專利名稱：自旋器件、其驅(qū)動方法及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及通過向石墨烯傳遞自旋來實現(xiàn)功能的自旋器件。另外，本發(fā)明涉及該自旋器件的驅(qū)動方法及其制造方法。
背景技術(shù)：
由碳(C)構(gòu)成的物質(zhì)的結(jié)構(gòu)中，不僅有金剛石，而且還包括片材、納米管以及從碳納米角(horn)到C60富勒烯(fullerene)這樣的球體,非常的豐富多彩。進而其物性比形狀更加豐富多彩。這樣豐富的物性的多彩程度，推進了該物質(zhì)的應(yīng)用相關(guān)的精進的研究開發(fā)。碳薄膜是由碳構(gòu)成的物質(zhì)中的一種。其中，由一層或多層的，在層內(nèi)以sp2結(jié)合的碳原子層構(gòu)成的碳薄膜被稱為石墨烯。石墨烯是正在2004年實現(xiàn)了分離的物質(zhì)，作為二維系半金屬的特殊的物性逐漸得以明確(Science, vol.306, pp.666-669 (2004))。石墨烯具有特殊的能帶，其具有直線的能帶色散的π能帶在費米能級上交叉。因此，石墨烯被給予期待能夠具有硅(Si)的10倍以上的高的載體(電子和空穴)移動度。通過使用石墨烯，能夠?qū)崿F(xiàn)高速且低消耗的電子器件。并且，石墨烯中，關(guān)于其導(dǎo)電性具有基于形狀的效果。在日本特開2009-182173號公報的公開中，發(fā)現(xiàn)了通過使與載體的行進方向垂直的方向的石墨烯的寬度為幾納米至幾十納米，能夠在具有該寬度的區(qū)間的石墨烯關(guān)進一維的量子的效應(yīng)，基于該效應(yīng)，該區(qū)間的石墨烯能夠作為具有子eV (sub-eV)到幾eV程度的能隙的半導(dǎo)體利用。石墨烯作為自旋器件的使用也受到期待。在電子的自旋用于載體的自旋器件中，期待傳送自旋(自旋流是流動的)的介質(zhì)(溝道)中的自旋散射小。自旋散射的主要原因的自旋軌道相互作用，依賴于原子序數(shù)的大小。石墨烯中產(chǎn)生的自旋散射，與Si和砷化鎵這樣的材料中產(chǎn)生的自旋散射相比是極小的。在Advanced Functional Materials, vol.19,PP.3711-3716(2009)中，公開有使用石墨烯的自旋器件的一例。先行技術(shù)文獻專利文獻專利文獻1:日本特開2009-182173號公報非專利文獻非專利文獻IScience, vol.306, pp.666-669 (2004)非專利文獻2Advanced Functional Materials, vol.19, pp.3711-3716 (2009)

發(fā)明內(nèi)容
發(fā)明要解決的課題本發(fā)明的目的為提供一種使用石墨烯的自旋器件，其與現(xiàn)有技術(shù)相比自旋流的傳送效率和檢測靈敏度高，且高密度化。用于解決課題的方法本發(fā)明的自旋器件包括:石墨烯；以在與上述石墨烯電連接的狀態(tài)下夾持該石墨烯的方式配置的第一鐵磁性(強磁性)電極和第二電極；在離開上述第一鐵磁性電極和上述第二電極的位置，配置有以在與上述石墨烯電連接的狀態(tài)下且夾持該石墨烯的方式配置的第三鐵磁性電極和第四電極；對夾持上述石墨烯的上述第一鐵磁性電極和上述第二電極間施加電流的電流施加機構(gòu)；和電壓信號檢測機構(gòu),其將通過施加上述電流而在上述石墨烯中的被夾持于上述第三鐵磁性電極和上述第四電極的部分產(chǎn)生的自旋累積信息，經(jīng)由該第三鐵磁性電極和該第四電極而作為電壓信號檢測出。上述第一鐵磁性電極和上述第三鐵磁性電極配置于上述石墨烯的相同面上。上述第二電極和上述第四電極為非磁性電極或鐵磁性電極。發(fā)明效果根據(jù)本發(fā)明，能夠得到一種使用石墨烯的自旋器件，其與現(xiàn)有技術(shù)相比自旋流的傳送效率和檢測靈敏度高且高密度化。


圖1是表示本發(fā)明的自旋器件的一例的示意性的立體圖。圖2A是表示圖1所示的自旋器件的截面的示意性的圖。圖2B是表示如圖2A所示的截面中的電流的分布和自旋流的分布的示意圖。圖3是表示圖1所示的自旋器件的上表面的示意性的俯視圖。圖4是表不本發(fā)明的自旋器件的另外一例的不意性的俯視圖。圖5是表示本發(fā)明的自旋器件的再另外一例的示意性的俯視圖。圖6是表示本發(fā)明的自旋器件的另外的又一例的示意性的俯視圖。圖7是表示從石墨烯的相反一側(cè)的面觀察圖6所示的自旋器件的示意性的俯視圖。圖8是表示本發(fā)明的自旋器件的與上述不同的另外一例的示意性的俯視圖。圖9是表示圖6所示的自旋器件的截面的示意性的圖。圖10是表示圖6所示的自旋器件的驅(qū)動方法的一例對應(yīng)的流程的圖。圖11是表示圖8所示的自旋器件的驅(qū)動方法的一例對應(yīng)的流程的圖。圖12是表示本發(fā)明的自旋器件的與上述不同的另外一例的示意性的俯視圖。圖13是表示圖12所示的自旋器件的驅(qū)動方法的一例對應(yīng)的流程的圖。圖14是表示本發(fā)明的自旋器件的與上述不同的另外一例的示意性的俯視圖。圖15是表示本發(fā)明的自旋器件的與上述不同的另外一例的示意性的俯視圖。圖16是表示本發(fā)明的自旋器件的與上述不同的另外一例的示意性的俯視圖。圖17是表示應(yīng)用了圖16所示的自旋器件的磁傳感器的一個例子的示意性的圖。圖18是表示本發(fā)明的自旋器件的與上述不同的另外一例的示意性的圖。圖19A是表示本發(fā)明的自旋器件的制造方法的一例的示意性的截面圖。圖19B是表示本發(fā)明的自旋器件的制造方法的一例的示意性的截面圖。圖19C是表示本發(fā)明的自旋器件的制造方法的一例的示意性的截面圖。圖20A是表示本發(fā)明的自旋器件的制造方法的一例的示意性的截面圖。圖20B是表示本發(fā)明的自旋器件的制造方法的一例的示意性的截面圖。圖20C是表示本發(fā)明的自旋器件的制造方法的一例的示意性的截面圖。
圖21是表示本發(fā)明的自旋器件的與上述不同的另外一例的示意性的截面圖。圖22是表示現(xiàn)有技術(shù)的自旋器件的一例及其動作的示意性的俯視圖。圖23A是表示現(xiàn)有技術(shù)的圖22所示的自旋器件的截面的示意性的圖。圖23B是表示如圖23A所示的截面中的電流的分布和自旋流的分布的示意圖。
具體實施例方式本發(fā)明的第一方面提供一種自旋器件，其包括:石墨烯；以在與上述石墨烯電連接的狀態(tài)下夾持該石墨烯的方式配置的第一鐵磁性電極和第二電極；在離開上述第一鐵磁性電極和上述第二電極的位置，配置有以在與上述石墨烯電連接的狀態(tài)下夾持該石墨烯的方式配置的第三鐵磁性電極和第四電極；對夾持上述石墨烯的上述第一鐵磁性電極與上述第二電極間施加電流的電流施加機構(gòu)；和電壓信號檢測機構(gòu)，其將通過施加上述電流而在上述石墨烯中的被夾持于上述第三鐵磁性電極和上述第四電極的部分產(chǎn)生的自旋累積信息，經(jīng)由該第三鐵磁性電極和該第四電極作為電壓信號檢測出，其中上述第一鐵磁性電極和上述第三鐵磁性電極配置于上述石墨烯的相同面上，上述第二電極和上述第四電極為非磁性電極或鐵磁性電極。第二方面在第一方面的基礎(chǔ)上，提供一種自旋器件，其中上述第二電極和上述第四電極為非磁性電極。第二方面在第一方面或第二方面的基礎(chǔ)上，提供一種自旋器件，其中上述石墨烯從與該石墨烯的主面垂直的方向觀察具有網(wǎng)的形狀，在上述網(wǎng)的網(wǎng)格點，配置有上述第一鐵磁性電極和上述第二電極，在通過向該第一鐵磁性電極與該第二電極之間施加上述電流而產(chǎn)生的自旋累積的范圍內(nèi)存在的其他的2個以上的網(wǎng)格點，分別配置有上述第三鐵磁性電極和上述第四電極。第四方面在第一方面至第三方面中任一方面的基礎(chǔ)上，提供一種自旋器件，其中具有配置有上述第一鐵磁性電極、上述第二電極、上述第三鐵磁性電極和上述第四電極的、2個以上的上述石墨烯層疊的結(jié)構(gòu)，上述電流施加機構(gòu)具有對于配置于不同的、上述石墨烯的上述第一鐵磁性電極和上述第二電極的2個以上的電極對，一并施加上述電流的電路。