuit 36, for example, in the z-direction. The through-wire 60 connects the light modulation element 21 and the integrated circuit 36. The light modulation element 21 and the integrated circuit 36 may be electrically connected to each other via a bump between the transmitter 25 and the circuit chip 35, as in the first embodiment. In this case, the bump between the transmitter 25 and the circuit chip 35 is provided between the substrate 22 and the substrate 31 sandwiching the adhesive layer 70.

磁性素子10は、例えば、送信装置25の被覆層23の上に設けられている。回路チップ35の集積回路36と受信装置15の磁性素子10とは、貫通配線50を介して電気的に接続されている。貫通配線50は、磁性素子10と集積回路36との間の絶縁層(例えば、絶縁層12、被覆層23、基板22、接着層70及び絶縁層34)を、例えばz方向に貫通する。貫通配線50は、磁性素子10と集積回路36とを繋ぐ。 The magnetic element 10 is provided, for example, on the coating layer 23 of the transmitting device 25. The integrated circuit 36 of the circuit chip 35 and the magnetic element 10 of the receiving device 15 are electrically connected via a through-wire 50. The through-wire 50 penetrates the insulating layers (for example, the insulating layer 12, the coating layer 23, the substrate 22, the adhesive layer 70, and the insulating layer 34) between the magnetic element 10 and the integrated circuit 36, for example, in the z-direction. The through-wire 50 connects the magnetic element 10 and the integrated circuit 36.

第3実施形態に係る送受信装置102は、第1実施形態にかかる送受信装置100と同様の効果が得られる。 The transceiver device 102 according to the third embodiment has the same effects as the transceiver device 100 according to the first embodiment.

「第4実施形態」
図17は、第4実施形態に係る送受信装置103の断面図である。図18は、第4実施形態に係る送受信装置103の平面図である。第3実施形態において、第1実施形態と同様の構成は同様の符号を付し、説明を省く。
"Fourth embodiment"
Fig. 17 is a cross-sectional view of the transmitting/receiving device 103 according to the fourth embodiment. Fig. 18 is a plan view of the transmitting/receiving device 103 according to the fourth embodiment. In the third embodiment, the same components as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and the description thereof will be omitted.

送受信装置103は、受信装置15と送信装置25の配置が第1実施形態に係る送受信装置100と異なる。受信装置15及び送信装置25は、回路チップ35の第1面35S1側にある。磁性素子10及び光変調素子21は、回路チップ35の第1面35S1側にある。受信装置15及び送信装置25は、例えば、回路チップ35の第1面35S1上に配置されている。受信装置15と送信装置25とは、z方向から見て、互いに重ならない位置にある。磁性素子10及び光変調素子21は、z方向から見て、互いに重ならないように配置されている。 The transmitting/receiving device 103 differs from the transmitting/receiving device 100 according to the first embodiment in the arrangement of the receiving device 15 and the transmitting device 25. The receiving device 15 and the transmitting device 25 are on the first surface 35S1 side of the circuit chip 35. The magnetic element 10 and the light modulation element 21 are on the first surface 35S1 side of the circuit chip 35. The receiving device 15 and the transmitting device 25 are arranged, for example, on the first surface 35S1 of the circuit chip 35. The receiving device 15 and the transmitting device 25 are located so as not to overlap each other when viewed from the z direction. The magnetic element 10 and the light modulation element 21 are arranged so as not to overlap each other when viewed from the z direction.

