JP6906803B2 - Probe and its manufacturing method - Google Patents
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Description
本発明は、プローブおよびその製造方法、特に、スピンデバイスを検査するためのプローブおよびその製造方法に関する。 The present invention relates to a probe and a method for manufacturing the probe, particularly a probe for inspecting a spin device and a method for manufacturing the probe.
従来、この種のプローブとしては、カーボンナノチューブを非磁性体であるPt(白金)で被覆して形成されるものが提案されている(例えば、非特許文献1参照)。このプローブでは、プローブの先端を被検査体としてのBi(ビスマス)の薄膜に接触させて、プローブから薄膜に電流を流すことにより、ラシュバ効果によりスピン偏極した電流(スピン流)を薄膜に生成する。こうして生成したスピン流に対して逆スピンホール効果により発生する電圧を測定することで、スピンデバイスのスピンの状態を検出している。 Conventionally, as a probe of this type, a probe formed by coating carbon nanotubes with Pt (platinum), which is a non-magnetic material, has been proposed (see, for example, Non-Patent Document 1). In this probe, the tip of the probe is brought into contact with a thin film of Bi (bismus) as an object to be inspected, and a current is passed from the probe to the thin film to generate a spin-polarized current (spin current) in the thin film due to the Rashba effect. do. The spin state of the spin device is detected by measuring the voltage generated by the reverse spin Hall effect with respect to the spin current generated in this way.
しかしながら、上述のプローブでは、スピンデバイスに電流を流す必要があるから、スピンデバイスとしては導電体から形成されているものに限定されてしまう。また、スピンデバイスに電流を流すから、測定した電圧には電流に起因する電圧が含まれ、スピン流に起因する電圧を測定することが困難となってしまう。したがって、スピンデバイスへの電流の流れ込みを抑制しつつスピン流を注入することが望まれている。 However, in the above-mentioned probe, since it is necessary to pass an electric current through the spin device, the spin device is limited to one formed of a conductor. Further, since a current is passed through the spin device, the measured voltage includes a voltage caused by the current, which makes it difficult to measure the voltage caused by the spin current. Therefore, it is desired to inject the spin current while suppressing the inflow of the current into the spin device.
また、こうしたプローブでは、スピンデバイスのスピン圧を測定することも望まれている。 It is also desired to measure the spin pressure of a spin device with such a probe.
本発明のプローブおよびその製造方法は、スピンデバイスへの電流の流れ込みを抑制しつつスピン流を注入したり、スピンデバイスのスピン圧を測定したりすることが可能なプローブを提供することを主目的とする。 A main object of the probe of the present invention and a method for manufacturing the same is to provide a probe capable of injecting a spin current and measuring a spin pressure of a spin device while suppressing the inflow of an electric current into the spin device. And.
本発明のプローブおよびその製造方法は、上述の主目的を達成するために以下の手段を採った。 The probe of the present invention and the method for producing the same have adopted the following means in order to achieve the above-mentioned main object.
本発明のプローブは、
スピンデバイスの検査に用いるプローブであって、
先端部に、絶縁体または半導体により形成される基板と、導電性の磁性体により形成される第1層と、導電性の非磁性体により形成される第2層と、がこの順で積層されており、
前記第2層は、厚さがスピンが緩和するよりも薄い厚さとして予め定められた所定厚さとなるように形成されている、
ことを要旨とする。The probe of the present invention
A probe used to inspect spin devices
A substrate formed of an insulator or a semiconductor, a first layer formed of a conductive magnetic material, and a second layer formed of a conductive non-magnetic material are laminated in this order on the tip portion. And
The second layer is formed so that the thickness becomes a predetermined thickness predetermined as a thickness thinner than the spin relaxation.
The gist is that.