第五方面在第一方面至第四方面中任一方面的基礎(chǔ)上，提供一種自旋器件，其中具有配置有上述第一鐵磁性電極、上述第二電極、上述第三鐵磁性電極和上述第四電極的、2個以上的上述石墨烯層疊的結(jié)構(gòu)，上述電壓信號檢測機構(gòu)具有經(jīng)由配置于不同的上述石墨烯的、上述第三鐵磁性電極和上述第四電極的2個以上的電極對，一并檢測在被上述石墨烯中的上述電極對夾持的部分產(chǎn)生的上述自旋累積信息的電路。第六方面在第一方面至第五方面中任一方面的基礎(chǔ)上，提供一種自旋器件，其中上述第一鐵磁性電極具有隧道絕緣層和鐵磁性層，上述隧道絕緣層與上述石墨烯接觸。第七方面在第一方面至第五方面中任一方面的基礎(chǔ)上，提供一種自旋器件，其中上述第一鐵磁性電極具有巨磁阻效應(yīng)(GMR)結(jié)構(gòu)。第八方面在第一方面至第五方面中任一方面的基礎(chǔ)上，提供一種自旋器件，其中上述第一鐵磁性電極具有隧道磁阻效應(yīng)(TMR)結(jié)構(gòu)。第九方面提供一種自旋器件的驅(qū)動方法，其為第一方面至第八方面中任一方面所提供的自旋器件的驅(qū)動方法，其中通過上述電流施加機構(gòu)，對夾持上述石墨烯的上述第一鐵磁性電極與上述第二電極之間施加電流，將通過施加上述電流而在上述石墨烯中的被夾持于上述第三鐵磁性電極和上述第四電極的部分產(chǎn)生的自旋累積信息，通過上述電壓信號檢測機構(gòu)，經(jīng)由該第三鐵磁性電極和該第四電極作為電壓信號檢測出。第十方面在第九方面的基礎(chǔ)上，提供一種自旋器件的驅(qū)動方法，其中在上述石墨烯，配置有上述第三鐵磁性電極和上述第四電極的2個以上的電極對，將通過上述電流的施加而在上述石墨烯中的被夾持于上述2個以上的電極對的部分產(chǎn)生的各個自旋累積信息，通過上述電壓信號檢測機構(gòu)，按順序或一并檢測出。第十一方面在第九方面或第十方面的基礎(chǔ)上，提供一種自旋器件的驅(qū)動方法，在上述石墨烯，配置有上述第三鐵磁性電極和上述第四電極的2個以上的電極對，將通過上述電流的施加而在上述石墨烯中的被夾持于至少一個上述電極對的部分產(chǎn)生的自旋累積信息，通過上述電壓信號檢測機構(gòu)，作為上述電壓信號檢測出，根據(jù)上述檢測出的電壓信號，對以后的信號處理進行切換。第十二方面在第九方面至第十一方面中任一方面的基礎(chǔ)上，提供一種自旋器件的驅(qū)動方法，其中上述第一鐵磁性電極具有巨磁阻效應(yīng)結(jié)構(gòu)(GMR結(jié)構(gòu))或隧道磁阻效應(yīng)結(jié)構(gòu)(TMR結(jié)構(gòu))，在上述石墨烯，配置有上述第三鐵磁性電極和上述第四電極的2個以上的電極對，將上述第一鐵磁性電極的磁化狀態(tài)，通過基于上述GMR結(jié)構(gòu)或上述TMR結(jié)構(gòu)的磁阻效應(yīng)讀出，根據(jù)上述讀出的上述第一鐵磁性電極的磁化狀態(tài)，保持該第一鐵磁性電極的磁化狀態(tài)，或通過對該第一鐵磁性電極與上述第二電極之間施加切換電流而使該第一鐵磁性電極的磁化狀態(tài)改變，通過上述電流施加機構(gòu)，對夾持上述石墨烯的上述第一鐵磁性電極與上述第二電極之間施加電流，將通過上述電流的施加而在上述石墨烯中的被夾持于上述2個以上的電極對的部分產(chǎn)生的各個自旋累積信息，通過上述電壓信號檢測機構(gòu)，按順序或一并檢測出。第十三方面提供一種自旋器件的制造方法，其為第一方面至第八方面中任一方面所提供的自旋器件的制造方法，其中在相互分離配置的上述第一鐵磁性電極和上述第三鐵磁性電極之上，以與上述鐵磁性電極雙方電連接的方式配置上述石墨烯，在上述配置的石墨烯之上，以上述第二電極與上述第一鐵磁性電極一起夾持上述石墨烯的方式，且以上述第四電極與上述第三鐵磁性電極一起夾持上述石墨烯的方式，形成與上述石墨烯電連接的上述第二電極和上述第四電極。第十四方面在第十三方面的基礎(chǔ)上，提供一種自旋器件的制造方法，其中上述第二電極和上述第四電極為鐵磁性電極，在配置于上述第一鐵磁性電極和上述第三鐵磁性電極之上的上述石墨烯中的、上述第一鐵磁性電極和上述第三鐵磁性電極一側(cè)的面的相反側(cè)的面，預(yù)先形成有鐵磁性體層，通過上述鐵磁性體層的微細加工形成上述第二電極和上述第四電極。第十五方面提供一種自旋器件的制造方法，其為第一方面至第八方面中任一方面所提供的自旋器件的制造方法，其中在相互分離配置的上述第二電極和上述第四電極之上，以與上述電極雙方電連接的方式配置上述石墨烯，在上述配置的石墨烯之上，以上述第一鐵磁性電極與上述第二電極一起夾持上述石墨烯的方式，且以上述第三鐵磁性電極與上述第四電極一起夾持上述石墨烯的方式，形成與上述石墨烯電連接的上述第一鐵磁性電極和上述第三鐵磁性電極。
第十六方面在第十五方面的基礎(chǔ)上，提供一種自旋器件的制造方法，其中在配置于上述第二電極和上述第四電極之上的上述石墨烯中的、上述第二電極和上述第四電極一側(cè)的面的相反側(cè)的面，預(yù)先形成有鐵磁性體層，通過上述鐵磁性體層的微細加工形成上述第一鐵磁性電極和上述第三鐵磁性電極。以下，針對具體的實施方式進行說明。本發(fā)明不限定于下面的具體的實施方式。使由鐵磁性體構(gòu)成的電極(鐵磁性電極)與石墨烯接觸，將電流經(jīng)由該鐵磁性電極施加至石墨烯，由此能夠在石墨烯產(chǎn)生自旋累積。鐵磁性體中包含的自旋的數(shù)量，因該自旋的方向(向上/上或下/向下)而不同。即，鐵磁性體是極化的。在以這樣的鐵磁性體作為電極而對石墨烯施加電流時，反映鐵磁性體內(nèi)的自旋的方向的偏向的自旋(以下簡稱為“自旋”)注入石墨烯，該自旋的流(自旋流)在石墨烯面內(nèi)擴散。因該自旋流的擴散而產(chǎn)生的、石墨烯中的該自旋的累積(蓄積)被稱為“自旋累積(自旋存儲)”。自旋被累積的程度，在自旋被注入石墨烯的部分高，隨著離開該部分而變低。即，在該部分自旋濃度高，隨著離開該部分而自旋濃度降低。自旋流也是由被累積的自旋濃度的傾斜程度而被驅(qū)動的自旋的流動。通過檢測石墨烯中的這樣的自旋累積的信息(自旋累積信息)，作為傳送自旋的載體的自旋器件得以實現(xiàn)。在此基礎(chǔ)上，在石墨烯產(chǎn)生的自旋散射極小，石墨烯的自旋弛豫長是幾微米級的較長的長度，所以通過使用石墨烯作為自旋的傳送介質(zhì)，能夠?qū)崿F(xiàn)廣泛圍的自旋累積，且能夠?qū)崿F(xiàn)傳送效率高并在室溫工作的自旋器件。另一方面，在現(xiàn)有技術(shù)中的電子器件中使用的Si和砷化鎵這樣的材料的自旋弛豫長，因該材料所示的大的自旋軌道相互作用而較短。因此，即使使用這些構(gòu)建自旋器件，自旋的傳遞效率低，只能期待在低溫下的動作。使用石墨烯的自旋器件首先在這一點上就是有利的。進而，自旋流是表示角運動量的自旋的流動,所以是包含二階的時間微分的量,在原理上不存在能量散逸。因此，作為傳送載體，僅利用不伴隨電流的自旋流(純自旋流)的能動器件，其非常低的消耗電力下的動作受到期待。在Advanced Functional Materials, vol.19, pp.3711-3716 (2009)中公開的、使用石墨烯的自旋器件的結(jié)構(gòu)和該器件中的自旋累積的狀態(tài)如圖22所示。圖22所示的自旋器件300具有:石墨烯51、鐵磁性電極52、鐵磁性電極53、非磁性電極54和非磁性電極55。各電極52 55均為矩形，以其長邊方向相互平行的方式，在石墨烯51的相同面上配置。在鐵磁性電極52和非磁性電極54,作為電流施加機構(gòu)的一部分,連接有電流源58。在鐵磁性電極53和非磁性電極55，作為電壓檢測機構(gòu)的一部分，連接有電壓檢測裝置59。在圖22中，石墨烯51的面(主面)為X-Y平面。與紙面垂直的方向為Z軸方向。這樣2個鐵磁性電極和2個非磁性電極配置于相同面上的結(jié)構(gòu)，也采用于使用石墨烯之外的Si或砷化鎵的現(xiàn)有技術(shù)中的自旋器件。