送信装置25は、例えば、接着層70で回路チップ35に貼り合わされている。図17に示す例では、送信装置25の基板22と回路チップ35の絶縁層34とが接着層70を介して貼り合わされている。回路チップ35の集積回路36と送信装置25の光変調素子21とは、貫通配線60を介して電気的に接続されている。貫通配線60は、光変調素子21と集積回路36との間の絶縁層(例えば、絶縁性を有する基板22、接着層70及び絶縁層34)を、例えばz方向に貫通する。貫通配線60は、光変調素子21と集積回路36とを繋ぐ。光変調素子21と集積回路36とは、第1実施形態と同様に、送信装置25と回路チップ35との間のバンプを介して電気的に接続されていてもよい。この場合、送信装置25と回路チップ35との間のバンプは、接着層70を挟む基板22と絶縁層34との間に設けられる。 The transmitter 25 is bonded to the circuit chip 35, for example, by an adhesive layer 70. In the example shown in FIG. 17, the substrate 22 of the transmitter 25 and the insulating layer 34 of the circuit chip 35 are bonded to each other via the adhesive layer 70. The integrated circuit 36 of the circuit chip 35 and the light modulation element 21 of the transmitter 25 are electrically connected to each other via the through-wire 60. The through-wire 60 penetrates the insulating layer (for example, the insulating substrate 22, the adhesive layer 70, and the insulating layer 34) between the light modulation element 21 and the integrated circuit 36, for example, in the z direction. The through-wire 60 connects the light modulation element 21 and the integrated circuit 36. The light modulation element 21 and the integrated circuit 36 may be electrically connected to each other via a bump between the transmitter 25 and the circuit chip 35, as in the first embodiment. In this case, the bump between the transmitter 25 and the circuit chip 35 is provided between the substrate 22 and the insulating layer 34, sandwiching the adhesive layer 70.

第4実施形態に係る送受信装置103は、第1実施形態にかかる送受信装置100と同様の効果が得られる。 The transceiver device 103 according to the fourth embodiment has the same effects as the transceiver device 100 according to the first embodiment.

「第5実施形態」
図19は、第5実施形態に係る送受信装置104の断面図である。第5実施形態において、第4実施形態と同様の構成は同様の符号を付し、説明を省く。
Fifth Embodiment
19 is a cross-sectional view of a transmitting/receiving device 104 according to the fifth embodiment. In the fifth embodiment, the same components as those in the fourth embodiment are denoted by the same reference numerals, and the description thereof will be omitted.

送受信装置104は、第4実施形態の送受信装置103の送信装置25にかえて送信装置40を有する。送信装置40は、変調光出力素子を備える。第5実施形態に係る変調光出力素子は、光の出力のON,OFFの切り替えを、電源のON、OFFの切り替えによってダイレクトに行うことで、変調された光を出力する素子である。第5実施形態に係る変調光出力素子は、例えば、レーザーダイオード、発光ダイオード(LED)等である。送信装置40から出力される光信号の周波数が数MHz程度の場合は、ダイレクトにON,OFFの切り替えを行う変調光出力素子でも十分対応できる。 The transmitting/receiving device 104 has a transmitting device 40 instead of the transmitting device 25 of the transmitting/receiving device 103 of the fourth embodiment. The transmitting device 40 is equipped with a modulated light output element. The modulated light output element of the fifth embodiment is an element that outputs modulated light by directly switching the light output ON and OFF by switching the power supply ON and OFF. The modulated light output element of the fifth embodiment is, for example, a laser diode, a light emitting diode (LED), etc. When the frequency of the optical signal output from the transmitting device 40 is about several MHz, a modulated light output element that directly switches ON and OFF can be sufficient.

第5実施形態に係る送受信装置104は、第1実施形態にかかる送受信装置100と同様の効果が得られる。 The transceiver device 104 according to the fifth embodiment has the same effects as the transceiver device 100 according to the first embodiment.

「第6実施形態」
図20は、第6実施形態に係る送受信装置105の断面図である。図21は、第6実施形態に係る送受信装置105の平面図である。第6実施形態において、第4実施形態と同様の構成は同様の符号を付し、説明を省く。
Sixth Embodiment
Fig. 20 is a cross-sectional view of the transmitting/receiving device 105 according to the sixth embodiment. Fig. 21 is a plan view of the transmitting/receiving device 105 according to the sixth embodiment. In the sixth embodiment, the same components as those in the fourth embodiment are denoted by the same reference numerals, and the description thereof will be omitted.