この本発明のプローブは、先端部に、絶縁体または半導体により形成される基板と、導電性の磁性体により形成される第1層と、導電性の非磁性体により形成される第2層と、がこの順で積層されている。そして、第2層は、厚さがスピンが緩和するよりも薄い厚さとして予め定められた所定厚さとなるように形成されている。第1層と第2層との間に電流を流すと、第1層と第2層との界面に電流が流れ、第2層のこの界面付近に電流の向きおよび磁性体の磁化の向きに応じたスピンの蓄積が生じてスピン圧が生成される。第2層は、所定厚さに形成されている。したがって、プローブの先端部の第2層をスピンデバイスに接触させた状態で第1層と第2層との間に電流を流すことにより、第2層からスピンデバイスにスピン流を注入することができる。このスピン流の注入に際し、スピンデバイスに電流を流す必要はない。また、プローブの先端部の第2層をスピン圧が発生しているスピンデバイスに接触させると、スピン拡散により第1層と第2層との界面に電流が生じ、第1層と第2層との間に起電力が生じる。このとき、流れる電流はスピン圧に比例するため、電流を測定することによりスピンデバイスのスピン圧を測定することができる。この結果、スピンデバイスへ電流が流れ込むことを抑制しつつスピン流を注入したり、スピンデバイスのスピン圧を測定することが可能なプローブを提供することができる。ここで、「スピンデバイス」とは、電子のもつ電荷およびスピンを利用して作動するデバイスをいう。 The probe of the present invention has a substrate formed of an insulator or a semiconductor, a first layer formed of a conductive magnetic material, and a second layer formed of a conductive non-magnetic material at the tip portion. , Are stacked in this order. The second layer is formed so that the thickness becomes a predetermined thickness predetermined as a thickness thinner than the spin relaxation. When a current is passed between the first layer and the second layer, a current flows at the interface between the first layer and the second layer, and the direction of the current and the direction of magnetization of the magnetic material are set near this interface of the second layer. Corresponding spin accumulation occurs and spin pressure is generated. The second layer is formed to a predetermined thickness. Therefore, it is possible to inject a spin current from the second layer into the spin device by passing a current between the first layer and the second layer in a state where the second layer at the tip of the probe is in contact with the spin device. can. It is not necessary to pass an electric current through the spin device when injecting this spin current. Further, when the second layer at the tip of the probe is brought into contact with a spin device in which spin pressure is generated, a current is generated at the interface between the first layer and the second layer due to spin diffusion, and the first layer and the second layer are generated. An electromotive force is generated between and. At this time, since the flowing current is proportional to the spin pressure, the spin pressure of the spin device can be measured by measuring the current. As a result, it is possible to provide a probe capable of injecting a spin current and measuring the spin pressure of the spin device while suppressing the current from flowing into the spin device. Here, the "spin device" refers to a device that operates by utilizing the electric charge and spin of an electron.
こうした本発明のプローブにおいて、前記第2層は、前記非磁性体のスピン緩和長の2倍以下の厚さになるように形成してもよい。 In such a probe of the present invention, the second layer may be formed so as to have a thickness of not more than twice the spin relaxation length of the non-magnetic material.
また、本発明のプローブにおいて、前記磁性体は、Ni,Co,Fe,Gd,FeNi合金,パーマロイ、ミューメタル、サマリウムコバルト、Nd,Al−Ni−Co,フェライトのうちのいずれかとしてもよい。 Further, in the probe of the present invention, the magnetic material may be any one of Ni, Co, Fe, Gd, FeNi alloy, permalloy, mumetal, samarium cobalt, Nd, Al—Ni—Co, and ferrite.
さらに、本発明のプローブにおいて、前記非磁性体は、Cu,Ag,Al,Au,Pt,Rh,Pd,Ir,Ru,Os,Al−Cu,Cu−Sn,Cu−Au,Cu−Beのうちのいずれかとしてもよい。 Further, in the probe of the present invention, the non-magnetic material is Cu, Ag, Al, Au, Pt, Rh, Pd, Ir, Ru, Os, Al-Cu, Cu-Sn, Cu-Au, Cu-Be. It may be one of them.
