特開 2024-118181 磁壁移動型空間光変調素子および空間光変調器

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024118181

(43)【公開日】2024-08-30

(54)【発明の名称】磁壁移動型空間光変調素子および空間光変調器

(51)【国際特許分類】

   G02F 1/09 20060101AFI20240823BHJP

【ＦＩ】

G02F1/09 503

【審査請求】未請求

【請求項の数】3

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023024465

(22)【出願日】2023-02-20

(71)【出願人】

【識別番号】000004352

【氏名又は名称】日本放送協会

(74)【代理人】

【識別番号】100106002

【弁理士】

【氏名又は名称】正林 真之

(74)【代理人】

【識別番号】100120891

【弁理士】

【氏名又は名称】林 一好

(72)【発明者】

【氏名】青島 賢一

(72)【発明者】

【氏名】川那 真弓

(72)【発明者】

【氏名】船橋 信彦

【テーマコード（参考）】

2K102

【Ｆターム（参考）】

2K102AA27

2K102BA05

2K102BB05

2K102BC04

2K102BC09

2K102BD08

2K102CA21

2K102DA01

2K102DC08

2K102DD10

2K102EA02

2K102EA19

2K102EB11

(57)【要約】

【課題】光変調層にノッチを形成しても、駆動電流を小さくすることが可能な磁壁移動型空間光変調素子を提供する。
【解決手段】磁壁移動型空間光変調素子３０は、入射した光の偏光の向きを変化させて出射する、矩形状の光変調層３１と、光変調層３１の両端部に平行に延びて配置されており、互いに保磁力が異なる第１磁化固定層２２および第２磁化固定層２３と、を備える。光変調層３１は、第１磁化固定層２２が配置されている側の端部および第２磁化固定層２３が配置されている側の端部における幅方向の両側に、矩形状のノッチＮが形成されている。磁壁移動型空間光変調素子３０は、光変調層３１の幅Ｗ_０に対するノッチＮの幅Ｗ_Ｎの比が０．０６７以上０．１６以下である。
【選択図】図６

【特許請求の範囲】

【請求項1】

入射した光の偏光の向きを変化させて出射する、矩形状の光変調層と、前記光変調層の両端部に平行に延びて配置されており、互いに保磁力が異なる第１磁化固定層および第２磁化固定層と、を備え、
前記光変調層は、前記第１磁化固定層が配置されている側の端部および前記第２磁化固定層が配置されている側の端部における幅方向の両側に、矩形状のノッチが形成されており、
前記光変調層の幅に対する前記ノッチの幅の比が０．０６７以上０．１６以下である、磁壁移動型空間光変調素子。

【請求項2】

前記第１磁化固定層が配置されている側の端部に形成されているノッチの角部と前記第１磁化固定層との間の距離および前記第２磁化固定層が配置されている側の端部に形成されているノッチの角部と前記第２磁化固定層との間の距離が、それぞれ２００ｎｍ以上４００ｎｍ以下である、請求項１に記載の磁壁移動型空間光変調素子。

【請求項3】

請求項１または２に記載の磁壁移動型空間光変調素子を備える、空間光変調器。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、磁壁移動型空間光変調素子および空間光変調器に関する。

【背景技術】

【0002】

立体ホログラフィを実現するためには、実用上、３０°以上の視域が求められる。そのため、表示装置である空間光変調器の画素ピッチを１μｍ以下にする必要がある。液晶、デジタルマイクロミラーデバイス（ＤＭＤ）等の既存の空間光変調器の画素ピッチは、それぞれ５μｍ程度、３．５μｍ程度であり、これ以上微細化するのは困難である。

【0003】

一方、磁化の向きに応じた光の偏光面の回転（磁気光学効果）を明暗に割り当てる磁気光学式空間光変調器は、画素の書き換えにスピン注入や磁壁移動を用いることで、１μｍ以下の画素ピッチを実現することができる（例えば、特許文献１参照）。

【0004】

磁壁移動型空間光変調素子は、入射した光の偏光の向きを変化させて出射する、矩形状の光変調層と、光変調層の両端部に互いに平行に延びて配置されており、保磁力が異なる第１磁化固定層および第２磁化固定層を備え、光変調層に流す電流の向きにより、磁区の拡大および縮小を制御することができる（例えば、特許文献２参照）。磁壁移動型空間光変調素子は、スピン注入型空間光変調素子に比べて、消費電力が低くなることが期待される。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開２０１２－１４１４０２号公報