送受信装置105は、第4実施形態の送受信装置103に対して更に光源80を備える。光源80は、回路チップのz方向に配置されている。光源80は、回路チップ35の第1面35S1側にある。光源80は、例えば、回路チップ35の第1面35S1上に配置されている。受信装置15、送信装置25及び光源80は、z方向から見て、互いに重ならない位置にある。磁性素子10、光変調素子21及び光源80は、z方向から見て、互いに重ならないように配置されている。 The transmitting/receiving device 105 further includes a light source 80 in addition to the transmitting/receiving device 103 of the fourth embodiment. The light source 80 is arranged in the z direction of the circuit chip. The light source 80 is on the first surface 35S1 side of the circuit chip 35. The light source 80 is arranged, for example, on the first surface 35S1 of the circuit chip 35. The receiving device 15, the transmitting device 25, and the light source 80 are located so as not to overlap each other when viewed from the z direction. The magnetic element 10, the light modulation element 21, and the light source 80 are arranged so as not to overlap each other when viewed from the z direction.

光源80は、光変調素子21に入力される入力光Linを出力する。光源80は、光変調素子21の側方に位置する。光源80は、例えば、レーザーダイオードである。 The light source 80 outputs the input light L in to be input to the light modulation element 21. The light source 80 is located to the side of the light modulation element 21. The light source 80 is, for example, a laser diode.

第6実施形態に係る送受信装置105は、光源80も含めてパッケージ化されている。第6実施形態に係る送受信装置105は、第1実施形態にかかる送受信装置100と同様の効果が得られる。 The transceiver 105 according to the sixth embodiment is packaged together with the light source 80. The transceiver 105 according to the sixth embodiment provides the same effects as the transceiver 100 according to the first embodiment.

図20は、第4実施形態に係る送受信装置103に光源80を組みこむ例を示したが、第1実施形態から第3実施形態に係る送受信装置100~102に光源80を組み込んでもよい。光源80は、光変調素子21が配置された回路チップ35の面と同じ面側に配置してもよい。図22は、第5実施形態に係る送受信装置の変形例である。図22に示す送受信装置105Aは、第1実施形態に係る送受信装置100に光源80を組み込んだ例である。図22に示す例において、光源80は、回路チップ35の第2面35S2側にある。 Although FIG. 20 shows an example in which a light source 80 is incorporated in the transceiver 103 according to the fourth embodiment, the light source 80 may also be incorporated in the transceiver 100 to 102 according to the first to third embodiments. The light source 80 may be arranged on the same surface side as the surface of the circuit chip 35 on which the optical modulation element 21 is arranged. FIG. 22 is a modified example of the transceiver according to the fifth embodiment. The transceiver 105A shown in FIG. 22 is an example in which a light source 80 is incorporated in the transceiver 100 according to the first embodiment. In the example shown in FIG. 22, the light source 80 is on the second surface 35S2 side of the circuit chip 35.

「第7実施形態」
図23は、第7実施形態に係る送受信装置106の断面図である。図24は、第7実施形態に係る送受信装置106の平面図である。第7実施形態において、第1実施形態と同様の構成は同様の符号を付し、説明を省く。
Seventh Embodiment
Fig. 23 is a cross-sectional view of the transceiver 106 according to the seventh embodiment. Fig. 24 is a plan view of the transceiver 106 according to the seventh embodiment. In the seventh embodiment, the same components as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and the description thereof will be omitted.

送受信装置106は、受信装置15と送信装置25と回路チップ35と光源80と配線チップ90とを備える。受信装置15、送信装置25、光源80及び回路チップ35は、配線チップ90の第1面90S1側にある。磁性素子10及び光変調素子21は、配線チップ90の第1面90S1側にある。受信装置15、送信装置25、光源80及び回路チップ35は、配線チップ90の第1面90S1上に配置されている。受信装置15、送信装置25、光源80及び回路チップ35は、z方向から見て、互いに重ならない位置にある。磁性素子10、光変調素子21及び回路チップ35は、z方向から見て、互いに重ならないように配置されている。 The transmitting/receiving device 106 includes a receiving device 15, a transmitting device 25, a circuit chip 35, a light source 80, and a wiring chip 90. The receiving device 15, the transmitting device 25, the light source 80, and the circuit chip 35 are on the first surface 90S1 side of the wiring chip 90. The magnetic element 10 and the light modulation element 21 are on the first surface 90S1 side of the wiring chip 90. The receiving device 15, the transmitting device 25, the light source 80, and the circuit chip 35 are arranged on the first surface 90S1 of the wiring chip 90. The receiving device 15, the transmitting device 25, the light source 80, and the circuit chip 35 are located so as not to overlap each other when viewed from the z direction. The magnetic element 10, the light modulation element 21, and the circuit chip 35 are arranged so as not to overlap each other when viewed from the z direction.

