CN116828966A - 光器件 - Google Patents

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magnetic
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山根健量
柴田哲也
水野友人
福泽英明
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Abstract

本发明提供一种新型的光器件。该光器件包括磁性元件和光照射部，上述光照射部向上述磁性元件照射光，上述磁性元件包括被照射光的第一铁磁性层、第二铁磁性层、以及被上述第一铁磁性层和上述第二铁磁性层夹着的间隔层，上述第一铁磁性层的磁化在未从上述光照射部向上述磁性元件照射光的状态下，相对于上述第一铁磁性层扩展的面内方向以及与上述第一铁磁性层扩展的面正交的面垂直方向的任一者均倾斜。

Description

光器件
技术领域
本发明涉及光器件。
背景技术
光电转换元件可用于各种用途。
例如，在专利文献1中记载了一种使用光电二极管接收光信号的接收装置。光电二极管例如是使用半导体的pn结的pn结二极管等，将光转换为电信号。
另外，例如在专利文献2中记载了一种使用半导体的pn结的光传感器以及使用了该光传感器的图像传感器。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2001-292107号公报
专利文献2：美国专利第9842874号说明书
发明内容
使用半导体的pn结的光器件被广泛利用，但为了进一步的发展而需要开发新的光器件。另外，需要能够在较宽的强度范围内检测所照射的光的强度的光器件。
本发明是鉴于上述问题而完成的，其目的在于，提供一种新型且能够在较宽的强度范围内检测光的强度的光器件。
为了解决上述问题，提供以下的技术手段。
(1)第一方式的光器件包括磁性元件和光照射部，所述光照射部向所述磁性元件照射光，所述磁性元件包括被照射光的第一铁磁性层、第二铁磁性层、以及被所述第一铁磁性层和所述第二铁磁性层夹持的间隔层，所述第一铁磁性层的磁化在未从所述光照射部向所述磁性元件照射光的状态下，相对于所述第一铁磁性层扩展的面内方向以及与所述第一铁磁性层扩展的面正交的面垂直方向中的任一者均倾斜。
(2)在上述方式的光器件中，也可以是，还包括磁场施加部，所述磁场施加部对所述第一铁磁性层施加磁场，所述磁场施加部位于不遮挡从所述光照射部向所述磁性元件照射的光的位置。
(3)在上述方式的光器件中，也可以是，不对所述磁场施加部照射来自所述光照射部的光。
(4)在上述方式的光器件中，也可以是，所述磁性元件还包括反铁磁性层，所述反铁磁性层与所述第一铁磁性层的与所述间隔层接触的第一面的相反侧的第二面接触。
(5)在上述方式的光器件中，也可以是，所述反铁磁性层包含氧化物。
(6)在上述方式的光器件中，也可以是，还包括压电元件，所述压电元件对所述第一铁磁性层施加应力。
(7)在上述方式的光器件中，也可以是，所述压电元件位于不遮挡从所述光照射部向所述磁性元件照射的光的位置。
(8)在上述方式的光器件中，也可以是，从所述面垂直方向观察，所述第一铁磁性层的长边方向的长度除以短边方向的长度而得的长宽比大于1。
(9)第二方式的光器件包括磁性元件和光照射部，所述光照射部向所述磁性元件照射光，所述磁性元件包括被照射光的第一铁磁性层、第二铁磁性层、以及被所述第一铁磁性层和所述第二铁磁性层夹持的间隔层，表示相对于施加于光器件的外部磁场的所述磁性元件的电阻变化的RH曲线在未从所述光照射部向所述磁性元件照射光的状态下，至少在包含零的外部磁场强度的范围内不显示迟滞。
(10)第三方式的光器件包括磁性元件和光照射部，所述光照射部向所述磁性元件照射光，所述磁性元件包括被照射光的第一铁磁性层、第二铁磁性层、以及被所述第一铁磁性层和所述第二铁磁性层夹持的间隔层，所述第一铁磁性层的磁畴结构在未从所述光照射部向所述磁性元件照射光的状态下为涡旋结构。
上述方式的光器件以新的原理工作，能够在较宽的强度范围内检测光的强度。
附图说明
图1是第一实施方式的光器件的立体图。
图2是第一实施方式的光探测元件的截面图。
图3是表示照射到第一实施方式的磁性元件的光的强度变化与磁性元件的电阻值的关系的图。
图4是表示第一实施方式的磁性元件的RH曲线的图。
图5是表示比较例的磁性元件的RH曲线的图。
图6是表示照射到比较例的磁性元件的光的强度变化与比较例的磁性元件的电阻值的关系的图。
图7是第一变形例的光探测元件的截面图。
图8是第二实施方式的光探测元件的截面图。
图9是第三实施方式的光探测元件的截面图。
图10是第三实施方式的光探测元件的第一状态的截面图。
图11是第三实施方式的光探测元件的第二状态的截面图。
图12是第四实施方式的光探测元件的截面图。
图13是第四实施方式的光探测元件的另一截面图。
图14是第五实施方式的光探测元件的截面图。
图15是第六实施方式的光探测元件的截面图。
图16是第六实施方式的光探测元件的另一截面图。
图17是表示第六实施方式的磁性元件的RH曲线的图。
图18是第一应用例的收发装置的框图。
图19是通信***的一个例子的概念图。
图20是第二应用例的光传感器装置的截面的概念图。
图21是终端装置的一个例子的示意图。
符号的说明
1、1’…第一铁磁性层，2、2’…第二铁磁性层，3、3’…间隔层，4…缓冲层，5…种晶层，6…铁磁性层，7…磁耦合层，8…垂直磁化引发层，9…覆盖层，10、10A、10B、10C、10D、10E、10F…光探测元件，11、11B、11D、11F…磁性元件，12…第一电极，13…第二电极，20…光照射部，30…磁场施加部，31…第一硬磁性层，32…第二硬磁性层，33…第一遮光层，34…第二遮光层，40…反铁磁性层，50…压电元件，51…压电体，52、53…电极，90…绝缘层，100…光器件，120…电路基板，121…模拟数字转换器，122…输出端子，130…配线层，131…配线，132…层间绝缘膜，300…接收装置，301…光探测元件，302…信号处理部，400…发送装置，401…光源，402…电信号生成元件，403…光调制元件，500、600…终端装置，1000…收发装置，2000…光传感器装置，A1…包含零的外部磁场强度的范围，C…中心，F…波长滤波器，F1…拉伸应力，F2…压缩应力，L…光，L1、L2…光信号，M1、M2、M1’、M2’、M6、M31、M32…磁化，R…透镜，S…光传感器，S1…第一面，S2…第二面。