【特許文献2】特開２０１８－２０６９００号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

ここで、磁壁移動型空間光変調素子では、外部磁界を印加することにより、光変調層の両端で互いに反平行な初期磁化方向を実現すると、第１磁化固定層からの漏れ磁界によって、光変調層の第１磁化固定層側の端部に初期磁区が形成される。また、磁壁電流駆動を実施すると、第２磁化固定層からの漏れ磁界によって、光変調層の第２磁化固定層側の端部に第２磁区が形成される。このため、磁壁移動型空間光変調素子の開口率は、初期磁区および第２磁区を含まない光変調領域で決定される。

【0007】

磁壁移動型空間光変調素子の開口率を大きくするために、例えば、光変調層の第１磁化固定層が配置されている側の端部および第２磁化固定層が配置されている側の端部における幅方向の両側に、矩形状のノッチを形成することが考えられるが、ノッチの幅が大きくなると、磁壁を移動させるための駆動電流が大きくなる。

【0008】

本発明は、光変調層にノッチを形成しても、駆動電流を小さくすることが可能な磁壁移動型空間光変調素子を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0009】

（１）入射した光の偏光の向きを変化させて出射する、矩形状の光変調層と、前記光変調層の両端部に平行に延びて配置されており、互いに保磁力が異なる第１磁化固定層および第２磁化固定層と、を備え、前記光変調層は、前記第１磁化固定層が配置されている側の端部および前記第２磁化固定層が配置されている側の端部における幅方向の両側に、矩形状のノッチが形成されており、前記光変調層の幅に対する前記ノッチの幅の比が０．０６７以上０．１６以下である、磁壁移動型空間光変調素子。

【0010】

（２）前記第１磁化固定層が配置されている側の端部に形成されているノッチの角部と前記第１磁化固定層との間の距離および前記第２磁化固定層が配置されている側の端部に形成されているノッチの角部と前記第２磁化固定層との間の距離が、それぞれ２００ｎｍ以上４００ｎｍ以下である、（１）に記載の磁壁移動型空間光変調素子。

【0011】

（３）（１）または（２）に記載の磁壁移動型空間光変調素子を備える、空間光変調器。

【発明の効果】

【0012】

本発明によれば、光変調層にノッチを形成しても、駆動電流を小さくすることが可能な磁壁移動型空間光変調素子を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0013】

【図1】従来の磁壁移動型空間光変調素子の構造の一例を示す斜視図である。

【図2】図１の磁壁移動型空間光変調素子の動作を示す側面図である。

【図3】図１の磁壁移動型空間光変調素子の構造および動作を示す側面図である。

【図4】従来の磁壁移動型空間光変調器の構造の一例を示す図である。

【図5】本実施形態の磁壁移動型空間光変調器の構造の一例を示す上面図である。

【図6】図５の磁壁移動型空間光変調素子の部分拡大図である。

【図7】実施例１の磁壁移動型空間光変調素子を示す上面図である。

【図8】実施例２の磁壁移動型空間光変調素子の磁化状態を示す模式図である。

【図9】比較例２の磁壁移動型空間光変調素子の磁化状態を示す模式図である。

【図10】実施例２の磁壁移動型空間光変調素子の磁気光学差分像である。

【図11】比較例２の磁壁移動型空間光変調素子の磁気光学差分像である。

【発明を実施するための形態】

【0014】

以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら説明するが、本実施形態の磁壁移動型空間光変調器の基本的な構成（材料、構造、動作等）は、従来の磁壁移動型空間光変調器と同様であるため、まず、従来の磁壁移動型空間光変調器について説明する。

【0015】

［従来の磁壁移動型空間光変調器］
図１に、従来の磁壁移動型空間光変調素子の構造の一例を示す。

【0016】

磁壁移動型空間光変調素子１０は、入射した光の偏光の向きを変化させて出射する、矩形状の光変調層１１と、光変調層１１の両端部に配置されており、保磁力が異なる第１磁化固定層１２および第２磁化固定層１３と、を有し、Ｓｉ等の基板上に形成される。

