特開 2024-170945 磁壁移動型空間光変調器

(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】P2024170945

(43)【公開日】2024-12-11

(54)【発明の名称】磁壁移動型空間光変調器

(51)【国際特許分類】

   G02F 1/09 20060101AFI20241204BHJP

   H01L 29/82 20060101ALI20241204BHJP

   H10N 50/10 20230101ALI20241204BHJP

【ＦＩ】

G02F1/09 503

H01L29/82 Z

H10N50/10 Z

【審査請求】未請求

【請求項の数】6

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023087733

(22)【出願日】2023-05-29

【新規性喪失の例外の表示】特許法第３０条第２項適用申請有り 令和５年３月１５日に開催された２０２３年第７０回応用物理学会春季学術講演会にて配布の刊行物“２０２３年第７０回応用物理学会春季学術講演会 講演予稿集”（令和５年２月２７日発行）に掲載。

(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】川那 真弓

(72)【発明者】

【氏名】青島 賢一

(72)【発明者】

【氏名】船橋 信彦

(72)【発明者】

【氏名】早乙女 巧真

【テーマコード（参考）】

2K102

5F092

【Ｆターム（参考）】

2K102AA27

2K102BA05

2K102BB01

2K102BB05

2K102BC04

2K102BC09

2K102BD08

2K102CA21

2K102CA28

2K102DC09

2K102DD08

2K102EB11

5F092AB10

5F092AC06

5F092AC12

5F092AC30

5F092AD03

5F092AD23

5F092AD25

5F092AD26

5F092BB16

5F092BB22

5F092BB23

5F092BB30

5F092BB42

5F092BB43

(57)【要約】

【課題】簡易なプロセスで、磁壁移動型空間光変調素子の駆動電流を大きくせずに、磁壁移動型空間光変調素子の開口率を大きくすることが可能な磁壁移動型空間光変調器を提供する。
【解決手段】磁壁移動型空間光変調器は、入射した光の偏光の向きを変化させて出射する光変調部３１と、光変調部３１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磁化固定部３２および第２磁化固定部３３と、を有する磁壁移動型空間光変調素子３０を備える。第１磁化固定部３２および第２磁化固定部３３は、それぞれ、光変調部３１の側から、第１強磁性層、非磁性層および第２強磁性層が順次積層されている合成反強磁性体である。第１磁化固定部３２および第２磁化固定部３３は、それぞれ、第１強磁性層の厚さと飽和磁化との積が第２強磁性層の厚さと飽和磁化との積よりも大きい。
【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光変調部と、光変調部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磁化固定部および第２磁化固定部と、を有する磁壁移動型空間光変調素子を備え、
前記第１磁化固定部および前記第２磁化固定部は、それぞれ、前記光変調部の側から、第１強磁性層、非磁性層および第２強磁性層が順次積層されている合成反強磁性体であり、
前記第１磁化固定部および前記第２磁化固定部は、それぞれ、前記第１強磁性層の厚さと飽和磁化との積が前記第２強磁性層の厚さと飽和磁化との積よりも大きい、磁壁移動型空間光変調器。

【請求項2】

前記第１磁化固定部および前記第２磁化固定部は、それぞれ、前記第２強磁性層の厚さと飽和磁化との積に対する前記第１強磁性層の厚さと飽和磁化との積の比が１．２以上１．５以下である、請求項１に記載の磁壁移動型空間光変調器。

【請求項3】

前記第１磁化固定部および前記第２磁化固定部は、それぞれ、前記第２強磁性層の厚さに対する前記第１強磁性層の厚さの比が１．２以上１．５以下である、請求項２に記載の磁壁移動型空間光変調器。

【請求項4】

前記第１磁化固定部および前記第２磁化固定部は、それぞれ、スピンフロップ磁界が、前記第１強磁性層の保磁力および前記第２強磁性層の保磁力よりも大きい、請求項１または２に記載の磁壁移動型空間光変調器。

【請求項5】

前記第１磁化固定部を構成する前記第１強磁性層の保磁力は、前記第２磁化固定部を構成する前記第１強磁性層の保磁力よりも小さく、
前記第１磁化固定部を構成する前記第２強磁性層の保磁力は、前記第２磁化固定部を構成する前記第２強磁性層の保磁力よりも小さい、請求項１または２に記載の磁壁移動型空間光変調器。

【請求項6】

前記第１磁化固定部を構成する前記第１強磁性層の保磁力は、前記第１磁化固定部を構成する前記第２強磁性層の保磁力以上であり、
前記第２磁化固定部を構成する前記第１強磁性層の保磁力は、前記第２磁化固定部を構成する前記第２強磁性層の保磁力以上である、請求項１または２に記載の磁壁移動型空間光変調器。

【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器は、入射した光の偏光の向きを変化させて出射する光変調部と、光変調部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磁化固定部および第２磁化固定部と、を有する磁壁移動型空間光変調素子を備え、光変調部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が、１μｍ以下の画素ピッチを実現するためには、高度なデバイス設計が必要となる。

【0005】

特許文献３では、第１磁化固定部および第２磁化固定部の保磁力差を設計する際に、第１磁化固定部および第２磁化固定部を一度のプロセスで形成することで、高精度な位置合わせの回数を省略する方法が記載されている。これにより、簡易なプロセスで磁壁移動型空間光変調素子を形成することができる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【特許文献1】特開２０１２－１４１４０２号公報

【特許文献2】特開２０１８－２０６９００号公報

【特許文献3】特開２０１９－２２０５４４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

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初期動作により、光変調部の両端部において、互いに反平行な磁化を実現すると、第１磁化固定部からの漏れ磁界によって、光変調部の第１磁化固定部の側の端部に初期磁区が形成される。また、光変調部にパルス電流を注入することにより、磁壁を駆動すると、第２磁化固定部からの漏れ磁界によって、光変調部の第２磁化固定部の側の端部に第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。このとき、光変調部の磁気特性に応じて、初期磁区のサイズが変化し、その結果、磁壁移動型空間光変調素子の開口率が変化する。一方、磁壁移動型空間光変調素子の駆動電流を小さくするためには、光変調部の磁化を低くすることが有効であるが、その場合には、初期磁区のサイズが大きくなるため、磁壁移動型空間光変調素子の開口率が小さくなる。このため、磁壁移動型空間光変調素子の駆動電流を大きくせずに、磁壁移動型空間光変調素子の開口率を大きくすることが望まれている。