具体实施方式
以下，适当参照附图，对实施方式进行详细的说明。在以下说明所使用的附图中，为了使特征易于理解，有时方便起见将特征部分放大表示，各结构要素的尺寸比例等有时与实际的不同。以下说明中例示的材料、尺寸等只是一个例子，本发明并不限定于此，在实现本发明的效果的范围内能够适当变更来实施。
对方向进行定义。将磁性元件11的第一铁磁性层1扩展的面内方向的一个方向设为x方向，将在面内与x方向正交的方向设为y方向。另外，将与第一铁磁性层1扩展的面(xy平面)正交的面垂直方向设为z方向。z方向与x方向以及y方向正交。以下有时将+z方向表述为“上”，将-z方向表述为“下”。+z方向是从第二电极13朝向第一电极12的方向。上下并不必须与重力作用的方向一致。
[第一实施方式]
图1是第一实施方式的光器件100的立体图。光器件100例如包括光探测元件10和光照射部20。光器件100利用光探测元件10将从光照射部20照射的光L的状态或状态的变化转换为电信号。
光照射部20向磁性元件11照射光L。光照射部20例如具有光源和光学部件中的至少一者。光源例如是激光二极管、LED等。光学部件例如是透镜、超透镜(Metalens)、波长滤波器、波导、光纤、反射器等。例如，从光源出射并通过光学部件或由光学部件反射的光L照射到磁性元件11。光照射部20也可以具有光学部件且不具备光源，来自光器件100的外部的光也可以在通过作为光照射部20的上述那样的光学部件、或者被光学部件反射后，照射到磁性元件11。光照射部20也可以具有光源且不具备光学部件，从光照射部20具有的光源出射的光也可以不经过上述那样的光学部件而照射到磁性元件11。光L例如是激光那样的单一波长的单色光。光L也可以不是单色光，可以是波长被限定在具有一定程度的宽度的范围内的光，也可以是具有连续光谱的光。
光L不限于可见光线，也包括波长比可见光线长的红外线、波长比可见光线短的紫外线。可见光线的波长例如为380nm以上且小于800nm。红外线的波长例如为800nm以上1mm以下。紫外线的波长例如为200nm以上且小于380nm。光L例如是包含高频的光信号且强度变化的光、或者波段经控制的光(例如通过了波长滤波器的光)。高频的光信号例如是具有100MHz以上的频率的信号。
光探测元件10例如形成在基板Sub上。光探测元件10例如包括磁性元件11、第一电极12、第二电极13和磁场施加部30。
图2是第一实施方式的光探测元件10的截面图。在图2中，用箭头表示未从光照射部20向磁性元件11照射光L的状态下的铁磁性体的磁化的方向。第一电极12和第二电极13在z方向上夹着磁性元件11。磁场施加部30位于例如在x方向上夹持磁性元件11的位置。磁性元件11和磁场施加部30的周围被绝缘层90覆盖。
绝缘层90例如是Si、Al、Mg的氧化物、氮化物、氮氧化物。绝缘层90例如是氧化硅(SiOx)、氮化硅(SiNx)、碳化硅(SiC)、氮化铬、碳氮化硅(SiCN)、氮氧化硅(SiON)、氧化铝(Al2O3)、氧化锆(ZrOx)等。
磁性元件11至少具有第一铁磁性层1、第二铁磁性层2和间隔层3。间隔层3位于第一铁磁性层1与第二铁磁性层2之间。除了它们以外，磁性元件11也可以还具有缓冲层4、种晶层(seed layer)5、铁磁性层6、磁耦合层7、垂直磁化引发层8、覆盖层(cap layer)9。缓冲层4、种晶层5、铁磁性层6和磁耦合层7位于第二铁磁性层2与第二电极13之间，垂直磁化引发层8和覆盖层9位于第一铁磁性层1与第一电极12之间。例如，磁性元件11为圆柱形状，从z方向观察的俯视形状为圆形。
磁性元件11例如是间隔层3由绝缘材料构成的MTJ(Magnetic Tunnel Junction(磁隧道结))元件。磁性元件11在被来自外部的光照射时，电阻值发生变化。磁性元件11对应于第一铁磁性层1的磁化M1的状态与第二铁磁性层2的磁化M2的状态的相对变化，z方向的电阻值(使电流在z方向流动的情况下的电阻值)发生变化。这样的元件也被称为磁阻效应元件。
第一铁磁性层1是当被照射光L时磁化的状态发生变化的光探测层。第一铁磁性层1也被称为磁化自由层。磁化自由层是包含在被施加了规定的来自外部的能量时，磁化的状态发生变化的磁性体的层。规定的来自外部的能量例如是从外部照射的光、在磁性元件11的层叠方向上流动的电流、从第一铁磁性层1的外部施加的磁场。第一铁磁性层1的磁化M1的状态对应于所照射的光L的强度而变化。
第一铁磁性层1的磁化M1在未从光照射部20向磁性元件11照射光L的状态下，相对于面内方向和面垂直方向的任一者均倾斜。若在光L未照射到磁性元件11的状态下，磁化M1相对于面内方向和面垂直方向的任一者均倾斜，则RH曲线不显示迟滞。RH曲线表示相对于施加在光器件100上的外部磁场的磁性元件11的电阻变化。在此，外部磁场是从光器件100的外部施加的磁场。第一铁磁性层1的磁化M1在未从光照射部20向磁性元件11照射光L的状态下，例如相对于xy平面内的任一方向以及z方向均倾斜。
第一铁磁性层1例如是在面垂直方向(z方向)具有易磁化轴的垂直磁化膜。通过从下述的磁场施加部30施加具有面内方向的成分的磁场，第一铁磁性层1的磁化M1从面垂直方向向面内方向的任一方向(例如x方向)倾斜。在此，从磁场施加部30施加到第一铁磁性层1的磁场是在光器件100的内部产生的磁场，与从光器件100的外部施加的外部磁场区分，不包含在从光器件100的外部施加的外部磁场内。
第一铁磁性层1包含铁磁性体。第一铁磁性层1至少包含例如Co、Fe和Ni等磁性元素中的任一种。第一铁磁性层1可以与上述磁性元素一起包含B、Mg、Hf、Gd等元素。第一铁磁性层1例如也可以是包含磁性元素和非磁性元素的合金。第一铁磁性层1也可以由多个层构成。第一铁磁性层1例如是由Fe层夹着CoFeB合金、CoFeB合金层的层叠体、由CoFe层夹着CoFeB合金层的层叠体。
另外，第一铁磁性层1可以是磁性层和非磁性层交替层叠而成的层叠体，例如，可以是Co和Pt交替层叠而成的层叠体、Co和Ni交替层叠而成的层叠体。一般而言，“铁磁性”包含“ferrimagnetism(亚铁磁性)”。第一铁磁性层1可以表现出亚铁磁性。另一方面，第一铁磁性层1也可以表现出非亚铁磁性的铁磁性。例如，CoFeB合金表现出非亚铁磁性的铁磁性。