【0017】

第１磁化固定層１２および第２磁化固定層１３は、それぞれＣｕ、Ａｌ、Ａｕ、Ａｇ、Ｒｕ、Ｔａ、Ｃｒ等の金属およびその合金等の一般的な金属電極材料で構成される下部電極を最下層に有し、下部電極にパルス電流源が接続されている。

【0018】

磁壁移動型空間光変調素子１０は、所定方向に延びている上面視矩形状の光変調層１１の両端部に、互いに平行に延びている第１磁化固定層１２および第２磁化固定層１３が配置されており、光変調層１１は、第１磁化固定層１２および第２磁化固定層１３が平行に延びている方向に対して、垂直に延びている。光変調層１１の下面と、第１磁化固定層１２および第２磁化固定層１３の上面は、同一平面で接しており、第１磁化固定層１２および第２磁化固定層１３を介して、光変調層１１にパルス電流を注入することができる。

【0019】

図２に、磁壁移動型空間光変調素子１０の動作を示す。具体的には、第１磁化固定層１２の保磁力（Ｈｃ１）および第２磁化固定層１３の保磁力（Ｈｃ２）の間に、保磁力差（Ｈｃ２＞Ｈｃ１）を設計し、外部磁界を印加することにより、光変調制御に必須となる光変調層１１の両端の互いに反平行な初期磁化方向を実現する。まず、Ｈｃ２よりも大きい、下向きの外部磁界Ｈｘ１（Ｈｘ１＞Ｈｃ２＞Ｈｃ１）を印加すると、光変調層１１、第１磁化固定層１２および第２磁化固定層１３の磁化が下向きになる（図２（ａ）参照）。次に、Ｈｃ１よりも大きく、Ｈｃ２よりも小さい、上向きの外部磁界Ｈｘ２（Ｈｃ２＞Ｈｘ２＞Ｈｃ１）を印加すると、光変調層１１および第１磁化固定層１２の磁化の向きが上向きに変化する（図２（ｂ）参照）。このとき、第１磁化固定層１２からの漏れ磁界Ｈｌによって光変調層１１の第１磁化固定層１２側の端部に初期磁区１１ａが形成され、これにより、磁壁移動型空間光変調素子１０の開口率が決定される（図２（ｃ）参照）。

【0020】

図３に、磁壁移動型空間光変調素子１０の構造および動作を示す。磁壁移動型空間光変調素子１０Ａは、光変調層１１と、第１磁化固定層１２および第２磁化固定層１３との間に、微細加工プロセスや磁気的な設計に応じて、非磁性金属層１４が形成されている。

【0021】

第１磁化固定層１２は、強磁性材料からなり、磁化方向が一方向に固定された層であり、保磁力が大きい。第１磁化固定層１２は、光変調層１１と同一方向の磁気異方性を有し、光変調層１１に垂直磁気異方性を有する強磁性材料を用いる場合には、第１磁化固定層１２も垂直磁気異方性を有する強磁性材料を用いる。光変調層１１および第１磁化固定層１２が、垂直磁気異方性を有する強磁性材料で構成されることが好ましい。

【0022】

第１磁化固定層１２および第２磁化固定層１３を構成する材料としては、磁化が垂直方向に固定された磁化固定層および磁化の方向が反転可能な磁化自由層で非磁性層が挟持されており、垂直磁気異方性を有するＣＰＰ－ＧＭＲ（垂直通電型巨大磁気抵抗効果）素子、ＴＭＲ素子等の磁化固定層を構成する公知の強磁性材料を用いることができる。具体的には、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ等の遷移金属およびそれらの遷移金属を含む合金を用いることができ、例えば、ＴｂＦｅ系合金、ＴｂＦｅＣｏ系合金、ＣｏＣｒ系合金、ＣｏＰｔ系合金、ＣｏＰｄ系合金、ＦｅＰｔ系合金等が挙げられる。これにより、第１磁化固定層１２の保磁力を大きくすることができ、第１磁化固定層１２の磁化方向が外部磁場によって容易に変化しないように固定することが可能となる。