對自旋器件300的動作進行說明。使用電流源58，在鐵磁性電極52與非磁性電極54之間施加電流61。電流61，在鐵磁性電極52與非磁性電極54之間的石墨烯51面內(nèi)流動。從石墨烯51與鐵磁性電極52的接合部注入至石墨烯51的自旋(反映構(gòu)成鐵磁性電極52的鐵磁性體的極化的自旋)，從該接合部向石墨烯51面內(nèi)擴散，在自旋累積區(qū)域62產(chǎn)生自旋累積。從另一個觀點來看，通過向石墨烯51面內(nèi)的電流61的施加，在石墨烯51的自旋累積區(qū)域62流過自旋流。以位于鐵磁性電極52與非磁性電極54之間的部分為代表,在石墨烯51中的鐵磁性電極52和非磁性電極54的附近的區(qū)域(電流分布區(qū)域63)，通過電流61的施加，除自旋流以外也流過電流。自旋累積區(qū)域62與電流分布區(qū)域63較大地重復(fù)。在該石墨烯51面內(nèi)流動的電流，對于僅針對流過電流分布區(qū)域63的自旋流的檢測(電流分布區(qū)域63的自旋累積信息的檢測)是阻礙的。這是因為通過電流產(chǎn)生的種種電磁效應(yīng)與自旋流的分離是困難的。在自旋器件300，在自旋累積區(qū)域62中的電流分布區(qū)域63之外的區(qū)域內(nèi)，設(shè)置有檢測自旋流(自旋累積信息)的自旋檢測部。自旋檢測部包括鐵磁性電極53和非磁性電極55。石墨烯51中的鐵磁性電極53附近的自旋流，通過電壓檢測裝置59，作為與反映該自旋流的鐵磁性電極53的磁化狀態(tài)對應(yīng)的鐵磁性電極53和非磁性電極55之間的電壓的信號被檢測出。該電壓信號也是自旋流(自旋累積)與鐵磁性電極53內(nèi)的自旋之間作用的磁阻變化的信號。這樣，在與通過電流的施加注入自旋的區(qū)域分離的區(qū)域，檢測產(chǎn)生的自旋流的方法稱作非局部檢測方法。但是，在自旋器件300中，為了自旋的注入而在石墨烯51的面內(nèi)方向施加電流61，所以高靈敏度的自旋流的檢測是困難的。在圖23A表示自旋器件300中的Y-Z平面的截面。在圖23B示意性地表示該截面中的電流(Je)的分布和自旋流(Js)的分布的示意圖。自旋器件300中，通過向石墨烯51的面內(nèi)方向的電流的施加，鐵磁性電極52與非磁性電極54之間的大的電流分布得以擴展。另一方面，如圖23B所示，自旋流(Js)的分布(自旋累積的程度)以鐵磁性電極52為中心(以圖23B的橫軸O的位置為中心)，隨著距離該電極的距離L的增加而緩和減少。因此，為了提高自旋流的檢測靈敏度，期望將構(gòu)成自旋檢測部的鐵磁性電極53和非磁性電極55盡可能地與鐵磁性電極52接近地配置。但是，自旋器件300中，電流61流動的區(qū)域(圖23A中為鐵磁性電極52的右側(cè)的區(qū)域)中不能夠僅對自旋流進行檢測。這是由于因電流61的施加而使電化學勢產(chǎn)生傾斜，向鐵磁性體52的電流施加引起各向異性磁阻效應(yīng)這樣的信號產(chǎn)生。不僅如此，在自旋器件300，通過在石墨烯51的面內(nèi)施加電流61，對于石墨烯51中的未流動電流的區(qū)域，也因電流61而泄漏出電場分布。因此，只能進行受到上述泄露出的電場分布的影響的檢測，或者避免這樣的檢測，需要在電場分布泄漏的范圍外，即需要在自旋流降低(自旋累積的程度低)的、離開鐵磁性電極52的區(qū)域配置自旋檢測部。這樣的事實，使得自旋器件300中的高靈敏度的自旋流檢測變得困難。這樣的困難隨著自旋器件的微細化而成為更深刻的問題。這是因為，隨著微細化，鐵磁性電極52、53間的距離變小，石墨烯51中的電流施加區(qū)域與自旋流檢測區(qū)域的分離在物理上將變得困難。進而，在自旋器件300中，在石墨烯51的相同面上至少配置4個電極，作為自旋器件的最小單位所需的面積擴大。因此高密度化(高集成化)是困難的。本發(fā)明的自旋器件的一例如圖1所示。在圖1中表示的自旋器件10中，具有石墨烯1、第一鐵磁性電極2、第二電極4、第三鐵磁性電極3、第四電極5、電流施加機構(gòu)和電壓信號檢測機構(gòu)。石墨烯I可以是由在層內(nèi)以Sp2結(jié)合的I層的碳原子層構(gòu)成的單層石墨烯，也可以是由多層的該碳原子層構(gòu)成的多層石墨烯。在圖1中，石墨烯I的面(主面)為X-Y平面。與該面垂直的方向為Z軸方向。
在石墨烯I的下表面，第一鐵磁性電極2和第三鐵磁性電極3相互分離配置。在石墨烯I的上表面，第二電極4和第四電極5相互分離配置。第一鐵磁性電極2和第二電極4，配置成分別與石墨烯I電連接的狀態(tài)夾持石墨烯I。在第一鐵磁性電極2和第二電極4，連接有作為電流施加機構(gòu)的一部分的電流源8。通過電流源8，夾持石墨烯I的第一鐵磁性電極2與第二電極4之間施加電流11，由此在石墨烯I注入自旋(反映構(gòu)成第一鐵磁性電極2的鐵磁性體的極化的自旋)。第一鐵磁性電極2和第二電極4的電極對(pair)作為對石墨烯I的自旋注入源6起作用。第三鐵磁性電極3和第四電極5，配置成分別與石墨烯I電連接的狀態(tài)夾持石墨烯
I。在第三鐵磁性電極3和第四電極5，連接有作為電壓信號檢測機構(gòu)的一部分的電壓檢測裝置9。第三鐵磁性電極3和第四電極5的電極對，與作為第一鐵磁性電極2和第二電極4的電極對的自旋注入源6分離配置。第三鐵磁性電極3和第四電極5的電極對，作為對石墨烯I中的配置有該電極對的部分的自旋流進行檢測(對該部分產(chǎn)生的自旋累積信息進行檢測)的自旋檢測部7起作用。在自旋器件10中，將用于自旋注入的電流11施加至石墨烯I的Z軸方向(厚度方向)。如圖1所示的例子中，可以是從第一鐵磁性電極2至第二電極4的方向的電流，也可以是反方向的、即從第二電極4至第一鐵磁性電極2的方向的電流。不管在哪種情況下，都對石墨烯I注入自旋。從石墨烯I與第一鐵磁性電極2的接合部注入至石墨烯I的自旋，從該接合部向石墨烯I面內(nèi)擴散，以該接合部為中心產(chǎn)生自旋累積。從其他觀點來看，通過電流11的施力口，以上述接合部為中心在石墨烯I面內(nèi)，由自旋濃度的傾斜程度驅(qū)動的自旋流流動。由于電流11為Z軸方向(石墨烯I的厚度方向)的電流，所以此時流動的自旋流是不伴隨電流的純自旋流。即，自旋器件10中，使之成為傳輸純自旋流的載體的信號傳輸是可能的，以非常低的消耗電力進行的驅(qū)動受到期待。在圖2A表示自旋器件10中的Y-Z平面的截面。在圖2B示意性地表示該截面中的電流(Je)的分布和自旋流(Js)的分布。如圖2B所示，在自旋器件10中，以第一鐵磁性電極2和第二電極4的電極對為中心，不伴隨電流的純自旋流在石墨烯I內(nèi)擴散。因此，如從Z軸方向觀察自旋器件10的圖3中所示，通過電流11的施加，即使通過在以離子注入源6為中心在石墨烯I面內(nèi)擴展的自旋累積區(qū)域12的任一個中配置的第三鐵磁性電極3和第四電極5的電極對(自旋檢測部7 )，也能夠檢測出因電流11的施加而產(chǎn)生的自旋流(檢測出自旋累積信息)。在自旋器件10中，關(guān)于電流在石墨烯面內(nèi)流動的自旋器件300中被要求的自旋檢測部7的配置的限制不再存在，能夠進行高靈敏度的自旋流檢測。另外，在自旋器件10中，與石墨烯I面垂直的電流流過，所以能夠進行石墨烯I中的電流施加區(qū)域與純自旋流檢測區(qū)域的分離，對于低噪聲化、檢測靈敏度的提高及自旋器件的微細化和高密度化都是非常有利的。不僅如此，在自旋器件10中，構(gòu)成自旋注入源6和自旋檢測部7的電極，以夾持石墨烯I的方式分散于石墨烯I的兩個面配置。因此，作為自旋器件的最小單位所需的面積變小，也能夠進行依從所采用的微細標準的最小面積的最小單位的形成。這一事實對于器件的高密度化(高集成化)是有利的。另外，如后面所敘述的，對于器件的層疊化(高集成化)也是有利的。利用了該優(yōu)點的自旋器件，例如為利用了鐵磁性體的非易失記錄性的高密度且高集成的非易失性存儲器和開關(guān)元件。通過電流11的施加而在石墨烯I面內(nèi)生成的自旋累積的信息，經(jīng)由配置在自旋累積區(qū)域12內(nèi)的自旋檢測部7，由電壓信號檢測機構(gòu)作為電壓信號被檢測出。