磁性器件以及运算装置的制作方法

1.本发明的实施方式涉及磁性器件以及运算装置。


背景技术：

2.包括磁性层的磁性器件被应用于运算电路。在运算电路中期望更简单的结构。
3.现有技术文献
4.专利文献
5.专利文献1：日本特许第6545853号公报


技术实现要素：

6.发明所要解决的技术课题
7.本发明的实施方式提供具有简单结构的磁性器件以及运算装置。
8.用于解决技术课题的技术方案
9.实施方式的磁性器件包括第1导电部、第1层叠体、第2导电部、第2层叠体及控制部。所述第1导电部包括第1区域、第2区域和所述第1区域与所述第2区域之间的第3区域。从所述第1区域向所述第2区域的方向沿着第1方向。所述第1层叠体包括第1磁性层及第2磁性层。所述第2磁性层在与所述第1方向交叉的第2方向上处于所述第3区域与所述第1磁性层之间。所述第2导电部包括第4区域、第5区域和所述第4区域与所述第5区域之间的第6区域。从所述第4区域向所述第5区域的方向沿着第3方向。所述第2层叠体包括第3磁性层及第4磁性层。所述第4磁性层在与所述第3方向交叉的第4方向上处于所述第6区域与所述第3磁性层之间。所述第1层叠体能够为第1低电阻状态或高于所述第1低电阻的第1高电阻状态。所述第2层叠体能够为第2低电阻状态或高于所述第2低电阻的第2高电阻状态。所述控制部实施初始化工作、第1工作和第2工作，能够进行第1输入及第2输入的xnor(异或非)运算。所述控制部在所述初始化工作中，使所述第1层叠体为所述第1低电阻状态，使所述第2层叠体为所述第2高电阻状态。所述控制部在所述第1工作中，将所述第1磁性层的电位设为第1电位或第2电位并对所述第1导电部供给第1电流，将所述第3磁性层的电位设为第3电位或第4电位并对所述第2导电部供给第2电流。当所述第1输入为“0”时，在所述第1工作中，所述第1电流具有从所述第1区域向所述第2区域的方向，所述第2电流具有从所述第4区域向所述第5区域的方向。当所述第1输入为“1”时，在所述第1工作中，所述第1电流具有从所述第2区域向所述第1区域的方向，所述第2电流具有从所述第5区域向所述第4区域的方向。当所述第2输入为“0”时，在所述第1工作中，将所述第1磁性层的电位设为所述第1电位，将所述第3磁性层的电位设为所述第4电位。当所述第2输入为“1”时，在所述第1工作中，将所述第1磁性层的电位设为所述第2电位，将所述第3磁性层的电位设为所述第3电位。所述控制部在所述第2工作中测量与所述第1工作之后的所述第1层叠体的电阻及所述第1工作之后的所述第2层叠体的电阻相应的值。
附图说明
10.图1为例示第1实施方式的磁性器件的示意图。
11.图2的(a)～图2的(c)为例示第1实施方式的磁性器件的工作的示意图。
12.图3的(a)～图3的(d)为例示第1实施方式的磁性器件的工作的示意图。
13.图4的(a)～图4的(c)为示出第1实施方式的磁性器件所执行的运算结果的表格。
14.图5的(a)及图5的(b)为例示神经网络的示意图。
15.图6的(a)及图6的(b)为示出or运算中使用的构造体的示意图。图6的(c)为示出or运算的表格。
16.图7的(a)～图7的(c)为示出or运算时的工作的示意图。
17.图8的(a)～图8的(c)为示出or运算时的工作的示意图。
18.图9的(a)～图9的(c)为示出or运算时的工作的示意图。
19.图10为示出第1实施方式的磁性器件的具体的一例的示意图。
20.图11的(a)～图11的(c)为示出第1实施方式的磁性器件的工作的示意图。
21.图12的(a)～图12的(d)为示出第1实施方式的磁性器件的工作的示意图。
22.图13为例示第2实施方式的磁性器件的示意图。
23.图14的(a)～图14的(c)为例示第2实施方式的磁性器件的工作的示意图。
24.图15的(a)～图15的(d)为例示第2实施方式的磁性器件的工作的示意图。
25.图16为示出第2实施方式的磁性器件的具体的一例的示意图。
26.图17的(a)～图17的(c)为示出第2实施方式的磁性器件的工作的示意图。
27.图18的(a)～图18的(d)为示出第2实施方式的磁性器件的工作的示意图。
28.图19为示出第3实施方式的磁性器件的示意图。
29.图20为例示第4实施方式的磁性器件的工作的流程图。
30.图21为例示第4实施方式的磁性器件的示意性立体图。
31.图22的(a)～图22的(d)为例示第4实施方式的磁性器件的示意图。
32.图23为例示第4实施方式的磁性器件的示意性立体图。
33.图24的(a)～图24的(d)为例示第4实施方式的磁性器件的示意图。
34.图25为例示第4实施方式的磁性器件的示意性立体图。
35.图26的(a)～图26的(d)为例示第4实施方式的磁性器件的示意图。
36.图27为例示第4实施方式的磁性器件的示意性立体图。
37.图28的(a)～图28的(d)为例示第4实施方式的磁性器件的示意图。
38.图29为例示第4实施方式的磁性器件的示意性立体图。
39.图30的(a)～图30的(d)为例示第4实施方式的磁性器件的示意图。
40.图31为例示第4实施方式的磁性器件的示意性立体图。
41.图32的(a)～图32的(d)为例示第4实施方式的磁性器件的示意图。
42.图33为例示第4实施方式的磁性器件的示意性立体图。
43.图34的(a)～图34的(d)为例示第4实施方式的磁性器件的示意图。
44.图35为例示第4实施方式的磁性器件的示意性立体图。
45.图36的(a)～图36的(d)为例示第4实施方式的磁性器件的示意图。
46.图37为例示第5实施方式的磁性器件的示意性立体图。
47.图38的(a)～图38的(d)为例示第5实施方式的磁性器件的示意图。
48.图39为例示第5实施方式的磁性器件的示意性立体图。
49.图40的(a)～图40的(d)为例示第5实施方式的磁性器件的示意图。
50.图41为例示第5实施方式的磁性器件的示意性立体图。
51.图42的(a)～图42的(d)为例示第5实施方式的磁性器件的示意图。
52.图43为例示第5实施方式的磁性器件的示意性立体图。
53.图44的(a)～图44的(d)为例示第5实施方式的磁性器件的示意图。
54.图45为例示第5实施方式的磁性器件的示意性立体图。
55.图46的(a)～图46的(d)为例示第5实施方式的磁性器件的示意图。
56.图47为例示第5实施方式的磁性器件的示意性立体图。
57.图48的(a)～图48的(d)为例示第5实施方式的磁性器件的示意图。
58.图49为例示第5实施方式的磁性器件的示意性立体图。
59.图50的(a)～图50的(d)为例示第5实施方式的磁性器件的示意图。
60.图51为例示第5实施方式的磁性器件的示意性立体图。
61.图52的(a)～图52的(d)为例示第5实施方式的磁性器件的示意图。
62.图53为例示第5实施方式的磁性器件的示意性立体图。
63.图54的(a)～图54的(d)为例示第5实施方式的磁性器件的示意图。
64.图55为例示第5实施方式的磁性器件的示意性立体图。
65.图56的(a)～图56的(d)为例示第5实施方式的磁性器件的示意图。
66.附图标记
67.11：第1导电部；11a～11e：第1～第5区域；12：第2导电部；12d～12f：第4～第6区域；13：第3导电部；13g～13i：第7～第9区域；14：第4导电部；14a、14b：第1、第2连接区域；14c：中间区域；21～28：第1～第8磁性层；21a、22a：第1、第2磁性部件；21m～28m：磁化；31～34：第1～第4非磁性层；40：存储部；90：控制部；91、91a～91c：写入选择器；92、92a～92c：读取选择器；93、93a～93c：写入驱动器；94、94a～94b：读出放大器(sense amplifier)；95：逻辑门；96：控制电路；100、200、300、411～418、421、422、431～434、441～444：磁性器件；ar1、ar2、ara、arb：阵列区域；cn：连接点；i12、i21、i45、i54：方向；iw、iw1～iw3：电流；mg0、mg1、mgr：结构；mgd：定义；ml：中间层；ol：输出层；p1～p3：电位；rj：结果；rpr1、rpr2、rpra、rprb：读取外围电路区域；s、s1、s2：信号；sb1、sb2：第1、第2层叠体；sb4：层叠体；st1：构造体；vd：测量值；vsb：偏置电压；va2、va4：第2、第4电位；vd1、vd3：第1、第3电位；wpra、wprb、wpr1、wpr2：写入外围电路区域
具体实施方式
68.以下参照附图对本发明的各实施方式进行说明。
69.附图为示意性或概念性的，各部分的厚度与宽度的关系、局部之间的大小比率等并不一定与实际相同。即使在表示相同部分的情况下，有时也取决于附图不同而以彼此不同的尺寸、比率来表示。
70.在本说明书和各图中，对与已说明过的要素同样的要素附加同一附图标记而适当省略详细说明。
71.(第1实施方式)
72.图1为例示第1实施方式的磁性器件的示意图。
73.如图1所示，第1实施方式的磁性器件100包括第1导电部11、第2导电部12、第1磁性层21、第2磁性层22、第3磁性层23、第4磁性层24、第1非磁性层31、第2非磁性层32及控制部90。
74.第1导电部11包括第1区域11a、第2区域11b及第3区域11c。第3区域11c位于第1区域11a与第2区域11b之间。例如，第3区域11c与第1区域11a及第2区域11b连续。
75.第1磁性层21在与连结第1区域11a和第2区域11b的第1方向交叉的第2方向上离开第3区域11c。第1非磁性层31在第2方向上设置于第3区域11c与第1磁性层21之间。第2磁性层22在第2方向上设置于第3区域11c与第1非磁性层31之间。可以在第1导电部11与第2磁性层22之间设置另外的层。可以在第2磁性层22与第1非磁性层31之间设置另外的层。可以在第1非磁性层31与第1磁性层21之间设置另外的层。
76.第2导电部12包括第4区域12d、第5区域12e及第6区域12f。第6区域12f位于第4区域12d与第5区域12e之间。例如，第6区域12f与第4区域12d及第5区域12e连续。第2导电部12可以与第1导电部11电连接，也可以与第1导电部11电分离。
77.第3磁性层23在与连结第4区域12d和第5区域12e的第3方向交叉的第4方向上离开第6区域12f。第2非磁性层32在第4方向上设置于第6区域12f与第3磁性层23之间。第2磁性层22在第4方向上设置于第6区域12f与第2非磁性层32之间。可以在第2导电部12与第4磁性层24之间设置另外的层。可以在第4磁性层24与第2非磁性层32之间设置另外的层。可以在第2非磁性层32与第3磁性层23之间设置另外的层。
78.第3方向可以与第1方向平行，也可以与第1方向交叉。第4方向可以与第2方向平行，也可以与第2方向交叉。在图1所示的例子中，第1方向及第3方向与x轴方向平行。第2方向及第4方向与垂直于x轴方向的z轴方向平行。以后将对第1方向及第3方向与x轴方向平行、第2方向及第4方向与z轴方向平行的情况进行说明。
79.第1导电部11例如包含从由ta、w、pt、hf、re、os、ir、pd、cu、ag及au构成的第1组中选择出的至少1种金属。第2导电部12例如包含从第1组中选择出的至少1种金属。第2导电部12中包含的金属可以与第1导电部11中包含的金属相同，也可以与第1导电部11中包含的金属不同。
80.第1磁性层21、第2磁性层22、第3磁性层23及第4磁性层24例如为导电性且强磁性的。第1磁性层21～第4磁性层24例如包含从由fe、co及ni构成的组中选择出的至少1个。例如，第1磁性层21及第3磁性层23被用作参考层。第2磁性层22及第4磁性层24被用作存储层。
81.第1非磁性层31及第2非磁性层32例如为绝缘性的。第1非磁性层31及第2非磁性层32包含从由mgo、cao、sro、tio、vo、nbo及al2o3构成的组中选择出的至少1个。第1非磁性层31及第2非磁性层32可以为导电性的。第1非磁性层31及第2非磁性层32可以包含从由ga、al、cu构成的组中选择出的至少1个。