そして、本発明のプローブにおいて、前記基板と前記第1層との間に、前記導電性の磁性体より電気伝導率の高い導電体から形成される第3層、を備えるものとしてもよい。第3層と第1層と第2層との間に電流を流すことにより、第3層を備えておらず同一の電流を第1層と第2層との間に流すものに比して、第2層の第1層と反対側の面における電位勾配が小さくなる。これにより、第2層の第1層と反対側の面をスピンデバイスに接触させたときにスピンデバイスに局所的に電流が流れることを抑制することができる。この場合において、前記導電体は、Cu,Ag,Al,Auのいずれかとしてもよい。 Then, in the probe of the present invention, a third layer formed of a conductor having a higher electrical conductivity than the conductive magnetic material may be provided between the substrate and the first layer. By passing a current between the third layer, the first layer, and the second layer, the same current is passed between the first layer and the second layer without the third layer, as compared with the case where the same current is passed between the first layer and the second layer. , The potential gradient on the surface of the second layer opposite to the first layer becomes smaller. As a result, it is possible to suppress the local flow of current through the spin device when the surface of the second layer opposite to the first layer is brought into contact with the spin device. In this case, the conductor may be any of Cu, Ag, Al, and Au.
本発明のプローブの製造方法は、
スピンデバイスの検査に用いられ、先端部に、絶縁体または半導体により形成される基板と、導電性の磁性体により形成される第1層と、導電性の非磁性体により形成される第2層と、がこの順で積層されており、前記第2層は、厚さがスピンが緩和するよりも薄い厚さとして予め定められた所定厚さとなるように形成される、プローブの製造方法であって、
前記基板の表面の少なくとも一部に、前記導電性の磁性体により磁性体層を形成する第1工程と、
前記磁性体層上に、前記導電性の非磁性体により、厚さがスピンが緩和する厚さよりも薄い非磁性体層を形成する第2工程と、
前記磁性体層と前記非磁性体層とが形成されている前記基板を、前記磁性体層と前記非磁性体層とが積層されている部分で分割する第3工程と、
を備えることを要旨とする。The method for manufacturing the probe of the present invention
Used for inspecting spin devices, at the tip, a substrate formed of an insulator or semiconductor, a first layer formed of a conductive magnetic material, and a second layer formed of a conductive non-magnetic material. And are laminated in this order, and the second layer is a method for manufacturing a probe, which is formed so that the thickness becomes a predetermined thickness predetermined as a thickness thinner than the spin relaxation. hand,
The first step of forming a magnetic material layer from the conductive magnetic material on at least a part of the surface of the substrate, and
The second step of forming the non-magnetic material layer on the magnetic material layer by the conductive non-magnetic material, the thickness of which is thinner than the thickness at which the spin is relaxed.
A third step of dividing the substrate on which the magnetic material layer and the non-magnetic material layer are formed at a portion where the magnetic material layer and the non-magnetic material layer are laminated.
The gist is to prepare.
この本発明のプローブの製造方法では、絶縁体または半導体により形成される基板の表面の少なくとも一部に、導電性の磁性体により磁性体層を形成し、磁性体層上に、導電性の非磁性体により、厚さがスピンが緩和するよりも薄い厚さとして予め定められた所定厚さとなるように非磁性体層を形成し、磁性体層と非磁性体層とが形成されている基板を、磁性体層と非磁性体層とが積層されている部分で分割する。これにより、スピンデバイスの検査に用いられ、先端部に、絶縁体または半導体により形成される基板と、導電性の磁性体により形成される第1層と、導電性の非磁性体により形成される第2層と、がこの順で積層されており、第2層は、所定厚さに形成される、プローブを製造することができる。ここで、「スピンデバイス」とは、電子のもつ電荷およびスピンの2つの自由度を利用して作動するデバイスをいう。 In the method for manufacturing a probe of the present invention, a magnetic material layer is formed of a conductive magnetic material on at least a part of the surface of a substrate formed of an insulator or a semiconductor, and a non-conductive non-conductive material is formed on the magnetic material layer. A substrate in which a non-magnetic material layer is formed by a magnetic material so that the thickness becomes a predetermined thickness predetermined as a thickness thinner than the spin relaxation, and the magnetic material layer and the non-magnetic material layer are formed. Is divided at the portion where the magnetic material layer and the non-magnetic material layer are laminated. As a result, it is used for inspection of spin devices, and is formed at the tip by a substrate formed of an insulator or a semiconductor, a first layer formed of a conductive magnetic material, and a conductive non-magnetic material. The second layer and the second layer are laminated in this order, and the second layer can manufacture a probe formed to a predetermined thickness. Here, the "spin device" refers to a device that operates by utilizing the two degrees of freedom of charge and spin of an electron.