【0023】

また、第１磁化固定層１２は、Ｆｅ層、Ｃｏ層、Ｎｉ層等の遷移金属層と、Ｐｔ層、Ｐｄ層等の非磁性金属層と、が交互に積層されている多層膜であってもよく、例えば、Ｃｏ／Ｐｔ、Ｆｅ／Ｐｔ、Ｃｏ／Ｐｄ等の多層膜であってもよい。これらの強磁性材料を用いることにより、垂直磁気異方性が高く、保磁力が大きい第１磁化固定層１２が得られる。

【0024】

ここで、上述の多層膜は、熱処理することにより保磁力が増大する特性を有する。そのため、上述の多層膜を熱処理して第１磁化固定層１２の保磁力を増大させると、光変調領域１１ｂとの保磁力差が大きくなる。

【0025】

非磁性金属層１４は、光変調層１１および第１磁化固定層１２の間に配置され、光変調層１１および第１磁化固定層１２の間の磁界による相互作用を保つことができる。

【0026】

非磁性金属層１４は、第１磁化固定層１２上に積層される。非磁性金属層１４は、後述する製造工程において、第１磁化固定層１２に、エッチングのダメージが及ばないようにするために設けられる。非磁性金属層１４としては、非磁性金属からなる薄膜を用いることができる。非磁性金属としては、例えば、Ｔａ、Ｍｏ、Ｒｕ等が挙げられる。

【0027】

なお、非磁性金属層１４上に、バッファ層が形成されていてもよい。バッファ層は、電流を流す必要があるため、薄膜化したときに、適度な導電性を有する材料で構成される。また、バッファ層は、後述する製造工程におけるエッチングのレートが遅く、且つＳＩＭＳ（二次イオン質量分析）の検出感度が高い元素を含み、ＳＩＭＳ式エンドポイントモニターで見える材料で構成されることが望ましい。これにより、エッチングをバッファ層で確実に止めることが可能となり、第１磁化固定層１２にダメージが及ぶのを回避できる。

【0028】

バッファ層を構成する材料としては、酸化物または窒化物を用いることができ、例えば、ＭｇＯ、Ａｌ_２Ｏ_３、ＭｇＡｌ_２Ｏ_４、ＴｉＯ_２、ＺｎＯ、ＲｕＯ_２等が挙げられる。これら中でも、ＭｇＯが好ましい。ＭｇＯ層は、適度な導電性を有し、エッチングのレートが遅い上、ＳＩＭＳ感度が高い。

【0029】

光変調層１１は、第１磁化固定層１２上または非磁性金属層１４上に積層される。光変調層１１を構成する材料としては、公知の強磁性材料を用いることができ、磁気光学効果（カー効果）の大きい材料を用いることが好ましい。磁気光学効果を大きくするためには、光変調層１１は、垂直磁気異方性を有する磁性層であることが好ましい。光変調層１１の具体例としては、Ｃｏ／Ｐｄ多層膜等の遷移金属と、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｃｕ等との多層膜、ＴｂＦｅＣｏ膜、ＧｄＦｅ膜、ＧｄＦｅＣｏ膜等の希土類金属と遷移金属との合金（ＲＥ－ＴＭ合金）膜等が挙げられる。これらの中でも、ＧｄＦｅ膜およびＧｄＦｅＣｏ膜が好ましい。

【0030】

第１磁化固定層１２と、直上に配置された光変調層１１の一部との間には、非磁性金属層１４を介して、磁界による相互作用が存在している。これにより、第１磁化固定層１２の磁化方向と直上に配置された光変調層１１の一部の磁化方向は同時反転する。

【0031】

第２磁化固定層１３は、第１磁化固定層１２で使用可能な材料の中から選択され、同様に、非磁性金属層１４も、それぞれ第１磁化固定層１２における非磁性金属層１４で使用可能な材料の中から選択される。光変調層１１に対しては、第１磁化固定層１２の場合と同様に振る舞うように設計する。

【0032】

ここで、第１磁化固定層１２および第２磁化固定層１３は、光変調領域１１ｂおよび磁壁１１ｃを形成するために、互いの保磁力が異なるように設計される。このため、外部磁界を印加することにより、光変調制御に必須となる光変調層１１の両端の互いに反平行な初期磁化方向を実現することが可能となっている。