82.包括第1磁性层21、第2磁性层22及第1非磁性层31的第1层叠体sb1例如作为磁阻变化元件发挥功能。包括第3磁性层23、第4磁性层24及第2非磁性层32的第1层叠体sb2例如作为磁阻变化元件发挥功能。在第1层叠体sb1及第2层叠体sb2中产生隧道磁阻(tmr)效应。
83.第1磁性层21的磁化21m的方向及第2磁性层22的磁化22m的方向与平行于第1方向
及第2方向的面交叉。在图1所示的例子中，磁化21m的方向及磁化22m的方向与y轴方向平行。例如，第1磁性层21的易磁化轴及第2磁性层22的易磁化轴与y轴方向平行。
84.第3磁性层23的磁化23m的方向及第4磁性层24的磁化24m的方向与包含第3方向及第4方向的面交叉。在图1所示的例子中，磁化23m的方向及磁化24m的方向与y轴方向平行。例如，第3磁性层23的易磁化轴及第4磁性层24的易磁化轴与y轴方向平行。
85.在图1所示的例子中，磁化21m的方向与磁化23m的方向为反平行。例如，当将磁化21m的方向相对于从第1区域11a向第2区域11b的方向设为 90度时，则磁化23m的方向相对于从第4区域12d向第5区域12e的方向为－90度。
86.在第1层叠体sb1中，包括第1磁性层21、第1非磁性层31及第2磁性层22的路径的电阻根据磁化21m的方向与磁化22m的方向之间的差异而变化。在第2层叠体sb2中，包括第3磁性层23、第2非磁性层32及第4磁性层24的路径的电阻根据磁化23m的方向与磁化24m的方向之间的差异而变化。
87.当磁化22m的方向与磁化21m的方向为平行时，和磁化22m的方向与磁化21m的方向为反平行时相比，第1层叠体sb1的电阻低。当磁化24m的方向与磁化23m的方向为平行时，和磁化24m的方向与磁化23m的方向为反平行时相比，第2层叠体sb2的电阻低。
88.以后，将磁化22m的方向与磁化21m的方向之间的角度相对较小的状态、或磁化24m的方向与磁化23m的方向之间的角度相对较小的状态称为“平行状态”。将磁化22m的方向与磁化21m的方向之间的角度相对较大的状态、或磁化24m的方向与磁化23m的方向之间的角度相对较大的状态称为“反平行状态”。在平行状态下，磁化22m的方向与磁化21m的方向可以不是完全平行，只要与反平行状态相比，磁化22m的方向与磁化21m的方向之间的角度较小即可。同样地，在反平行状态下，磁化22m的方向与磁化21m的方向可以不是完全反平行，只要与平行状态相比，磁化22m的方向与磁化21m的方向之间的角度较大即可。
89.例如，第1导电部11及第2导电部12设置于绝缘性基体之上。在基体可以设置有布线。基体可以为衬底的至少一部分。第1导电部11及第2导电部12可以设置于相同的1个衬底上，也可以分别设置于互不相同的衬底上。
90.控制部90与第1区域11a、第2区域11b、第4区域12d、第5区域12e、第1磁性层21及第3磁性层23电连接。控制部90能够执行向第1导电部11的电流的供给、向第2导电部12的电流的供给、第1磁性层21的电位的控制及第3磁性层23的电位的控制。
91.具体而言，控制部90向第1导电部11供给从第1区域11a流向第2区域11b的电流或从第2区域11b流向第1区域11a的电流。控制部90向第2导电部12供给从第4区域12d流向第5区域12e的电流或从第5区域12e流向第4区域12d的电流。
92.第1导电部11及第2导电部12例如作为自旋轨道层(spin orbit layer，sol)发挥功能。当电流流过第1导电部11时，在第1导电部11与第2磁性层22之间产生的自旋轨道转矩作用于磁化22m。当电流流过第2导电部12时，在第2导电部12与第4磁性层24之间产生的自旋轨道转矩作用于磁化24m。
93.例如，控制部90将第1磁性层21的电位在第1电位与第2电位之间进行切换。第2电位与第1电位不同。例如，控制部90在将第1磁性层21的电位设定为第1电位或第2电位时，将第1导电部11的电位设定为基准电位(例如接地电位)。当第1磁性层21的电位为第1电位时，与第1磁性层21的电位为第2电位时相比，磁化22m的方向更容易发生变化。当第1磁性层21
的电位为第1电位时，磁化22m的方向可以根据流过第1导电部11的电流的方向而变化。当第1磁性层21的电位为第2电位时，不论流过第1导电部11的电流的方向如何，磁化22m的方向实质上都不变。
94.该现象是由第2磁性层22的面内磁各向异性能量导致的。当第1磁性层21的电位为第1电位时，第2磁性层22的面内磁各向异性能量相对减少。当面内磁各向异性能量减少时，自旋轨道转矩作用于磁化22m，从而磁化22m沿着与自旋轨道转矩对应的方向。当第1磁性层21的电位为第2电位时，第2磁性层22的面内磁各向异性能量相对增加。当面内磁各向异性能量增加时，即使自旋轨道转矩作用于磁化22m，磁化22m的方向实质上也不变。磁化22m的方向的易变性根据第2磁性层22的面内磁各向异性能量而改换。
95.同样地，控制部90将第3磁性层23的电位在第3电位与第4电位之间进行切换。第3电位与第4电位不同。例如，控制部90在将第3磁性层23的电位设定为第3电位或第4电位时，将第2导电部12的电位设定为基准电位(例如接地电位)。第3电位与例如第1电位相同。第4电位与例如第2电位相同。当第3磁性层23的电位为第3电位时，与第3磁性层23的电位为第4电位时相比，磁化24m的方向更容易发生变化。当第3磁性层23的电位为第3电位时，磁化24m的方向可以根据流过第2导电部12的电流的方向而变化。当第3磁性层23的电位为第4电位时，不论流过第2导电部12的电流的方向如何，磁化24m的方向实质上都不变。
96.该现象是由第4磁性层24的面内磁各向异性能量导致的。当第3磁性层23的电位为第3电位时，第4磁性层24的面内磁各向异性能量相对减少。当面内磁各向异性能量减少时，自旋轨道转矩作用于磁化24m，从而磁化24m沿着与自旋轨道转矩对应的方向。当第3磁性层23的电位为第4电位时，第4磁性层24的面内磁各向异性能量相对增加。当面内磁各向异性能量增加时，即使自旋轨道转矩作用于磁化24m，磁化24m的方向实质上也不变。磁化24m的方向的易变性根据第4磁性层24的面内磁各向异性能量而改换。
97.第1电位及第2电位能够根据第1导电部11及第2磁性层22的材料来设定。第3电位及第4电位能够根据第2导电部12及第4磁性层24的材料来设定。例如，第1导电部11及第2导电部12包含ta，第2磁性层22及第4磁性层24包含cofeb。在该情况下，第1电位及第3电位被设定为小于0v。第2电位及第4电位被设定为大于0v。
98.图2的(a)～图2的(c)及图3的(a)～图3的(d)为例示第1实施方式的磁性器件的工作的示意图。
99.图4的(a)～图4的(c)为示出第1实施方式的磁性器件所执行的运算结果的表格。
100.磁性器件100能够通过上述的电流供给及电位控制来执行xnor(异或非)所需运算的至少一部分。控制部90执行以下的初始化工作、第1工作、第2工作及第3工作。
101.如图2的(a)所示，在初始化工作中，控制部90使磁化22m与磁化21m平行，使磁化24m与磁化23m平行。例如，在此例中，磁化23m的方向与磁化21m的方向相反。
102.如图2的(b)所示，控制部90在第1工作中，根据输入值来控制电流iw1的方向及电位p1。例如，当第1输入值为“1”时，控制部90将从第1区域11a向第2区域11b的电流iw1供给至第1导电部11。当第1输入值为“0”时，控制部90将从第2区域11b向第1区域11a的电流iw1供给至第1导电部11。当第2输入值为“1”时，控制部90将第1磁性层21的电位p1设定为第1电位。当第2输入值为“0”时，控制部90将第1磁性层21的电位p1设定为第2电位。
103.在设定电位p1及供给电流iw1之后，控制部90检测第1导电部11与第1磁性层21之
间的电阻(第1电阻)。例如，当第1磁性层21的电位被设定为第1电位并且从第1区域11a向第2区域11b流过电流时，磁化21m的方向与磁化22m的方向为反平行状态。当检测到与反平行状态对应的电阻时，控制部90将基于第1工作的输出判定为“1”。当第1磁性层21的电位被设定为第2电位时或从第2区域11b向第1区域11a流过电流时，磁化22m的方向不从初始化工作改变。磁化21m的方向与磁化22m的方向处于平行状态。当检测到与平行状态对应的电阻时，控制部90将基于第1工作的输出判定为“0”。
104.图3的(a)～图3的(d)示出第1工作及第2工作中的输入与输出的关系。在图3的(a)～图3的(d)中，为方便起见，将第1电位或第3电位表示为“ ”，将第2电位或第4电位表示为“－”。图4的(a)示出第1工作中的输入与输出的关系。在第1工作中，如图3的(a)～图3的(d)及图4的(a)所示，当第1输入值(input1)与第2输入值(input2)这两者为“1”时，输出值为“1”。当第1输入值与第2输入值中的至少一者为“0”时，输出值为“0”。
105.如图2的(c)所示，在第2工作中，控制部90根据输入值来控制电流iw2的方向及电位p2。例如，当第1输入值为“1”时，控制部90将从第4区域12d向第5区域12e的电流iw2供给至第2导电部12。当第1输入值为“0”时，控制部90将从第5区域12e向第4区域12d的电流iw2供给至第2导电部12。当第2输入值为“1”时，控制部90将第3磁性层23的电位p2设定为第4电位。当第2输入值为“0”时，控制部90将第3磁性层23的电位p2设定为第3电位。
106.即，在第1工作中，当第2输入值为“1”时，第1磁性层21的电位被设定为使得磁化22m可变。与此相对，在第2工作中，当第2输入值为“0”时，第3磁性层23的电位被设定为使得磁化24m可变。另外，在此例中，磁化23m的方向与磁化21m的方向相反。即，在第1工作中，当第1输入值为“1”时，对第1导电部11供给电流以使磁化22m的方向发生变化。与此相对，在第2工作中，当第1输入值为“0”时，对第2导电部12供给电流以使磁化24m的方向发生变化。
107.在设定电位p2及供给电流iw2之后，控制部90检测第2导电部12与第3磁性层23之间的电阻。例如，当第3磁性层23的电位被设定为第3电位并且从第5区域12e向第4区域12d流过电流时，磁化23m的方向与磁化24m的方向为反平行状态。当检测到与反平行状态对应的电阻时，控制部90将基于第2工作的输出判定为“1”。当第3磁性层23的电位被设定为第4电位时或者从第4区域12d向第5区域12e流过电流时，磁化24m的方向不从初始化工作改变。磁化23m的方向与磁化24m的方向处于平行状态。当检测到与平行状态对应的电阻时，控制部90将基于第2工作的输出判定为“0”。
108.图4的(b)示出第2工作中的输入与输出的关系。在第2工作中，如图3的(a)～图3的(d)及图4的(b)所示，当第1输入值与第2输入值这两者为“0”时，输出为“1”。当第1输入值与第2输入值中的至少一者为“1”时，输出为“0”。
109.在第3工作中，控制部90计算第1值与第2值的逻辑或，其中第1值和基于第1工作的第1导电部11与第1磁性层21之间的第1电阻对应，第2值和基于第2工作的第2导电部12与第3磁性层23之间的第2电阻对应。图4的(c)示出第1输入值、第2输入值与逻辑或的输出值的关系。如图4的(c)所示，当第1输入值与第2输入值相同时，输出“1”。当第1输入值与第2输入值不同时，输出“0”。即，磁性器件100作为执行xnor运算的xnor逻辑门发挥功能。
110.根据第1实施方式，使用两个层叠体sb1及sb2来执行xnor运算的一部分。在使用这些层叠体的运算时，是通过对电流方向及参考层电位的控制来执行的。根据第1实施方式，能够使xnor运算所需的器件构造及序列更简化。例如，由于构造及序列的简化，能够降低
xnor逻辑门的功耗。
111.图5的(a)及图5的(b)为例示神经网络的示意图。