こうした本発明のプローブの製造方法において、前記第1工程では、前記基板の表面に前記導電性の磁性体より電気伝導度が高い導電体により高導電体層を形成した後に、前記高導電体層上に前記磁性体層を形成してもよい。こうすれば、基板と第1層との間に、導電性の磁性体より電気伝導率の高い導電体から形成された第3層、を備えるプローブを製造することができる。 In the method for producing a probe of the present invention, in the first step, a high conductor layer is formed on the surface of the substrate by a conductor having a higher electrical conductivity than the conductive magnetic material, and then the high conductor layer is formed. The magnetic material layer may be formed on the magnetic material layer. In this way, it is possible to manufacture a probe having a third layer formed of a conductor having a higher electrical conductivity than a conductive magnetic material between the substrate and the first layer.
また、本発明のプローブの製造方法において、前記第3工程は、ステルスダイシングまたは劈開により、前記磁性体層と前記非磁性体層とが形成されている前記基板を、前記磁性体層と前記非磁性体層とが積層されている部分で分割してもよい。 Further, in the method for manufacturing a probe of the present invention, in the third step, the substrate on which the magnetic material layer and the non-magnetic material layer are formed by stealth dicing or cleavage is formed on the magnetic material layer and the non-magnetic material layer. It may be divided at the portion where the magnetic material layer is laminated.
次に、本発明を実施するための形態を実施例を用いて説明する。 Next, a mode for carrying out the present invention will be described with reference to examples.
図1は、本発明の一実施例としてのプローブ20の端面の概略を示す概略図である。図2は、プローブ20の先端部20aの拡大図である。図3は、先端部20aを図2におけるA方向から見た側面の概略を示す概略図である。
FIG. 1 is a schematic view showing an outline of an end face of a
プローブ20は、図1〜図3に示すように、Si(シリコン)により形成され全体として長板形状の基板22の先端部に、第1層24と、第2層26と、がこの順に積層されている。
As shown in FIGS. 1 to 3, the
第1層24は、Ni(ニッケル)により、厚さが100nmで、長手方向の長さL1が40μm,短手方向の長さL2が10μmの略矩形状となるように形成されている。第1層24は、基板22の表面に、基板22の端辺22bに沿うように配置されている。
The
第2層26は、Cu(銅)により、厚さが所定厚さD2、長手方向の長さL3が40μm,短手方向の長さL4が10μmの略矩形状となるよう形成されている。所定厚さD2は、第2層26においてスピンが緩和するよりも薄い厚さとして予め実験や解析などで定められた厚さであり、Cuのスピン緩和長の約2倍以下の長さである。実施例では、所定厚さD2を、100nmとしている。第2層26は、基板22の端辺22bと略直角をなす端辺22cに沿って、一方の端部が第1層24の一方の端部に重なるように配置されている。
The
こうした構成により、プローブ20の先端部20aは、基板22と、第1層24と、第2層26と、が積層された構造となっている。
With such a configuration, the
