近自旋注入元件12的端部)形成用以施加电流或电压的端子部14a。通道部14也可通过例如将积层于基板20上的半导体层加工成台面状而形成。通道部14的线宽为例如10 μm以下。此外，通道部14的线宽也可为例如0.1 μπι以上。
[0039]在通道部14的一部分形成自旋扩散部，该自旋扩散部用以控制在通道部14产生的自旋流。此处，作为一例，在通道部14形成5个自旋扩散部30?34。具体言之，自旋扩散部30?34形成在自旋注入元件12的接合位置与自旋检测元件16的接合位置之间。自旋扩散部30?34被形成为，使得在通道部14产生的自旋流中从自旋注入元件12朝向自旋检测元件16的第I方向LI的路径的自旋阻力比起从自旋检测元件16朝向自旋注入元件12的第2方向L2的路径的自旋阻力还小的形状。
[0040]由于各个自旋扩散部30?34在此处具有相同形状，故以自旋扩散部30为例作说明。自旋扩散部30通过使与从和自旋注入元件12相接的接合部朝向和自旋检测元件16相接的接合部流动的自旋流正交的方向的通道部14的剖面积扩大得比其他部位的通道部14的剖面积还大而形成。例如，自旋扩散部30通过使通道部14的剖面积以通道部14的轴线Ml为基准在宽度方向对称地扩大而形成。通过使自旋扩散部30的宽度方向的形状对称，从而自旋流的传递以轴线方向为基准成为对称，故可形成对朝向第I方向LI或第2方向L2的自旋流影响少且对朝向宽度方向的自旋流造成影响的形状。此外，自旋扩散部30具有例如在与自旋流正交的方向的剖面积成为最大的前端部30a。此外，由基板20的上表面观之，自旋扩散部30以通过前端部30a且在与自旋流正交的方向延伸的线M2为基准形成为非对称。例如，自旋扩散部30形成为，从自旋注入元件12侧朝向前端部30a的情况的剖面积变化率比起从前端部30a朝向自旋检测元件16侧的情况的剖面积变化率还大那样的形状。例如，通道部14的两侧部朝宽度方向外侧扩大，该扩大的部分由基板20的上表面观之形成以前端部30a为顶点而成的直角三角形状。在自旋扩散部30的沿着自旋流的方向的长度，是没有形成自旋扩散部的通道部14的部分的与自旋流正交的方向的长度的3倍时，上述剖面积也可以形成为没有形成自旋扩散部的通道部14的部分的与自旋流正交的方向的剖面积的1.2倍?3.0倍。此外，前端部30a与自旋扩散部31?34的前端部31a?34a对应。
[0041]具有上述构成的自旋阀元件10按以下方式动作。此处，利用以下所示的非局部的手法检测电压。非局部的手法不同于对电流流通的部分所产生的电压作测定的局部的手法，是使无电流流通的部分产生自旋的扩散传导且测定因自旋分极而产生的电位差的手法。
[0042]首先，如图1所示，在自旋注入元件12的端子部12a和通道部14的端子部14a之间施加电流(图1中白色箭头记号)。因此，与自旋注入元件12的磁化方向呈反平行的自旋注入于通道部14。注入于通道部14的自旋朝通道部14的两端部传递。S卩，在自旋注入元件12和自旋检测元件16之间，自旋朝第I方向LI传递。此时，在将朝向第I方向LI传递的自旋抵消的方向(第2方向L2)会有与朝向第I方向LI传递的自旋呈反平行的自旋流动。也即，例如，如图1所示，在向上自旋朝向第I方向LI传递的情况下，向下自旋朝第2方向L2流动。因此，在自旋注入元件12与自旋检测元件16之间虽不存在电荷流动，但会产生朝向第I方向LI的自旋流和朝向第2方向的自旋流。换言之，在自旋注入元件12与自旋检测元件16之间会产生不伴有电荷的流动的自旋流。
[0043]此处，为作对比，概略说明在现有的自旋阀元件的通道部产生的自旋流。在现有的自旋阀元件中，朝向第I方向LI的自旋流与朝向第2方向L2的自旋流以相同传递速度流动，两者根据自旋传递的距离呈指数函数地减少。由于朝向向上自旋的反方向的移动可视为朝向向下自旋的正方向的移动，故以朝向第I方向LI的自旋流与朝向第2方向L2的自旋流之差来表示的、整体的自旋流也根据传递距离呈指数函数地减少。