【0008】

本発明は、簡易なプロセスで、磁壁移動型空間光変調素子の駆動電流を大きくせずに、磁壁移動型空間光変調素子の開口率を大きくすることが可能な磁壁移動型空間光変調器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光変調部と、光変調部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磁化固定部および第２磁化固定部と、を有する磁壁移動型空間光変調素子を備え、前記第１磁化固定部および前記第２磁化固定部は、それぞれ、前記光変調部の側から、第１強磁性層、非磁性層および第２強磁性層が順次積層されている合成反強磁性体であり、前記第１磁化固定部および前記第２磁化固定部は、それぞれ、前記第１強磁性層の厚さと飽和磁化との積が前記第２強磁性層の厚さと飽和磁化との積よりも大きい、磁壁移動型空間光変調器。

【0010】

（２）前記第１磁化固定部および前記第２磁化固定部は、それぞれ、前記第２強磁性層の厚さと飽和磁化との積に対する前記第１強磁性層の厚さと飽和磁化との積の比が１．２以上１．５以下である、（１）に記載の磁壁移動型空間光変調器。

【0011】

（３）前記第１磁化固定部および前記第２磁化固定部は、それぞれ、前記第２強磁性層の厚さに対する前記第１強磁性層の厚さの比が１．２以上１．５以下である、（２）に記載の磁壁移動型空間光変調器。

【0012】

（４）前記第１磁化固定部および前記第２磁化固定部は、それぞれ、スピンフロップ磁界が、前記第１強磁性層の保磁力および前記第２強磁性層の保磁力よりも大きい、（１）から（３）のいずれか一項に記載の磁壁移動型空間光変調器。

【0013】

（５）前記第１磁化固定部を構成する前記第１強磁性層の保磁力は、前記第２磁化固定部を構成する前記第１強磁性層の保磁力よりも小さく、前記第１磁化固定部を構成する前記第２強磁性層の保磁力は、前記第２磁化固定部を構成する前記第２強磁性層の保磁力よりも小さい、（１）から（４）のいずれか一項に記載の磁壁移動型空間光変調器。

【0014】

（６）前記第１磁化固定部を構成する前記第１強磁性層の保磁力は、前記第１磁化固定部を構成する前記第２強磁性層の保磁力以上であり、前記第２磁化固定部を構成する前記第１強磁性層の保磁力は、前記第２磁化固定部を構成する前記第２強磁性層の保磁力以上である、（１）から（５）のいずれか一項に記載の磁壁移動型空間光変調器。

【発明の効果】

【0015】

本発明によれば、簡易なプロセスで、磁壁移動型空間光変調素子の駆動電流を大きくせずに、磁壁移動型空間光変調素子の開口率を大きくすることが可能な磁壁移動型空間光変調器を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0016】

【図1】従来の磁壁移動型空間光変調素子の構造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初期動作を示す側面図である。

【図3】従来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を示す上面図である。

【図5】図４の磁壁移動型空間光変調素子と画素選択トランジスタのドレイン電極およびグランド電極との位置関係を示す上面図である。

【図6】本実施形態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7】図６の磁壁移動型空間光変調素子の初期動作を示す側面図である。

【図8】図４および図６の磁壁移動型空間光変調素子の計算モデルの図７（ａ）に対応する初期状態を示す斜視図である。

【図9】図６の磁壁移動型空間光変調素子の計算モデルによる初期動作の計算結果を示す斜視図である。

【図10】図６の磁壁移動型空間光変調素子の計算モデルによる初期動作の計算結果を示す斜視図である。

【図11】図４および図６の磁壁移動型空間光変調素子の計算モデルの図７（ｂ）に対応する初期状態を示す斜視図である。

【図12】図４および図６の磁壁移動型空間光変調素子の計算モデルによるｘ方向の位置に対する第２磁化固定部からの漏れ磁界のｚ成分の関係を示す図である。

【図13】図６の磁壁移動型空間光変調素子の計算モデルによる第１強磁性層の厚さを変化させた場合のｘ方向の位置に対する第２磁化固定部からの漏れ磁界のｚ成分の関係を示す図である。

【図14】図６の磁壁移動型空間光変調素子の計算モデルによる第１強磁性層の厚さに対する初期磁区の幅および閾値電流の関係を示すグラフである。

【発明を実施するための形態】

【0017】

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。

【0018】

［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。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光変調部１１と、光変調部１１の両端部に配置されており、保磁力が異なる第１磁化固定部１２および第２磁化固定部１３と、を有し、基板（例えば、Ｓｉ基板）上に形成される。

【0019】

第１磁化固定部１２および第２磁化固定部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。

【0020】

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部１１の両端部に、互いに平行に延びている第１磁化固定部１２および第２磁化固定部１３が配置されており、光変調部１１は、第１磁化固定部１２および第２磁化固定部１３が延びている方向に対して、垂直に延びている。光変調部１１の下面と、第１磁化固定部１２および第２磁化固定部１３の上面は、同一平面で接しており、第１磁化固定部１２および第２磁化固定部１３を介して、光変調部１１にパルス電流を注入することができる。

【0021】

図２に、磁壁移動型空間光変調素子１０の初期動作を示す。具体的には、第１磁化固定部１２の保磁力（Ｈｃ１）および第２磁化固定部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部１１の両端部における互いに反平行な磁化を実現する。まず、下向きの外部磁界Ｈｘ１（Ｈｘ１＞Ｈｃ２＞Ｈｃ１）を印加すると、光変調部１１、第１磁化固定部１２および第２磁化固定部１３の磁化が下向きになる（図２（ａ）参照）。次に、上向きの外部磁界Ｈｘ２（Ｈｃ２＞Ｈｘ２＞Ｈｃ１）を印加すると、光変調部１１および第１磁化固定部１２の磁化が上向きに反転する（図２（ｂ）参照）。このとき、第１磁化固定部１２からの漏れ磁界Ｈｌによって光変調部１１の第１磁化固定部１２の側の端部に初期磁区１１ａが形成される。（図２（ｃ）参照）。また、図３に示すように、光変調部１１にパルス電流を注入することにより、磁壁１１ｂを駆動すると、第２磁化固定部１３からの漏れ磁界によって、光変調部１１の第２磁化固定部１３の側の端部に第２磁区１１ｃが形成される。このため、磁壁移動型空間光変調素子１０および１０Ａの開口率は、光変調領域１１ｄで決定される。