次に、こうして構成されたプローブ20の動作について説明する。図4は、プローブ20に電流源30を接続したときの様子を示す説明図である。第1層24,第2層26に電流源30を接続し、第1層24と第2層26との間に電流を流すと、第1層24,第2層26との界面に電流が流れる。Niは、磁性体であり、Cuは、非磁性体であるから、第1層24,第2層26の界面に電流が流れると、第2層26のこの界面付近に電流の向きおよびNiの磁化の向きに応じたスピンの蓄積が生じてスピン圧が生成される。第2層26は、厚さが所定厚さD2、すなわち、第2層26においてスピンが緩和するよりも薄い厚さとなるように形成されている。したがって、プローブ20の先端部20aの第1層24,第2層26が積層されている部分の第2層26の表面26aをスピンデバイスに接触させた状態で第1層24と第2層26との間に電流を流すことにより、第2層26からスピンデバイスにスピン流を注入することができる。
Next, the operation of the
図5は、プローブ20におけるスピン流の様子をシミュレーションするための先端部20aのモデル70の構成を説明するための説明図である。モデル70は、実施例のプローブ20の先端部20aをモデル化したものであり、先端部20aと同一の寸法となっている。図中、矢印のx軸,y軸は、それぞれ図6〜図8のx軸,y軸の方向を示している。シミュレーションでは、スピンを2種類のチャージとして扱う2流体モデルとしている。このモデルでは、Niは、スピン拡散長を3×10−9m,スピン偏極率を0.23,抵抗率を6.99×10−8Ωmとしている。Cuは、スピン拡散長を1×10−6m,スピン偏極率を0,抵抗率を1.68×10−8Ωmとしている。FIG. 5 is an explanatory diagram for explaining the configuration of the
図6は、モデル70において、第2層26を試料に接触させない状態で第1層24と第2層26との間に電流を流したときのスピン偏極率の分布のシミュレーションの結果を示す説明図である。モデル70では、図示するように、第1層24と第2層26との間に電流を流すと、スピンの蓄積が生じる。
FIG. 6 shows the result of simulation of the distribution of spin polarization when a current is passed between the
図7は、スピンの蓄積が生じているモデル70を試料に接触させたときのモデル70におけるスピン偏極率の分布のシミュレーションの結果を示す説明図である。図8は、スピンの蓄積が生じているモデル70を試料に接触させたときのモデル70において発生する電圧の分布のシミュレーションの結果を示す説明図である。図8中、縦軸は、第1層24と第2層26との間に1mAの電流を流したときに先端部20aに発生する電圧を示している。スピンの蓄積が生じているモデル70を試料に接触させると、図7に示すように、面方向に1μm程度の範囲でスピンが減少している。モデル70では、面方向に1μm程度の範囲のスピンが試料に注入されている。モデル70では、面方向に1μm程度の範囲、つまり、比較的広い範囲のスピンが試料に流れ込んでいることから、第1層24と第2層26との界面の電流密度が小さいときでも、大きなスピン流を試料に注入することができる。なお、図8に示すように、スピンの蓄積が生じているモデル70を試料に接触させることにより発生する電圧擾乱は十分小さいことがわかる。
FIG. 7 is an explanatory diagram showing the result of simulation of the distribution of the spin polarization ratio in the
図9は、プローブ20からスピンデバイスにスピン流が注入していることを検証している様子を示す説明図である。図9において、プローブ20には、図4に示した電流源30を接続しているが、電流源30については図示していない。ここでは、スピンデバイスとして、Auにより厚さが100nm,長手方向の長さが90μm,短手方向の長さが1μmの細線40を用いている。また、環境温度を7Kとし、プローブ20の先端部20aの第2層26の表面26aを細線40に接触させた状態で電流源30からプローブ20の第1層24,第2層26間に1mAの電流を流したときに、細線40に生じる電圧Vsおよび電流Isを端子50,52で検出し、電圧Vsを細線40に流れる電流Isで除した抵抗Rsの角度θ(第1層24の長手方向の一辺と細線40とのなす角度)の依存性を測定した。角度θは、プローブ20を固定した状態で細線40を回転させることにより変更している。
FIG. 9 is an explanatory diagram showing a state of verifying that a spin current is injected from the
図10は、抵抗Rsの角度θの依存性の測定結果を示すグラフである。図示するように、角度θに対して抵抗Rがsinカーブを示すことから、逆スピンホール効果が発生している、つまり、プローブ20からスピン流が注入されていることがわかる。このように、プローブ20の先端部20aの第2層26の表面26aをスピンデバイスに接触させた状態で第1層24と第2層26との間に電流を流すことにより、第2層26からスピンデバイスにスピン流を注入することができる。このスピン流の注入に際し、スピンデバイスに電流を流す必要はないから、スピンデバイスへ電流が流れ込むことを抑制しつつ、スピン流を注入することができる。また、スピンデバイスへ電流を流す必要がなく、スピンデバイスが絶縁体により形成されているときでも、スピン流を注入することができる。