第一铁磁性层1的膜厚例如为1nm以上5nm以下。第一铁磁性层1的膜厚例如优选为1nm以上2nm以下。在第一铁磁性层1为垂直磁化膜的情况下，若第一铁磁性层1的膜厚较薄，则来自位于第一铁磁性层1上下的层的垂直磁各向异性施加效应增强，第一铁磁性层1的垂直磁各向异性提高。即，当第一铁磁性层1的垂直磁各向异性高时，磁化要返回z方向的力增强。另一方面，若第一铁磁性层1的膜厚较厚，则来自位于第一铁磁性层1上下的层的垂直磁各向异性施加效应相对减弱，第一铁磁性层1的垂直磁各向异性减弱。
当第一铁磁性层1的膜厚变薄时，作为铁磁性体的体积减小，如果膜厚变厚则作为铁磁性体的体积增大。施加了来自外部的能量时的第一铁磁性层1的磁化的响应容易度，与第一铁磁性层1的磁各向异性(Ku)与体积(V)之积(KuV)成反比。即，当第一铁磁性层1的磁各向异性与体积之积减小时，对光的响应性得到提高。从这样的观点出发，为了提高对光的响应，优选在适当地设计第一铁磁性层1的磁各向异性的基础上减小第一铁磁性层1的体积。
在第一铁磁性层1的膜厚比2nm厚的情况下，例如可以在第一铁磁性层1内设置由Mo、W构成的***层。即，可以将在z方向上依次层叠有铁磁性层、***层、铁磁性层的层叠体作为第一铁磁性层1。由于***层与铁磁性层的界面处的界面磁各向异性，第一铁磁性层1整体的垂直磁各向异性得到提高。***层的膜厚例如为0.1nm～0.6nm。
第二铁磁性层2是磁化固定层。磁化固定层是由在被施加了规定的来自外部的能量时，磁化的状态相比磁化自由层难以变化的磁性体构成的层。例如，磁化固定层在被施加了规定的来自外部的能量时，磁化的方向相比磁化自由层难以变化。另外，例如，磁化固定层在被施加了规定的来自外部的能量时，磁化的大小相比磁化自由层难以变化。第二铁磁性层2的矫顽力例如比第一铁磁性层1的矫顽力大。第二铁磁性层2既可以是面内磁化膜，也可以是垂直磁化膜。在图2所示的例子中，第二铁磁性层2的磁化M2的方向为z方向。
构成第二铁磁性层2的材料例如与第一铁磁性层1相同。第二铁磁性层2例如可以是0.4nm～1.0nm厚度的Co和0.4nm～1.0nm厚度的Pt交替层叠数次而成的多层膜。第二铁磁性层2例如可以是0.4nm～1.0nm厚度的Co、0.1nm～0.5nm厚度的Mo、0.3nm～1.0nm厚度的CoFeB合金、0.3nm～1.0nm厚度的Fe依次层叠而成的层叠体。
第二铁磁性层2的磁化M2例如可以通过与夹着磁耦合层7的铁磁性层6的磁耦合来固定。在该情况下，有时也将第二铁磁性层2、磁耦合层7和铁磁性层6合在一起的部件称为磁化固定层。磁耦合层7和铁磁性层6的细节在后面叙述。
间隔层3是配置于第一铁磁性层1与第二铁磁性层2之间的层。间隔层3由通过导电体、绝缘体或半导体构成的层构成，或者由在绝缘体中包含通过导体构成的通电点的层构成。间隔层3例如是非磁性层。间隔层3的膜厚能够根据第一铁磁性层1的磁化M1和第二铁磁性层2的磁化M2的取向方向进行调整。
例如，在间隔层3由绝缘体构成的情况下，磁性元件11具有由第一铁磁性层1、间隔层3和第二铁磁性层2构成的磁隧道结(MTJ：Magnetic Tunnel Junction)。这样的元件被称为MTJ元件。在该情况下，磁性元件11能够表现出隧穿磁阻(TMR：TunnelMagnetoresistance)效应。例如，在间隔层3由金属构成的情况下，磁性元件11能够表现出巨磁阻(GMR：Giant Magnetoresistance)效应。这样的元件被称为GMR元件。根据间隔层3的构成材料，磁性元件11的惯称有时与MTJ元件、GMR元件等不同，但也总称为磁阻效应元件。
在间隔层3由绝缘材料构成的情况下，能够将包含氧化铝、氧化镁、氧化钛或氧化硅等的材料用作间隔层3的材料。另外，这些绝缘材料可以含有Al、B、Si、Mg等元素、Co、Fe、Ni等磁性元素。通过以在第一铁磁性层1与第二铁磁性层2之间表现出高TMR效应的方式调整间隔层3的膜厚，能够得到高磁阻变化率。为了高效地利用TMR效应，间隔层3的膜厚可以为0.5～5.0nm左右，也可以为1.0～2.5nm左右。
在间隔层3由非磁性导电材料构成的情况下，能够使用Cu、Ag、Au或Ru等导电材料。为了高效地利用GMR效应，间隔层3的膜厚可以为0.5～5.0nm左右，也可以为2.0～3.0nm左右。
在由非磁性半导体材料构成间隔层3的情况下，能够使用氧化锌、氧化铟、氧化锡、氧化锗、氧化镓或ITO等材料。在该情况下，间隔层3的膜厚可以为1.0～4.0nm左右。
在作为间隔层3应用在非磁性绝缘体中包含由导体构成的通电点的层的情况下，可以采用这样的结构：在由氧化铝或氧化镁构成的非磁性绝缘体中，包含由Cu、Au、Al等非磁性的导体构成的通电点。另外，也可以由Co、Fe、Ni等磁性元素构成导体。在该情况下，间隔层3的膜厚可以为1.0～2.5nm左右。通电点例如是从垂直于膜面的方向观察时的直径为1nm以上5nm以下的柱状体。
铁磁性层6例如与第二铁磁性层2磁耦合。磁耦合例如是反铁磁性的耦合，通过RKKY相互作用而产生。第二铁磁性层2的磁化M2的方向与铁磁性层6的磁化M6的方向为反向平行的关系。构成铁磁性层6的材料例如与第一铁磁性层1相同。
磁耦合层7位于第二铁磁性层2与铁磁性层6之间。磁耦合层7例如是Ru、Ir等。
缓冲层4是缓解不同晶体间的晶格不匹配的层。缓冲层4例如是含有选自Ta、Ti、Zr和Cr中的至少一种元素的金属，或含有选自Ta、Ti、Zr和Cu中的至少一种元素的氮化物。更具体而言，缓冲层4例如是Ta(单体)、NiCr合金、TaN(氮化钽)、CuN(氮化铜)。缓冲层4的膜厚例如为1nm以上5nm以下。缓冲层4例如为非晶质。缓冲层4例如位于种晶层5与第二电极13之间，与第二电极13接触。缓冲层4抑制第二电极13的晶体结构对第二铁磁性层2的晶体结构造成影响。
种晶层5提高层叠在种晶层5上的层的结晶性。种晶层5例如位于缓冲层4与铁磁性层6之间，位于缓冲层4上。种晶层5例如为Pt、Ru、Zr、NiFeCr。种晶层5的膜厚例如为1nm以上5nm以下。
覆盖层9位于第一铁磁性层1与第一电极12之间。覆盖层9可以包含层叠在第一铁磁性层1上且与第一铁磁性层1接触的垂直磁化引发层8。覆盖层9在工艺过程中防止对下层的损伤，并且在退火时提高下层的结晶性。覆盖层9的膜厚例如为10nm以下，以使得充分的光照射到第一铁磁性层1。
垂直磁化引发层8引发第一铁磁性层1的垂直磁各向异性。垂直磁化引发层8例如是氧化镁、W、Ta、Mo等。在垂直磁化引发层8为氧化镁的情况下，为了提高导电性，优选氧化镁产生氧缺位。垂直磁化引发层8的膜厚例如为0.5nm以上5.0nm以下。