112.磁性器件100适合被用于神经网络(尤其是bnn)。图5的(a)为示出bnn的概略结构的示意图。图5的(b)为将图5的(a)的一部分扩大而得到的示意图。
113.如图5的(a)所示，神经网络包括输入层il、多个中间层ml及输出层ol。在神经网络中，如图5的(b)所示，在学习及推理时，对各输入乘以权重，对下一层输入该计算结果。计算各个积的和，基于和来决定输出。xnor逻辑门被用于这些积与和的计算。
114.在学习及推理时，信息被反复存储于逻辑门。因此，对于用作逻辑门的器件要求高的耐重写性。另外，优选的是，逻辑门为能够保持计算结果的非易失性的。由于计算结果是非易失性的，因此无需将计算结果保存在另外的存储部，能够降低功耗。另外，在学习及推理时，由于逻辑门反复工作，因此优选为逻辑门的功耗小。
115.在磁性器件100中，信息被存储为第2磁性层22及第4磁性层24各自的磁化的方向。因此，不易产生与信息写入相伴的特性劣化，能够实现高的耐重写性。另外，如上所述，计算过程的结果被存储于第2磁性层22及第4磁性层24，因此磁性器件100是非易失性的。进而，通过向第1导电部11及第2导电部12供给电流，第2磁性层22及第4磁性层24的信息被重写。因此，与例如通过绝缘层等而通电的方式相比，能够用较小的电流来执行信息的写入及运算。
116.以下在第1实施方式对磁性器件100更具体地进行说明。
117.(or运算)
118.图6的(a)及图6的(b)为示出or运算中使用的构造体的示意图。图6的(c)为示出or运算的表格。
119.图7的(a)～图7的(c)为示出or运算时的工作的示意图。
120.例如，控制部90使用图6的(a)所示的构造体st1来执行or运算。构造体st1包括第3导电部13、第5磁性层25、第6磁性层26及第3非磁性层33。
121.第3导电部13包括第7区域13g、第8区域13h及第9区域13i。第9区域13i位于第7区域13g与第8区域13h之间。例如，第9区域13i与第7区域13g及第8区域13h连续。
122.第5磁性层25在与连结第7区域13g和第8区域13h的第5方向交叉的第6方向上离开第9区域13i。第3非磁性层33在第6方向上设置于第9区域13i与第5磁性层25之间。第6磁性层26在第6方向上设置于第9区域13i与第3非磁性层33之间。可以在第3导电部13与第6磁性层26之间设置另外的层。可以在第6磁性层26与第3非磁性层33之间设置另外的层。可以在第3非磁性层33与第5磁性层25之间设置另外的层。
123.第5方向可以与第1方向或第3方向平行，也可以与第1方向或第3方向交叉。第6方向可以与第2方向或第4方向平行，也可以与第2方向或第4方向交叉。作为第3导电部13，能够应用与第1导电部11同样的结构。作为第5磁性层25，能够应用与第1磁性层21同样的结构。作为第6磁性层26，能够应用与第2磁性层22同样的结构。作为第3非磁性层33，能够应用与第1非磁性层31同样的结构。
124.控制部90与第7区域13g、第8区域13h及第5磁性层25电连接。控制部90将第5磁性层25的电位在第5电位与第6电位之间进行切换。第5电位与第6电位不同。当第5磁性层25的电位为第5电位时，磁化26m的方向可以根据流过第3导电部13的电流的方向而变化。当第5
磁性层25的电位为第6电位时，不论流过第3导电部13的电流的方向如何，磁化26m的方向实质上都不变。
125.首先，如图6的(b)所示，控制部90将磁化25m的方向与磁化26m的方向设为反平行状态。接下来，控制部90根据输入值来控制电流iw3的方向及电位p3。输入值为上述的基于第1工作的输出值(第1值)和基于第2工作的输出值(第2值)。
126.例如，当第1值为“1”时，控制部90将从第8区域13h向第7区域13g的电流iw3供给至第3导电部13。当第1值为“0”时，控制部90将从第7区域13g向第8区域13h的电流iw3供给至第3导电部13。当第2值为“1”时，控制部90将第5磁性层25的电位p3设定为第6电位。当第2值为“0”时，控制部90将第5磁性层25的电位p3设定为第5电位。
127.在供给电流iw3及设定电位p3之后，控制部90检测第3导电部13与第5磁性层25之间的电阻。当检测到与反平行状态对应的电阻时，控制部90将基于第1工作的输出判定为“1”。当检测到与平行状态对应的电阻时，控制部90将基于第1工作的输出判定为“0”。
128.图7的(a)～图7的(c)示出or运算中的输入与输出的关系。在图7的(a)～图7的(c)中，为方便起见，将第5电位表示为“ ”，将第6表示为“－”。如图6的(c)及图7的(a)～图7的(c)中表示的那样，当第1值(value1)与第2值(value2)这两者为“0”时，输出为“0”。当第1值与第2值中的一个为“1”时，输出为“1”。像这样，控制部90使用图6的(a)中表示的构造体st1来执行or运算。
129.图8的(a)～图8的(c)及图9的(a)～图9的(c)为示出or运算时的工作的示意图。
130.在图6的(b)及图7的(a)～图7的(c)的例子中，使流过第3导电部13的电流的方向及第5磁性层25的电位分别根据第1值及第2值而变化。or运算的具体方法不限于此例。也可以使磁化25m的方向与磁化26m的方向的关系根据第1值或第2值而变化。
131.例如，当第1值为“1”时，如图8的(a)所示，控制部90将磁化26m的方向与磁化25m的方向设为反平行状态。当第1值为“0”时，如图8的(b)所示，控制部90将磁化26m的方向与磁化25m的方向设为平行状态。
132.接下来，当第2值为“1”时，控制部90将第5磁性层25的电位p3设定为第5电位。当第2值为“0”时，控制部90将第5磁性层25的电位p3设定为第6电位。在电位p3的设定中，如图8的(c)所示，控制部90将从第7区域13g向第8区域13h的电流iw3供给至第3导电部13。在第5磁性层25的电位p3为第5电位的情况下，在供给电流iw3之后，磁化25m的方向与磁化26m的方向处于反平行状态。
133.在供给电流iw3之后，控制部90检测第3导电部13与第5磁性层25之间的电阻。当检测到与反平行状态对应的电阻时，控制部90将输出值判定为“1”。当检测到与平行状态对应的电阻时，控制部90将输出值判定为“0”。
134.图9的(a)～图9的(c)示出or运算中的输入与输出的关系。在图9的(a)～图9的(c)中，为方便起见，将第5电位表示为“ ”，将第6电位表示为“－”。如图9的(a)～图9的(c)中表示的那样，仅在第1值为“0”且第2值为“0”的情况下，磁化25m的方向与26m的方向为平行状态，在除此以外的情况下，磁化25m的方向与26m的方向为反平行状态。即，执行or运算。
135.控制部90也可以使用典型的易失性or逻辑门来执行or运算，以替代使用上述构造体的or运算。
136.(控制部)
137.图10为示出第1实施方式的磁性器件的具体的一例的示意图。
138.例如如图10所示，控制部90包括写入选择器91a及91b、读取选择器92a及92b、写入驱动器93a及93b、读出放大器94a及94b。
139.写入选择器91a与第1区域11a、第2区域11b及第1磁性层21电连接。写入选择器91a从多个导电部中选择第1导电部11。另外，写入选择器91a从多个层叠体中选择第1层叠体sb1。写入驱动器93a执行向选择出的第1导电部11的电流的供给和选择出的第1磁性层21的电位的设定。写入驱动器93a根据第1输入值及第2输入值来控制流过第1导电部11的电流的方向及第1磁性层21的电位。
140.读取选择器92a与第2区域11b及第1磁性层21电连接。读取选择器92a从多个层叠体中选择第1层叠体sb1，在第1导电部11(第2区域11b)与第1磁性层21之间施加预定电压。据此，流过和第1导电部11与第1磁性层21之间的电阻相应的信号(电流)。读出放大器94a将流过的信号s1放大并输出。放大后的信号s1作为1个输入值被输入至or逻辑门95。
141.作为or逻辑门95，可以使用上述的图6的(a)及图6的(b)所示的构造体st1，也可以使用易失性or逻辑门。从降低功耗及提高耐重写性的观点而言，优选使用构造体st1。
142.写入选择器91b与第4区域12d、第5区域12e及第3磁性层23电连接。写入选择器91b从多个导电部中选择第2导电部12。另外，写入选择器91b从多个层叠体中选择第2层叠体sb2。写入驱动器93b执行向选择出的第2导电部12的电流的供给和选择出的第3磁性层23的电位的设定。写入驱动器93b根据第1输入值及第2输入值来控制流过第2导电部12的电流的方向及第3磁性层23的电位。
143.读取选择器92b与第5区域12e及第3磁性层23电连接。读取选择器92b从多个层叠体中选择第1层叠体sb1，在第2导电部12(第5区域12e)与第3磁性层23之间施加预定电压。据此，流过和第2导电部12与第3磁性层23之间的电阻相应的信号(电流)。读出放大器94b将流过的信号s2放大。放大后的信号s2作为另外的输入值被输入至or逻辑门95。
144.如图10所示，通过用选择器选择多个导电部及多个层叠体，能够对多个导电部及多个层叠体供给写入驱动器及读出放大器。据此，能够缩小控制部90在衬底上的独占面积，能够进一步降低磁性器件100的功耗。
145.例如，第1导电部11、第1层叠体sb1、写入选择器91a、读取选择器92a、写入驱动器93a及读出放大器94a设置于1个衬底上。第1导电部11及第1层叠体sb1设置于排列有多个导电部及多个层叠体的阵列区域ara。写入驱动器93a设置于写入外围电路区域wpra。读出放大器94a设置于读取外围电路区域rpra。例如，写入选择器91a以跨越阵列区域ara和写入外围电路区域wpra的方式而设置。读取选择器92a以跨越阵列区域ara和读取外围电路区域rpra的方式而设置。
146.同样地，第2导电部12、第2层叠体sb2、写入选择器91b、读取选择器92b、写入驱动器93b及读出放大器94b设置于另外的衬底上。第2导电部12及第2层叠体sb2设置于排列有多个导电部及多个层叠体的阵列区域arb。写入驱动器93b设置于写入外围电路区域wprb。读出放大器94b设置于读取外围电路区域rprb。例如，写入选择器91b以跨越阵列区域arb和写入外围电路区域wprb的方式而设置。读取选择器92b以跨越阵列区域arb和读取外围电路区域rprb的方式而设置。
147.或者，第1导电部11、第1层叠体sb1、第2导电部12、第2层叠体sb2及控制部90也可
以设置于相同的1个衬底上。控制部90的具体结构不限于图示的例子。只要能够执行上述的初始化工作及第1～第3工作，则作为控制部90能够应用任意的结构。
148.(变形例)
149.图11的(a)～图11的(c)及图12的(a)～图12的(d)为示出第1实施方式的磁性器件的工作的示意图。
150.控制部90可以执行以下工作作为初始化工作及第2工作。
151.在初始化工作中，如图11的(a)所示，控制部90使磁化22m与磁化21m平行，使磁化24m与磁化23平行。此时，磁化23m的方向与磁化21m的方向平行。即，与上述的初始化工作相比，磁化21m的方向与磁化23m的方向的关系相反。
152.与上述例子同样地执行第1工作。如图11的(b)所示，在第1工作中，控制部90根据输入值来控制电流iw1的方向及电位p1。
153.如图11的(c)所示，在第2工作中，控制部90根据输入值来控制电流iw2的方向及电位p2。例如，当第1输入值为“1”时，控制部90将从第5区域12e向第4区域12d的电流iw2供给至第2导电部12。当第1输入值为“0”时，控制部90将从第4区域12d向第5区域12e的电流iw2供给至第2导电部12。即，与上述第2工作相比，电流iw2的流动方向相反。当第2输入值为“1”时，控制部90将第3磁性层23的电位p2设定为第4电位。当第2输入值为“0”时，控制部90将第3磁性层23的电位p2设定为第3电位。