檢測出的電壓信號，是與在石墨烯I中的自旋檢測部7產(chǎn)生的(在被夾持于第三鐵磁性電極3和第四電極5的部分產(chǎn)生)的自旋累積信息對應(yīng)的電壓信號。具體而言，通過電壓檢測裝置9，對與反映石墨烯I面內(nèi)的自旋流(自旋累積)的第三鐵磁性電極3的磁化狀態(tài)對應(yīng)的第三鐵磁性電極3和第四電極5之間的電壓進行檢測。該電壓信號也是作用于自旋流與第三鐵磁性電極3內(nèi)的自旋之間的磁阻變化的信號。通過自旋檢測部7檢測出的電壓信號，根據(jù)石墨烯I中的自旋檢測部7所接觸的部分的自旋累積量而變化。自旋器件10中，第一鐵磁性電極2、第二電極4、第三電極的鐵磁性電極3和第四電極5都至少以與石墨烯I電連接的狀態(tài)配置即可。在圖1所示的例子中，這些各個電極都與石墨烯I的表面接觸地配置。第一鐵磁性電極2和第二電極4的電極對的結(jié)構(gòu)，只要能夠在石墨烯I的厚度方向施加電流11、能夠?qū)κ㊣內(nèi)注入自旋即可，沒有其他的限定。例如，第二電極4，可以是由非磁性體構(gòu)成的非磁性電極，也可以是由鐵磁性體構(gòu)成的鐵磁性電極。第一鐵磁性電極I和第二電極4，如圖1和圖2A的例子所示，優(yōu)選在從與石墨烯I的表面垂直的方向觀察時，與石墨烯I接觸的部分為相同的形狀，進一步優(yōu)選為以該部分盡可能重復(fù)的方式進行配置。只要對石墨烯I的厚度方向施加電流11，就能夠避免在自旋器件300觀察到的自旋累積區(qū)域62與電流分布區(qū)域63的較大的重復(fù)，所以雖然電流11的一部分在石墨烯I面內(nèi)泄漏的情況是允許的，但通過這樣的第一鐵磁性電極2和第二電極4的結(jié)構(gòu)能夠抑制該泄漏。從另一個角度而言，能夠根據(jù)作為自旋器件10能夠允許的該泄漏的程度，對第一鐵磁性電極2和第二電極4的形狀和配置進行調(diào)整、選擇。第三鐵磁性電極3和第四電極5的電極對的結(jié)構(gòu)，只要能夠檢測出與石墨烯I的自旋累積信息對應(yīng)的電壓信號即可，沒有其他的限定。例如，第四電極5，可以是由非磁性體構(gòu)成的非磁性電極，也可以是由鐵磁性體構(gòu)成的鐵磁性電極。第三鐵磁性電極3和第四電極5，如圖1和圖2A的例子所示，優(yōu)選在從與石墨烯I的表面垂直的方向觀察時，與石墨烯I接觸的部分為相同的形狀，進一步優(yōu)選為以該部分盡可能重復(fù)的方式進行配置。由此，作為自旋檢測部7的效率能夠得以提高。第二電極4和第四電極5，例如均為非磁性電極。也可以一個是非磁性電極而另一個是鐵磁性電極。電流施加機構(gòu)的結(jié)構(gòu)，只要能夠?qū)Φ谝昏F磁性電極2與第二電極4之間施加電流11即可，沒有其他的限定。電流施加機構(gòu)，例如具有將電流源8及電流源8與第一鐵磁性電極2和第二電極4連接的電路。電壓信號檢測機構(gòu)的結(jié)構(gòu)，只要能夠經(jīng)由第三鐵磁性電極3和電極5而檢測出上述電壓信號即可，沒有其他的限定。電壓信號檢測機構(gòu)，例如具有將電壓檢測裝置9及該裝置9與第三鐵磁性電極3和第四電極5連接的電路。如圖1所示的例子中，第一鐵磁性電極2和第三鐵磁性電極3配置在石墨烯I中的相同面上，第二電極4和第四電極5配置在與該面相反的一側(cè)的相同面上。與此不同，在第一鐵磁性電極2和第四電極5配置在石墨烯I中的相同面上，第三鐵磁性電極3和第二電極4配置在與該面相反的一側(cè)的相同面上的情況下，也能夠得到同樣的自旋器件。自旋器件10的自旋累積區(qū)域12以自旋注入源6為中心在石墨烯I面內(nèi)各向同性地擴展。該擴展不受用于自旋注入的電流11的影響。因此，對該器件10中的自旋檢測部7的配置沒有限制。利用該幾何學上的高自由度，可以對I個自旋注入源6配置2個以上的自旋檢測部7。在這種情況下，能夠構(gòu)建更高靈敏度的自旋器件。另外，自旋器件的應(yīng)用的自由度增加。例如，能夠構(gòu)建將在空間上調(diào)制后的外部磁場的分布作為石墨烯面內(nèi)的自旋流的調(diào)制檢測出的磁傳感器。自旋檢測部7的形狀不同的本發(fā)明自旋器件的一例如圖4所示。在圖4所示的自旋器件中，在離開自旋注入源6的位置，設(shè)置有環(huán)狀的自旋檢測部7以包圍自旋注入源6。自旋檢測部7的環(huán)，整整一周配置在距自旋注入源6等距離的位置且在來自自旋注入源6的自旋累積區(qū)域12內(nèi)。雖然圖4中并未圖示，但以夾著石墨烯I與第二電極4相對的方式配置第一鐵磁性電極2，以夾著石墨烯I與第四電極5相對的方式配置第三鐵磁性電極3。這樣的自旋檢測部7的采用和配置，是將電極分散在石墨烯的兩個面才能夠?qū)崿F(xiàn)的。在圖4所示的實施方式中，檢測自旋累積區(qū)域12的自旋累積信息的電極面積較大。因此，作為自旋器件的靈敏度進一步提高。石墨烯I的形狀不同的本發(fā)明自旋器件的一例如圖5所示。在圖1所示的例子中，石墨烯I的形狀為在X-Y平面擴展的片狀。另一方面，在圖5所示的例子中，石墨烯I在從與其主面垂直的方向觀察時具有網(wǎng)的形狀。在圖5中能夠確認其一部分。在該網(wǎng)中，在圖5的紙面上在橫方向(水平方向)延伸的石墨烯I的帶狀體22、在縱方向(垂直方向)延伸的石墨烯的帶狀體21交叉。在本說明書中，對這樣的多個帶狀體交叉的形狀，稱為帶狀矩陣(matrices of band)形狀。在圖5中，在網(wǎng)的網(wǎng)格點，即在帶狀體21與帶狀體22的交點，配置有由第一鐵磁性電極2 (配置于石墨烯I的遠端側(cè)的面所以看不到)和第二電極4構(gòu)成的自旋注入源6。第一鐵磁性電極2和第二電極4電極夾著石墨烯I的網(wǎng)格點。在該網(wǎng)格點的附近的網(wǎng)格點，在如圖5所示的例子中為在相鄰的網(wǎng)格點，配置有由第三鐵磁性電極3(配置于石墨烯I的遠端側(cè)的面因此看不到)和第四電極5構(gòu)成的自旋檢測部7。第三鐵磁性電極3和第四電極5電極夾著石墨烯I的該網(wǎng)格點。自旋檢測部7位于因向自旋注入源6的電流11的施加而以自旋注入源6為中心擴展的自旋累積區(qū)域12內(nèi)。對于石墨烯I所具有的網(wǎng)的形狀沒有限定。例如，如圖5所示，在與石墨烯I的主面垂直的方向觀察帶狀體21與帶狀體22正交，但兩個帶狀體交叉的角度只要能夠構(gòu)建自旋器件能夠自由設(shè)定。即，網(wǎng)的形狀，例如為在一個方向延伸的2個以上的帶狀體(帶狀部)和與此不同的方向延伸的2個以上的帶狀體交叉的形狀。從抑制向配置有自旋檢測部7的網(wǎng)格點以外的自旋的非必要的擴散、防止自旋流的減損的觀點出發(fā)，既可以為帶狀體21和帶狀體22中至少一個帶狀體的寬度為數(shù)nm以上IOOnm以下，也可以為數(shù)nm以上IOnm以下。具有網(wǎng)形狀的石墨烯I能夠通過對石墨烯進行微細加工而得到。在帶狀體21與帶狀體22之間的空間，可以配置不使自旋擴散(自旋流不流動)的材料，例如層間絕緣膜。另外，由于氧化石墨烯不使自旋擴散，所以通過采用設(shè)置有由氧化石墨烯構(gòu)成的氧化部分和具有與帶狀體21、22對應(yīng)的形狀的非氧化部分的石墨烯1，也能夠得到同樣的自旋器件。在下面表示這樣的情況，對于具有網(wǎng)形狀的石墨烯I的自旋器件也是同樣的。本發(fā)明的自旋器件的另外的一例用圖6、7表示。圖6是從配置有第二電極4和第四電極5的一側(cè)觀察該自旋器件的示意圖，圖7是從配置有第一鐵磁性電極2和第三鐵磁性電極3的一側(cè)觀察的示意圖。在圖6所示的例子中，石墨烯I在從與其主面垂直的方向觀察時具有網(wǎng)的形狀。在該網(wǎng)中，與圖5所示的例子同樣地，石墨烯的帶狀體21與帶狀體22交叉。在圖6中，在網(wǎng)的網(wǎng)格點，即帶狀體21與帶狀體22的交點，配置有自旋注入源6。在該網(wǎng)格點的附近的2個以上的網(wǎng)格點，在圖6所示的例子中，在紙面的上下左右相鄰的4個網(wǎng)格點，分別配置有自旋檢測部7。各自旋檢測部7位于因向自旋注入源6的電流11的施加而以自旋注入源6為中心擴展的自旋累積區(qū)域12內(nèi)。 