第一电极12例如配置在向磁性元件11照射光的一侧。光L从第一电极12侧照射到磁性元件11，至少照射到第一铁磁性层1。第一电极12由具有导电性的材料构成。第一电极12例如是对使用波段的光具有透过性的透明电极。第一电极12优选例如透过使用波段的光的80％以上。
第一电极12例如是氧化铟锡(ITO)、氧化铟锌(IZO)、氧化锌(ZnO)、氧化铟镓锌(IGZO)等氧化物。第一电极12也可以采用在这些氧化物的透明电极材料中具有多个柱状金属的结构。作为第一电极12并不必须使用上述那样的透明电极材料，也可以通过以较薄的膜厚使用Au、Cu或Al等金属材料，使照射的光到达第一铁磁性层1。在使用金属作为第一电极12的材料的情况下，第一电极12的膜厚例如为3～10nm。另外，第一电极12也可以在被光照射的照射面具有防反射膜。
第二电极13隔着磁性元件11位于与第一电极12相反的一侧。第二电极13由具有导电性的材料构成。第二电极13例如由Cu、Al或Au等金属构成。也可以在这些金属的上下层叠Ta、Ti。另外，也可以使用Cu和Ta的层叠膜、Ta、Cu和Ti的层叠膜、Ta、Cu和TaN的层叠膜。另外，作为第二电极13也可以使用TiN、TaN。第二电极13的膜厚例如为200nm～800nm。
第二电极13也可以对照射到磁性元件11的光具有透过性。作为第二电极13的材料，与第一电极12同样地，例如可以使用氧化铟锡(ITO)、氧化铟锌(IZO)、氧化锌(ZnO)、氧化铟镓锌(IGZO)等氧化物的透明电极材料。即使是在从第一电极12一侧照射光L的情况下，根据光L的强度，也可能存在光到达第二电极13的情况，在该情况下，通过使第二电极13包含氧化物的透明电极材料而构成，与第二电极13由金属构成的情况相比，能够抑制第二电极13与同其接触的层的界面处的光的反射。
磁场施加部30对第一铁磁性层1施加磁场。磁场施加部30位于不遮挡从光照射部20向磁性元件11照射的光的位置。磁场施加部30例如位于不与将光照射部20的光出射端与磁性元件11连结的线段交叉的位置。
磁场施加部30例如具有第一硬磁性层31和第二硬磁性层32。在第一硬磁性层31的一面具有第一遮光层33。在第二硬磁性层32的一面具有第二遮光层34。
第一硬磁性层31和第二硬磁性层32分别位于从与z方向正交的任一方向观察均与第一铁磁性层1重叠的位置。第一硬磁性层31和第二硬磁性层32例如经由绝缘层90在面内方向的任一方向(例如x方向)上夹着第一铁磁性层1。
第一硬磁性层31和第二硬磁性层32是硬磁性体。第一硬磁性层31和第二硬磁性层32是在面内方向上具有易磁化轴的面内磁化膜。第一硬磁性层31的磁化M31和第二硬磁性层32的磁化M32例如在x方向上取向。
第一硬磁性层31与第二硬磁性层32之间产生的漏磁场作为偏置磁场被施加在第一铁磁性层1上。偏置磁场作用于磁化M1，磁化M1相对于面内方向和面垂直方向均倾斜。
磁场施加部30通过第一遮光层33和第二遮光层34而不被来自光照射部20的光L照射。第一遮光层33防止光L照射到第一硬磁性层31。第二遮光层34防止光L照射到第二硬磁性层32。通过使磁场施加部30不被光L照射，能够抑制因光L的状态改变导致第一硬磁性层31和第二硬磁性层32的磁化状态发生变化。第一遮光层33和第二遮光层34例如是钨、钽、钛等。
第一遮光层33和第二遮光层34在光L未照射到磁场施加部30的情况下也可以不设置。例如，在磁场施加部30充分远离磁性元件11的情况下，或者在通过透镜等使光L向磁性元件11会聚的情况下，光L未照射到磁场施加部30。
接着，对磁性元件11的动作的机理进行说明。图3是表示照射到第一实施方式的磁性元件11的光L的强度变化与磁性元件11的电阻值的关系的图。图3的横轴是照射到磁性元件11的光L的强度，纵轴是磁性元件11的电阻值。
来自磁性元件11的输出电压根据照射到第一铁磁性层1的光L的强度变化而变化。对来自磁性元件11的输出电压的变化作出贡献的是磁性元件11的层叠方向的电阻值变化。
磁性元件11在来自光照射部20的光L未照射到磁性元件11的状态(以下称为初始状态)下，表现为第一电阻值R1。磁性元件11的z方向的电阻值是通过使感应电流在磁性元件11的z方向上流动来在磁性元件11的z方向的两端产生电压，并根据该电压值使用欧姆定律求出的。来自磁性元件11的输出电压在第一电极12与第二电极13之间产生。在初始状态下，从磁性元件11输出的输出电压表现为第一值。
当光L照射到第一铁磁性层1时，由光L的照射所致的来自外部的能量导致第一铁磁性层1的磁化M1从初始状态发生倾斜。另外，当照射到第一铁磁性层1的光L的强度变化时，第一铁磁性层1的磁化M1的倾斜程度对应于光L的强度而变化。照射到第一铁磁性层1的光L的强度越大，第一铁磁性层1的磁化M1相对于初始状态的倾斜越大。例如，初始状态下的第一铁磁性层1的磁化M1的方向与照射了光L的状态下的磁化M1的方向之间的角度大于0°且小于90°。
当第一铁磁性层1的磁化M1从初始状态发生倾斜时，磁性元件11的z方向的电阻值从初始状态发生变化。例如，对应于第一铁磁性层1的磁化M1的倾斜，磁性元件11的z方向的电阻值逐渐变大。当磁性元件11的z方向的电阻值发生变化时，来自磁性元件11的输出电压或输出电流发生变化。例如，磁性元件11的电阻值越大，来自磁性元件11的输出电压越大。另外，在磁性元件11与恒电压源连接的情况下，磁性元件11的电阻值越大，来自磁性元件11的输出电流越小。
在照射到磁性元件11的光L的强度变化时，来自磁性元件11的输出电压或输出电流(磁性元件11的层叠方向的电阻值)发生变化。因此，磁性元件11能够将光L的强度作为来自磁性元件11的输出电压或输出电流(磁性元件11的电阻值)来检测。
由于在第一铁磁性层1的磁化M1上作用有与第二铁磁性层2的磁化M2相同方向的自旋转移矩，因此当光L不从光照射部20照射到磁性元件11时，磁性元件11的磁化M1恢复初始状态。当磁化M1恢复初始状态时，磁性元件11的层叠方向的电阻值恢复为第一电阻值R1，来自磁性元件11的输出电压或输出电流恢复为第一值。
来自磁性元件11的输出电压与照射到第一铁磁性层1的光L的强度的变化对应地变化，磁性元件11能够将照射的光L的强度的变化转换为来自磁性元件11的输出电压的变化。即，磁性元件11能够将光转换为电信号。