【0033】

なお、光変調層１１、第１磁化固定層１２、第２磁化固定層１３、各非磁性金属層１４の各層間または下部電極との界面に、機能層を適宜形成してもよい。例えば、微細加工プロセス中に光変調層１１が受けるダメージを防ぐために、光変調層１１上に、Ｔａ、ＲｕまたはＳｉＮを含むキャップ層を設けてもよい。キャップ層は、光変調層１１の形成に用いられて酸化しやすいＧｄＦｅやＴｂＦｅＣｏが、磁壁移動型空間光変調素子１０が完成した後に、大気中で酸化するのを防止する機能を有する。

【0034】

上述した通り、第１磁化固定層１２と、直上の光変調層１１の一部との間には、磁界による相互作用が存在しており、第２磁化固定層１３と、直上の光変調層１１の一部との間にも、同じく磁界による相互作用が存在しており、それぞれの磁化方向は、同時に反転する。そして、図１および図３に示すように、第１磁化固定層１２の磁化方向が上向きになるように設計されている一方で、第２磁化固定層１３の磁化方向が下向きになるように設計されている。

【0035】

光変調層１１には、光変調層１１の長手方向に対して直交する磁壁１１ｃが形成されている。即ち、光変調層１１の磁壁１１ｃの両側に形成される磁区の磁化方向が互いに逆方向となっている。例えば、図１および図３に示すように、磁壁１１ｃよりも第１磁化固定層１２側の磁区の磁化方向が下向きとなっており、磁壁１１ｃよりも第２磁化固定層１３側の磁区の磁化方向が上向きとなっている。

【0036】

このように、磁壁１１ｃを介して、磁化方向の向きが異なる磁区を光変調層１１に形成することにより、磁壁移動型空間光変調素子１０を空間光変調素子として機能させることができる。より詳しくは、例えば、磁壁移動型空間光変調素子１０を反射型の空間光変調素子として構成した場合には、磁壁移動型空間光変調素子１０の上方から光変調層１１の上面に対して偏光の揃った光が入射すると、磁化方向の向きに応じて、反射光の偏光面の回転角度が異なったものとなる。そのため、これらの異なる偏光面の回転角度に応じた各反射光を、偏光フィルタを介して、それぞれ光の明暗に割り当てることにより、光を変調させることが可能となる。一方で、ガラス、サファイア等の透光性の材料で基板を構成することにより、磁壁移動型空間光変調素子１０を透過型の空間光変調素子として機能させることも可能である。

【0037】

図４に、従来の磁壁移動型空間光変調器の構造の一例を示す。なお、図４（ａ）および（ｂ）は、それぞれ上面図および断面図である。

【0038】

磁壁移動型空間光変調器２００は、複数の磁壁移動型空間光変調素子２０を備える。また、磁壁移動型空間光変調素子２０は、磁壁移動型空間光変調素子１０と同様に、矩形状の光変調層２１と、第１磁化固定層２２と、第２磁化固定層２３と、を有する。このとき、第１磁化固定層２２および第２磁化固定層２３を構成する材料は同一であるが、第１磁化固定層２２が延びている方向の長さは、第２磁化固定層２３が延びている方向の長さよりも長い。このため、第１磁化固定層２２の保磁力は、第２磁化固定層２３の保磁力よりも小さい。ここで、第１磁化固定層２２の両側に配置されている磁壁移動型空間光変調素子２０は、第１磁化固定層２２を共有している。また、第１磁化固定層２２が延びている方向に配置されている磁壁移動型空間光変調素子２０は、第１磁化固定層２２を共有している。

【0039】

また、第１磁化固定層２２がグランド電極２４と接し、第２磁化固定層２３の一部が画素選択トランジスタ２５のドレイン電極Ｄと接する。このとき、データ入力に応じて、画素選択トランジスタ２５のゲート電極Ｇおよびソース選択トランジスタ２６に電圧を印加することで、画素選択トランジスタ２５のドレイン電極Ｄから、第２磁化固定層２３を介して、光変調層２１にパルス電流が注入される。このとき、グランド電極２４の電圧を高くして、グランド電極２４から、第１磁化固定層２２を介して、光変調層２１にパルス電流が注入されるように構成してもよい。