配線チップ90は、配線91と絶縁層92とを備える。磁性素子10、光変調素子21、光源80、回路チップ35の集積回路36のそれぞれと、配線チップ90とは、貫通配線93で電気的に接続されている。配線91及び貫通配線93は、磁性素子10、光変調素子21、光源80のそれぞれと回路チップ35の集積回路36とを電気的に接続する。磁性素子10は、いずれかの配線91と接続されている。光変調素子21は、いずれかの配線91と接続されている。集積回路36(電子部品32又は配線33)は、いずれかの配線91と接続されている。磁性素子10、光変調素子21及び光源80は、回路チップ35の集積回路36により制御される。 The wiring chip 90 includes wiring 91 and an insulating layer 92. The wiring chip 90 is electrically connected to each of the magnetic element 10, the light modulation element 21, the light source 80, and the integrated circuit 36 of the circuit chip 35 by through-wires 93. The wiring 91 and the through-wires 93 electrically connect each of the magnetic element 10, the light modulation element 21, and the light source 80 to the integrated circuit 36 of the circuit chip 35. The magnetic element 10 is connected to any of the wirings 91. The light modulation element 21 is connected to any of the wirings 91. The integrated circuit 36 (electronic component 32 or wiring 33) is connected to any of the wirings 91. The magnetic element 10, the light modulation element 21, and the light source 80 are controlled by the integrated circuit 36 of the circuit chip 35.

第7実施形態に係る送受信装置106は、第1実施形態にかかる送受信装置100と同様の効果が得られる。また第7実施形態に係る送受信装置106は、それぞれの素子を別々に作製した後にパッケージ化することが可能であり。それぞれの素子の最適化が容易である。 The transceiver 106 according to the seventh embodiment has the same effects as the transceiver 100 according to the first embodiment. Furthermore, the transceiver 106 according to the seventh embodiment can be packaged after each element is manufactured separately, making it easy to optimize each element.

以上、本発明は上記の実施形態及び変形例に限定されるものではなく、特許請求の範囲内に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。例えば、上記の実施形態及び変形例の特徴的な構成をそれぞれ組み合わせてもよい。 The present invention is not limited to the above-mentioned embodiment and modified examples, and various modifications and variations are possible within the scope of the gist of the present invention as described in the claims. For example, the characteristic configurations of the above-mentioned embodiment and modified examples may be combined.

例えば、第5実施形態では、第4実施形態の光変調素子21にかえて、ダイレクトに光の出力のON,OFFの切り替えを行う変調光出力素子を用いる例について説明したが、第1~第3実施形態の光変調素子21にかえて、ダイレクトに光の出力のON,OFFの切り替えを行う変調光出力素子を用いてもよい。また、第6~第7実施形態の光変調素子21および光源80にかえて、ダイレクトに光の出力のON,OFFの切り替えを行う変調光出力素子を用いてもよい。 For example, in the fifth embodiment, an example was described in which a modulated light output element that directly switches the light output ON and OFF is used in place of the light modulation element 21 of the fourth embodiment, but a modulated light output element that directly switches the light output ON and OFF may be used in place of the light modulation element 21 of the first to third embodiments. Also, a modulated light output element that directly switches the light output ON and OFF may be used in place of the light modulation element 21 and light source 80 of the sixth and seventh embodiments.