图4是表示针对第一实施方式的光器件100，表示相对于在第二铁磁性层2的磁化M2的方向(在本例中为z方向)上施加的外部磁场的磁性元件11的电阻变化的RH曲线(以下，也称为“磁性元件11的RH曲线”)的图。在图4所示的曲线图中，用H表示的外部磁场被表示成，图2所示的+z方向的外部磁场为负的符号。在未从光照射部20向磁性元件11照射光L的状态下，第一铁磁性层1的磁化M1相对于面内方向和面垂直方向倾斜，因此磁性元件11的RH曲线不显示迟滞。即，遍及外部磁场的大小较大的范围，磁性元件11的第一铁磁性层1的磁化M1的状态(磁化M1的方向)对应于外部磁场的大小而变化。对光器件100施加外部磁场是从外部对磁性元件11施加能量的一个例子，对磁性元件11照射光L也同样是来自外部的能量施加。因此，遍及光L的较宽的强度范围，磁性元件11的第一铁磁性层1的磁化M1的状态(磁化M1的方向)对应于光L的强度变化而变化。因此，如图3所示，遍及光L的较宽的强度范围，来自磁性元件11的输出电压或输出电流(磁性元件11的电阻值)对应于光L的强度变化而连续地变化。
图5是表示比较例的磁性元件的RH曲线(表示相对于施加在比较例的光器件上的z方向的外部磁场的比较例的磁性元件的电阻变化的RH曲线)的图。在图5所示的曲线图中，用H表示的外部磁场被表示成，图5中的磁性元件的示意图中的上方向(磁化M2’的磁化方向)的外部磁场为负的符号。比较例的磁性元件除了在光L未照射到比较例的磁性元件的状态下，第一铁磁性层1的磁化M1在z方向上取向这一点以外，与第一实施方式的磁性元件11相同。比较例的磁性元件包括第一铁磁性层1’、第二铁磁性层2’、以及被它们夹着的间隔层3’。在比较例的磁性元件中，在光L未照射到比较例的磁性元件的状态下，第一铁磁性层1’的磁化M1’与第二铁磁性层2’的磁化M2’平行或者反向平行。如图5所示，比较例的磁性元件的第一铁磁性层1’的磁化M1’与第二铁磁性层2’的磁化M2’是平行或反向平行的状态为稳定的状态。在光L未照射到比较例的磁性元件的状态下，比较例的磁性元件的RH曲线显示迟滞。
图6是表示照射到比较例的磁性元件的光L的强度变化与比较例的磁性元件的电阻值的关系的图。图6的横轴是照射到比较例的磁性元件的光L的强度，纵轴是比较例的磁性元件的电阻值。
比较例的磁性元件在来自光照射部20的光L未照射到比较例的磁性元件的状态下，表现为第一电阻值R1’。在比较例的磁性元件中，在光L未照射到比较例的磁性元件的状态下，第一铁磁性层1’的磁化M1’与第二铁磁性层2’的磁化M2’为稳定的状态。因此，在照射到第一铁磁性层1’的光L的强度小且为一定的阈值以下的情况下，第一铁磁性层1’的磁化M1’几乎不变化。当超过阈值的强度的光L照射到第一铁磁性层1’时，第一铁磁性层1’的磁化M1’发生变化。照射到第一铁磁性层1’的光L的强度越大，第一铁磁性层1’的磁化M1’相对于z方向的倾斜越大。
因此，如图6所示，磁性元件的z方向的电阻值在光L的强度为阈值以下的情况下与光L的强度无关而表现为大致一定的值(第一电阻值R1’)，当光L的强度超过阈值时，对应于光L的强度而变化。另外，来自磁性元件的输出电压或输出电流在光L的强度为阈值以下的情况下也是与光L的强度无关而表现为大致一定的值，在光L的强度超过阈值的情况下对应于光L的强度而变化。
在光探测元件10中，未从光照射部20向磁性元件11照射光L的状态下的第一铁磁性层1的磁化M1的方向与面垂直方向之间的角度例如可以为5°以上，也可以为20°以上，也可以为35°以上。由此，即使在照射到第一铁磁性层1的光L的强度较小的范围内，第一铁磁性层1的磁化M1的状态(磁化M1的方向)也对应于光L的强度变化而更可靠地变化，能够更可靠地使来自磁性元件11的输出电压或输出电流(磁性元件11的电阻值)对应于光L的强度变化而连续地变化。另外，在光探测元件10中，未从光照射部20向磁性元件11照射光L的状态下的第一铁磁性层1的磁化M1的方向与面垂直方向之间的角度例如可以为85°以下，也可以为70°以下，也可以为55°以下。由此，能够更可靠地确保相对于光L的强度变化的磁化M1的可动范围，因此能够更可靠地确保光L的强度的检测范围。
未从光照射部20向磁性元件11照射光L的状态(初始状态)下的第一铁磁性层1的磁化M1的方向与面垂直方向之间的角度，能够根据初始状态下的第一铁磁性层1的磁化M1的方向与第二铁磁性层2的磁化M2的方向之间的角度、以及初始状态下的第二铁磁性层2的磁化M2的方向与面垂直方向的关系来求出。
初始状态下的第一铁磁性层1的磁化M1的方向与第二铁磁性层2的磁化M2的方向之间的角度由以下式(1)求出。
[式1]
在式(1)中，满足G0＝1/R0、GP＝1/Rmin和GAP＝1/Rmax。R0、Rmin、Rmax均为未从光照射部20向磁性元件11照射光L的状态下的磁性元件11的电阻值。R0是未对光器件100施加外部磁场的状态下的磁性元件11的电阻值。Rmin是使相对于光器件100的外部磁场的施加强度增大时的磁性元件11发生饱和的电阻值，此时的外部磁场在第二铁磁性层2的磁化M2的方向上施加。Rmax是使相对于光器件100的外部磁场的施加强度增大时的磁性元件11发生饱和的电阻值，此时的外部磁场在第二铁磁性层2的磁化M2的方向的相反方向上施加。
在初始状态下，在第二铁磁性层2为垂直磁化膜的情况下，第二铁磁性层2的磁化M2的方向与面垂直方向为平行的关系，在第二铁磁性层2为面内磁化膜的情况下，第二铁磁性层2的磁化M2的方向与面垂直方向为垂直的关系。
如上所述，在第一实施方式的光器件100中，遍及照射到磁性元件11的光L的较宽的强度范围，来自磁性元件11的输出对应于光L的强度变化而连续地变化。因此，光器件100能够在光L的较宽的强度范围内检测光L的强度。
以上列举具体的例子对第一实施方式的光器件100进行了说明，但第一实施方式的光器件并不限定于该例子。
图7是第一变形例的光探测元件10A的截面图。在光探测元件10A中，第一铁磁性层1为面内磁化膜，第一硬磁性层31和第二硬磁性层32为垂直磁化膜。第一硬磁性层31的磁化M31和第二硬磁性层32的磁化M32例如在z方向上取向。第一变形例的光探测元件10A的其他结构与光探测元件10相同。
来自第一硬磁性层31的漏磁场和来自第二硬磁性层32的漏磁场作为偏置磁场施加在第一铁磁性层1上。在第一铁磁性层1为面内磁化膜的情况下，通过从磁场施加部30施加具有面垂直方向的成分的磁场，磁化M1相对于面内方向和面垂直方向倾斜。