【0040】

なお、磁壁移動型空間光変調器２００は、公知の方法により、製造することができる（例えば、特許文献２参照）。

【0041】

［本実施形態の磁壁移動型空間光変調器］
図５に、本実施形態の磁壁移動型空間光変調器の構造の一例を示す。

【0042】

磁壁移動型空間光変調器３００は、磁壁移動型空間光変調器２００と同様に、複数の磁壁移動型空間光変調素子３０を備えるが、磁壁移動型空間光変調素子３０が光変調層３１を有する点で、磁壁移動型空間光変調器２００とは異なる。具体的には、光変調層３１は、図６に示すように、第１磁化固定層２２が配置されている側の端部および第２磁化固定層２３が配置されている側の端部における幅方向の両側に、矩形状のノッチＮが形成されている。このため、漏れ磁界がトラップされる。ここで、光変調層３１の幅Ｗ_０に対するノッチＮの幅Ｗ_Ｎの比は、０．０６７以上０．１６以下であり、０．０８以上０．１１以下であることが好ましい。光変調層３１の幅Ｗ_０に対するノッチＮの幅Ｗ_Ｎの比が０．０６７未満であると、光変調層３１に精度よくノッチＮを形成するのが困難になり、０．１６を超えると、磁壁を移動させるための駆動電流が大きくなる。なお、光変調層３１およびノッチＮの幅は、第１磁化固定層２２および第２磁化固定層２３が延びている方向のサイズである。

【0043】

光変調層３１の幅Ｗ_０は、特に限定されないが、例えば、３００ｎｍ以上８００ｎｍ以下である。

【0044】

第１磁化固定層２２が配置されている側の端部に形成されているノッチＮの角部Ｃと第１磁化固定層２２との間の距離Ｄ_１および第２磁化固定層２３が配置されている側の端部に形成されているノッチＮの角部Ｃと第２磁化固定層２３との間の距離Ｄ_２は、それぞれ２００ｎｍ以上４００ｎｍ以下であることが好ましく、２５０ｎｍ以上３５０ｎｍ以下であることがさらに好ましい。Ｄ_１およびＤ_２が２００ｎｍ以上であると、磁壁移動型空間光変調素子３０を製造しやすくなる。一方、Ｄ_１およびＤ_２が４００ｎｍ以下であると、磁壁を移動させるための駆動電流が小さくなる。また、光変調層３１の光変調領域を大きくするとともに、図中、左右方向の画素ピッチを微細化することができる。

【0045】

第１磁化固定層２２と第２磁化固定層２３との間の距離Ｄ_３は、特に限定されないが、例えば、１．４μｍ以上１．７μｍ以下である。

【0046】

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は、上記の実施形態に限定されず、本発明の趣旨の範囲内で、上記の実施形態を適宜変更してもよい。例えば、第１磁化固定層の延びている方向の長さを長くする代わりに、第１磁化固定層の幅を広くして、第１磁化固定層の保磁力を小さくしてもよい。

【実施例0047】

以下、本発明の実施例を説明するが、本発明は、実施例に限定されるものではない。

【0048】

［実施例１］
図７に示す磁壁移動型空間光変調素子４０を作製した。ここで、光変調層４１は、厚さ５ｎｍのＳｉ－Ｎ膜、厚さ１０ｎｍのＧｄ－Ｆｅ膜および厚さ５ｎｍのＳｉ－Ｎ膜が積層されている。また、第１磁化固定層２２および第２磁化固定層２３は、厚さ０．３ｎｍのＣｏ膜および厚さ０．６ｎｍのＰｄ膜が交互に１８層ずつ積層されている多層膜である。このとき、第１磁化固定層２２および第２磁化固定層２３の保磁力を、それぞれ４ｋＯｅおよび２ｋＯｅとした。また、第１磁化固定層２２および第２磁化固定層２３のサイズを、それぞれ０．８μｍ×０．１２μｍおよび６００μｍ×０．２μｍとした。一方、光変調層４１の幅Ｗ_０およびノッチＮの幅Ｗ_Ｎを、それぞれ４５０ｎｍおよび５０ｎｍとした（図６参照）。また、第１磁化固定層２２が配置されている側の端部に形成されているノッチＮの角部Ｃと第１磁化固定層２２との間の距離Ｄ_１および第２磁化固定層２３が配置されている側の端部に形成されているノッチＮの角部Ｃと第２磁化固定層２３との間の距離Ｄ_２を３００ｎｍとした。さらに、第１磁化固定層２２と第２磁化固定層２３との間の距離Ｄ_３を４．５１μｍとした。