在該例子中，在各個自旋檢測部7檢測出的電壓信號(自旋信號)產(chǎn)生與各自旋檢測部7的第三鐵磁性電極3的磁化狀態(tài)相應(yīng)的輸出差。因此，能夠?qū)⑴c自旋注入源6中的第一鐵磁性電極2的磁化狀態(tài)對應(yīng)的第三鐵磁性電極3的磁化狀態(tài)，非破壞地一并讀出。本發(fā)明的自旋器件的另外的一例如圖8所示。在圖8所示的例子中，石墨烯I在從與其主面垂直的方向觀察時具有網(wǎng)的形狀。在該網(wǎng)中，與圖6、7所示的例子同樣地，石墨烯的2個以上的帶狀體21與2個以上的帶狀體22交叉。在圖8中，在網(wǎng)的網(wǎng)格點，即帶狀體21與帶狀體22的交點，配置有自旋注入源6。在該網(wǎng)格點的附近的2個以上的網(wǎng)格點，在圖8所示的例子中，在紙面的上下左右相鄰的4個網(wǎng)格點，分別配置有自旋檢測部7。自旋檢測部7位于因向自旋注入源6的電流11的施加而以自旋注入源6為中心擴展的自旋累積區(qū)域12內(nèi)。帶狀體21與帶狀體22的交點被擴張，該交點的石墨烯I的寬度比該交點以外的帶狀體21、22的寬度大。在圖8中，石墨烯I中的自旋注入源6和自旋檢測部7附近的部分(網(wǎng)格點附近的部分)B的寬度，比將自旋注入源6與自旋檢測部7之間連接的部分A的寬度大。在這樣的形狀中，石墨烯I中的自旋流的傳送部分的寬度相對較小。因此，在自旋注入源6產(chǎn)生的自旋流擴散到網(wǎng)格點以外的區(qū)域減小，自旋信號的減損受到抑制。因此，即使以距自旋注入源6較遠的網(wǎng)格點配置的自旋檢測部7也能夠進行自旋流的檢測等，這對自旋器件的高靈敏度化作出貢獻。部分A的寬度例如可以為數(shù)nm以上IOOnm以下，也可以為數(shù)nm以上IOnm以下。對于圖6所示的自旋器件的驅(qū)動方法的一例，參照圖9和圖10進行說明。在圖6所示的自旋器件中，能夠?qū)⒕哂芯W(wǎng)形狀的石墨烯I的網(wǎng)格點，以M列N行、即(M，N)這樣的矩陣表示。圖9是圖6所示的自旋器件中的、通過(M，N-1)的自旋檢測部7、(M，N)的自旋注入源6和(M，N+1)的自旋檢測部7且以與石墨烯I的主面垂直的平面截斷的截面。位于(M, N)的地址的自旋注入源6與電流源8連接。在位于(M，N-1)和(M，N+1)的各個地址的自旋檢測部7，分別連接有電壓檢測裝置9。以下將自旋注入源6和自旋檢測部7簡稱為“元件”。如圖10所示,選擇位于(M, N)的自旋注入源6 ((M, N)元件),將電流11從與該元件連接的電流源8施加至該元件(SI)。由此，在石墨烯I的面內(nèi)，反映(M，N)元件的第一鐵磁性電極2的自旋極化的自旋的流擴散，形成自旋累積區(qū)域12。接著，選擇位于(M，N-1)的自旋檢測部7 ((M，N-1)元件)，通過與該元件連接的電壓檢測裝置9，經(jīng)由(M，N-1)元件中的第三鐵磁性電極3和第四電極5，將石墨烯I中配置有(Μ, N-1)兀件的部分的自旋累積信息作為電壓信號檢測出(S2)。電壓信號例如為依賴于(M, N)元件的第一鐵磁性電極2的自旋極化的狀態(tài)(磁化狀態(tài))和(M，N-1)元件的第三鐵磁性電極3的自旋極化的狀態(tài)(磁化狀態(tài))的磁阻信號。接著，選擇位于(M，N+1)的自旋檢測部7 ((1，奸1)元件)，通過與該元件連接的電壓檢測裝置9，經(jīng)由(M，N+1)元件中的第三鐵磁性電極3和第四電極5，將石墨烯I中配置有(Μ, N+1)兀件的部分的自旋累積信息作為電壓信號檢測出(S3)。電壓信號例如為依賴于(M, N)元件的第一鐵磁性電極2的自旋極化(磁化狀態(tài))和(Μ, N+1)元件的第三鐵磁性電極3的自旋極化(磁化狀態(tài))的磁阻信號。例如，(Μ, N-1)元件或(M，N+1)元件的第三鐵磁性電極3的磁化狀態(tài)，與(M，N)元件的第一鐵磁性電極2的磁化狀態(tài)相同的情況下，用電壓檢測單元9檢測出的(Μ, N-1)元件或(M，N+1)元件的磁阻信號為零信號。例如，(Μ, N-1)元件或(M，N+1)元件的第三鐵磁性電極3的磁化狀態(tài)，與(M，N)元件的第一鐵磁性電極2的磁化狀態(tài)不同的情況下，通過電壓檢測單元9檢測出作為(Μ, N-1)元件或(M，N+1)元件的磁阻信號的有限的信號。石墨烯I中的配置有(M，N-1)元件的部分的自旋累積信息，和配置有(M，N+1)元件的部分的自旋累積信息，通過電壓信號檢測機構(gòu)，可以按順序進行檢測，也可以一并檢測。對于圖8所示的自旋器件的驅(qū)動方法的一例，參照圖11進行說明。在圖8所示的自旋器件中，與圖6所示的自旋器件同樣地，能夠?qū)⒕哂芯W(wǎng)形狀的石墨烯I的網(wǎng)格點以(M，N)這樣的矩陣表示。如圖11所示,選擇位于(M, N)的自旋注入源6 ((M, N)元件),將電流11從與該元件連接的電流源8施加至該元件(SI)。由此，在石墨烯I的面內(nèi)，反映(M，N)元件的第一鐵磁性電極2的自旋極化的自旋的流擴散，形成自旋累積區(qū)域12。接著，選擇位于(M，N-1)的自旋檢測部7 ((M，N-1)元件)，通過與該元件連接的電壓檢測裝置9，經(jīng)由(M，N-1)元件中的第三鐵磁性電極3和第四電極5，將石墨烯I中配置有(Μ, N-1)兀件的部分的自旋累積信息作為電壓信號檢測出(S2)。電壓信號例如為依賴于(M, N)元件的第一鐵磁性電極2的自旋極化的狀態(tài)(磁化狀態(tài))和(M，N-1)元件的第三鐵磁性電極3的自旋極化的狀態(tài)(磁化狀態(tài))的磁阻信號。接著，對(M，N-1)元件的電壓輸出為零輸出還是有限的輸出，即對(M，N-1)元件處的輸出有無進行判別(S3)。在(M，N-1)元件的第三鐵磁性電極3的磁化狀態(tài)，與(M，N)元件的第一鐵磁性電極2的磁化狀態(tài)相同的情況下，用電壓檢測單元9檢測出的(Μ, N-1)元件的磁阻信號為零信號。在兩者的磁化狀態(tài)不同的情況下，用電壓檢測單元9檢測出作為(M，N-1)元件的磁阻信號的有限的信號。零信號并不必須為絕對的O。在零信號與有限信號之間，也可以存在輸出有無的判別中能夠使用的閾值。此時，零信號為具有從絕對的O到低于閾值的電壓的值的信號。有限的信號為具有閾值以上的電壓的值的信號。在圖11所示的例子中，在S3中，檢測出(M，N_1)元件的有限信號的情況下(該元件的輸出存在的情況下)，切換到下一級的任意的處理(A處理)(S4)。另一方面，在S3中，在檢測出(M，N-1)元件的零信號的情況下(該元件的輸出不存在的情況下)，選擇位于(M，N+1)的自旋檢測部7 ((M，N+1)元件)，通過與該元件連接的電壓檢測裝置9，經(jīng)由(M，N+1)元件的第三鐵磁性電極3和第四電極5，將石墨烯I中配置有(Μ, Ν+1)兀件的部分的自旋累積信息作為電壓信號檢測出(S5)。電壓信號例如為依賴于(M, N)元件的第一鐵磁性電極2的自旋極化的狀態(tài)(磁化狀態(tài))和(Μ, N+1)元件的第三鐵磁性電極3的自旋極化的狀態(tài)(磁化狀態(tài))的磁阻信號。接著，對(M，N+1)元件的電壓輸出為零輸出還是有限的輸出，即對(M，N+1)元件處的輸出有無進行判別(S6)。在(M，N+1)元件的第三鐵磁性電極3的磁化狀態(tài)，與(M，N)元件的第一鐵磁性電極2的磁化狀態(tài)相同的情況下，用電壓檢測單元9檢測出的(Μ, N+1)元件的磁阻信號為零信號。在兩者的磁化狀態(tài)不同的情況下，用電壓檢測單元9檢測出作為(Μ, N-1)元件的磁阻信號的有限的信號。在圖11所示的例子中，在S6中，檢測出(M，N+1)元件的有限信號的情況下(該元件的輸出存在的情況下)，切換到下一級的任意的處理(B處理)(S7)。在檢測出零信號的情況下(該元件的輸出不存在的情況下)，步驟結(jié)束。即，通過在圖11所示的自旋器件的動作，能夠?qū)崿F(xiàn)A處理、B處理和結(jié)束這三個開關(guān)動作。圖11所示的例子中，使用至少I個自旋檢測部7，將石墨烯I中的配置有該自旋檢測部7的部分的自旋累積信息作為電壓信號檢測出，根據(jù)檢測出的電壓信號，對以后的信號進行切換。