在光探测元件10A中，未从光照射部20向磁性元件11照射光L的状态下的第一铁磁性层1的磁化M1的方向与面垂直方向之间的角度例如可以为5°以上，也可以为20°以上，也可以为35°以上。另外，在第一铁磁性层1为面内磁化膜的光探测元件10A中，初始状态下的第一铁磁性层1的磁化M1的方向与面垂直方向之间的角度也可以为0°(第一铁磁性层1的磁化M1的方向与面垂直方向平行)。即，在第一铁磁性层1为面内磁化膜的光探测元件10A中，第一铁磁性层1的磁化M1只要在未从光照射部20向磁性元件11照射光的状态下相对于第一铁磁性层1扩展的面内方向倾斜即可。在该情况下磁性元件11的RH曲线也不显示迟滞，遍及光L的较宽的强度范围，来自磁性元件11的输出电压或输出电流(磁性元件11的电阻值)对应于光L的强度变化而连续地变化。另外，在光探测元件10A中，初始状态下的第一铁磁性层1的磁化M1的方向与面垂直方向之间的角度例如可以为85°以下，也可以为70°以下，也可以为55°以下。由此，能够更可靠地确保相对于光L的强度变化的磁化M1的可动范围，因此能够更可靠地确保光L的强度的检测范围。
此处表示了第一硬磁性层31和第二硬磁性层32以夹着第一铁磁性层1的方式配置的例子，但也可以将一个硬磁性层配置成包围第一铁磁性层1的周围。
[第二实施方式]
第二实施方式的光器件包括光探测元件10B和光照射部20。光照射部20的结构与第一实施方式的光器件相同。图8是第二实施方式的光探测元件10B的截面图。光探测元件10B与光探测元件10的不同点在于，不包括磁场施加部30，磁性元件11B包括反铁磁性层40。在光探测元件10B中，对与光探测元件10相同的结构标注相同的符号，并省略说明。
磁性元件11B包括反铁磁性层40。反铁磁性层40与第一铁磁性层1的与间隔层3接触的第一面S1的相反侧的第二面S2接触。
在第一铁磁性层1为垂直磁化膜的情况下，反铁磁性层40中的微观磁矩沿面内方向取向。在第一铁磁性层1为垂直磁化膜的情况下，反铁磁性层40通过交换偏置起到与对第一铁磁性层1施加面内方向的磁场同样的效果，磁化M1相对于面内方向和面垂直方向均倾斜。在第一铁磁性层1为面内磁化膜的情况下，反铁磁性层40中的微观磁矩在面垂直方向上取向。在第一铁磁性层1为面内磁化膜的情况下，反铁磁性层40通过交换偏置起到与对第一铁磁性层1施加面垂直方向的磁场同样的效果，磁化M1相对于面内方向和面垂直方向均倾斜。反铁磁性层40中的微观磁矩的取向方向能够通过在将反铁磁性层40加热至居里温度以上后一边施加磁场一边冷却时的磁场的方向来自由地设计。
反铁磁性层40可以使用公知的反铁磁性体。反铁磁性层40优选包含表现出反铁磁性的氧化物。若反铁磁性层40是对使用波段的光具有透过性的氧化物，则光L充分到达第一铁磁性层1。反铁磁性层40例如是氧化镍(NiO)、氧化铬(Cr2O3)、氧化钴(CoO)。
第二实施方式的光探测元件10B在未从光照射部20向磁性元件11B照射光L的状态下，第一铁磁性层1的磁化M1相对于面内方向和面垂直方向倾斜，因此磁性元件11B的RH曲线不显示迟滞。因此，第二实施方式的光器件与第一实施方式的光器件100同样地，来自磁性元件11B的输出遍及照射到磁性元件11B的光L的较宽的强度范围，对应于光L的强度变化而连续地变化。
[第三实施方式]
第三实施方式的光器件包括光探测元件10C和光照射部20。光照射部20的结构与第一实施方式的光器件相同。图9是第三实施方式的光探测元件10C的截面图。光探测元件10C与光探测元件10的不同点在于，不包括磁场施加部30，而包括压电元件50。在光探测元件10C中，对与光探测元件10相同的结构标注相同的符号，并省略说明。
光探测元件10C包括压电元件50。压电元件50位于能够对第一铁磁性层1施加应力的位置。压电元件50例如位于不遮挡从光照射部20向磁性元件11照射的光L的位置。压电元件50例如以磁性元件11为基准位于与被照射光的一侧相反的一侧。在压电元件50与磁性元件11之间例如具有绝缘层90。
压电元件50例如具有压电体51和电极52、53。图9是未对压电体51施加电压的状态的截面图。当经由电极52和电极53对压电体51施加电压时，压电体51发生变形。压电元件50通过压电体51变形而对第一铁磁性层1施加应力。
图10是表示第三实施方式的光探测元件10C的第一状态的图。图10的左图是yz截面图。图10的右图是通过第一铁磁性层1的xy截面图。当对压电体51施加电压时，压电体51发生变形。在图10所示的第一状态下，压电体51从施加电压前的状态以压电体51的x方向的中心靠近磁性元件11的方式发生变形。
在第一状态下，对第一铁磁性层1施加x方向的拉伸应力F1。当在第一铁磁性层1的x方向施加拉伸应力F1时，由于磁致伸缩效应而产生各向异性磁场，第一铁磁性层1的磁化M1从z方向朝向y方向倾斜。其结果，第一铁磁性层1的磁化M1相对于面内方向和面垂直方向均倾斜。此处作为一个例子表示了在x方向施加拉伸应力F1的例子，但施加拉伸应力F1的方向也可以是面内方向的任一方向。第一铁磁性层1的磁化M1朝向与拉伸应力F1作用的方向正交的面内方向倾斜。
图11是表示第三实施方式的光探测元件10C的第二状态的图。图11的左图是xz截面图。图11的右图是通过第一铁磁性层1的xy截面图。如图11所示，当对压电体51施加电压时，压电体51发生变形。图11所示的第二状态是压电体51从施加电压前的状态以压电体51的x方向的中心远离磁性元件11的方式变形了的状态。
在第二状态下，对第一铁磁性层1施加x方向的压缩应力F2。当在第一铁磁性层1的x方向施加压缩应力F2时，由于磁致伸缩效应而产生各向异性磁场，第一铁磁性层1的磁化M1从z方向朝向x方向倾斜。其结果，第一铁磁性层1的磁化M1相对于面内方向和面垂直方向均倾斜。此处作为一个例子表示了在x方向施加压缩应力F2的例子，但施加压缩应力F2的方向也可以是面内方向的任一方向。第一铁磁性层1的磁化M1朝向与压缩应力F2作用的方向平行的方向倾斜。
第三实施方式的光探测元件10C在未从光照射部20向磁性元件11照射光L的状态下，第一铁磁性层1的磁化M1相对于面内方向和面垂直方向倾斜，因此磁性元件11的RH曲线不显示迟滞。因此，第三实施方式的光器件与第一实施方式的光器件100同样地，来自磁性元件11的输出遍及照射到磁性元件11的光L的较宽的强度范围，对应于光L的强度变化而连续地变化。
[第四实施方式]