またここまで、第1実施形態から第7実施形態を例に、送受信装置を図1に示す通信システム200に適用する例を示したが、通信システムはこの場合に限られない。 Up to this point, the first to seventh embodiments have been used as examples in which the transmitting/receiving device is applied to the communication system 200 shown in FIG. 1, but the communication system is not limited to this case.

例えば、図25は、通信システムの別の例の概念図である。図25に示す通信システム300は、2つの携帯端末装置301間の通信である。携帯端末装置301は、例えば、スマートフォン、タブレット等である。 For example, FIG. 25 is a conceptual diagram of another example of a communication system. The communication system 300 shown in FIG. 25 is communication between two mobile terminal devices 301. The mobile terminal device 301 is, for example, a smartphone, a tablet, etc.

携帯端末装置301のそれぞれは、上述の送受信装置100を備える。送受信装置100は、第1実施形態以外の送受信装置101~106でもよい。一方の携帯端末装置301の送信装置25から送信された光信号を、他方の携帯端末装置301の受信装置15で受信する。携帯端末装置301間の送受信に使用される光は、例えば可視光である。それぞれの受信装置15は、磁性素子を有し、磁性素子で光信号を電気信号に変換する。 Each of the mobile terminal devices 301 includes the above-mentioned transmitting/receiving device 100. The transmitting/receiving device 100 may be any of the transmitting/receiving devices 101 to 106 other than those of the first embodiment. An optical signal transmitted from the transmitting device 25 of one mobile terminal device 301 is received by the receiving device 15 of the other mobile terminal device 301. The light used for transmission and reception between the mobile terminal devices 301 is, for example, visible light. Each receiving device 15 has a magnetic element, which converts the optical signal into an electrical signal.

また例えば、図26は、通信システムの別の例の概念図である。図26に示す通信システム310は、携帯端末装置301と情報処理装置302との間の通信である。情報処理装置302は、例えば、パーソナルコンピュータである。 For example, FIG. 26 is a conceptual diagram of another example of a communication system. The communication system 310 shown in FIG. 26 is communication between a mobile terminal device 301 and an information processing device 302. The information processing device 302 is, for example, a personal computer.

携帯端末装置301は送受信装置100を備え、情報処理装置302は受信装置107を備える。送受信装置100は、第1実施形態以外の送受信装置101~106でもよい。情報処理装置302は受信装置107に代えて送受信装置100~106のいずれかを備えてもよい。携帯端末装置301の送信装置25から送信された光信号は、情報処理装置302の受信装置15で受信される。携帯端末装置301と情報処理装置302と間の送受信に使用される光は、例えば可視光である。それぞれの受信装置15は、磁性素子を有し、磁性素子で光信号を電気信号に変換する。 The mobile terminal device 301 includes a transmission/reception device 100, and the information processing device 302 includes a reception device 107. The transmission/reception device 100 may be any of the transmission/reception devices 101 to 106 other than those of the first embodiment. The information processing device 302 may include any of the transmission/reception devices 100 to 106 instead of the reception device 107. The optical signal transmitted from the transmission device 25 of the mobile terminal device 301 is received by the reception device 15 of the information processing device 302. The light used for transmission and reception between the mobile terminal device 301 and the information processing device 302 is, for example, visible light. Each reception device 15 has a magnetic element, which converts the optical signal into an electrical signal.