本發(fā)明的自旋器件的另外的一例如圖12所示。如圖12所示的例子中，構(gòu)成自旋注入源6的第一鐵磁性電極2，具有包括鐵磁性層20、非磁性層21和鐵磁性層22的層疊結(jié)構(gòu)的巨磁阻效應(yīng)(GMR)結(jié)構(gòu)或隧道磁阻效應(yīng)(TMR)結(jié)構(gòu)。在TMR結(jié)構(gòu)的情況下，非磁性層為隧道絕緣層，第一鐵磁性電極具有隧道絕緣層和鐵磁性層。其他的結(jié)構(gòu)與圖6、9所示的自旋器件相同。在圖12所示的例子中,根據(jù)電流11的施加方向，因自旋力矩(Spin torque),能夠使石墨烯I側(cè)的鐵磁性層20的磁化狀態(tài)反轉(zhuǎn)。自旋力矩在 Journal of Magentism and Magnetic Materials, vol.310, ppl69-l75(2007)中有詳細的報告。具體而言，是在想要通過電流的施加方向使磁化狀態(tài)反轉(zhuǎn)的鐵磁性層20的磁化的強度，比一起夾著非磁性層21的另一個鐵磁性層22的磁化的強度小的情況下，通過貫通層疊結(jié)構(gòu)的電流的施加方向使鐵磁性層20的磁化狀態(tài)被切換的現(xiàn)象。對于圖12所示的自旋器件的驅(qū)動方法的一例，參照圖13進行說明。如圖13所示,選擇位于(M, N)的自旋注入源6 ((M, N)元件),通過對該元件施加讀出用電流，鐵磁性層20利用由非磁性層21和鐵磁性層22的層疊結(jié)構(gòu)構(gòu)成的GMR結(jié)構(gòu)或TMR結(jié)構(gòu)的磁阻效應(yīng)，將與石墨烯I接觸的鐵磁性層20的磁化狀態(tài)的信息，作為電壓信號讀出((M，N)元件信息的讀出；S1)。接著，對讀出的(M，N)元件信息進行判別(S2)。在此假定，鐵磁性層20的磁化狀態(tài)為上(up)的情況下在SI能夠得到零信號，在為下(down)的情況下能夠在SI得到有限的信號(例如為I)。在SI讀出的(M，N)元件信息為O的情況下，接著選擇位于(M，N-1)的自旋檢測部7 ((Μ, N-1)元件)，通過與該元件連接的電壓檢測裝置9，經(jīng)由(M，N-1)元件中的第三鐵磁性電極3和第四電極5，將石墨烯I中配置有(M，N-1)元件的部分的自旋累積信息作為電壓信號檢測出(S3)。(M，N-1)元件的第三鐵磁性電極3的磁化狀態(tài)為上時能夠得到零信號，為下時能夠得到有限的信號。即，在S3中，作為(M，N-1)元件信息能夠得到該元件的第三鐵磁性電極3的磁化狀態(tài)的信息。接著，選擇位于(M，N+1)的自旋檢測部7 ((1，奸1)元件)，通過與該元件連接的電壓檢測裝置9，經(jīng)由(M，N+1)元件中的第三鐵磁性電極3和第四電極5，將石墨烯I中配置有(M，N+1)元件的部分的自旋累積信息作為電壓信號檢測出(S4)。(M，N+1)元件的第三鐵磁性電極3的磁化狀態(tài)為上時能夠得到零信號，為下時能夠得到有限的信號。即，在S4中，作為(M，N+1)元件信息能夠得到該元件的第三鐵磁性電極3的磁化狀態(tài)的信息。在圖13所示的例子中，在S2得到的(M，N)元件信息為I的情況下，利用上述自旋力矩，使鐵磁性層20的磁化狀態(tài)反轉(zhuǎn)為下(S5)。換言之，在S5，向(M，N)元件施加寫入用電流(切換電流)，寫入(M，N)元件信息。接著，選擇(M，N_1)元件，通過與該元件連接的電壓檢測裝置9，經(jīng)由(M，N_1)元件中的第三鐵磁性電極3和第四電極5，將石墨烯I中配置有(M，N-1)元件的部分的自旋累積信息作為電壓信號檢測出(S6)。(M，N-1)元件的第三鐵磁性電極3的磁化狀態(tài)為下時能夠得到零信號，為上時能夠得到有限的信號。即，在S6中，作為(M，N-1)元件信息能夠得到該元件的第三鐵磁性電極3的磁化狀態(tài)的信息。接著，選擇(M，N+1)元件，通過與該元件連接的電壓檢測裝置9，經(jīng)由(M，N+1)元件中的第三鐵磁性電極3和第四電極5，將石墨烯I中配置有(M，N+1)元件的部分的自旋累積信息作為電壓信號檢測出(S7)。(M，N+1)元件的第三鐵磁性電極3的磁化狀態(tài)為下時能夠得到零信號，為上時能夠得到有限的信號。即，在S7中，作為(M，N+1)元件信息能夠得到該元件的第三鐵磁性電極3的磁化狀態(tài)的信息。這樣，利用圖12所示的自旋器件，能夠進行與(M，N)元件的鐵磁性層20的磁化狀態(tài)的覆寫對應(yīng)的切換讀出動作。在此，對作為自旋檢測部7使用(M，N-1)元件和(M，N+1)元件這兩個元件的情況進行了說明，但對于3個以上的自旋檢測部也可以將同樣的動作按順
序或一并實施?！拌F磁性電極與石墨烯I電連接的狀態(tài)”包含如下方式:鐵磁性電極、例如第一鐵磁性電極2，具有隧道絕緣層和鐵磁性層，該隧道絕緣層與石墨烯I接觸。即，也可以鐵磁性電極經(jīng)由隧道絕緣層與石墨烯I電連接。這樣的自旋器件的一例如圖14所示。在圖14所示的例子中，第一鐵磁性電極和第三鐵磁性電極，具有隧道絕緣層81和鐵磁性層82，各隧道絕緣層81與石墨烯I接觸。圖14所示的例子的其他的結(jié)構(gòu)，與如圖9所示的例子同樣。自旋注入的效率Pn由公式Pn= Pf / [1 + (1- Pf2).(Rn / Rf)]表示。Pf為作為自旋注入電極的鐵磁性體的自旋極化率，RF為鐵磁性電極的電阻(阻抗)，RN為石墨烯的電阻(應(yīng)用物理，vol.77，pp.255-263(2008))。因此，與鐵磁性體的電阻相比非磁性體的電阻非常大時，即Rn >> Rf時則Pn << PF，作為自旋注入電極的鐵磁性體的自旋極化在與石墨烯的界面顯著減小。因此，有時不能夠?qū)⒆孕浞肿⑷胧?。另一方面，通過在鐵磁性層82與石墨烯I之間設(shè)置有隧道絕緣層81，能夠期待鐵磁性電極與石墨烯的界面電阻的匹配度的提高。構(gòu)成隧道絕緣層81的材料例如為氧化鋁(A1203)、氧化鎂(MgO)、氮化硼(BN)和尖晶石(MgAl2O4)15本發(fā)明的自旋器件的另外的一例如圖15所示。在圖15所示的例子中，圖8所示的自旋器件在縱向(石墨烯I的厚度方向)具有層疊結(jié)構(gòu)。從其他的側(cè)面觀察時，具有第一鐵磁性電極2、第二電極4、第三鐵磁性電極3和第四電極5以上述這種方式的配置的2個以上的石墨烯I在其厚度方向?qū)盈B的結(jié)構(gòu)。通過圖15的自旋器件，能夠使用于自旋注入的電流施加與用于自旋檢測的電壓信號檢測相互分離動作。例如，能夠不相對于配置在各石墨烯I (L層和L-1層)的自旋注入源6個別地一邊對電流施加機構(gòu)的電路和/或電流源8進行切換一邊施加電流11，而是如圖15所示，通過一個電流源8，對配置于L-1層和L層的自旋注入源6 —并施加電流11。如圖15所示的例子中，對元件(M、N、L)和元件(M、N、L-1) 一并施加電流11。此時，電流施加機構(gòu)，具備對配置于不同的石墨烯的第一鐵磁性電極2和第二電極4的2個以上的電極對，一并施加電流11的電路。另外，通過貫通2個以上的石墨烯I的電流11的施加，在配置于不同的石墨烯I的2個以上的自旋檢測部7中，與自旋累積信息對應(yīng)的信號一齊被輸出。在圖15的自旋器件中，自旋檢測部7中的電壓信號的檢測能夠在各檢測部7個別地實施。在圖15所示的例子中，在I個自旋檢測部7連接有I個對應(yīng)的電壓檢測裝置9。另一方面，如圖16所示，對在石墨烯I的層疊方向排列的2個以上的自旋檢測部7，可以一起檢測電壓信號。在這種情況下，電壓信號檢測機構(gòu)的結(jié)構(gòu)和動作變得簡便。如圖16所示的例子中，元件(M、N-1、L)和元件(M、N-1、L-1)的電壓信號和元件(M、N+1、L)和元件(M、N+UL-1)的電壓信號，分別被一起檢測出。此時，電壓信號檢測機構(gòu)，具備經(jīng)由配置在不同的石墨烯I的第三鐵磁性電極3和第四電極5的2個以上的電極對，對在各個石墨烯I中的被電極對夾持的部分產(chǎn)生的自旋累積信息一并進行檢測的電路。