第四实施方式的光器件包括光探测元件10D和光照射部20。光照射部20的结构与第一实施方式的光器件相同。图12是第四实施方式的光探测元件10D的截面图。图13是第四实施方式的光探测元件10D的截面图。图12是光探测元件10D的xz截面，图13是通过光探测元件10D的第一铁磁性层1的xy截面。光探测元件10D与光探测元件10的不同点在于，不包括磁场施加部30，且磁性元件11D的俯视形状与磁性元件11不同。在光探测元件10D中，对与光探测元件10相同的结构标注相同的符号，并省略说明。
磁性元件11D的第一铁磁性层1从z方向观察的俯视形状为椭圆形。从z方向观察，第一铁磁性层1的长边方向的长度除以短边方向的长度而得的长宽比大于1。在第一铁磁性层1中，产生因第一铁磁性层1的形状各向异性引起的各向异性磁场。第一铁磁性层1的磁化M1从z方向朝向各向异性磁场施加的方向倾斜。此处，作为第一铁磁性层1的俯视形状例示了椭圆的情况，但只要长边方向与短边方向的长度不同即可，不限于该例。
第四实施方式的光探测元件10D在未从光照射部20向磁性元件11D照射光L的状态下，第一铁磁性层1的磁化M1相对于面内方向和面垂直方向倾斜，因此磁性元件11D的RH曲线不显示迟滞。因此，第四实施方式的光器件与第一实施方式的光器件100同样地，来自磁性元件11D的输出遍及照射到磁性元件11D的光L的较宽的强度范围，对应于光L的强度变化而连续地变化。
[第五实施方式]
第五实施方式的光器件包括光探测元件10E和光照射部20。光照射部20的结构与第一实施方式的光器件相同。图14是第五实施方式的光探测元件10E的截面图。光探测元件10E与光探测元件10的不同点在于，不包括磁场施加部30。在光探测元件10E中，对与光探测元件10相同的结构标注相同的符号，并省略说明。
第一铁磁性层1的磁化M1在来自光照射部20的光L未照射到磁性元件11的状态下，相对于面内方向和面垂直方向倾斜。来自光照射部20的光L未照射到磁性元件11的状态下的第一铁磁性层1的磁化M1的取向方向，能够通过第一铁磁性层1的厚度进行控制。若第一铁磁性层1的厚度薄，则通过其与上下层的界面而在第一铁磁性层1中较强地产生垂直磁各向异性施加效应，第一铁磁性层1的磁化M1在z方向上取向。与此相对，若第一铁磁性层1的厚度变厚，则垂直磁各向异性施加效应变弱，磁化M1从z方向朝向面内方向的任一方向倾斜。
第五实施方式的光探测元件10E在未从光照射部20向磁性元件11照射光L的状态下，第一铁磁性层1的磁化M1相对于面内方向和面垂直方向倾斜，因此磁性元件11的RH曲线不显示迟滞。因此，第五实施方式的光器件与第一实施方式的光器件100同样地，来自磁性元件11的输出遍及照射到磁性元件11的光L的较宽的强度范围，对应于光L的强度变化而连续地变化。
[第六实施方式]
第六实施方式的光器件包括光探测元件10F和光照射部20。光照射部20的结构与第一实施方式的光器件相同。图15是第六实施方式的光探测元件10F的截面图。图16是第六实施方式的光探测元件10F的截面图。图15是光探测元件10F的xz截面，图16是通过光探测元件10F的第一铁磁性层1的xy截面。光探测元件10F与光探测元件10的不同点在于，不包括磁场施加部30，并且代替磁性元件11而具有磁性元件11F。在光探测元件10F中，对与光探测元件10相同的结构标注相同的符号，并省略说明。
磁性元件11F的第一铁磁性层1、第二铁磁性层2以及铁磁性层6为面内磁化膜。磁性元件11F的第一铁磁性层1的磁畴结构在未从光照射部20向磁性元件11F照射光L的状态下为涡旋(vortex)结构。涡旋结构是磁矩MM1以包围中心C的方式在面内方向涡旋的结构。涡旋结构能够通过调整第一铁磁性层1的厚度和俯视时的直径而表现出。例如，在第一铁磁性层1为FeB的情况下，若使第一铁磁性层1的厚度为10nm、直径为1.1μm，则第一铁磁性层1的磁畴结构成为涡旋结构。再如，在第一铁磁性层1为NiFe的情况下，若使第一铁磁性层1的厚度为15nm、直径为170nm，则第一铁磁性层1的磁畴结构成为涡旋结构。再如，在第一铁磁性层1为CoFeB的情况下，若使第一铁磁性层1的厚度为10nm、直径为300nm，则第一铁磁性层1的磁畴结构成为涡旋结构。
图17是表示第六实施方式的磁性元件11F的RH曲线的图。在该例中，外部磁场是第二铁磁性层2的磁化M2的方向即面内方向(在本例中为x方向)的磁场。在第一铁磁性层1的磁畴结构为涡旋结构的情况下，在未从光照射部20向磁性元件11F照射光L的状态下，磁性元件11F的RH曲线在包含零的外部磁场强度的范围A1中不显示迟滞。
第六实施方式的光探测元件10F在未从光照射部20向磁性元件11F照射光L的状态下，磁性元件11F的RH曲线在包含零的外部磁场强度的范围A1中不显示迟滞。因此，第六实施方式的光器件与第一实施方式的光器件100同样地，来自磁性元件11F的输出遍及照射到磁性元件11F的光L的较宽的强度范围，对应于光L的强度变化而连续地变化。
以上，本发明并不限定于上述的实施方式以及变形例，能够在权利要求书所记载的本发明的主旨的范围内进行各种变形、变更。例如，也可以将上述的实施方式和变形例的特征性的结构分别组合。
另外，示出了如下的例子：在第一实施方式至第五实施方式中，通过在光L未照射到磁性元件的状态下使第一铁磁性层1的磁化M1相对于面内方向和面垂直方向倾斜，在第六实施方式中，通过在光L未照射到磁性元件的状态下使第一铁磁性层1的磁畴结构为涡旋结构，从而至少在包含零的外部磁场强度的范围内，实现磁性元件的RH曲线不显示迟滞的状态。在光L未照射到磁性元件的状态下至少在包含零的外部磁场强度的范围内实现磁性元件的RH曲线不显示迟滞的状态的方法不限于此。只要在光L未照射到磁性元件的状态下，至少在包含零的外部磁场强度的范围内磁性元件的RH曲线不显示迟滞，则来自磁性元件的输出能够遍及照射到磁性元件的光的较宽的强度范围，对应于光的强度变化而连续地变化。
上述的实施方式和变形例的光器件能够应用于图像传感器等光传感器装置、通信***的收发装置等。
图18是第一应用例的收发装置1000的框图。收发装置1000包括接收装置300和发送装置400。接收装置300接收光信号L1，发送装置400发送光信号L2。
接收装置300例如包括光探测元件301和信号处理部302。能够将包括光探测元件301和照射光信号L1的光照射部的部件设为上述实施方式或变形例的任一光器件。在接收装置300中，包含高频的光信号L1且强度变化的光例如通过作为光照射部的透镜(未图示)，照射到磁性元件的第一铁磁性层1。光探测元件301将光信号L1转换为电信号。信号处理部302对由光探测元件301转换后的电信号进行处理。信号处理部302通过对从光探测元件301产生的电信号进行处理，来接收光信号L1中包含的信号。接收装置300例如基于磁性元件的输出电压来接收光信号L1中包含的信号。