FIG. 10 is a graph showing the measurement result of the dependence of the angle θ of the resistance Rs. As shown in the figure, since the resistance R shows a sine curve with respect to the angle θ, it can be seen that the reverse spin Hall effect is generated, that is, the spin current is injected from the
また、先端部20aの第2層26の表面26aをスピン圧が発生しているスピンデバイスに接触させると、スピン拡散によりスピンが第1層24と第2層26との界面に流れて、第1層24と第2層26との間に起電力が生じると考えられる。このとき、流れる電流は、スピンデバイスに発生しているスピン圧に比例するから、第1層24と第2層26との間に生じる電圧もしくは第1層24と第2層26との間に流れる電流を測定することにより、スピンデバイスのスピン圧を測定することができると考えられる。
Further, when the
続いて、プローブ20の製造方法について説明する。図11は、プローブ20の製造フローの一例を示すフローチャートである。
Subsequently, a method for manufacturing the
最初に、Si(シリコン)から形成された基板60にNi(ニッケル)からなるNi層62を形成する(ステップS100)。図12は、ステップS100の工程を実行した後の基板60の様子を説明するための説明図である。Ni層62は、厚さが100nmのNi(ニッケル)を基板60に堆積させ、EBリソグラフィ法を用いて、基板60の中央部に長手方向の長さが長さL1の2倍,短手方向の長さが長さL2の2倍の略矩形状となるように形成されている。
First, a
続いて、Ni層62が形成された基板60にCu(銅)からなるCu層64を形成する(ステップS110)。図13は、ステップS110の工程を実行した後の基板60,Ni層62,Cu層64の様子を説明するための説明図である。Cu層64は、厚さが所定厚さD2となるようにCu(銅)を堆積させ、EBリソグラフィ法を用いて、基板60の中央部に、長手方向がNi層62の長手方向と90度の角度をなし、長手方向の長さが長さL3の2倍、短手方向の長さが長さL4の2倍の略矩形状となるように形成されている。
Subsequently, a
次に、ステルスダイシング装置によるステルスダイシング法を用いて、Ni層62,Cu層64とが形成された基板60をNi層62,Cu層64が積層している部分で分割して(ステップS120)、製造を終了する。図14は、ステップS120の工程で基板60を分割した後の様子を説明するための説明図である。こうした工程により、図示するように、2つのプローブ20と、プローブ20と線対称に第1層24,第2層26が配置された2つのプローブ120とを製造することができる。なお、プローブ120は、プローブ20と同様に、第1層24,第2層26との間に電流を流すことによりスピンデバイスにスピン流を注入したり、スピンデバイスのスピン圧を第1層24,第2層26の間の電圧または電流として測定するプローブとして機能することができる。
Next, using the stealth dicing method using a stealth dicing apparatus, the
以上説明した実施例のプローブ20によれば、先端部20aに、基板22と、Niにより形成した第1層24と、Cuにより厚さが所定厚さD2(スピンが緩和するよりも薄い厚さ)となるように形成した第2層26と、をこの順に積層することにより、スピンデバイスへ電流が流れ込むことを抑制しつつスピン流を注入したり、スピンデバイスのスピン圧を測定することが可能なプローブを提供することができる。
According to the
また、実施例のプローブ20の製造方法によれば、Siにより形成された基板60の表面に、Ni層62を形成し、Ni層62が形成された基板22の表面に、一部がNi層62に重なるように、Cuにより厚さが所定厚さD2のCu層64を形成し、ステルスダイシング装置によって、Ni層62,Cu層64を形成した基板22を、Ni層62とCu層64とが積層された部分で分割する。これにより、プローブ20を製造することができる。
Further, according to the method for manufacturing the
実施例のプローブ20では、長板状の基板22の端部に第1層24と第2層26とを積層しているが、プローブ20の先端部20aに基板22と第1層24と第2層26との積層構造を形成すればよいから、例えば、基板22の図1における長手方向の長さを長さL1とし、基板22と第1層24と第2層26とを積層したものを別の長板状の部材の端部に取り付けてもよい。
In the