154.在第1工作中，当第1输入值为“1”时，对第1导电部11供给电流以使磁化22m的方向发生变化。与此相对，在第2工作中，当第1输入值为“0”时，对第2导电部12供给电流以使磁化24m的方向发生变化。
155.在供给电流iw2及设定电位p2之后，控制部90检测第2导电部12与第3磁性层23之间的电阻。当检测到与反平行对应的电阻时，控制部90将基于第2工作的输出判定为“1”。当检测到与平行对应的电阻时，控制部90将基于第2工作的输出判定为“0”。
156.在此说明的基于第1工作及第2工作的输入与输出的关系如图3的(a)、图3的(b)及图12的(a)～图12的(d)所示。此外，在图12的(a)～图12的(d)中，为方便起见，将第1电位或第3电位表示为“ ”，将第2电位或第4电位表示为“－”。
157.在第3工作中，执行基于第1工作的输出与基于第2工作的输出的or运算。如上所述，作为or运算，能够使用图6的(a)所示的构造体st1或易失性or逻辑门。通过以上工作，由磁性器件100来执行xnor运算。
158.(第2实施方式)
159.图13为例示第2实施方式的磁性器件的示意图。
160.如图13所示，第2实施方式的磁性器件200包括第1导电部11、第1磁性层21、第2磁性层22、第3磁性层23、第4磁性层24、第1非磁性层31、第2非磁性层32及控制部90。
161.第1导电部11包括第1区域11a、第2区域11b、第3区域11c、第4区域11d及第5区域11e。第3区域11c位于第1区域11a与第2区域11b之间。第4区域11d位于第2区域11b与第3区域11c之间。第5区域11e位于第3区域11c与第4区域11d之间。例如，第1区域11a～第5区域11e彼此连续。
162.第1磁性层21在与连结第1区域11a和第2区域11b的第1方向交叉的第2方向上离开第3区域11c。在图13所示的例子中，第1方向与x轴方向平行。第2方向与z轴方向平行。第1非
磁性层31在z轴方向上设置于第3区域11c与第1磁性层21之间。第2磁性层22在z轴方向上设置于第3区域11c与第1非磁性层31之间。可以在第1导电部11与第2磁性层22之间设置另外的层。可以在第2磁性层22与第1非磁性层31之间设置另外的层。可以在第1非磁性层31与第1磁性层21之间设置另外的层。
163.第3磁性层23在z轴方向上离开第4区域11d。第2非磁性层32在z轴方向上设置于第4区域11d与第3磁性层23之间。第2磁性层22在z轴方向上设置于第4区域11d与第2非磁性层32之间。可以在第2导电部12与第4磁性层24之间设置另外的层。可以在第4磁性层24与第2非磁性层32之间设置另外的层。可以在第2非磁性层32与第3磁性层23之间设置另外的层。
164.控制部90与第1区域11a、第2区域11b、第5区域11e、第1磁性层21及第3磁性层23电连接。控制部90能够执行向第1导电部11的电流的供给、第1磁性层21的电位的控制及第3磁性层23的电位的控制。
165.图14的(a)～图14的(c)及图15的(a)～图15的(d)为例示第2实施方式的磁性器件的工作的示意图。
166.第2实施方式的磁性器件200与第1实施方式的磁性器件100同样地，作为xnor逻辑门发挥功能。控制部90执行以下的初始化工作、第1工作及判定工作。
167.如图14的(a)所示，在初始化工作中，控制部90将磁化21m的方向与磁化21m的方向设为平行状态，将磁化23m的方向与磁化24m的方向设为平行状态。例如，在此例中，磁化23m的方向与磁化21m的方向相反。
168.如图14的(b)所示，在第1工作中，控制部90根据输入值来控制电流iw1的方向、电位p1及电位p2。例如，当第1输入值为“1”时，控制部90将从第1区域11a向第2区域11b的电流iw1供给至第1导电部11。当第1输入值为“0”时，控制部90将从第2区域11b向第1区域11a的电流iw1供给至第1导电部11。
169.当第2输入值为“1”时，控制部90将第1磁性层21的电位p1设定为第1电位并且将第3磁性层23的电位p2设定为第4电位。当第2输入值为“0”时，控制部90将第1磁性层21的电位p1设定为第2电位并且将第3磁性层23的电位p2设定为第3电位。
170.例如，当第1输入值为“1”且第2输入值为“1”时，第1磁性层21的电位被设定为第1电位，第3磁性层23的电位被设定为第4电位，从第1区域11a向第2区域11b流过电流。据此，磁化21m的方向与磁化22m的方向为反平行状态，磁化24m的方向不变。当第1输入值为“0”且第2输入值为“0”时，第1磁性层21的电位被设定为第2电位，第3磁性层23的电位被设定为第3电位，从第2区域11b向第1区域11a流过电流。据此，磁化22m的方向不变，磁化23m的方向与磁化24m的方向为反平行状态。
171.在设定电位p1、设定电位p2及供给电流iw1之后，在判定工作中，控制部90根据参考值来判定输出值，该参考值基于第1导电部11与第1磁性层21之间的第1电阻及第1导电部11与第3磁性层23之间的第2电阻。具体而言，在第1磁性层21与第3磁性层23之间施加预定电压，检测第5区域11e的电位。参考值例如为第5区域11e的电位。第5区域11e的电位根据第1电阻及第2电阻而变化。
172.当磁化21m的方向与磁化22m的方向为平行状态且磁化23m的方向与磁化24m的方向为平行状态时，第5区域11e的电位为第1磁性层21的电位与第3磁性层23的电位的中间电位。同样地，当磁化21m的方向与磁化22m的方向为反平行状态且磁化23m的方向与磁化24m
的方向为反平行状态时，第5区域11e的电位为中间电位。当磁化21m的方向与磁化22m的方向为平行状态与反平行状态中的一个且磁化23m的方向与磁化24m的方向为平行状态与反平行状态中的另一个时，第5区域11e的电位为偏离中间电位的值。
173.控制部90将参考值与预先设定的范围相比较。例如，预先设定包含上述中间电位的值的范围。控制部90将检测出的第5区域11e的电位与该范围相比较。当第5区域11e的电位在该范围内时，控制部90将输出值判定为“0”。当第5区域11e的电位在该范围外时，控制部90将输出值判定为“1”。
174.图15的(a)～图15的(d)示出输入与输出的关系。在图15的(a)～图15的(d)中，为方便起见，将第1电位或第3电位表示为“ ”，将第2电位或第4电位表示为“－”。作为一例，控制部90将第1磁性层21的电位设定为0v，将第3磁性层23的电位设定为1.0v。当磁化21m的方向与磁化22m的方向的关系处于和磁化23m的方向与磁化24m的方向的关系相同的状态时，如图15的(b)及图15的(c)所示，第5区域11e的电位为0.5v。当磁化21m的方向与磁化22m的方向的关系处于和磁化23m的方向与磁化24m的方向的关系不同的状态时，如图15的(a)及图15的(d)所示，第5区域11e的电位为偏离0.5v的值。控制部90将检测出的第5区域11e的电位与预先设定的范围相比较，判定输出值。
175.据此，与第1实施方式的磁性器件100同样地能够执行xnor运算。另外，在第2实施方式的磁性器件200中，不需要由第1实施方式的磁性器件100执行的or运算。通过使用第2实施方式的磁性器件200，无需准备用于or运算的构造体。另外，与第1实施方式相比能够以简易的序列来执行xnor运算。
176.(控制部)
177.图16为示出第2实施方式的磁性器件的具体的一例的示意图。
178.例如如图16所示，控制部90包括写入选择器91、读取选择器92、写入驱动器93及读出放大器94。写入选择器91与第1区域11a、第2区域11b、第1磁性层21及第3磁性层23电连接。写入选择器91从多个导电部中选择第1导电部11。另外，写入选择器91从多个层叠体中选择第1层叠体sb1及第2层叠体sb2。写入驱动器93执行向选择出的第1导电部11的电流的供给、选择出的第1磁性层21的电位的设定和选择出的第3磁性层23的电位的设定。写入驱动器93a根据第1输入值及第2输入值来控制流过第1导电部11的电流的方向、第1磁性层21的电位及第3磁性层23的电位。
179.读取选择器92与第5区域11e、第1磁性层21及第3磁性层23电连接。读取选择器92从多个层叠体中选择第1层叠体sb1及第2层叠体sb2。读取选择器92在第1磁性层21与第3磁性层23之间施加预定电压，检测第5区域11e的电位。读出放大器94将检测出的信号s放大并输出。
180.例如，第1导电部11、第1层叠体sb1、第2层叠体sb2、写入选择器91、读取选择器92、写入驱动器93及读出放大器94设置于1个衬底上。第1导电部11、第1层叠体sb1及第2层叠体sb2设置于排列有多个导电部及多个层叠体的阵列区域ar1。写入驱动器93设置于写入外围电路区域wpr1。读出放大器94设置于读取外围电路区域rpr1。例如，写入选择器91以跨越阵列区域ar1和写入外围电路区域wpr1的方式而设置。读取选择器92以跨越阵列区域ar1和读取外围电路区域rpr1的方式而设置。
181.控制部90的具体结构不限于图示的例子。只要能够执行上述的初始化工作、第1工
作及判定工作，则作为控制部90能够应用任意的结构。
182.(变形例)
183.图17的(a)～图17的(c)及图18的(a)～图18的(d)为示出第2实施方式的磁性器件的工作的示意图。
184.控制部90可以执行以下的工作作为初始化工作及第1工作。
185.如图17的(a)所示，在初始化工作中，控制部90将磁化21m的方向与磁化21m的方向设为平行状态，将磁化23m的方向与磁化24m的方向设为平行状态。在此例中，磁化23m的方向与磁化21m的方向相同。
186.如图17的(b)所示，在第1工作中，控制部90根据输入值来控制电流iw1的方向、电流iw2的方向、电位p1及电位p2。例如，当第1输入值为“1”时，控制部90将从第1区域11a向第5区域11e的电流iw1和从第2区域11b向第5区域11e的电流iw2供给至第1导电部11。当第1输入值为“0”时，控制部90将从第5区域11e向第1区域11a的电流iw1和从第5区域11e向第2区域11b的电流iw2供给至第1导电部11。
187.当第2输入值为“1”时，控制部90将第1磁性层21的电位p1设定为第1电位并且将第3磁性层23的电位p2设定为第4电位。当第2输入值为“0”时，控制部90将第1磁性层21的电位p1设定为第2电位并且将第3磁性层23的电位p2设定为第3电位。
188.在设定电位p1及p2、供给电流iw1及iw2之后，控制部90与上述的例子同样地执行判定工作。据此，判定输出值。
189.图18的(a)～图18的(d)示出输入与输出的关系。在图18的(a)～图18的(d)中，为方便起见，将第1电位或第3电位表示为“ ”，将第2电位或第4电位表示为“－”。当磁化21m的方向与磁化22m的方向的关系处于和磁化23m的方向与磁化24m的方向的关系相同的状态时，如图18的(b)及图18的(c)所示，第5区域11e的电位为0.5v。当磁化21m的方向与磁化22m的方向的关系处于和磁化23m的方向与磁化24m的方向的关系不同的状态时，如图18的(a)及图18的(d)所示，第5区域11e的电位为偏离0.5v的值。控制部90将检测出的第5区域11e的电位与预先设定的范围相比较，判定输出值。
190.通过以上工作，由磁性器件200执行xnor运算。
191.(第3实施方式)
192.图19为示出第3实施方式的磁性器件的示意图。
193.与第2实施方式的磁性器件200相比，第3实施方式的磁性器件300还包括存储部40。控制部90将xnor运算的结果(输出值)存储于存储部40。
194.例如，存储部40包括第7磁性层27、第8磁性层28和设置于第7磁性层27与第8磁性层28之间的第4非磁性层34。作为第7磁性层27，能够应用与第1磁性层21同样的结构。作为第8磁性层28，能够应用与第2磁性层22同样的结构。作为第4非磁性层34，能够应用与第1非磁性层31同样的结构。