[0044]相对地，在通道部14传递的自旋不仅在第I方向及第2方向传递，也通过自旋扩散部30而朝宽度方向扩散。自旋扩散部30的形状形成为使朝向第I方向LI的自旋流的扩散程度和朝向第2方向L2的自旋流的扩散程度不同。此处，使朝向第I方向LI的自旋流的扩散程度比朝向第2方向L2的自旋流的扩散程度还大。即，使第I方向LI的自旋阻力比第2方向L2的自旋阻力还小。因此，朝向第2方向L2的自旋流比未设有自旋扩散部30的情况难传递，另一方面，朝向第I方向的自旋流比未设有自旋扩散部30的情况容易传递。即，朝向第I方向的自旋流的衰减受抑制。因此，就本实施方式的自旋阀元件10而言，虽然朝向第I方向LI的自旋流与朝向第2方向L2的自旋流根据自旋传递距离呈指数函数地减少，但会抑制朝向第I方向LI的自旋流的衰减，所以朝向第I方向LI的自旋流比起朝向第2方向L2的自旋流在自旋扩散长度上相对地变长。因此，整体的自旋流的衰减受抑制，结果使自旋流增大。
[0045]以上，依据本实施方式的自旋阀元件10，在通道部14的一部分形成有在与自旋流正交的方向的剖面积被扩大的自旋扩散部30，由于该自旋扩散部30的形状被设成从自旋注入元件12朝向自旋检测元件16的第I方向LI的自旋流比起从自旋检测元件16朝向自旋注入元件12的第2方向L2的自旋流还容易流动的形状，故可抑制第I方向LI的自旋流的衰减。由于通道部14整体的自旋流的衰减受抑制，结果可增大自旋流。因此，能使自旋注入元件和自旋检测元件之间扩大，故设计的自由度提升。且自旋扩散长度的控制非通过通道部的材料来控制，而是能通过形状来控制，故可设计不被材料所束缚的元件。又因为能通过在基板20上进行积层/蚀刻等制造自旋阀元件10，故可通过现有的半导体技术容易地制造。
[0046]上述实施方式是表示本发明的自旋阀元件的一例。本发明的自旋阀元件不受限于实施方式的自旋阀元件10，也可变形或适用于其他者。
[0047]例如，在上述实施方式中，作为自旋扩散部30的形状，以通道部14的两侧部朝宽度方向外侧扩大、且该扩大的部分由基板20的上表面观之成为以前端部30a为顶点而成的直角三角形状(棘爪(ratchet)形状)的例子作说明，但只要以通过前端部30a的线M2为基准呈非对称，则也可为其他形状。例如，可为锐角三角形，也可为钝角三角形(参照图3 (A))。此外，不限于面内方向，也可三维地具有非对称的形状。
[0048]此外，在上述实施方式中，虽以自旋扩散部30的形状是以通道部14的轴线为基准呈对称的例子作说明，但也可为以通道部14的轴线为基准呈非对称。例如，如图3 (B)所示，也可为通道部14的两侧部中仅一侧部朝宽度方向外侧扩大。
[0049]此外，在上述实施方式中，虽以自旋扩散部30?34构成I个自旋扩散部的例子作说明，但也可如图3 (C)所示仅有自旋扩散部30，也可具有5个以外的多个自旋扩散部30。通道部14也可在两侧部中的一侧部具有I个以上的自旋扩散部30。
[0050]此外，在上述实施方式中，虽以自旋扩散部30?34具有相同形状的例子作说明，但也可如图3(D)、(E)所示为不同形状。例如，如图3(D)所示，自旋扩散部30?34可作成由基板20的上表面观之以前端部30a为顶点的三角形状有变小的倾向的特征。此外，例如，如图3 (E)所示，自旋扩散部30?34可作成由基板20的上表面观之以前端部30a为顶点的三角形状有变大的倾向的特征。
[0051]此外，自旋阀元件10的各构成构件大小未特别限定，可为微米级构件，也可为纳米级的构件。
[0052]再者，在上述实施方式中，虽以具有面内自旋阀构造的自旋阀元件10为例作说明，但也可为例如自旋注入元件及自旋检测元件在积层方向夹着通道部的构造。
[0053][实施例]
[0054]以下使用图4?图7，为了说明上述效果，针对本发明者所实施的实施例及比较例作叙述。
[0055](确认抑止衰减的效果)
[0056](实施例1)
[0057]首先，使用图4㈧及图5㈧所示的模型140进行模拟。通过模型140将自旋阀元件10的通道部14以数值方式再现，针对注入的自旋的扩散利用有限元素法(finiteelement method)作计算。此外，在模拟中，将自旋的扩散置换成电子的扩散，计算电流密度。
[0058]模型140的一端Ip设为施加点，从施加点Ip注入向下自旋Sd。模型140是用以模拟图中从左朝右产生的向下自旋Sd的自旋流的模型。设长边轴向的长度L为2500nm、和长边轴向垂直的方向的宽度W为lOOnm、厚度为lnm。从施加点Ip到形成有自旋扩散部300的距离Ii设为lOOnm。自旋扩散部300?340各自的宽度b设为lOOnm、高度h为50nm。从施加点Ip起离自旋检测元件侧最远的自旋扩散部的端点b0到测定点Mp为止的距离Im设为50nm。且材料假设为铜，自旋的