【0022】

なお、磁壁移動型空間光変調素子１０Ａは、光変調部１１と、第１磁化固定部１２および第２磁化固定部１３との間に、微細加工プロセスや磁気的な設計に応じて、非磁性層１４が形成されている以外は、磁壁移動型空間光変調素子１０と同様である。

【0023】

第１磁化固定部１２は、強磁性材料で構成され、磁化が一方向に固定されている。第１磁化固定部１２は、光変調部１１と同一方向の磁気異方性を有するため、光変調部１１が垂直磁気異方性を有する強磁性材料で構成される場合には、第１磁化固定部１２も垂直磁気異方性を有する強磁性材料で構成される。このとき、光変調部１１および第１磁化固定部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。

【0024】

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

【0025】

非磁性層１４は、第１磁化固定部１２上に積層される。非磁性層１４は、後述する製造工程において、第１磁化固定部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が挙げられる。

【0026】

なお、非磁性層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レートが低く、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モニタリングすることが可能な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磁化固定部１２にダメージが及ぶのを回避できる。

【0027】

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が挙げられる。これら中でも、ＭｇＯが好ましい。ＭｇＯは、適度な導電性を有し、エッチングレートが低く、ＳＩＭＳ感度が高い。

【0028】

光変調部１１は、第１磁化固定部１２上または非磁性層１４上に形成される。光変調部１１は、強磁性材料で構成され、磁気光学効果（カー効果）の大きい材料で構成されることが好ましい。磁気光学効果を大きくするためには、光変調部１１は、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。光変調部１１としては、例えば、強磁性膜（例えば、Ｃｏ膜）と非磁性膜（例えば、Ｐｄ膜、Ｐｔ膜、Ｃｕ膜）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。

【0029】

第１磁化固定部１２と、第１磁化固定部１２上の光変調部１１との間には、非磁性層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磁化固定部１２の磁化と、第１磁化固定部１２上の光変調部１１の磁化が同時に反転する。

【0030】

第２磁化固定部１３を構成する材料は、第１磁化固定部１２を構成する材料と同様であり、光変調部１１に対して、第１磁化固定部１２と同様に振る舞うように、第２磁化固定部１３を設計する。すなわち、第２磁化固定部１３と、第２磁化固定部１３上の光変調部１１との間には、非磁性層１４を介して、磁界による相互作用が存在している。

【0031】

ここで、第１磁化固定部１２および第２磁化固定部１３は、図３に示すように、磁壁１１ｂおよび光変調領域１１ｄを形成するために、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初期動作により、光変調制御に必須となる光変調部１１の両端部における互いに反平行な磁化を実現することが可能となっている。

【0032】

なお、光変調部１１、第１磁化固定部１２、第２磁化固定部１３および非磁性層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部１１にダメージが及ばないように、光変調部１１上に、Ｔａ、ＲｕまたはＳｉＮを含むキャップ層を形成してもよい。キャップ層は、光変調部１１を構成するＧｄＦｅやＴｂＦｅＣｏが大気中で酸化するのを防止する機能を有する。

【0033】

上述した通り、第１磁化固定部１２と、第１磁化固定部１２上の光変調部１１との間には、磁界による相互作用が存在しており、第２磁化固定部１３と、第２磁化固定部１３上の光変調部１１との間にも、磁界による相互作用が存在している。そして、図１および図３に示すように、第１磁化固定部１２の磁化が上向きになるように設計されている一方で、第２磁化固定部１３の磁化が下向きになるように設計されている。

【0034】

光変調部１１には、光変調部１１の長手方向に対して垂直な磁壁１１ｂが形成されている。すなわち、光変調部１１の磁壁１１ｂの両側に形成される磁区の磁化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１１ｂよりも第１磁化固定部１２の側の磁区の磁化が下向きとなっており、磁壁１１ｂよりも第２磁化固定部１３の側の磁区の磁化が上向きとなっている。

【0035】

このように、磁壁１１ｂを介して、磁化の向きが異なる磁区を光変調部１１に形成することにより、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の上方から光変調部１１の上面に対して偏光の揃った光が入射すると、磁化の向きに応じて、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。

【0036】

図４に、従来の磁壁移動型空間光変調器の構造を示す。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、光変調部２１と、第１磁化固定部２２と、第２磁化固定部２３と、を有する。このとき、第１磁化固定部２２および第２磁化固定部２３を構成する材料は同一であるが、第１磁化固定部２２が延びている方向の長さは、第２磁化固定部２３が延びている方向の長さよりも長い。このため、第１磁化固定部２２の保磁力は、第２磁化固定部２３の保磁力よりも小さい。ここで、第１磁化固定部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磁化固定部２２を共有している。また、第１磁化固定部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磁化固定部２２を共有している。

【0037】

一方、図５に示すように、第１磁化固定部２２がグランド電極２４と接し、第２磁化固定部２３の一部が画素選択トランジスタのドレイン電極２５と接する。

【0038】

なお、磁壁移動型空間光変調器２００の製造方法としては、特に限定されないが、例えば、特許文献３に記載されている方法を用いることができる。具体的には、まず、Ｓｉバックプレーン上に形成された絶縁部材のＳｉＯ_２層に対して、第１磁化固定部２２および第２磁化固定部２３の形状に対応したレジストをパターニングした後、エッチングする。次に、Ｓｉバックプレーン上のエッチングされた領域に、第１磁化固定部２２および第２磁化固定部２３を成膜する。次に、レジスト層を除去した後、光変調部２１を構成する材料を成膜する。次に、光変調部２１の形状に対応したレジストをパターニングした後、エッチングする。最後に、レジスト層を除去し、光変調部２１を形成する。