195.例如，控制部90使第8磁性层28的磁化28m的方向与输出值对应。据此，存储xnor运算的结果。包括第7磁性层27、第4非磁性层34及第8磁性层28的路径的电阻取决于磁化27m的方向与磁化28m的方向的差异。通过检测该路径的电阻来读取存储的输出值。
196.到第8磁性层28的值的存储方法是任意的。例如，控制部90可以通过使电流在第7磁性层27与第8磁性层28之间流过，使自旋传递扭矩作用于磁化28m，从而控制磁化28m的方
向。控制部90也可以执行在第7磁性层27与第8磁性层28之间施加电压而控制磁化28m的方向的进动切换(precessional switching)。或者，也可以与磁性器件100的第1导电部11及第1层叠体sb1同样地，利用自旋轨道转矩来控制磁化28m的方向。
197.通过将层叠体sb4用于存储，从而能够降低输出值的存储所需的功耗。另外，能够以非易失性方式存储输出值。
198.例如，包括第7磁性层27、第4非磁性层34及第8磁性层28的层叠体sb4设置于第4导电部14之上。第4导电部14包括第1连接区域14a、第2连接区域14b及中间区域14c。中间区域14c位于第1连接区域14a与第2连接区域14b之间。例如，中间区域14c与第1连接区域14a及第2连接区域14b连续。
199.第7磁性层27在与连结第1连接区域14a和第2连接区域14b的方向交叉的方向上离开中间区域14c。第4非磁性层34设置于中间区域14c与第7磁性层27之间。第8磁性层28设置于中间区域14c与第4非磁性层34之间。可以在第1导电部11与第8磁性层28之间设置另外的层。可以在第8磁性层28与第4非磁性层34之间设置另外的层。可以在第4非磁性层34与第7磁性层27之间设置另外的层。
200.控制部90与第1连接区域14a、第2连接区域14b及第7磁性层27电连接。控制部90将第7磁性层27的电位在第7电位与第8电位之间进行切换。第8电位与第7电位不同。当第7磁性层27的电位为第7电位时，与第7磁性层27的电位为第8电位时相比，磁化27m的方向更容易发生变化。控制部90控制第7磁性层27的电位及流过第4导电部14的电流的方向，使磁化27m的方向与输出值对应。
201.例如，与图16所示的例子相比，控制部90还具备写入选择器91c、读取选择器92c、写入驱动器93c、读出放大器94c及控制电路96。写入选择器91c与第1连接区域14a、第2连接区域14b及第7磁性层27电连接。写入选择器91c从多个导电部中选择第4导电部14。另外，写入选择器91c从多个层叠体中选择层叠体sb4。写入驱动器93c执行向选择出的第4导电部14的电流的供给和选择出的第7磁性层27的电位的设定。
202.读取选择器92c与第7磁性层27及第2连接区域14b电连接。读取选择器92c从多个层叠体中选择第1层叠体sb1。读取选择器92c在第7磁性层27与第2连接区域14b之间施加预定电压。据此，流过和第7磁性层27与第4导电部14之间的电阻相应的信号(电流)。读出放大器94c将流过的信号放大并输出。
203.例如，第4导电部14、层叠体sb4、写入选择器91c、读取选择器92c、写入驱动器93c及读出放大器94c设置于设置有第1导电部11、第1层叠体sb1、第2层叠体sb2等的衬底上。据此，能够降低存储输出值时的功耗。第4导电部14及层叠体sb4设置于排列有用于存储输出值的多个导电部及多个层叠体的阵列区域ar2。写入驱动器93c设置于用于将信息写入到存储部40的写入外围电路区域wpr2。读出放大器94c设置于用于读取存储部40的信息的读取外围电路区域rpr2。例如，写入选择器91c以跨越阵列区域ar2和写入外围电路区域wpr2的方式而设置。读取选择器92c以跨越阵列区域ar2和读取外围电路区域rpr2的方式而设置。
204.控制电路96控制上述的控制部90的各构成要素。例如，控制电路96在使磁性器件200执行xnor运算时，使存储部40存储输出值。
205.近年来，为了物联网(internet of things，iot)、人工智能(ai)、机器学习等，要求廉价且超低能耗的逻辑门及存储器。例如，在二元神经网络(binary neural network，
bnn)中，使用xnor逻辑门。对于该xnor逻辑门，要求例如能够用更简易的序列来执行运算。
206.根据以上说明的各实施方式，能够提供能使xnor运算所需的器件构造及序列更简化的磁性器件。另外，根据具备使用第1导电部11、第1层叠体sb1、第2导电部12、第2层叠体sb2等来使得执行xnor运算的控制部的运算装置，能够用更简化的序列来实现xnor运算。
207.实施方式可以包括以下结构(例如技术方案)。
208.(结构a1)
209.一种磁性器件，具备：
210.第1导电部，包括第1区域、第2区域和所述第1区域与所述第2区域之间的第3区域；
211.第1磁性层，在与连结所述第1区域和所述第2区域的第1方向交叉的第2方向上离开所述第3区域；
212.第1非磁性层，设置于所述第3区域与所述第1磁性层之间；
213.第2磁性层，设置于所述第3区域与所述第1非磁性层之间；
214.第2导电部，包括第4区域、第5区域和所述第4区域与所述第5区域之间的第6区域；
215.第3磁性层，在与连结所述第4区域和所述第5区域的第3方向交叉的第4方向上离开所述第6区域；
216.第2非磁性层，设置于所述第6区域与所述第3磁性层之间；
217.第4磁性层，设置于所述第6区域与所述第2非磁性层之间；以及
218.控制部，与所述第1区域、所述第2区域、所述第4区域、所述第5区域、所述第1磁性层及所述第3磁性层电连接，该控制部执行如下工作：
219.初始化工作，将所述第1磁性层的磁化的方向与所述第2磁性层的磁化的方向设为平行状态，将所述第3磁性层的磁化的方向与所述第4磁性层的磁化的方向设为平行状态；
220.第1工作，在将与第1输入值相应的方向的第1电流供给到所述第1区域与所述第2区域之间并且根据第2输入值设定了所述第1磁性层的电位之后，检测所述第1导电部与所述第1磁性层之间的第1电阻；
221.第2工作，在将与所述第1输入值相应的方向的第2电流供给到所述第4区域与所述第5区域之间并且根据所述第2输入值设定了所述第3磁性层的电位之后，检测所述第2导电部与所述第3磁性层之间的第2电阻；以及
222.第3工作，得到与所述第1电阻对应的第1值和与所述第2电阻对应的第2值的逻辑或的输出值。
223.(结构a2)
224.根据结构a1记载的磁性器件，其中，
225.与所述第1输入值对应的所述第2电流的方向和与所述第1输入值对应的所述第1电流的方向相反，或者
226.与所述第2输入值对应的所述第3磁性层的电位和与所述第2输入值对应的所述第1磁性层的电位不同。
227.(结构a3)
228.根据结构a1或2所记载的磁性器件，其中，
229.所述控制部在所述第3工作中，使用构造体来计算所述逻辑或的所述输出值，该构造体包括：
230.第3导电部；
231.第5磁性层，离开所述第3导电部；
232.第3非磁性层，设置于所述第3导电部与所述第5磁性层之间；以及
233.第6磁性层，设置于所述第3导电部与所述第3非磁性层之间。
234.(结构a4)
235.根据结构a1～3中的任意1项所记载的磁性器件，其中，
236.所述第1磁性层的磁化的方向与平行于所述第1方向及所述第2方向的面交叉，
237.所述第3磁性层的磁化的方向与平行于所述第3方向及所述第4方向的面交叉。
238.(结构a5)
239.一种磁性器件，具备：
240.第1导电部，包括第1区域、第2区域、所述第1区域与所述第2区域之间的第3区域、所述第2区域与所述第3区域之间的第4区域和所述第3区域与所述第4区域之间的第5区域；
241.第1磁性层，在与连结所述第1区域和所述第2区域的第1方向交叉的第2方向上离开所述第3区域；
242.第1非磁性层，设置于所述第3区域与所述第1磁性层之间；
243.第2磁性层，设置于所述第3区域与所述第1非磁性层之间；
244.第3磁性层，在所述第2方向上离开所述第4区域；
245.第2非磁性层，设置于所述第4区域与所述第3磁性层之间；
246.第4磁性层，设置于所述第4区域与所述第2非磁性层之间；以及
247.控制部，与所述第1区域、所述第2区域、所述第5区域、所述第1磁性层及所述第3磁性层电连接，该控制部执行如下工作：
248.初始化工作，将所述第1磁性层的磁化的方向与所述第2磁性层的磁化的方向设为平行状态，将所述第3磁性层的磁化的方向与所述第4磁性层的磁化的方向设为平行状态；
249.第1工作，将与第1输入值相应的方向的第1电流供给到所述第1区域与所述第2区域之间并且根据第2输入值分别设定所述第1磁性层的电位及所述第3磁性层的电位；以及
250.判定工作，根据参考值来判定输出值，该参考值基于所述第1导电部与所述第1磁性层之间的第1电阻及所述第1导电部与所述第3磁性层之间的第2电阻。
251.(结构a6)
252.一种磁性器件，具备：
253.第1导电部，包括第1区域、第2区域、所述第1区域与所述第2区域之间的第3区域、所述第2区域与所述第3区域之间的第4区域和所述第3区域与所述第4区域之间的第5区域；
254.第1磁性层，在与连结所述第1区域和所述第2区域的第1方向交叉的第2方向上离开所述第3区域；
255.第1非磁性层，设置于所述第3区域与所述第1磁性层之间；
256.第2磁性层，设置于所述第3区域与所述第1非磁性层之间；
257.第3磁性层，在所述第2方向上离开所述第4区域；
258.第2非磁性层，设置于所述第4区域与所述第3磁性层之间；
259.第4磁性层，设置于所述第4区域与所述第2非磁性层之间；以及
260.控制部，与所述第1区域、所述第2区域、所述第5区域、所述第1磁性层及所述第3磁
性层电连接，该控制部执行如下工作：
261.初始化工作，将所述第1磁性层的磁化的方向与所述第2磁性层的磁化的方向设为平行状态，将所述第3磁性层的磁化的方向与所述第4磁性层的磁化的方向设为平行状态；
262.第1工作，将与第1输入值相应的方向的第1电流供给到所述第1区域与所述第5区域之间，将与所述第1电流相反方向的第2电流供给到所述第2区域与所述第5区域之间，并且根据第2输入值分别设定所述第1磁性层的电位及所述第3磁性层的电位；以及
263.判定工作，根据参考值来判定输出值，该参考值基于所述第1导电部与所述第1磁性层之间的第1电阻及所述第1导电部与所述第3磁性层之间的第2电阻。
264.(结构a7)
265.根据结构a5或6所记载的磁性器件，其中，
266.所述控制部在所述判定工作中，
267.当所述参考值表示所述第1电阻及所述第2电阻中的一个为平行状态时，将所述输出值判定为1，
268.当所述参考值表示所述第1电阻及所述第2电阻这两者为平行状态时，将所述输出值判定为0。
269.(结构a8)
270.根据结构a5或6所记载的磁性器件，其中，
271.所述控制部在所述判定工作中，检测向所述第1磁性层与所述第3磁性层之间施加电压时的所述第5区域的电位来作为所述参考值，基于所述第5区域的所述电位来判定所述输出值。
272.(结构a9)
273.根据结构a5～8中的任意一项所记载的磁性器件，其中，
274.与所述第2输入值对应的所述第3磁性层的电位和与所述第2输入值对应的所述第1磁性层的电位不同。
275.(结构a10)
276.根据结构a5～9中的任意1项所记载的磁性器件，其中，
277.所述第1磁性层的磁化的方向及所述第3磁性层的磁化的方向与平行于所述第1方向及所述第2方向的面交叉。
278.(结构a11)
279.根据结构a1～10中的任意1项所记载的磁性器件，其中，
280.还具备存储所述输出值的存储部。
281.(结构a12)
282.根据结构a11记载的磁性器件，其中，
283.所述存储部包括：
284.第7磁性层；
285.第8磁性层；以及
286.第4非磁性层，设置于所述第7磁性层与所述第8磁性层之间，