実施例のプローブ20の製造方法では、ステルスダイシング装置によって、Ni層62,Cu層64を形成した基板22を、Ni層62とCu層64とが積層された部分で分割している。しかしながら、Ni層62,Cu層64を形成した基板22を、Ni層62とCu層64とが積層された部分で分割する手法としてはステルスダイシング装置によるものに限定されたものではなく、例えば、劈開など、Ni層62とCu層64とが積層された部分を分割する手法であればいかなる手法でも構わない。
In the method for manufacturing the
実施例のプローブ20では、第1層24,第2層26を略矩形状に形成し、一方の端部が第1層24の一方の端部に重なるように配置し、プローブ20の先端部20aの第2層26の表面26aをスピンデバイスに接触させた状態で第1層24,第2層26に電流を流すことにより、スピンデバイスにスピン流を注入している。このとき、第2層26の表面26aには、電位勾配が生じて、この電位勾配によりスピンデバイスに局所的な電流が生じてしまう。こうした不都合を抑制するために、図15,図16に例示する変形例のプローブ220の先端部220aのように、Cuにより形成される第2層226を略L字形状として、略L字の屈曲している部分と基板22との間にNiにより形成された第1層224を配置し、第1層224と第2層226の略L字の両端との間に電流を流してもよい。第2層226には2方向から電流が流れるから、プローブ20のように第2層26に1方向から電流を流すものに比して、第1層224と第2層226とが積層されている部分における電位勾配をより小さくすることができる。これにより、第2層226の表面226aをスピンデバイスに接触させたときに、スピンデバイスに局所的に電流が流れることを抑制できる。また、図17,図18に例示する変形例のプローブ320の先端部320aのように、第1層224と基板22との間にCu(銅)やAg(銀),Al(アルミニウム),Au(金)などの第1層224を形成する磁性体よりも電気伝導度が高い導電性を有する第3層328を形成してもよい。この場合、第2層226の両端と第3層328との間に電流を流すことにより、スピンデバイスに局所的に電流が流れることをより抑制することができる。なお、変形例のプローブ320は、図11に例示した製造フローにおいて、ステップS100の処理において、基板60に、Cu(銅)やAg(銀),Al(アルミニウム),Au(金)などの第1層224を形成する磁性体よりも電気伝導度が高い導電性を有する高導電体層を形成した後に、Ni層62を形成することにより、製造すればよい。
In the
実施例のプローブ20や変形例のプローブ220,320では、第2層26,226を、一部が第1層24,224と重なるよう形成しているが、第1層24,224と第2層26,226とを同一の形状に形成して、第2層26,226の全てが第1層24,224と重なるように形成してもよい。この場合、第1層24,224,第2層26,226と電流源30とを接続する配線などを設けてもよい。
In the
実施例のプローブ20や変形例のプローブ220,320では、基板22を、Siにより形成しているが、他の半導体や絶縁体により形成してもよい。
In the
実施例のプローブ20や変形例のプローブ220,320では、第1層24,224をNiにより形成しているが、導電性のある磁性体であればいかなるもので形成してもよく、例えば、Co(コバルト),Fe(鉄),Gd(ガドニウム),FeNi合金,パーマロイ、ミューメタル、サマリウムコバルト、Nd(ネオジウム),Al−Ni−Co,フェライトのうちのいずれかにより形成してもよい。
In the
実施例のプローブ20や変形例のプローブ220,320では、第2層26,226をCuにより形成しているが、導電性のある非磁性体であればいかなるもので形成してもよく、例えばAg,Al(アルミニウム),Au,Pt(白金),Rh(ロジウム),Pd(パラジウム),Ir(イリジウム),Ru(ルテニウム),Os(オスミウム),Al−Cu,Cu−Sn(スズ),Cu−Au,Cu−Be(ベリリウム)のうちのいずれかにより形成してもよい。
In the
以上、本発明を実施するための形態について実施例を用いて説明したが、本発明はこうした実施例に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、種々なる形態で実施し得ることは勿論である。 Although the embodiments for carrying out the present invention have been described above with reference to examples, the present invention is not limited to these examples, and various embodiments are used without departing from the gist of the present invention. Of course, it can be done.
本発明は、プローブの製造産業などに利用可能である。 The present invention can be used in the probe manufacturing industry and the like.