【0039】

［本実施形態の磁壁移動型空間光変調器］
本実施形態の磁壁移動型空間光変調器は、本実施形態の磁壁移動型空間光変調素子を備えるが、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を備えていてもよい。

【0040】

図６に、本実施形態の磁壁移動型空間光変調素子の構造の一例を示す。磁壁移動型空間光変調素子３０は、磁壁移動型空間光変調素子１０、２０と同様に、光変調部３１と、第１磁化固定部３２と、第２磁化固定部３３と、を有する。このとき、第１磁化固定部３２は、光変調部３１の側から、第１強磁性層３２ａ、非磁性層３２ｂおよび第２強磁性層３２ｃが順次積層されている合成反強磁性体である。また、第２磁化固定部３３は、光変調部３１の側から、第１強磁性層３３ａ、非磁性層３３ｂおよび第２強磁性層３３ｃが順次積層されている合成反強磁性体である。具体的には、第１強磁性層３２ａの磁化が上向きとなっており、第２強磁性層３２ｃの磁化が下向きとなっている。また、第１強磁性層３３ａの磁化が下向きとなっており、第２強磁性層３３ｃの磁化が上向きとなっている。すなわち、第１強磁性層３２ａおよび第２強磁性層３２ｃは、反強磁性結合しており、第１強磁性層３３ａおよび第２強磁性層３３ｃは、反強磁性結合している。

【0041】

例えば、Ｃｏ膜、Ｒｕ膜およびＣｏ膜が順次積層されている合成反強磁性体においては、Ｒｕ膜の膜厚によって、強磁性結合と反強磁性結合を繰り返し、飽和磁界の大きさ（反強磁性結合エネルギー）が繰り返し変化し、Ｒｕ膜の膜厚が３ｎｍである場合の反強磁性結合エネルギーが５ｅｒｇ／ｃｍ^２となる（Ｓ．Ｓ．Ｐ．Ｐａｒｋｉｎ ｅｔ ａｌ．，Ｐｈｙｓ，Ｒｅｖ，Ｌｅｔｔ ６４，２３０４（１９９０）、Ｓ．Ｓ．Ｐ．Ｐａｒｋｉｎ，Ｐｈｙｓ，Ｒｅｖ，Ｌｅｔｔ ６７，３５９８（１９９１）参照）。

【0042】

磁壁移動型空間光変調素子３０は、磁壁移動型空間光変調素子２０と同様に、第１磁化固定部３２および第２磁化固定部３３を構成する材料は同一であるが、第１磁化固定部３２が延びている方向の長さは、第２磁化固定部３３が延びている方向の長さよりも長い。このため、第１強磁性層３２ａの保磁力は、第１強磁性層３３ａの保磁力よりも小さい。同様に、第２強磁性層３２ｃの保磁力は、第２強磁性層３３ｃの保磁力よりも小さい。

【0043】

第１強磁性層３２ａ、第１強磁性層３３ａ、第２強磁性層３２ｃおよび第２強磁性層３３ｃを構成する材料としては、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素子等の磁化固定部を構成する磁化を垂直方向に固定することが可能な強磁性材料を用いることができる。強磁性材料としては、例えば、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ等の遷移金属および遷移金属の合金等が挙げられる。遷移金属の合金としては、例えば、ＴｂＦｅ系合金、ＴｂＦｅＣｏ系合金、ＣｏＣｒ系合金、ＣｏＰｔ系合金、ＣｏＰｄ系合金、ＦｅＰｔ系合金が挙げられる。

【0044】

前述したように、第１強磁性層および第２強磁性層の間に非磁性層を挟むことにより、第１磁化固定部３２および第２磁化固定部３３を合成反強磁性体とすることが可能となる。このような非磁性層を構成する材料としては、Ｒｕが一般的に使用されるが、本実施形態においては、非磁性層３２ｂおよび非磁性層３３ｂを構成する材料として、Ｒｕの他に、Ｉｒ、Ｒｈ等の非磁性材料が使用される。

【0045】

図７に、磁壁移動型空間光変調素子３０の初期動作を示す。具体的には、まず、光変調部３１の保磁力（Ｈｃ０）、第１強磁性層３２ａ、第２強磁性層３２ｃの保磁力（Ｈｃ１１、Ｈｃ１２）、第１強磁性層３３ａ、第２強磁性層３３ｃの保磁力（Ｈｃ２１、Ｈｃ２２）、第１磁化固定部３２および第２磁化固定部３３のスピンフロップ磁界（ＨｃＳ）の間に、以下の大小関係を設計する。ここで、スピンフロップ磁界は、非磁性層を挟む第１強磁性層および第２強磁性層が反平行磁化状態を保つことができない磁界と定義する。すなわち、スピンフロップ磁界以上である外部磁界が印加されると、第１強磁性層および第２強磁性層は反強磁性結合しない。
Ｈｃ２１＞Ｈｃ１１、Ｈｃ２２＞Ｈｃ１２
Ｈｃ２１≧Ｈｃ２２、Ｈｃ１１≧Ｈｃ１２
ＨｃＳ＞Ｈｃ１１＞Ｈｃ０、ＨｃＳ＞Ｈｃ２１＞Ｈｃ０