在一并檢測的情況下，石墨烯I的層疊方向的信號和被輸出。因此，能夠?qū)崿F(xiàn)自旋器件的更高靈敏度化。圖17為應(yīng)用圖16所示的自旋器件的磁傳感器的一例。圖17所示的磁傳感器，能夠?qū)臻g調(diào)制后的外部磁場、例如大小不同的外部磁場41、42的分布，作為石墨烯I面內(nèi)的自旋流的調(diào)制捕捉到。此時，能夠得到針對石墨烯的層疊方向的自旋檢測部7的信號和，能夠構(gòu)建高靈敏度的磁傳感器。在圖9中，表示M列N-1行、M列N行、M列N+1行的元件。其中包含M列N+2行的元件的狀態(tài)的一例用圖18表示。M列N+2行的元件((Μ, N+2)元件)為自旋注入源6。作為自旋檢測部7的(M，N+1)元件配置于2個自旋注入源6之間。此時，從電流源8對(M，N)元件和(Μ, N+2)元件施加電流11,由此在位于兩個元件之間的(Μ, N+1)元件,能夠?qū)?M, N)元件中的第一鐵磁性電極2的磁化狀態(tài)，和(Μ, N+2)元件中的第一鐵磁性電極2的磁化狀態(tài)的狀態(tài)和(邏輯或)作為輸出得到。構(gòu)成鐵磁性電極的鐵磁性體，例如為金屬磁性體、氧化物磁性體及其復(fù)合體。金屬磁性體例如為Co、Co-Fe合金、N1-Fe合金、N1-Fe-Co合金。特別是，在石墨烯面內(nèi)產(chǎn)生大的自旋累積，所以優(yōu)選Co或Co-Fe合金。作為Co-Fe合金,優(yōu)選為富Co的合金。作為金屬磁性體，也能夠采用XMnSb (X為N1、Pt、Pb和Cu組成的組中選出的至少I種元素)。XMnSb具有高的磁性極化率，所以在石墨烯面內(nèi)產(chǎn)生大的自旋累積。氧化物磁性體例如為MFe2O4(M為Fe、Co和Ni中選出的I種或2種以上的元素)。MFe2O4在較高的溫度之下也能顯示出鐵磁性。與富Fe的合金相比，富Co的合金和富Ni的合金的電阻較高。富Co的合金的磁各向異性較大。通過調(diào)整這些元素的組合的組成比，能夠得到具有所期望的特性的鐵磁性體。作為鐵磁性體，能夠采用具有垂直磁化的磁性膜。通常的金屬磁性膜的形狀各向異性較大，其磁化狀態(tài)容易受到膜的形狀的影響。通過將垂直磁化膜用于鐵磁性電極，能夠提高鐵磁性電極的形狀的自由度。垂直磁化膜只要顯示垂直磁化即可，沒有特別的限定，例如能夠為Pd / Co和Pt / Co這樣的人工晶格膜、TbFeCo膜、SmCo膜和FePt膜。鐵磁性電極的厚度，例如為Inm以上IOOnm以下。厚度為IOnm以下時，能夠在其上再層疊電極。鐵磁性電極的面內(nèi)方向的尺寸，只需能夠保持鐵磁性即可，沒有特別的限定。如圖8所示，通過采用網(wǎng)的網(wǎng)格點的面積較大的石墨烯1，能夠容易地確保鐵磁性電極的面內(nèi)方向的尺寸。構(gòu)成非磁性電極的材料以及構(gòu)成電路中的配線和貫穿孔的材料，例如為電阻率ImQ.cm以下的材料。該材料例如為Cu、Al、Cr / Au、TiN、TaN、TiW和W及包含這些為主成分的材料。在圖19A 圖19C中，表示本發(fā)明的自旋器件的制造方法的一例。如圖19A所示，將以與預(yù)先配置的配線電極32連接的方式埋入到絕緣層33的第一鐵磁性電極2和第三鐵磁性電極3，以該電極2、3從絕緣層33的表面露出的方式進行加工。第一鐵磁性電極2和第三鐵磁性電極3位于相互分離的位置。構(gòu)成絕緣層33的材料，能夠使用通常用于半導(dǎo)體工藝的絕緣材料。該絕緣材料例如為SiO2主體的TEOS (硅酸乙酯)。在圖19A所示的例子中，配線電極32與第一鐵磁性電極2及第三鐵磁性電極3，通過貫穿孔31電連接。接著，如圖19B所示，將石墨烯I以與第一鐵磁性電極2和第三鐵磁性電極3電連接的方式配置于這些電極2、3上。也可以在將隧道絕緣層配置于鐵磁性電極上之后，配置石墨烯I。石墨烯I例如能夠通過對石墨晶體進行機械剝離形而成。能夠通過CVD (化學氣相沉積，Chemical Vapor Deposition)得到。在Ru或Cu上CVD生長的石墨烯的結(jié)晶性聞。接著，如圖19C所示，在石墨烯I上堆積絕緣層33，在與堆積的絕緣層33中的第一鐵磁性電極2和第三鐵磁性電極3相對的位置，設(shè)置使石墨烯I露出的開口部，在該開口部內(nèi)以電極4、5與石墨烯I電連接的方式形成第二電極4和第四電極5。之后根據(jù)需要進行熱處理。熱處理例如為在包含4體積％的H2的氬氣氛中，以300 600°C(典型的為400°C )實施。在這樣的熱處理中，各電極的電傳導(dǎo)性提高。如圖19A 圖19C所示的方法中，能夠?qū)⒌谝昏F磁性電極2和第三鐵磁性電極3，與第二電極4和第四電極5相反地實施。即，可以在相互分離配置的第二電極4和第四電極5上，以與電極4、5雙方電連接的方式配置石墨烯I ;在配置的石墨烯I上，以第一鐵磁性電極2與第二電極4 一起夾持石墨烯I的方式、且第三鐵磁性電極3與第四電極5 —起夾持石墨烯I的方式，形成與石墨烯I電連接的第一鐵磁性電極2和第三鐵磁性電極3。在圖20A 圖20C中，表示本發(fā)明的自旋器件的制造方法的一例。如圖20A所示，將以與預(yù)先配置好的配線電極32連接的方式埋入到絕緣層33的第二電極4和第四電極5，以該電極4、5從絕緣層33的表面露出的方式進行加工。第二電極4和第四電極5位于相互分離的位置。在圖20A所示的例子中，配線電極32與第二電極4和第四電極5，通過貫穿孔31電連接。接著，如圖20B所示，將在一個面預(yù)先形成有鐵磁性體層45的石墨烯1，以石墨烯I與第二電極4和第四電極5電連接的方式配置于這些電極4、5上。預(yù)先形成有鐵磁性體層45的石墨烯I，例如通過在鐵磁性體層上使石墨烯進行CVD生長的方式形成。作為鐵磁性體層45在Ni層或Co層上CVD生長的石墨烯的結(jié)晶性高。接著，如圖20C所示，通過對鐵磁性體層45部分蝕刻等進行微細加工，在與第二電極4相對的位置形成第一鐵磁性電極2、在與第四電極5相對的位置形成第三鐵磁性電極
3。之后根據(jù)需要進行熱處理。熱處理例如為在包含4體積％的H2的氬氣氛中，以300 6000C (典型的為400°C)實施。在這樣的熱處理中，各電極的電傳導(dǎo)性提高。在鐵磁性體層45的蝕刻使用鹽酸(HC1)，由此能夠抑制在蝕刻時損傷石墨烯。使用在一個面預(yù)先形成有鐵磁性體45的石墨烯I，之后對鐵磁性體層45進行微細加工而形成鐵磁性電極的方法，在第二電極4和第四電極5為由鐵磁性體構(gòu)成的鐵磁性電極的情況下也能夠應(yīng)用。在圖21中，表示反復(fù)進行圖19A C或圖20A C所示的制造方法而得到的自旋器件的一例。配線電極32經(jīng)由第一鐵磁性電極2及第三鐵磁性電極3和貫通孔(via) 31電連接。第一鐵磁性電極2與第二電極4 一起夾持石墨烯I。第三鐵磁性電極3與第四電極5 —起夾持石墨烯I。通過相對于石墨烯I的層疊方向，重復(fù)配線電極32/貫通孔31/第一鐵磁性電極2/石墨烯I/第二電極4/貫通孔31/配線電極32，以及配線電極32/貫通孔31/第三鐵磁性電極3/石墨烯I/第四電極5/貫通孔31/配線電極32的組，例如能夠?qū)崿F(xiàn)圖15或圖16所示的自旋器件。通過這些自旋器件的制造方法，不僅能夠?qū)崿F(xiàn)作為自旋器件的基本形態(tài)，而且也能實現(xiàn)開關(guān)、非易失性存儲器、磁傳感器這樣的應(yīng)用方式。本發(fā)明只要不脫離其意圖和本質(zhì)的特征就能夠應(yīng)用于其它的實施方式。本說明書中公開的實施方式在各方面均為說明性內(nèi)容而不限定于此。本發(fā)明的范圍不由上述說明而由添付的權(quán)利要求表示，與權(quán)利要求具有均等的意思和范圍的所有的變更均包含其中。產(chǎn)業(yè)上的利用可能性根據(jù)本發(fā)明，期待實現(xiàn)下面這樣的器件:通過將原理上無逸散的自旋流作為傳送載體而得到的消耗電力非常低的器件；基于鐵磁性體的非易失性而待機電力為O的器件；以高效率傳送自旋流的器件；低噪聲和高靈敏度的器件；通過在傳送溝道使用石墨烯而具有現(xiàn)有的半導(dǎo)體器件中不可能實現(xiàn)的多級層疊結(jié)構(gòu)的器件；基于能夠?qū)㈦娏骱妥孕鞯膫鲗?dǎo)路徑分離而實現(xiàn)自旋流的高靈敏度檢測的器件。這些器件能夠作為對多種多樣的電子設(shè)備都能夠應(yīng)用的基本器件使用。