Claims (8)
先端部に、絶縁体または半導体により形成される基板と、導電性の磁性体により形成される第1層と、導電性の非磁性体により形成される第2層と、がこの順で積層されており、
前記第2層は、厚さがスピンが緩和するよりも薄い厚さとして予め定められた所定厚さとなるように形成されている、
プローブ。 A probe used to inspect spin devices
A substrate formed of an insulator or a semiconductor, a first layer formed of a conductive magnetic material, and a second layer formed of a conductive non-magnetic material are laminated in this order on the tip portion. And
The second layer is formed so that the thickness becomes a predetermined thickness predetermined as a thickness thinner than the spin relaxation.
probe.
前記第2層は、前記非磁性体のスピン緩和長さの2倍以下の厚さになるように形成されている、
プローブ。 The probe according to claim 1.
The second layer is formed to have a thickness of not more than twice the spin relaxation length of the non-magnetic material.
probe.
前記磁性体は、Ni,Co,Fe,Gd,FeNi合金,パーマロイ、ミューメタル、サマリウムコバルト、Nd,Al−Ni−Co,フェライトのうちのいずれかである、
プローブ。 The probe according to claim 1 or 2.
The magnetic material is any one of Ni, Co, Fe, Gd, FeNi alloy, permalloy, mumetal, samarium cobalt, Nd, Al-Ni—Co, and ferrite.
probe.
前記非磁性体は、Cu,Ag,Al,Au,Pt,Rh,Pd,Ir,Ru,Os,Al−Cu,Cu−Sn,Cu−Au,Cu−Beのうちのいずれかである、
プローブ。 The probe according to any one of claims 1 to 3.
The non-magnetic material is any one of Cu, Ag, Al, Au, Pt, Rh, Pd, Ir, Ru, Os, Al-Cu, Cu-Sn, Cu-Au, and Cu-Be.
probe.
前記基板と前記第1層との間に、前記導電性の磁性体より電気伝導率の高い導電体から形成された第3層、
を備えるプローブ。 The probe according to any one of claims 1 to 4.
A third layer formed between the substrate and the first layer from a conductor having a higher electrical conductivity than the conductive magnetic material,
A probe equipped with.
前記導電体は、Cu,Ag,Al,Auのいずれかである、
プローブ。 The probe according to claim 5.
The conductor is any of Cu, Ag, Al, and Au.
probe.
前記基板の表面の少なくとも一部に、前記導電性の磁性体により磁性体層を形成する第1工程と、
前記磁性体層上に、前記導電性の非磁性体により厚さが前記所定厚さとなるように非磁性体層を形成する第2工程と、
前記磁性体層と前記非磁性体層とが形成されている前記基板を、前記磁性体層と前記非磁性体層とが積層されている部分で分割する第3工程と、
を備えるプローブの製造方法。 Used for inspecting spin devices, at the tip, a substrate formed of an insulator or semiconductor, a first layer formed of a conductive magnetic material, and a second layer formed of a conductive non-magnetic material. And are laminated in this order, and the second layer is a method for manufacturing a probe, which is formed so that the thickness becomes a predetermined thickness predetermined as a thickness thinner than the spin relaxation. hand,
The first step of forming a magnetic material layer from the conductive magnetic material on at least a part of the surface of the substrate, and
A second step of forming a non-magnetic material layer on the magnetic material layer so that the thickness becomes the predetermined thickness by the conductive non-magnetic material.
A third step of dividing the substrate on which the magnetic material layer and the non-magnetic material layer are formed at a portion where the magnetic material layer and the non-magnetic material layer are laminated.
A method of manufacturing a probe comprising.
前記第1工程では、前記基板の表面に前記導電性の磁性体より電気伝導度が高い導電体により高導電体層を形成した後に、前記高導電体層上に前記磁性体層を形成する、
プローブの製造方法。
The method for manufacturing a probe according to claim 7.
In the first step, a high conductor layer is formed on the surface of the substrate by a conductor having a higher electrical conductivity than the conductive magnetic material, and then the magnetic material layer is formed on the high conductor layer.
How to manufacture the probe.
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