1…第1強磁性層、2…第2強磁性層、3…スペーサ層、4…第1電極、5…第2電極、10…磁性素子、11…導波路、12…絶縁層、15…受信装置、21…光変調素子、22…基板、23…被覆層、25…送信装置、26…導波路、27…電極、28…スラブ、28P…リッジ形状部、31…基板、32…電子部品、33,91…配線、34,92…絶縁層、35…回路チップ、35S1,90S1…第1面、35S2…第2面、36…集積回路、40…送信装置、50,60,61,62,93…貫通配線、63…バンプ、70…接着層、80…光源、90…配線チップ、100,101,102,103,104,105,105A,106…送受信装置,107…受信装置、110…入力部、120…出力部、130…第1ファイバー、140…第2ファイバー、150…接続部、160…筐体、200,300,310…通信システム、201…送受信部品、202…ファイバー、301…携帯端末装置、302…情報処理装置 1...first ferromagnetic layer, 2...second ferromagnetic layer, 3...spacer layer, 4...first electrode, 5...second electrode, 10...magnetic element, 11...waveguide, 12...insulating layer, 15...receiving device, 21...optical modulation element, 22...substrate, 23...covering layer, 25...transmitting device, 26...waveguide, 27...electrode, 28...slab, 28P...ridge-shaped portion, 31...substrate, 32...electronic component, 33, 91...wiring, 34, 92...insulating layer, 35...circuit chip, 35S1, 90S1...first surface, 35S2...second surface, 36...integrated circuit, 40...transmitting device, 50, 60, 61, 62, 93...through wiring, 63...bump, 70...adhesive layer, 80...light source, 90...wiring chip, 100, 101, 102, 103, 104, 105, 105A, 106...transmitting/receiving device, 107...receiving device, 110...input section, 120...output section, 130...first fiber, 140...second fiber, 150...connecting section, 160...housing, 200, 300, 310...communication system, 201...transmitting/receiving component, 202...fiber, 301...portable terminal device, 302...information processing device

Claims (13)