287.所述控制部通过使所述第8磁性层的磁化的方向与所述输出值对应来存储所述输出值。
288.(结构a13)
289.一种运算装置，使用磁性器件来执行运算，该磁性器件包括：
290.第1导电部，包括第1区域、第2区域和所述第1区域与所述第2区域之间的第3区域；
291.第1磁性层，在与连结所述第1区域和所述第2区域的第1方向交叉的第2方向上离开所述第3区域；
292.第1非磁性层，设置于所述第3区域与所述第1磁性层之间；
293.第2磁性层，设置于所述第3区域与所述第1非磁性层之间；
294.第2导电部，包括第4区域、第5区域和所述第4区域与所述第5区域之间的第6区域；
295.第3磁性层，在与连结所述第4区域和所述第5区域的第3方向交叉的第4方向上离开所述第6区域；
296.第2非磁性层，设置于所述第6区域与所述第3磁性层之间；以及
297.第4磁性层，设置于所述第6区域与所述第2非磁性层之间，
298.该运算装置执行如下工作：
299.初始化工作，将所述第1磁性层的磁化的方向与所述第2磁性层的磁化的方向设为平行状态，将所述第3磁性层的磁化的方向与所述第4磁性层的磁化的方向设为平行状态；
300.第1工作，在将与第1输入值相应的方向的第1电流供给到所述第1区域与所述第2区域之间并且根据第2输入值设定了所述第1磁性层的电位之后，检测所述第1导电部与所述第1磁性层之间的第1电阻；
301.第2工作，在将与所述第1输入值相应的方向的第2电流供给到所述第4区域与所述第5区域之间并且根据所述第2输入值设定了所述第3磁性层的电位之后，检测所述第2导电部与所述第3磁性层之间的第2电阻；以及
302.第3工作，得到与所述第1电阻对应的第1值和与所述第2电阻对应的第2值的逻辑或的输出值。
303.(结构a14)
304.一种运算装置，使用磁性器件来执行运算，该磁性器件包括：
305.第1导电部，包括第1区域、第2区域、所述第1区域与所述第2区域之间的第3区域、所述第2区域与所述第3区域之间的第4区域和所述第3区域与所述第4区域之间的第5区域；
306.第1磁性层，在与连结所述第1区域和所述第2区域的第1方向交叉的第2方向上离开所述第3区域；
307.第1非磁性层，设置于所述第3区域与所述第1磁性层之间；
308.第2磁性层，设置于所述第3区域与所述第1非磁性层之间；
309.第3磁性层，在所述第2方向上离开所述第4区域；
310.第2非磁性层，设置于所述第4区域与所述第3磁性层之间；以及
311.第4磁性层，设置于所述第4区域与所述第2非磁性层之间，
312.该运算装置执行如下工作：
313.初始化工作，将所述第1磁性层的磁化的方向与所述第2磁性层的磁化的方向设为平行状态，将所述第3磁性层的磁化的方向与所述第4磁性层的磁化的方向设为平行状态；
314.第1工作，将与第1输入值相应的方向的第1电流供给到所述第1区域与所述第2区域之间并且根据第2输入值分别设定所述第1磁性层的电位及所述第3磁性层的电位；以及
315.判定工作，根据参考值来判定输出值，该参考值基于所述第1导电部与所述第1磁性层之间的第1电阻及所述第1导电部与所述第3磁性层之间的第2电阻。
316.(结构a15)
317.一种运算装置，使用磁性器件来执行运算，该磁性器件包括：
318.第1导电部，包括第1区域、第2区域、所述第1区域与所述第2区域之间的第3区域、所述第2区域与所述第3区域之间的第4区域和所述第3区域与所述第4区域之间的第5区域；
319.第1磁性层，在与连结所述第1区域和所述第2区域的第1方向交叉的第2方向上离开所述第3区域；
320.第1非磁性层，设置于所述第3区域与所述第1磁性层之间；
321.第2磁性层，设置于所述第3区域与所述第1非磁性层之间；
322.第3磁性层，在所述第2方向上离开所述第4区域；
323.第2非磁性层，设置于所述第4区域与所述第3磁性层之间；以及
324.第4磁性层，设置于所述第4区域与所述第2非磁性层之间，
325.该运算装置执行如下工作：
326.初始化工作，将所述第1磁性层的磁化的方向与所述第2磁性层的磁化的方向设为平行状态，将所述第3磁性层的磁化的方向与所述第4磁性层的磁化的方向设为平行状态；
327.第1工作，将与第1输入值相应的方向的第1电流供给到所述第1区域与所述第5区域之间，将与所述第1电流相反方向的第2电流供给到所述第2区域与所述第5区域之间，并且根据第2输入值分别设定所述第1磁性层的电位及所述第3磁性层的电位；以及
328.判定工作，根据参考值来判定输出值，该参考值基于所述第1导电部与所述第1磁性层之间的第1电阻及所述第1导电部与所述第3磁性层之间的第2电阻。
329.(第4实施方式)
330.第4实施方式涉及磁性器件。第4实施方式的磁性器件与第1实施方式的磁性器件100同样地包括第1导电部11、第1层叠体sb1、第2导电部12、第2层叠体sb2及控制部90(例如参照图1)。
331.与第1实施方式同样地，第1导电部11包括第1区域11a、第2区域11b和第1区域11a与第2区域11b之间的第3区域11c。从第1区域11a向第2区域11b的方向沿着第1方向。
332.与第1实施方式同样地，第1层叠体sb1包括第1磁性层21及第2磁性层22。第2磁性层22在与第1方向交叉的第2方向上处于第3区域11c与第1磁性层21之间。
333.与第1实施方式同样地，第2导电部12包括第4区域12d、第5区域12e和第4区域12d与第5区域12e之间的第6区域12f。从第4区域12d向第5区域12e的方向沿着第3方向。
334.与第1实施方式同样地，第2层叠体sb2包括第3磁性层23及第4磁性层24。第4磁性层24在与第3方向交叉的第4方向上处于第6区域12f与第3磁性层23之间。
335.与第1实施方式同样地，控制部90与第1导电部11、第1层叠体sb1、第2导电部12及第2层叠体sb2电连接。例如，控制部90与第1区域11a、第2区域11b、第4区域12d、第5区域12e、第1磁性层21及第2磁性层22电连接。在实施方式中，电连接状态可以包括电流流动的状态和电流实质上流动的状态通过开关(例如晶体管等)来切换的状态。
336.与第1实施方式同样地，第1层叠体sb1能够为第1低电阻状态或高于第1低电阻的第1高电阻状态。第1低电阻状态为例如第1磁性层21的磁化21m与第2磁性层22的磁化22m相
互实质上为“平行”。第1高电阻状态为例如第1磁性层21的磁化21m与第2磁性层22的磁化22m相互实质上为“反平行”。
337.与第1实施方式同样地，第2层叠体sb2能够为第2低电阻状态或高于第2低电阻的第2高电阻状态。第2低电阻状态为例如第3磁性层23的磁化23m与第4磁性层24的磁化24m相互实质上为“平行”。第2高电阻状态为例如第3磁性层23的磁化23m与第4磁性层24的磁化24m相互实质上为“反平行”。
338.图20为例示第4实施方式的磁性器件的工作的流程图。
339.图20例示了由控制部90进行的工作。
340.如图20所示，控制部90实施初始化工作s100、第1工作s110和第2工作s120，能够进行第1输入及第2输入的xnor运算。初始化工作s100、第1工作s110及第2工作s120可以被反复实施。以下对这些工作的例子进行说明。
341.控制部90在第1工作s110中，将第1磁性层21的电位设为第1电位或第2电位并对第1导电部11供给第1电流，将第3磁性层23的电位设为第3电位或第4电位并对第2导电部12供给第2电流。第1磁性层21的电位例如为以第1导电部11的电位为基准的第1磁性层21的电位。第3磁性层23的电位例如为以第2导电部12的电位为基准的第3磁性层23的电位。
342.在第4实施方式中，当第1磁性层21的电位为第2电位时，与第1磁性层21的电位为第1电位时相比，第1层叠体sb1的电阻容易发生变化。第2电位为例如激活(activate)电压(或选择电位)。第1电位为例如撤销(deactivate)电压(或非选择电位)。在1个例子中，第2电位为负，第1电位为正。
343.在第4实施方式中，当第3磁性层23的电位为第4电位时，与第3磁性层23的电位为第3电位时相比，第2层叠体sb2的电阻容易发生变化。第4电位为例如激活电压(或选择电位)。第3电位为例如撤销电压(或非选择电位)。在1个例子中，第4电位为负，第3电位为正。
344.控制部90在第1工作s110中，将第1磁性层21的电位设为第1电位或第2电位并对第1导电部11供给第1电流，将第3磁性层23的电位设为第3电位或第4电位并对第2导电部12供给第2电流。
345.控制部90在第2工作s120中，测量与第1工作s110之后的第1层叠体sb1的电阻及第1工作s110之后的第2层叠体sb2的电阻相应的值。
346.图21为例示第4实施方式的磁性器件的示意性立体图。
347.如图21所示，在实施方式的磁性器件411中，第1层叠体sb1可以包括第1磁性部件21a。在第3区域11c与第1磁性部件21a之间有第1磁性层21。在第2磁性层22与第1磁性层21之间有第1非磁性层31。第2层叠体sb2可以包括第2磁性部件22a。在第6区域12f与第2磁性部件22a之间有第3磁性层23。在第4磁性层24与第3磁性层23之间有第2非磁性层32。第1磁性部件21a及第2磁性部件22a例如包含从由irmn及ptmn构成的组中选择出的至少1个等。第1磁性部件21a及第2磁性部件22a例如为反铁磁性层。
348.如图21所示，在此例中，第2区域11b与第4区域12d电连接。在第2工作s120中，控制部90例如在第1磁性层21与第3磁性层23之间施加第1电位差。例如，当控制部90以第3磁性层23为基准对第1磁性层21施加了第1电位差时，能够测量第2区域11b及第4区域12d的连接点cn的电位。测量出的结果与第1输入及第2输入的xnor运算对应。
349.在磁性器件411中，例如，对第1磁性层21输入第2输入“input2”。例如，对第3磁性
层23输入第2输入“input2”的反相。
350.图22的(a)～图22的(d)为例示第4实施方式的磁性器件的示意图。
351.图22的(a)示出了实施方式的磁性器件411中的第1输入“input1”及第2输入“input2”为“0”或“1”时的磁化的定义mgd、流过导电部的电流iw的方向及施加于磁性层的偏置电压vsb。
352.图22的(b)例示了初始化工作s100中的磁化的结构mg0。如图22的(b)所示，控制部90在初始化工作s100中，使第1层叠体sb1为第1低电阻状态(为“p”且“l”)，使第2层叠体sb2为第2高电阻状态(为“ap”且“h”)。
353.如图22的(a)所示，当第1输入“input1”为“0”时，在第1工作s110中，第1电流具有从第1区域11a向第2区域11b的方向i12，第2电流具有从第4区域12d向第5区域12e的方向i45。当第1输入“input1”为“1”时，在第1工作s110中，第1电流具有从第2区域11b向第1区域11a的方向i21，第2电流具有从第5区域12e向第4区域12d的方向i54。
354.如图22的(a)所示，当第2输入“input2”为“0”时，在第1工作s110中，将第1磁性层21的电位设为第1电位vd1，将第3磁性层23的电位设为第4电位va4。当第2输入“input2”为“1”时，在第1工作s110中，将第1磁性层21的电位设为第2电位va2，将第3磁性层23的电位设为第3电位vd3。
355.图22的(c)例示了第1工作s110中的第1输入“input1”的磁化的结构mg1、第2输入“input2”及第1工作s110之后的磁化的结构mgr。磁化的结构mgr例如对应于运算结果。
356.图22的(d)示出了第2区域11b及第4区域12d的连接点cn的电位的测量值vd作为第2工作s120的结果rj。如图22的(d)所示，在第1输入为“0”且第2输入为“1”的情况或者第1输入为“1”且第2输入为“0”的情况下，第2工作中得到的测量值vd(例如连接点cn的电位)为第1电位差va的约1/2的第1值(va/2)。