【0046】

次に、上向きの外部磁界Ｈｘ１（Ｈｘ１≧ＨｃＳ）を印加すると、光変調部３１、第１強磁性層３２ａ、第２強磁性層３２ｃ、第１強磁性層３３ａおよび第２強磁性層３３ｃの磁化が上向きに反転する（図７（ａ）参照）。次に、下向きの外部磁界Ｈｘ２（Ｈｃ２１＞Ｈｘ２、Ｈｘ２＞Ｈｃ２２、Ｈｘ２＞Ｈｃ１１≧Ｈｃ１２、ＨｃＳ＞Ｈｘ２）を印加すると、スピンフロップ磁界ＨｃＳに比べて外部磁界Ｈｘ２が小さいため、第２強磁性層３３ｃの磁化が下向きに反転し、第２磁化固定部３３は、合成反強磁性体となる（図７（ｂ）参照）。このとき、第１強磁性層３３ａおよび第１強磁性層３３ａ上の光変調部３１以外（第１強磁性層３３ａ上以外の光変調部３１、第１強磁性層３２ａ、第２強磁性層３２ｃおよび第２強磁性層３３ｃ）の磁化が下向きに反転する。次に、外部磁界Ｈｘ２の印加を停止すると、第２強磁性層３２ｃの磁化が上向きに反転し、第１磁化固定部３２は、合成反強磁性体となる（図７（ｃ）参照）。このとき、磁壁移動型空間光変調素子２０とは異なり、第１磁化固定部３２、第２磁化固定部３３は、合成反強磁性体であるため、第１磁化固定部３２からは漏れ磁界がほとんど発生しない。その結果、光変調部３１の第１磁化固定部３３の側の端部が初期磁区３１ａとなる。また、光変調部３１にパルス電流を注入することにより、磁壁３１ｂを駆動すると、光変調部３１の第１磁化固定部３２の側の端部が第２磁区３１ｃとなる。このため、磁壁移動型空間光変調素子３０の開口率は、光変調領域３１ｄで決定されるが、第１磁化固定部３２、第２磁化固定部３３が合成反強磁性体である影響で漏れ磁界がほとんど発生しないため、光変調領域３１ｄが大きくなる。このため、磁壁移動型空間光変調素子３０は、駆動電流を大きくせずに、開口率を大きくすることができる。

【0047】

例えば、Ｈｃ１２＝１［ｋＯｅ］、Ｈｃ１１＝２［ｋＯｅ］、Ｈｃ２２＝１．５［ｋＯｅ］、Ｈｃ２１＝４［ｋＯｅ］、Ｈｃ０＝０．３［ｋＯｅ］、ＨｃＳ＝５［ｋＯｅ］、Ｈｘ１＝６［ｋＯｅ］、Ｈｘ２＝３［ｋＯｅ］とすることで、磁壁移動型空間光変調素子３０の初期動作が可能となる。

【0048】

このとき、第１強磁性層３２ａの厚さと飽和磁化との積は、第２強磁性層３２ｃの厚さと飽和磁化との積よりも大きく、第１強磁性層３３ａの厚さと飽和磁化との積は、第２強磁性層３３ｃの厚さと飽和磁化との積よりも大きい。これにより、磁壁移動型空間光変調素子３０の駆動電流を大きくせずに、磁壁移動型空間光変調素子３０の開口率を大きくすることができる。

【0049】

第２強磁性層３２ｃの厚さと飽和磁化との積に対する第１強磁性層３２ａの厚さと飽和磁化との積の比および第２強磁性層３３ｃの厚さと飽和磁化との積に対する第１強磁性層３３ａの厚さと飽和磁化との積の比は、それぞれ、１．２以上１．５以下であることが好ましい。第２強磁性層３２ｃの厚さと飽和磁化との積に対する第１強磁性層３２ａの厚さと飽和磁化との積の比が１．２未満であると、初期磁区３１ａの幅が大きくなるため、磁壁移動型空間光変調素子の開口率が小さくなり、１．５を超えると、磁壁移動型空間光変調素子の駆動電流が大きくなる。また、第２強磁性層３３ｃの厚さと飽和磁化との積に対する第１強磁性層３３ａの厚さと飽和磁化との積の比が１．２未満であると、第２磁区３１ｃの幅が大きくなるため、磁壁移動型空間光変調素子の開口率が小さくなり、１．５を超えると、磁壁移動型空間光変調素子の駆動電流が大きくなる。

【0050】

ここで、第１強磁性層３２ａおよび第２強磁性層３２ｃを構成する材料が同一である場合、第１強磁性層３２ａの厚さと飽和磁化との積に対する第２強磁性層３２ｃの厚さと飽和磁化との積の比は、第１強磁性層３２ａの厚さに対する第２強磁性層３２ｃの厚さの比となる。同様に、第１強磁性層３３ａおよび第２強磁性層３３ｃを構成する材料が同一である場合、第１強磁性層３３ａの厚さと飽和磁化との積に対する第２強磁性層３３ｃの厚さと飽和磁化との積の比は、第１強磁性層３３ａの厚さに対する第２強磁性層３３ｃの厚さの比である。

【0051】

第１磁化固定部３２のスピンフロップ磁界は、第１強磁性層３２ａの保磁力および第２強磁性層３２ｃの保磁力よりも大きく、第２磁化固定部３３のスピンフロップ磁界は、第１強磁性層３３ａの保磁力および第２強磁性層３３ｃの保磁力よりも大きい。これにより、第１強磁性層３２ａおよび第２強磁性層３２ｃが反強磁性結合し、第１強磁性層３３ａおよび第２強磁性層３２ｃが反強磁性結合する。

【0052】

なお、磁壁移動型空間光変調素子３０の形成方法としては、特に限定されないが、例えば、特許文献３に記載されている方法を用いることができる。具体的には、まず、Ｓｉバックプレーン上に形成された絶縁部材のＳｉＯ_２層に対して、第１磁化固定部３２および第２磁化固定部３３の形状に対応したレジストをパターニングした後、エッチングする。次に、Ｓｉバックプレーン上のエッチングされた領域に、第１強磁性層３２ａ、第１強磁性層３３ａ、非磁性層３２ｂ、非磁性層３３ｂ、第２強磁性層３２ｃおよび第２強磁性層３３ｃを成膜する。このとき、第１強磁性層３２ａおよび第２強磁性層３２ｃの間の保磁力差、第１強磁性層３３ａおよび第２強磁性層３３ｃの間の保磁力差を設計するために、厚さを調整する。次に、レジスト層を除去した後、光変調部３１を構成する材料を成膜する。次に、光変調部３１の形状に対応したレジストをパターニングした後、エッチングする。最後に、レジスト層を除去し、光変調部３１を形成する。このため、簡易なプロセスで、保磁力差を有する磁壁移動型空間光変調素子３０を形成することができる。