第1強磁性層と、第2強磁性層と、前記第1強磁性層と前記第2強磁性層とに挟まれたスペーサ層と、を備える磁性素子を有し、光信号を受信する受信装置と、
変調光出力素子を有し、光信号を送信する送信装置と、
前記磁性素子及び前記変調光出力素子と電気的に接続された集積回路を有する回路チップと、を備え
前記磁性素子からの出力電圧は、光が前記第1強磁性層に照射されている状態において、前記第1強磁性層に照射される前記光の強度の変化に対応して変化する、送受信装置。
a receiving device having a magnetic element including a first ferromagnetic layer, a second ferromagnetic layer, and a spacer layer sandwiched between the first ferromagnetic layer and the second ferromagnetic layer, the receiving device receiving an optical signal;
A transmitter having a modulated optical output element for transmitting an optical signal;
a circuit chip having an integrated circuit electrically connected to the magnetic element and the modulated light output element ;
A transceiver device , wherein an output voltage from the magnetic element changes in response to a change in intensity of the light irradiated to the first ferromagnetic layer when the first ferromagnetic layer is irradiated with light .
前記磁性素子及び前記変調光出力素子は、前記回路チップの面直方向に配置されている、請求項1に記載の送受信装置。 The transceiver device according to claim 1, wherein the magnetic element and the modulated light output element are arranged perpendicular to the surface of the circuit chip. 前記回路チップの前記面直方向の位置は、前記磁性素子の前記面直方向の位置と前記変調光出力素子の前記面直方向の位置との間にある、請求項2に記載の送受信装置。 The transceiver according to claim 2, wherein the position of the circuit chip in the perpendicular direction is between the position of the magnetic element in the perpendicular direction and the position of the modulated light output element in the perpendicular direction. 前記磁性素子の前記面直方向の位置は、前記変調光出力素子の前記面直方向の位置と前記回路チップの前記面直方向の位置との間にある、請求項2に記載の送受信装置。 The transceiver according to claim 2, wherein the position of the magnetic element in the perpendicular direction is between the position of the modulated light output element in the perpendicular direction and the position of the circuit chip in the perpendicular direction. 前記変調光出力素子の前記面直方向の位置は、前記磁性素子の前記面直方向の位置と前記回路チップの前記面直方向の位置との間にある、請求項2に記載の送受信装置。 The transceiver according to claim 2, wherein the position of the modulated light output element in the perpendicular direction is between the position of the magnetic element in the perpendicular direction and the position of the circuit chip in the perpendicular direction. 前記磁性素子及び前記変調光出力素子は、前記回路チップの第1面側にあり、
前記磁性素子及び前記変調光出力素子は、前記面直方向から見て、互いに重ならない、請求項2に記載の送受信装置。
the magnetic element and the modulated light output element are on a first surface side of the circuit chip;
3. The transmitting/receiving device according to claim 2, wherein the magnetic element and the modulated light output element do not overlap each other when viewed from the direction perpendicular to the surface.
前記磁性素子と前記集積回路とは、前記磁性素子と前記集積回路との間の絶縁層を貫通する第1貫通配線を介して電気的に接続され、
前記変調光出力素子と前記集積回路とは、前記変調光出力素子と前記集積回路との間の絶縁層を貫通する第2貫通配線を介して電気的に接続されている、請求項1~6のいずれか一項に記載の送受信装置。
the magnetic element and the integrated circuit are electrically connected via a first through-wire that penetrates an insulating layer between the magnetic element and the integrated circuit;
The transceiver device according to any one of claims 1 to 6, wherein the modulated light output element and the integrated circuit are electrically connected via a second through-hole wiring that penetrates an insulating layer between the modulated light output element and the integrated circuit.
前記変調光出力素子と前記集積回路とは、前記送信装置と前記回路チップとの間のバンプを介して電気的に接続されている、請求項2~7のいずれか一項に記載の送受信装置。 The transceiver according to any one of claims 2 to 7, wherein the modulated light output element and the integrated circuit are electrically connected via bumps between the transmitter and the circuit chip. 前記磁性素子、前記変調光出力素子及び前記集積回路と電気的に接続された配線を有する配線チップをさらに備え、
前記磁性素子、前記変調光出力素子及び前記回路チップは、前記配線チップの第1面側にあり、
前記変調光出力素子、前記変調光出力素子及び前記回路チップは、前記配線チップの面直方向から見て、互いに重ならない、請求項1に記載の送受信装置。
a wiring chip having wiring electrically connected to the magnetic element, the modulated light output element, and the integrated circuit,
the magnetic element, the modulated light output element, and the circuit chip are located on a first surface side of the wiring chip;
2. The transmitting/receiving device according to claim 1, wherein said modulated light output element, said modulated light output element and said circuit chip do not overlap each other when viewed from a direction perpendicular to a surface of said wiring chip.
前記変調光出力素子は、光変調素子である、請求項1~9のいずれか一項に記載の送受信装置。 The transceiver according to any one of claims 1 to 9, wherein the modulated light output element is an optical modulation element. 前記光変調素子は、導波路を備え、
前記導波路は、ニオブ酸リチウムを含む、請求項10に記載の送受信装置。
The optical modulator includes a waveguide.
The transceiver of claim 10 , wherein the waveguide comprises lithium niobate.
前記磁性素子に信号を含む光を照射する入力部と、
前記変調光出力素子で生じた信号を含む光を出力する出力部と、
前記入力部と外部とを繋ぐ第1ファイバーと、
前記出力部と外部とを繋ぐ第2ファイバーと、をさらに備える、請求項1~11のいずれか一項に記載の送受信装置。
an input unit that irradiates the magnetic element with light containing a signal;
an output section for outputting light including a signal generated by the modulated light output element;
A first fiber connecting the input unit to the outside;
The transmitting/receiving device according to any one of claims 1 to 11, further comprising a second fiber connecting the output unit to an outside.
第1強磁性層の磁化と第2強磁性層の磁化とが、光が照射されていない状態で、平行な場合は、第1強磁性層から第2強磁性層に向かってセンス電流を流すように構成され、a sense current is caused to flow from the first ferromagnetic layer to the second ferromagnetic layer when the magnetizations of the first ferromagnetic layer and the second ferromagnetic layer are parallel in a state where no light is irradiated;
第1強磁性層の磁化と第2強磁性層の磁化とが、光が照射されていない状態で、反平行な場合は、第2強磁性層から第1強磁性層に向かってセンス電流を流すように構成されている、請求項1~12のいずれか一項に記載の送受信装置。A transceiver device as described in any one of claims 1 to 12, configured to flow a sense current from the second ferromagnetic layer to the first ferromagnetic layer when the magnetization of the first ferromagnetic layer and the magnetization of the second ferromagnetic layer are anti-parallel in a state in which no light is irradiated.
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