357.如图22的(d)所示，在第1输入为“0”且第2输入为“0”的情况或者第1输入为“1”且第2输入为“1”的情况下，第2工作中得到的测量值vd(例如连接点cn的电位)与第1值(va/2)不同。在此例中，测量值vd为0.25va。
358.如图22的(c)及图22的(d)所示，第2工作s120的结果rj对应于第1输入及第2输入的xnor运算的结果。根据实施方式的磁性器件411，能够提供具有简单结构的磁性器件。
359.以下将对第4实施方式的磁性器件的几个例子进行说明。以下省略关于与磁性器件411同样的部分的至少一部分的说明。
360.图23为例示第4实施方式的磁性器件的示意性立体图。
361.如图23所示，在实施方式的磁性器件412中，例如，对第1磁性层21输入第2输入“input2”的反相。例如，对第3磁性层23输入第2输入“input2”。
362.图24的(a)～图24的(d)为例示第4实施方式的磁性器件的示意图。
363.图24的(a)示出了实施方式的磁性器件412中的第1输入“input1”及第2输入“input2”为“0”或“1”时的磁化的定义mgd、流过导电部的电流iw的方向及施加于磁性层的偏置电压vsb。
364.图24的(b)例示了初始化工作s100中的磁化的结构mg0。如图24的(b)所示，控制部90在初始化工作s100中，使第1层叠体sb1为第1低电阻状态(为“p”且“l”)，使第2层叠体sb2为第2高电阻状态(为“ap”且“h”)。
365.如图24的(a)所示，当第1输入“input1”为“0”时，在第1工作s110中，第1电流具有从第1区域11a向第2区域11b的方向i12，第2电流具有从第4区域12d向第5区域12e的方向i45。当第1输入“input1”为“1”时，在第1工作s110中，第1电流具有从第2区域11b向第1区域11a的方向i21，第2电流具有从第5区域12e向第4区域12d的方向i54。
366.如图24的(a)所示，当第2输入“input2”为“0”时，在第1工作s110中，将第1磁性层21的电位设为第2电位va2，将第3磁性层23的电位设为第3电位vd3。当第2输入“input2”为“1”时，在第1工作s110中，将第1磁性层21的电位设为第1电位vd1，将第3磁性层23的电位设为第4电位va4。
367.图24的(c)例示了第1工作s110中的第1输入“input1”的磁化的结构mg1、第2输入“input2”及第1工作s110之后的磁化的结构mgr。磁化的结构mgr例如对应于运算结果。
368.图24的(d)示出了第2区域11b及第4区域12d的连接点cn的电位的测量值vd作为第2工作s120的结果rj。如图24的(d)所示，在第1输入为“0”且第2输入为“0”的情况或者第1输入为“1”且第2输入为“1”的情况下，第2工作中得到的测量值vd(例如连接点cn的电位)为第1电位差va的约1/2的第1值(va/2)。
369.如图24的(d)所示，在第1输入为“0”且第2输入为“1”的情况或者第1输入为“1”且第2输入为“0”的情况下，第2工作中得到的测量值vd(例如连接点cn的电位)与第1值(va/2)不同。在此例中，测量值vd为0.25va。
370.如图24的(c)及图24的(d)所示，第2工作s120的结果rj对应于第1输入及第2输入的xnor运算的结果。根据实施方式的磁性器件412，能够提供具有简单结构的磁性器件。
371.图25为例示第4实施方式的磁性器件的示意性立体图。
372.如图25所示，在实施方式的磁性器件413中，例如，对第1磁性层21输入第2输入“input2”。例如，对第3磁性层23输入第2输入“input2”的反相。
373.图26的(a)～图26的(d)为例示第4实施方式的磁性器件的示意图。
374.图26的(a)示出了实施方式的磁性器件413中的第1输入“input1”及第2输入“input2”为“0”或“1”时的磁化的定义mgd、流过导电部的电流iw的方向及施加于磁性层的偏置电压vsb。
375.图26的(b)例示了初始化工作s100中的磁化的结构mg0。如图26的(b)所示，控制部90在初始化工作s100中，使第1层叠体sb1为第1低电阻状态(为“p”且“l”)，使第2层叠体sb2为第2高电阻状态(为“ap”且“h”)。
376.如图26的(a)所示，当第1输入“input1”为“0”时，在第1工作s110中，第1电流具有从第2区域11b向第1区域11a的方向i21，第2电流具有从第5区域12e向第4区域12d的方向i54。当第1输入“input1”为“1”时，在第1工作s110中，第1电流具有从第1区域11a向第2区域11b的方向i12，第2电流具有从第4区域12d向第5区域12e的方向i45。
377.如图26的(a)所示，当第2输入“input2”为“0”时，在第1工作s110中，将第1磁性层21的电位设为第1电位vd1，将第3磁性层23的电位设为第4电位va4。当第2输入“input2”为“1”时，在第1工作s110中，将第1磁性层21的电位设为第2电位va2，将第3磁性层23的电位设为第3电位vd3。
378.图26的(c)例示了第1工作s110中的第1输入“input1”的磁化的结构mg1、第2输入“input2”及第1工作s110之后的磁化的结构mgr。磁化的结构mgr例如对应于运算结果。
379.图26的(d)示出了第2区域11b及第4区域12d的连接点cn的电位的测量值vd作为第2工作s120的结果rj。如图26的(d)所示，在第1输入为“0”且第2输入为“0”的情况或者第1输入为“1”且第2输入为“1”的情况下，第2工作中得到的测量值vd(例如连接点cn的电位)为第1电位差va的约1/2的第1值(va/2)。
380.如图26的(d)所示，在第1输入为“0”且第2输入为“1”的情况或者第1输入为“1”且第2输入为“0”的情况下，第2工作中得到的测量值vd(例如连接点cn的电位)与第1值(va/2)不同。在此例中，测量值vd为0.25va。
381.如图26的(c)及图26的(d)所示，第2工作s120的结果rj对应于第1输入及第2输入的xnor运算的结果。根据实施方式的磁性器件413，能够提供具有简单结构的磁性器件。
382.图27为例示第4实施方式的磁性器件的示意性立体图。
383.如图27所示，在实施方式的磁性器件414中，例如，对第1磁性层21输入第2输入“input2”的反相。例如，对第3磁性层23输入第2输入“input2”。
384.图28的(a)～图28的(d)为例示第4实施方式的磁性器件的示意图。
385.图28的(a)示出了实施方式的磁性器件414中的第1输入“input1”及第2输入“input2”为“0”或“1”时的磁化的定义mgd、流过导电部的电流iw的方向及施加于磁性层的偏置电压vsb。
386.图28的(b)例示了初始化工作s100中的磁化的结构mg0。如图28的(b)所示，控制部90在初始化工作s100中，使第1层叠体sb1为第1低电阻状态(为“p”且“l”)，使第2层叠体sb2为第2高电阻状态(为“ap”且“h”)。
387.如图28的(a)所示，当第1输入“input1”为“0”时，在第1工作s110中，第1电流具有从第2区域11b向第1区域11a的方向i21，第2电流具有从第5区域12e向第4区域12d的方向i54。当第1输入“input1”为“1”时，在第1工作s110中，第1电流具有从第1区域11a向第2区域11b的方向i12，第2电流具有从第4区域12d向第5区域12e的方向i45。
388.如图28的(a)所示，当第2输入“input2”为“0”时，在第1工作s110中，将第1磁性层21的电位设为第2电位va2，将第3磁性层23的电位设为第3电位vd3。当第2输入“input2”为“1”时，在第1工作s110中，将第1磁性层21的电位设为第1电位vd1，将第3磁性层23的电位设为第4电位va4。
389.图28的(c)例示了第1工作s110中的第1输入“input1”的磁化的结构mg1、第2输入“input2”及第1工作s110之后的磁化的结构mgr。磁化的结构mgr例如对应于运算结果。
390.图28的(d)示出了第2区域11b及第4区域12d的连接点cn的电位的测量值vd作为第2工作s120的结果rj。如图28的(d)所示，在第1输入为“0”且第2输入为“1”的情况或者第1输入为“1”且第2输入为“0”的情况下，第2工作中得到的测量值vd(例如连接点cn的电位)为第1电位差va的约1/2的第1值(va/2)。
391.如图28的(d)所示，在第1输入为“0”且第2输入为“0”的情况或者第1输入为“1”且第2输入为“1”的情况下，第2工作中得到的测量值vd(例如连接点cn的电位)与第1值(va/2)不同。在此例中，测量值vd为0.25va。
392.如图28的(c)及图28的(d)所示，第2工作s120的结果rj对应于第1输入及第2输入的xnor运算的结果。根据实施方式的磁性器件414，能够提供具有简单结构的磁性器件。
393.图29为例示第4实施方式的磁性器件的示意性立体图。
394.如图29所示，在实施方式的磁性器件415中，例如，对第1磁性层21输入第2输入“input2”。例如，对第3磁性层23输入第2输入“input2”的反相。
395.图30的(a)～图30的(d)为例示第4实施方式的磁性器件的示意图。
396.图30的(a)示出了实施方式的磁性器件415中的第1输入“input1”及第2输入“input2”为“0”或“1”时的磁化的定义mgd、流过导电部的电流iw的方向及施加于磁性层的偏置电压vsb。
397.图30的(b)例示了初始化工作s100中的磁化的结构mg0。如图30的(b)所示，控制部90在初始化工作s100中，使第1层叠体sb1为第1低电阻状态(为“p”且“l”)，使第2层叠体sb2为第2低电阻状态(为“p”且“l”)。
398.如图30的(a)所示，当第1输入“input1”为“0”时，在第1工作s110中，第1电流具有从第1区域11a向第2区域11b的方向i12，第2电流具有从第5区域12e向第4区域12d的方向i54。当第1输入“input1”为“1”时，在第1工作s110中，第1电流具有从第2区域11b向第1区域11a的方向i21，第2电流具有从第4区域12d向第5区域12e的方向i45。
399.如图30的(a)所示，当第2输入“input2”为“0”时，在第1工作s110中，将第1磁性层21的电位设为第1电位vd1，将第3磁性层23的电位设为第4电位va4。当第2输入“input2”为“1”时，在第1工作s110中，将第1磁性层21的电位设为第2电位va2，将第3磁性层23的电位设为第3电位vd3。
400.图30的(c)例示了第1工作s110中的第1输入“input1”的磁化的结构mg1、第2输入“input2”及第1工作s110之后的磁化的结构mgr。磁化的结构mgr例如对应于运算结果。
401.图30的(d)示出了第2区域11b及第4区域12d的连接点cn的电位的测量值vd作为第2工作s120的结果rj。如图30的(d)所示，在第1输入为“0”且第2输入为“0”的情况或者第1输入为“1”且第2输入为“1”的情况下，第2工作中得到的测量值vd(例如连接点cn的电位)为第1电位差va的约1/2的第1值(va/2)。
402.如图30的(d)所示，在第1输入为“0”且第2输入为“1”的情况或者第1输入为“1”且第2输入为“0”的情况下，第2工作中得到的测量值vd(例如连接点cn的电位)与第1值(va/2)不同。在此例中，测量值vd为0.75va。
403.如图30的(c)及图30的(d)所示，第2工作s120的结果rj对应于第1输入及第2输入的xnor运算的结果。根据实施方式的磁性器件415，能够提供具有简单结构的磁性器件。
404.图31为例示第4实施方式的磁性器件的示意性立体图。