【0049】

［比較例１－１］
ノッチＮの幅Ｗ_Ｎを１００ｎｍとした以外は、実施例１と同様にして、磁壁移動型空間光変調素子を作製した。

【0050】

［比較例１－２］
ノッチＮの幅Ｗ_Ｎを１５０ｎｍとした以外は、実施例１と同様にして、磁壁移動型空間光変調素子を作製した。

【0051】

［比較例１－３］
光変調層４１にノッチＮを形成しなかった以外は、実施例１と同様にして、磁壁移動型空間光変調素子を作製した。

【0052】

［実施例２］
第１磁化固定層２２と第２磁化固定層２３との間の距離Ｄ_３を１．５１μｍとした以外は、実施例１と同様にして、磁壁移動型空間光変調素子を作製した。

【0053】

［比較例２］
光変調層４１にノッチＮを形成しなかった以外は、実施例２と同様にして、磁壁移動型空間光変調素子を作製した。

【0054】

［駆動電流］
図７に示すように、磁壁移動型空間光変調素子４０の第１磁化固定層２２および第２磁化固定層２３に接触電極を接続した後、初期磁区を形成し、第１磁化固定層２２が配置されている側の端部に形成されているノッチＮの角部Ｃを通過する、すなわち、３００ｎｍを超えて移動するのに必要な駆動電流（パルス電流）を評価した。このとき、パルス電流の幅を１μｓとした。

【0055】

表１に、磁壁移動型空間光変調素子の駆動電流の測定結果を示す。

【0056】

【表1】

【0057】

表１から、実施例１、２の磁壁移動型空間光変調素子は、駆動電流が小さいことがわかる。これに対して、比較例１－１、１－２の磁壁移動型空間光変調素子は、Ｗ_Ｎ／Ｗ_０が０．２２、０．３３であるため、駆動電流が大きい。また、比較例１－３、２の磁壁移動型空間光変調素子は、光変調層４１にノッチＮが形成されていないため、駆動電流が大きい。

【0058】

図８および図９に、それぞれ実施例２および比較例２の磁壁移動型空間光変調素子の磁化状態を示す。なお、（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、それぞれ、初期磁区が形成されている状態（初期状態）、状態（ａ）で－１ｍＡのパルス電流を注入した状態、状態（ｂ）で１ｍＡのパルス電流を注入した状態である。

【0059】

図１０および図１１に、それぞれ実施例２および比較例２の磁壁移動型空間光変調素子の磁気光学差分像を示す。なお、（ａ）、（ｂ）は、それぞれ、図８および図９における、状態（ａ）と状態（ｂ）との間の磁気光学差分像、状態（ｂ）と状態（ｃ）との間の磁気光学差分像である。ここで、（ａ）における黒色部、（ｂ）における白色部は、磁壁が移動した距離を表している。

【0060】

図１０および図１１から、実施例２の磁壁移動型空間光変調素子は、比較例２の磁壁移動型空間光変調素子と比較して、磁壁が移動した距離が２倍程度大きいことがわかる。これは、実施例２の磁壁移動型空間光変調素子は、光変調層４１にノッチＮが形成されていることにより、初期磁区が小さくなったためである。

【符号の説明】

【0061】

１０、２０、３０、４０ 磁壁移動型空間光変調素子
１１、２１、３１、４１ 光変調層
１１ａ 初期磁区
１１ｂ 光変調領域
１１ｃ 磁壁
１２、２２ 第１磁化固定層
１３、２３ 第２磁化固定層
１４ 中間層
２４ グランド電極
２５ 画素選択トランジスタ
２６ ソース選択トランジスタ
２００、３００ 磁壁移動型空間光変調器
Ｄ ドレイン電極
Ｇ ゲート電極
Ｓ ソース電極

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】