【0053】

ここで、磁壁移動型空間光変調素子２０の光変調領域および磁壁移動型空間光変調素子３０の光変調領域３１ｄを、計算機シミュレーションにより検証した。具体的には、磁性体の磁化の動的過程を表すＬＬＧ（Ｌａｎｄａｕ－Ｌｉｆｓｉｔｚ－Ｇｉｌｂｅｒｔ）方程式を用いて、磁壁電流駆動を計算した。このとき、メッシュサイズを２０ｎｍとした。ここで、ＬＬＧ方程式は、式

【0054】

【数1】

で表される。ここで、Ｍは、磁化［Ｔ］、Ｈｅｆｆは、有効磁界［Ａ／ｍ］、γは、磁気ジャイロ定数、αは、ダンピング定数、Ｐは、スピン分極率、ｇは、ランデのｇ因子、μ_Ｂは、ボーア磁子［Ｊ／Ｔ］、ｅは、電子の素電荷［Ｃ］、Ｍ_Ｓは、飽和磁化［Ｔ］、Ｊは、電流密度［Ａ／ｍ^２］である。また、Ｈ_ｅｆｆは、式

【0055】

【数2】

で表される。ここで、Ｅ_ｔｏｔは、全エネルギー、Ｅ_ａｎｉは、磁気異方性エネルギー、Ｅ_ｍａｇは、静磁エネルギー、Ｅ_ｅｘは、交換エネルギー、Ｅ_ｅｘｔは、ゼーマンエネルギーである。

【0056】

図８（ａ）および（ｂ）に、それぞれ磁壁移動型空間光変調素子２０および３０の計算モデルの図７（ａ）に対応する初期状態を示す。なお、本計算では、第２磁化固定部が形成されている光変調部の一方の端部で検証した。ここで、光変調部２１、３１、第２磁化固定部２３、第１強磁性層３３ａ、非磁性層３３ｂおよび第２強磁性層３３ｃの各方向のサイズは、以下の通りである。
光変調部２１、３１；ｘ方向：１７００［ｎｍ］、ｙ方向：２００［ｎｍ］、ｚ方向：１０［ｎｍ］
第２磁化固定部２３：ｘ方向：１００［ｎｍ］、ｙ方向：２００［ｎｍ］、ｚ方向：２０［ｎｍ］
第１強磁性層３３ａ、第２強磁性層３３ｃ：ｘ方向：１００［ｎｍ］、ｙ方向：２００［ｎｍ］、ｚ方向：１０［ｎｍ］
非磁性層３３ｂ：ｘ方向：１００［ｎｍ］、ｙ方向：２００［ｎｍ］、ｚ方向：１［ｎｍ］

【0057】

また、光変調部２１、３１、第２磁化固定部２３、第１強磁性層３３ａ、非磁性層３３ｂおよび第２強磁性層３３ｃの磁気特性のパラメータや構造は、実測と近い以下の値で計算した。
光変調部２１、３１の飽和磁化Ｍ_ｓ：０．０９２［Ｔ］
光変調部２１、３１の異方性磁界Ｈ_ｋ：２［ｋＯｅ］
光変調部２１、３１の交換結合定数Ａ：７．０×１０^－１２［Ｊ／ｍ］
第２磁化固定部２３の異方性磁界Ｈ_ｋ：１０［ｋＯｅ］
第２磁化固定部２３、第１強磁性層３３ａ、第２強磁性層３３ｃの飽和磁化Ｍ_ｓ：６［Ｔ］
第２磁化固定部２３、第１強磁性層３３ａ、第２強磁性層３３ｃの交換結合定数Ａ：１．０×１０^－１１［Ｊ／ｍ］
第１強磁性層３３ａの異方性磁界Ｈ_ｋ：４［ｋＯｅ］
第２強磁性層３３ｃの異方性磁界Ｈ_ｋ：１．５［ｋＯｅ］
非磁性層３３ｂの反強磁性結合エネルギー：５ｅｒｇ／ｃｍ^２

【0058】

本シミュレーションでは、光変調部２１、３１、第２磁化固定部２３、第１強磁性層３３ａおよび第２強磁性層３３ｃの保磁力を直接設定することができないが、保磁力は異方性磁界Ｈ_ｋと相関があるため、異方性磁界Ｈ_ｋを設定して計算した。このとき、光変調部２１、３１の保磁力を０．３［ｋＯｅ］、第２磁化固定部２３の保磁力を３［ｋＯｅ］、第１強磁性層３３ａの保磁力を４［ｋＯｅ］、第２強磁性層３３ｃの保磁力を１．５［ｋＯｅ］、第２磁化固定部３３のスピンフロップ磁界を５［ｋＯｅ］と想定した。

【0059】

図９および図１０に、磁壁移動型空間光変調素子３０の計算モデルによる初期動作の計算結果を示す。磁壁移動型空間光変調素子３０の初期動作は、前述した通り、第１強磁性層３２ａと第１強磁性層３３ａとの保磁力差を利用し、第１強磁性層３２ａと第１強磁性層３３ａが反平行になるように設定する。このとき、第１磁化固定部３２と第２磁化固定部３３は、左右反転対称な構造であるため（図７（ｃ）参照）、第２磁化固定部３３が形成されている光変調部３１の一方の端部で計算を実施した。

【0060】

まず、図７（ａ）に対応するように、初期状態の光変調部３１、第１強磁性層３３ａおよび第２強磁性層３３ｃの磁化を上向きに設定する（図９（ａ）参照）。このとき、第１強磁性層３３ａおよび第２強磁性層３３ｃの保磁力比が２：１である。次に、初期状態から時間が経過した後の平衡状態になると、第１強磁性層３３ａと、第２強磁性層３３ｃとの反強磁性結合が作用して、第２強磁性層３３ｃの磁化が下向きに反転する（図９（ｂ）参照）。このとき、第１強磁性層３３ａおよび第２強磁性層３３ｃの保磁力比が１：１である場合にも、同様に、第１強磁性層３３ａと、第２強磁性層３３ｃとの反強磁性結合が作用して、第２強磁性層３３ｃの磁化が下向きに反転する。