发送装置400例如包括光源401、电信号生成元件402和光调制元件403。光源401例如是激光元件。光源401也可以位于发送装置400的外部。电信号生成元件402基于发送信息生成电信号。电信号生成元件402也可以与信号处理部302的信号转换元件构成为一体。光调制元件403基于由电信号生成元件402生成的电信号，对从光源401输出的光进行调制，输出光信号L2。
图19是通信***的一个例子的概念图。图19所示的通信***具有2个终端装置500。终端装置500例如是智能手机、平板电脑、个人计算机等。
终端装置500分别包括接收装置300和发送装置400。从一个终端装置500的发送装置400发送的光信号，由另一个终端装置500的接收装置300接收。终端装置500间的信号收发中使用的光例如是可见光。接收装置300具有上述的光探测元件作为光探测元件301。
图20是第二应用例的光传感器装置2000的截面的概念图。光传感器装置2000例如具有电路基板120、配线层130和多个光传感器S。配线层130和多个光传感器S分别形成在电路基板120上。
多个光传感器S分别例如具有光探测元件10、波长滤波器F和透镜R。图20给出了使用光探测元件10的例子，但也可以使用其他实施方式以及变形例的光探测元件。在该例子中，波长滤波器F和透镜R构成光照射部。通过透镜R和波长滤波器F的光照射到光探测元件10的磁性元件。
波长滤波器F挑选特定波长的光，使特定波段的光透过。各个波长滤波器F所透过的光的波段可以相同也可以不同。例如，光传感器装置2000可以包括：具有使蓝色(380nm以上且小于490nm的波段)透过的波长滤波器F的光传感器S(以下，称为蓝色传感器)；具有使绿色(490nm以上且小于590nm的波段)透过的波长滤波器F的光传感器S(以下，称为绿色传感器)；以及具有使红色(590nm以上且小于800nm的波段)透过的波长滤波器F的光传感器S(以下，称为红色传感器)。通过将蓝色传感器、绿色传感器、红色传感器设为1个像素并排列该像素，能够将光传感器装置2000用作图像传感器。在图20所示的光传感器装置2000中，来自光探测元件10的磁性元件11的输出遍及照射到磁性元件11的光的较宽的强度范围，对应于光的强度变化而连续地变化，因此能够在较宽的强度范围内检测光的强度。
透镜R使光朝向光探测元件10的磁性元件聚光。在一个波长滤波器F的下方可以配置有一个磁性元件，也可以配置有多个磁性元件。
电路基板120例如具有模拟数字转换器121和输出端子122。从光传感器S发送的电信号被模拟数字转换器121转换为数字数据，并从输出端子122输出。
配线层130具有多个配线131。在多个配线131之间具有层间绝缘膜132。配线131将各个光传感器S与电路基板120之间、形成于电路基板120的各运算电路之间电连接。各个光传感器S与电路基板120例如经由在z方向上贯通层间绝缘膜132的贯通配线而连接。通过缩短各个光传感器S与电路基板120之间的配线间距离，能够降低噪声。
配线131具有导电性。配线131例如是Al、Cu等。层间绝缘膜132是将多层配线的配线间、元件间绝缘的绝缘体。层间绝缘膜132例如是Si、Al、Mg的氧化物、氮化物、氮氧化物。层间绝缘膜132例如是氧化硅(SiOx)、氮化硅(SiNx)、碳化硅(SiC)、氮化铬、碳氮化硅(SiCN)、氮氧化硅(SiON)、氧化铝(Al2O3)、氧化锆(ZrOx)等。
上述的光传感器装置2000例如能够用于终端装置。图21是终端装置600的一个例子的示意图。图21的左侧是终端装置600的表面，图21的右侧是终端装置600的背面。终端装置600具有相机CA。上述的光传感器装置2000能够用于该相机CA的摄像元件。在图21中，作为终端装置600的一个例子例示了智能手机，但并不限定于该情况。除了智能手机以外，终端装置600例如是平板电脑、个人计算机、数码相机等。
以上，本发明并不限定于上述的实施方式以及变形例，能够在权利要求书所记载的本发明的主旨的范围内进行各种变形、变更。

Claims (10)

1.一种光器件，其中，
包括磁性元件和光照射部，
所述光照射部向所述磁性元件照射光，
所述磁性元件包括被照射光的第一铁磁性层、第二铁磁性层、以及被所述第一铁磁性层和所述第二铁磁性层夹持的间隔层，
所述第一铁磁性层的磁化在未从所述光照射部向所述磁性元件照射光的状态下，相对于所述第一铁磁性层扩展的面内方向以及与所述第一铁磁性层扩展的面正交的面垂直方向的任一者均倾斜。
2.如权利要求1所述的光器件，其中，
还包括磁场施加部，
所述磁场施加部对所述第一铁磁性层施加磁场，
所述磁场施加部位于不遮挡从所述光照射部向所述磁性元件照射的光的位置。
3.如权利要求2所述的光器件，其中，
不对所述磁场施加部照射来自所述光照射部的光。
4.如权利要求1～3中任一项所述的光器件，其中，
所述磁性元件还包括反铁磁性层，
所述反铁磁性层与所述第一铁磁性层的与所述间隔层接触的第一面的相反侧的第二面接触。
5.如权利要求4所述的光器件，其中，
所述反铁磁性层包含氧化物。
6.如权利要求1所述的光器件，其中，
还包括压电元件，
所述压电元件对所述第一铁磁性层施加应力。
7.如权利要求6所述的光器件，其中，
所述压电元件位于不遮挡从所述光照射部向所述磁性元件照射的光的位置。
8.如权利要求1所述的光器件，其中，
从所述面垂直方向观察，所述第一铁磁性层的长边方向的长度除以短边方向的长度而得的长宽比大于1。
9.一种光器件，其中，
包括磁性元件和光照射部，
所述光照射部向所述磁性元件照射光，
所述磁性元件包括被照射光的第一铁磁性层、第二铁磁性层、以及被所述第一铁磁性层和所述第二铁磁性层夹持的间隔层，
表示相对于施加于光器件的外部磁场的所述磁性元件的电阻变化的RH曲线在未从所述光照射部向所述磁性元件照射光的状态下，至少在包含零的外部磁场强度的范围内不显示磁滞。
10.一种光器件，其中，
包括磁性元件和光照射部，
所述光照射部向所述磁性元件照射光，
所述磁性元件包括被照射光的第一铁磁性层、第二铁磁性层、以及被所述第一铁磁性层和所述第二铁磁性层夹持的间隔层，
所述第一铁磁性层的磁畴结构在未从所述光照射部向所述磁性元件照射光的状态下为涡旋结构。
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