權(quán)利要求
1.一種自旋器件，其特征在于，包括: 石墨烯； 以在與所述石墨烯電連接的狀態(tài)下夾持該石墨烯的方式配置的第一鐵磁性電極和第二電極； 在離開所述第一鐵磁性電極和所述第二電極的位置，配置有以在與所述石墨烯電連接的狀態(tài)下夾持該石墨烯的方式配置的第三鐵磁性電極和第四電極； 對夾持所述石墨烯的所述第一鐵磁性電極與所述第二電極間施加電流的電流施加機構(gòu)；和 電壓信號檢測機構(gòu)，其將通過施加所述電流而在所述石墨烯中的被夾持于所述第三鐵磁性電極和所述第四電極的部分產(chǎn)生的自旋累積信息，經(jīng)由該第三鐵磁性電極和該第四電極作為電壓信號檢測出，其中 所述第一鐵磁性電極和所述第三鐵磁性電極配置于所述石墨烯的相同面上， 所述第二電極和所述第四電極為非磁性電極或鐵磁性電極。
2.如權(quán)利要求1所述的自旋器件，其特征在于: 所述第二電極和所述第四電極為非磁性電極。
3.如權(quán)利要求1所述的自旋器件，其特征在于: 所述石墨烯從與該石墨烯的主面垂直的方向觀察具有網(wǎng)的形狀， 在所述網(wǎng)的網(wǎng)格點，配置有所述第一鐵磁性電極和所述第二電極， 在通過向該第一鐵磁性電極與該第二電極之間施加所述電流而產(chǎn)生的自旋累積的范圍內(nèi)存在的其他的2個以上的網(wǎng)格點，分別配置有所述第三鐵磁性電極和所述第四電極。
4.如權(quán)利要求1所述的自旋器件，其特征在于: 具有配置有所述第一鐵磁性電極、所述第二電極、所述第三鐵磁性電極和所述第四電極的、2個以上的所述石墨烯層疊的結(jié)構(gòu)， 所述電流施加機構(gòu)具有對于配置于不同的所述石墨烯的、所述第一鐵磁性電極和所述第二電極的2個以上的電極對，一并施加所述電流的電路。
5.如權(quán)利要求1所述的自旋器件，其特征在于: 具有配置有所述第一鐵磁性電極、所述第二電極、所述第三鐵磁性電極和所述第四電極的、2個以上的所述石墨烯層疊的結(jié)構(gòu)， 所述電壓信號檢測機構(gòu)具有經(jīng)由配置于不同的所述石墨烯的、所述第三鐵磁性電極和所述第四電極的2個以上的電極對，一并檢測在被所述石墨烯中的所述電極對夾持的部分產(chǎn)生的所述自旋累積信息的電路。
6.如權(quán)利要求1所述的自旋器件，其特征在于: 所述第一鐵磁性電極具有隧道絕緣層和鐵磁性層，所述隧道絕緣層與所述石墨烯接觸。
7.如權(quán)利要求1所述的自旋器件，其特征在于: 所述第一鐵磁性電極具有巨磁阻效應(yīng)(GMR)結(jié)構(gòu)。
8.如權(quán)利要求1所述的自旋器件，其特征在于: 所述第一鐵磁性電極具有隧道磁阻效應(yīng)(TMR)結(jié)構(gòu)。
9.一種自旋器件的驅(qū)動方法，其為權(quán)利要求1所述的自旋器件的驅(qū)動方法，其特征在于: 通過所述電流施加機構(gòu)，對夾持所述石墨烯的所述第一鐵磁性電極與所述第二電極之間施加電流， 將通過施加所述電流而在所述石墨烯中的被夾持于所述第三鐵磁性電極和所述第四電極的部分產(chǎn)生的自旋累積信息，通過所述電壓信號檢測機構(gòu)，經(jīng)由該第三鐵磁性電極和該第四電極作為電壓信號檢測出。
10.如權(quán)利要求9所述的自旋器件的驅(qū)動方法，其特征在于: 在所述石墨烯，配置有所述第三鐵磁性電極和所述第四電極的2個以上的電極對， 將通過所述電流的施加而在所述石墨烯中的被夾持于所述2個以上的電極對的部分產(chǎn)生的各個自旋累積信息，通過所述電壓信號檢測機構(gòu)，按順序或一并檢測出。
11.如權(quán)利要求9所述的自旋器件的驅(qū)動方法，其特征在于: 在所述石墨烯，配置有所述第三鐵磁性電極和所述第四電極的2個以上的電極對，將通過所述電流的施加而在所述石墨烯中的被夾持于至少一個所述電極對的部分產(chǎn)生的自旋累積信息，通過所述電壓信號檢測機構(gòu)，作為所述電壓信號檢測出， 根據(jù)所述檢測出的電壓信號，對以后的信號處理進行切換。
12.如權(quán)利要求9所述的自旋器件的驅(qū)動方法，其特征在于: 所述第一鐵磁性電極具有巨磁阻效應(yīng)(GMR)結(jié)構(gòu)或隧道磁阻效應(yīng)(TMR)結(jié)構(gòu)， 在所述石墨烯，配置有 所述第三鐵磁性電極和所述第四電極的2個以上的電極對，將所述第一鐵磁性電極的磁化狀態(tài)，通過基于所述GMR結(jié)構(gòu)或所述TMR結(jié)構(gòu)的磁阻效應(yīng)讀出， 根據(jù)所述讀出的所述第一鐵磁性電極的磁化狀態(tài)，保持該第一鐵磁性電極的磁化狀態(tài)，或通過對該第一鐵磁性電極與所述第二電極之間施加切換電流而使該第一鐵磁性電極的磁化狀態(tài)改變， 通過所述電流施加機構(gòu)，對夾持所述石墨烯的所述第一鐵磁性電極與所述第二電極之間施加電流， 將通過所述電流的施加而在所述石墨烯中的被夾持于所述2個以上的電極對的部分產(chǎn)生的各個自旋累積信息，通過所述電壓信號檢測機構(gòu)，按順序或一并檢測出。
13.一種自旋器件的制造方法，其為權(quán)利要求1所述的自旋器件的制造方法，其特征在于: 在相互分離配置的所述第一鐵磁性電極和所述第三鐵磁性電極之上，以與所述鐵磁性電極雙方電連接的方式配置所述石墨烯， 在所述配置的石墨烯之上，以所述第二電極與所述第一鐵磁性電極一起夾持所述石墨烯的方式，且以所述第四電極與所述第三鐵磁性電極一起夾持所述石墨烯的方式，形成與所述石墨烯電連接的所述第二電極和所述第四電極。
14.如權(quán)利要求13所述的自旋器件的制造方法，其特征在于: 所述第二電極和所述第四電極為鐵磁性電極， 在配置于所述第一鐵磁性電極和所述第三鐵磁性電極之上的所述石墨烯中的、所述第一鐵磁性電極和所述第三鐵磁性電極一側(cè)的面的相反側(cè)的面，預(yù)先形成有鐵磁性體層，通過所述鐵磁性體層的微細加工形成所述第二電極和所述第四電極。
15.一種自旋器件的制造方法，其為權(quán)利要求1所述的自旋器件的制造方法，其特征在于: 在相互分離配置的所述第二電極和所述第四電極之上，以與所述電極雙方電連接的方式配置所述石墨烯， 在所述配置的石墨烯之上，以所述第一鐵磁性電極與所述第二電極一起夾持所述石墨烯的方式，且以所述第三鐵磁性電極與所述第四電極一起夾持所述石墨烯的方式，形成與所述石墨烯電連接的所述第一鐵磁性電極和所述第三鐵磁性電極。
16.如權(quán)利要求15所述的自旋器件的制造方法，其特征在于: 在配置于所述第二電極和所述第四電極之上的所述石墨烯中的、所述第二電極和所述第四電極一側(cè)的面的相反側(cè)的面，預(yù)先形成有鐵磁性體層， 通過所述鐵磁性體層的微細加工形成所述第一鐵磁性電極和所述第三鐵磁性電極。
全文摘要
本發(fā)明提供一種自旋器件，其包括石墨烯；以在與石墨烯電連接的狀態(tài)下夾持該石墨烯的方式配置的第一鐵磁性電極和第二電極；在離開第一鐵磁性電極和第二電極的位置，配置有以在與石墨烯電連接的狀態(tài)下夾持該石墨烯的方式配置的第三鐵磁性電極和第四電極；對夾持石墨烯的第一鐵磁性電極與第二電極間施加電流的電流施加機構(gòu)；和電壓信號檢測機構(gòu)，其將通過施加電流而在石墨烯中的被夾持于第三鐵磁性電極和第四電極的部分產(chǎn)生的自旋累積信息，經(jīng)由該第三鐵磁性電極和該第四電極作為電壓信號檢測出，其中第一鐵磁性電極和第三鐵磁性電極配置于石墨烯的相同面上，第二電極和第四電極為非磁性電極或鐵磁性電極。
文檔編號H01L29/82GK103081109SQ20128000264
公開日2013年5月1日 申請日期2012年7月19日 優(yōu)先權(quán)日2011年7月22日
發(fā)明者小田川明弘, 松川望 申請人:松下電器產(chǎn)業(yè)株式會社