【0061】

一方、初期状態の光変調部３１および第２強磁性層３３ｃの磁化を上向きに設定するとともに、第１強磁性層３３ａの磁化を下向きに設定する（図１０（ａ）参照）。このとき、第１強磁性層３３ａおよび第２強磁性層３３ｃの保磁力比が２：１である。次に、初期状態から時間が経過した後の平衡状態になると、第１強磁性層３３ａと、光変調部３１との強磁性結合が作用して、光変調部３１の磁化が下向きに反転する（図１０（ｂ）参照）。このとき、第１強磁性層３３ａおよび第２強磁性層３３ｃの保磁力比が１：１である場合にも、同様に、第１強磁性層３３ａと、光変調部３１との強磁性結合が作用して、光変調部３１の磁化が下向きに反転する。

【0062】

この結果から、光変調部３１、第１強磁性層３３ａおよび第２強磁性層３３ｃにおいて、以下の保磁力差を設定することで、反強磁性結合により、第１強磁性層３３ａおよび第２強磁性層３３ｃの磁化を逆方向にすることが可能であり、強磁性結合により、第１強磁性層３３ａおよび第２強磁性層３３ｃの磁化を同一方向にすることが可能であることがわかる。
Ｈｃ２１≧Ｈｃ２２、ＨｃＳ＞Ｈｃ２１＞Ｈｃ０

【0063】

本計算では、保磁力比を設けた第１強磁性層３３ａおよび第２強磁性層３３ｃを簡易的に２：１および１：１に設定して計算した。本計算は、第１強磁性層３３ａの保磁力が第２強磁性層３３ｃの保磁力よりも大きい場合および第１強磁性層３３ａの保磁力が第２強磁性層３３ｃの保磁力と等しい場合を確認するための計算である。ここで、第１強磁性層３３ａおよび第２強磁性層３３ｃの保磁力比が１：１である場合は、第１強磁性層３３ａおよび第２強磁性層３３ｃを構成する材料を同一にすることができるため、磁壁移動型空間光変調素子３０を形成するプロセスがさらに簡易になる。

【0064】

なお、本計算は、第２磁化固定部３３のみに注目しているが、磁壁移動型空間光変調素子３０は左右反転対称な構造となっているため（図７（ｃ）参照）、以下の保磁力差を設定することで、第１磁化固定部３２において、第２磁化固定部３３の磁化の向きを逆にした構成を実現することができる。
Ｈｃ２１＞Ｈｃ１１、Ｈｃ２２＞Ｈｃ１２
Ｈｃ２１≧Ｈｃ２２、Ｈｃ１１≧Ｈｃ１２
ＨｃＳ＞Ｈｃ１１＞Ｈｃ０、ＨｃＳ＞Ｈｃ２１＞Ｈｃ０

【0065】

以上の結果に基づいて、以降の計算においては、図７（ｂ）に対応する状態を初期状態として計算を実施した。

【0066】

図１１（ａ）および（ｂ）に、それぞれ磁壁移動型空間光変調素子２０および３０の計算モデルの図７（ｂ）に対応する初期状態を示す。また、図１２（ａ）および（ｂ）に、それぞれ磁壁移動型空間光変調素子２０および３０の計算モデルによるｘ方向の位置に対する第２磁化固定部からの漏れ磁界のｚ成分の関係を示す。なお、漏れ磁界のｚ成分は、光変調部のｚ方向の中央において、ｙ方向に平均した値である。

【0067】

図１２（ａ）から、磁壁移動型空間光変調素子２０では、第２磁化固定部２３からの漏れ磁界のｚ成分は、第２磁化固定部２３が存在する領域でプラス（上向き）となっている一方、第２磁化固定部２３が存在する領域の右側でマイナス（下向き）となっており、光変調部２１に初期磁区が形成されることがわかる。第２磁化固定部２３からの漏れ磁界のｚ成分の絶対値は、第２磁化固定部２３から離れるにつれて緩やかに小さくなり、ゼロになる。このとき、第２磁化固定部２３からの漏れ磁界は、空間的に広がりをもつため、初期磁区の幅、すなわち、ｘ方向の長さは、７５０ｎｍ程度であった。

【0068】

一方、図１２（ｂ）から、磁壁移動型空間光変調素子３０では、磁壁移動型空間光変調素子２０と同様の傾向が見られるが、第２磁化固定部３３からの漏れ磁界のｚ成分の絶対値が小さくなっていることがわかる。この理由は、光変調部３１のｚ方向の中央に近い第１強磁性層３３ａの磁化が上向きとなり、光変調部３１のｚ方向の中央から遠い第２強磁性層３３ｃの磁化が下向きとなり、互いに打ち消しあうことにより、漏れ磁界が少なくなるためである。このとき、初期磁区の幅は、７３０ｎｍ程度であった。この理由は、初期磁区と隣接する光変調部３１の磁化の向きを揃えようとする交換結合の相互作用により、初期磁区の幅が大きくなったためであると考えられる。

【0069】

そこで、初期磁区の幅を小さくするために、第１強磁性層３３ａの厚さを１０ｎｍから２５ｎｍまで変化させて、計算を実施した。このとき、第２強磁性層３３ｃの厚さを１０ｎｍ（一定）とした。

【0070】

図１３に、磁壁移動型空間光変調素子３０の計算モデルによる第１強磁性層３３ａの厚さを変化させた場合のｘ方向の位置に対する第２磁化固定部３３からの漏れ磁界のｚ成分の関係を示す。また、図１４に、磁壁移動型空間光変調素子３０の計算モデルによる第１強磁性層３３ａの厚さに対する初期磁区の幅の関係を示す。

【0071】

図１３から、第１強磁性層３３ａの厚さが大きくなると、第２磁化固定部３３が存在する領域の右側における第２磁化固定部３３からの漏れ磁界のｚ成分の絶対値が大きくなることがわかる。また、図１４から、第１強磁性層３３ａの厚さが１２ｎｍ以上であると、初期磁区の幅が小さくなることがわかる。この理由は、第２磁化固定部３３が存在する領域の右側における漏れ磁界のｚ成分の絶対値が大きくなることで、初期磁区と隣接する光変調部３１の磁化の向きを揃えようとする交換結合の相互作用の影響が小さくなるためであると考えられる。

【0072】

次に、初期磁区が形成された光変調部３１にパルス電流を注入することによる磁壁電流駆動の計算を実施した。スピントランスファートルクによる磁壁電流駆動では、－ｙ方向にパルス電流を注入するため、電子が＋ｙ方向へ移動する。この現象を利用して、磁壁を駆動するのに必要な電流の最小値（以下、閾値電流という）を求めた。

【0073】

図１４に、磁壁移動型空間光変調素子３０の計算モデルによる第１強磁性層３３ａの厚さに対する閾値電流の関係を示す。

【0074】

図１４から、第１強磁性層３３ａの厚さが１５ｎｍ以下であると、閾値電流が小さくなることがわかる。この理由は、第１強磁性層３３ａの厚さが大きくなると、第１強磁性層３３ａからの漏れ磁界のｚ成分が大きくなり（図１３参照）、磁化が動きにくくなるためである。この結果から、第１強磁性層３３ａからの漏れ磁界のｚ成分が大きくなると、閾値電流が大きくなることがわかる。

【0075】

以上のことから、第２強磁性層３３ｃの厚さに対する第１強磁性層３３ａの厚さの比を１．２以上１．５以下に設計することが好ましいことがわかる。なお、第２強磁性層３３ｃの厚さに対する第１強磁性層３３ａの厚さの比を調整する代わりに、第１強磁性層３３ａおよび第２強磁性層３３ｃの組成等を調整することでも可能である。

【0076】

ここで、飽和磁化と厚さの積で磁気モーメントが決定されるため、第２強磁性層３３ｃの飽和磁化と厚さとの積に対する第１強磁性層３３ａの飽和磁化と厚さとの積の比が１．２以上１．５以下であることが好ましい。

【0077】

本計算では、第１磁化固定部３２と第２磁化固定部３３が左右反転対称な構造であるため、第２磁化固定部３３が形成されている光変調部３１の一方の端部で計算を実施したが、第１磁化固定部３２が形成されている光変調部３１の一方の端部においても、同様である。すなわち、第２強磁性層３２ｃの飽和磁化と厚さとの積に対する第１強磁性層３２ａの飽和磁化と厚さとの積の比が１．２以上１．５以下であることが好ましい。

【0078】

一般に、第１磁化固定部３２（第１強磁性層３２ａ、非磁性層３２ｂ、第２強磁性層３２ｃ）と、第２磁化固定部３３（第１強磁性層３３ａ、非磁性層３３ｂ、第２強磁性層３３ｃ）と、をそれぞれ形成すると、プロセス数が増大することに加え、位置合わせ精度が低下する。しかしながら、磁壁移動型空間光変調素子３０では、第１磁化固定部３２および第２磁化固定部３３は、ｙ方向の長さの差によって、保磁力差を設計することができる。これにより、簡易なプロセスで、磁壁移動型空間光変調素子３０の駆動電流を大きくせずに、磁壁移動型空間光変調素子３０の開口率を大きくすることが可能である。

【0079】

なお、磁壁移動型空間光変調素子３０を駆動する場合に、例えば、アクティブマトリクス駆動方式を使用する（例えば、Ａｏｓｈｉｍａ，Ｈ．Ｋｉｎｊｏ，Ｋ．Ｍａｃｈｉｄａ，Ｄ．Ｋａｔｏ，Ｋ．Ｋｕｇａ，Ｔ．Ｉｓｈｉｂａｓｈｉ ａｎｄ Ｈ．Ｋｉｋｕｃｈｉ：“Ａｃｔｉｖｅ Ｍａｔｒｉｘ ＭａｇｎｅｔｏＯｐｔｉｃａｌ Ｓｐａｔｉａｌ Ｌｉｇｈｔ Ｍｏｄｕｌａｔｏｒ ｆｏｒ Ｔｈｒｅｅ－Ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌ Ｈｏｌｏｇｒａｐｈｉｃ Ｄｉｓｐｌａｙ Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ，”Ｊ．Ｄｉｓｐｌａｙ Ｔｅｃｈ．，Ｖｏｌ．１２，Ｎｏ．１０，ｐｐ．１２１２－１２１７（２０１６）参照）。アクティブマトリクス駆動方式は、ＭＯＳＦＥＴの電流ＯＮ／ＯＦＦ比が、通常１０^９程度であり、選択した磁壁移動型空間光変調素子以外に流れる電流がほとんど無いため、トランジスタを用いて、磁壁移動型空間光変調素子のスイッチング動作を確実に実施することが可能である。アクティブマトリクス駆動方式では、画素の高密度化に伴って、１画素当たりに供給することが可能な駆動電流が小さくなる。また、画素ピッチが小さくなると、トランジスタのサイズが小さくなるため、画素に供給される駆動電流が小さくなる。このため、駆動電流を大きくせずに、開口率を大きくすることが可能な磁壁移動型空間光変調素子３０が有効である。

【0080】

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磁化固定部３２の長さを第２磁化固定部２２の長さよりも大きくする代わりに、第１磁化固定部３２の幅を第２磁化固定部２２の幅よりも大きくして、第１磁化固定部３２の保磁力を第２磁化固定部３３の保磁力よりも小さくしてもよい。

【符号の説明】

【0081】

１０、２０、３０ 磁壁移動型空間光変調素子
１１、２１、３１ 光変調部
１１ａ 初期磁区
１１ｂ 磁壁
１１ｃ 第２磁区
１１ｄ 光変調領域
１２、２２、３２ 第１磁化固定部
１３、２３、３３ 第２磁化固定部
３２ａ、３３ａ 第１強磁性層
３２ｂ、３３ｂ 非磁性層
３２ｃ、３３ｃ 第２強磁性層
１４ 非磁性層
２４ グランド電極
２５ ドレイン電極
２００ 磁壁移動型空間光変調器

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】