405.如图31所示，在实施方式的磁性器件416中，例如，对第1磁性层21输入第2输入“input2”。例如，对第3磁性层23输入第2输入“input2”的反相。
406.图32的(a)～图32的(d)为例示第4实施方式的磁性器件的示意图。
407.图32的(a)示出了实施方式的磁性器件416中的第1输入“input1”及第2输入“input2”为“0”或“1”时的磁化的定义mgd、流过导电部的电流iw的方向及施加于磁性层的偏置电压vsb。
408.图32的(b)例示了初始化工作s100中的磁化的结构mg0。如图32的(b)所示，控制部90在初始化工作s100中，使第1层叠体sb1为第1高电阻状态(为“ap”且“h”)，使第2层叠体sb2为第2高电阻状态(为“ap”且“h”)。
409.如图32的(a)所示，当第1输入“input1”为“0”时，在第1工作s110中，第1电流具有
从第1区域11a向第2区域11b的方向i12，第2电流具有从第5区域12e向第4区域12d的方向i54。当第1输入“input1”为“1”时，在第1工作s110中，第1电流具有从第2区域11b向第1区域11a的方向i21，第2电流具有从第4区域12d向第5区域12e的方向i45。
410.如图32的(a)所示，当第2输入“input2”为“0”时，在第1工作s110中，将第1磁性层21的电位设为第1电位vd1，将第3磁性层23的电位设为第4电位va4。当第2输入“input2”为“1”时，在第1工作s110中，将第1磁性层21的电位设为第2电位va2，将第3磁性层23的电位设为第3电位vd3。
411.图32的(c)例示了第1工作s110中的第1输入“input1”的磁化的结构mg1、第2输入“input2”及第1工作s110之后的磁化的结构mgr。磁化的结构mgr例如对应于运算结果。
412.图32的(d)示出了第2区域11b及第4区域12d的连接点cn的电位的测量值vd作为第2工作s120的结果rj。如图32的(d)所示，在第1输入为“0”且第2输入为“1”的情况或者第1输入为“1”且第2输入为“0”的情况下，第2工作中得到的测量值vd(例如连接点cn的电位)为第1电位差va的约1/2的第1值(va/2)。
413.如图32的(d)所示，在第1输入为“0”且第2输入为“0”的情况或者第1输入为“1”且第2输入为“1”的情况下，第2工作中得到的测量值vd(例如连接点cn的电位)与第1值(va/2)不同。在此例中，在第1输入为“0”且第2输入为“0”的情况下，测量值vd为0.75va。在第1输入为“1”且第2输入为“1”的情况下，第2工作中得到的测量值vd为0.25va。
414.如图32的(c)及图32的(d)所示，第2工作s120的结果rj对应于第1输入及第2输入的xnor运算的结果。根据实施方式的磁性器件416，能够提供具有简单结构的磁性器件。
415.图33为例示第4实施方式的磁性器件的示意性立体图。
416.如图33所示，在实施方式的磁性器件417中，例如，对第1磁性层21输入第2输入“input2”的反相。例如，对第3磁性层23输入第2输入“input2”。
417.图34的(a)～图34的(d)为例示第4实施方式的磁性器件的示意图。
418.图34的(a)示出了实施方式的磁性器件417中的第1输入“input1”及第2输入“input2”为“0”或“1”时的磁化的定义mgd、流过导电部的电流iw的方向及施加于磁性层的偏置电压vsb。
419.图34的(b)例示了初始化工作s100中的磁化的结构mg0。如图34的(b)所示，控制部90在初始化工作s100中，使第1层叠体sb1为第1高电阻状态(为“ap”且“h”)，使第2层叠体sb2为第2高电阻状态(为“ap”且“h”)。
420.如图34的(a)所示，当第1输入“input1”为“0”时，在第1工作s110中，第1电流具有从第1区域11a向第2区域11b的方向i12，第2电流具有从第5区域12e向第4区域12d的方向i54。当第1输入“input1”为“1”时，在第1工作s110中，第1电流具有从第2区域11b向第1区域11a的方向i21，第2电流具有从第4区域12d向第5区域12e的方向i45。
421.如图34的(a)所示，当第2输入“input2”为“0”时，在第1工作s110中，将第1磁性层21的电位设为第2电位va2，将第3磁性层23的电位设为第3电位vd3。当第2输入“input2”为“1”时，在第1工作s110中，将第1磁性层21的电位设为第1电位vd1，将第3磁性层23的电位设为第4电位va4。
422.图34的(c)例示了第1工作s110中的第1输入“input1”的磁化的结构mg1、第2输入“input2”及第1工作s110之后的磁化的结构mgr。磁化的结构mgr例如对应于运算结果。
423.图34的(d)示出了第2区域11b及第4区域12d的连接点cn的电位的测量值vd作为第2工作s120的结果rj。如图34的(d)所示，在第1输入为“0”且第2输入为“0”的情况或者第1输入为“1”且第2输入为“1”的情况下，第2工作中得到的测量值vd(例如连接点cn的电位)为第1电位差va的约1/2的第1值(va/2)。
424.如图34的(d)所示，在第1输入为“0”且第2输入为“1”的情况或者第1输入为“1”且第2输入为“0”的情况下，第2工作中得到的测量值vd(例如连接点cn的电位)与第1值(va/2)不同。在此例中，在第1输入为“0”且第2输入为“1”的情况下，测量值vd为0.75va。在第1输入为“1”且第2输入为“0”的情况下，第2工作中得到的测量值vd为0.25va。
425.如图34的(c)及图34的(d)所示，第2工作s120的结果rj对应于第1输入及第2输入的xnor运算的结果。根据实施方式的磁性器件417，能够提供具有简单结构的磁性器件。
426.图35为例示第4实施方式的磁性器件的示意性立体图。
427.如图35所示，在实施方式的磁性器件418中，例如，对第1磁性层21输入第2输入“input2”的反相。例如，对第3磁性层23输入第2输入“input2”。
428.图36的(a)～图36的(d)为例示第4实施方式的磁性器件的示意图。
429.图36的(a)示出了实施方式的磁性器件418中的第1输入“input1”及第2输入“input2”为“0”或“1”时的磁化的定义mgd、流过导电部的电流iw的方向及施加于磁性层的偏置电压vsb。
430.图36的(b)例示了初始化工作s100中的磁化的结构mg0。如图36的(b)所示，控制部90在初始化工作s100中，使第1层叠体sb1为第1低电阻状态(为“p”且“l”)，使第2层叠体sb2为第2低电阻状态(为“p”且“l”)。
431.如图36的(a)所示，当第1输入“input1”为“0”时，在第1工作s110中，第1电流具有从第1区域11a向第2区域11b的方向i12，第2电流具有从第5区域12e向第4区域12d的方向i54。当第1输入“input1”为“1”时，在第1工作s110中，第1电流具有从第2区域11b向第1区域11a的方向i21，第2电流具有从第4区域12d向第5区域12e的方向i45。
432.如图36的(a)所示，当第2输入“input2”为“0”时，在第1工作s110中，将第1磁性层21的电位设为第2电位va2，将第3磁性层23的电位设为第3电位vd3。当第2输入“input2”为“1”时，在第1工作s110中，将第1磁性层21的电位设为第1电位vd1，将第3磁性层23的电位设为第4电位va4。
433.图36的(c)例示了第1工作s110中的第1输入“input1”的磁化的结构mg1、第2输入“input2”及第1工作s110之后的磁化的结构mgr。磁化的结构mgr例如对应于运算结果。
434.图36的(d)示出了第2区域11b及第4区域12d的连接点cn的电位的测量值vd作为第2工作s120的结果rj。如图36的(d)所示，在第1输入为“0”且第2输入为“1”的情况或者第1输入为“1”且第2输入为“0”的情况下，第2工作中得到的测量值vd(例如连接点cn的电位)为第1电位差va的约1/2的第1值(va/2)。
435.如图36的(d)所示，在第1输入为“0”且第2输入为“0”的情况或者第1输入为“1”且第2输入为“1”的情况下，第2工作中得到的测量值vd(例如连接点cn的电位)与第1值(va/2)不同。在此例中，在第1输入为“0”且第2输入为“0”的情况下，测量值vd为0.75va。在第1输入为“1”且第2输入为“1”的情况下，第2工作中得到的测量值vd为0.25va。
436.如图36的(c)及图36的(d)所示，第2工作s120的结果rj对应于第1输入及第2输入
的xnor运算的结果。根据实施方式的磁性器件418，能够提供具有简单结构的磁性器件。
437.如已说明的那样，在上述磁性器件411～418中，控制部90实施初始化工作s100、第1工作s110和第2工作s120，能够进行第1输入及第2输入的xnor运算。控制部90在初始化工作s100中，使第1层叠体sb1为第1低电阻状态或第1高电阻状态的第1电阻状态，使第2层叠体sb2为第2低电阻状态或第2高电阻状态的第2电阻状态。
438.控制部90在第1工作s110中，将第1磁性层21的电位设为第1设定电位并对第1导电部11供给第1电流，将第3磁性层23的电位设为第2设定电位并对第2导电部12供给第2电流。第1设定电位为第1电位或第2电位。第2设定电位为第3电位或第4电位。
439.第1输入为“0”时的第1工作s110中的第1电流的方向与第1输入为“1”时的第1工作s110中的第1电流的方向相反。第1输入为“0”时的第1工作s110中的第2电流的方向与第1输入为“1”时的第1工作s110中的第2电流的方向相反。
440.以第2输入为“0”时的第1工作s110中的第1设定电位为基准的、第2输入为“1”时的第1工作s110中的第1设定电位的第1极性与以第2输入为“0”时的第1工作s110中的第2设定电位为基准的、第2输入为“1”时的第1工作s110中的第2设定电位的第2极性相反。控制部90在第2工作s120中，测量与第1工作s110之后的第1层叠体sb1的电阻及第1工作s110之后的第2层叠体sb2的电阻相应的值。
441.在关于第1工作s110的第1例中，第2输入为“0”时的第1工作s110中的第1设定电位为第1电位，第2输入为“1”时的第1工作s110中的第1设定电位为第2电位。第2输入为“0”时的第1工作s110中的第2设定电位为第4电位，第2输入为“1”时的第1工作s110中的第2设定电位为第3电位。第1电位与第2电位之差的绝对值大于第1电位与第3电位之差的绝对值，且大于第2电位与第4电位之差的绝对值。第3电位与第4电位之差的绝对值大于第1电位与第3电位之差的所述绝对值，且大于第2电位与第4电位之差的绝对值。
442.在关于第1工作s110的第2例中，第2输入为“0”时的第1工作s110中的第1设定电位为第2电位，第2输入为“1”时的第1工作s110中的第1设定电位为第1电位。第2输入为“0”时的第1工作s110中的第2设定电位为第3电位，第2输入为“1”时的第1工作s110中的第2设定电位为第4电位。在该情况下也是，第1电位与第2电位之差的绝对值大于第1电位与第3电位之差的绝对值，且大于第2电位与第4电位之差的绝对值。第3电位与第4电位之差的绝对值大于第1电位与第3电位之差的绝对值，且大于第2电位与第4电位之差的绝对值。
443.在关于第1工作s110的第1例及第2例中，例如，第1电位高于第2电位，第3电位高于第4电位。例如，第1电位为正，第2电位为负，第3电位为正，第4电位为负。例如，当第1磁性层21的电位为第2电位时，与第1磁性层21的电位为第1电位时相比，第1层叠体sb1的电阻容易发生变化。例如，当第3磁性层23的电位为第4电位时，与第3磁性层23的电位为第3电位时相比，第2层叠体sb2的电阻容易发生变化。
444.如已说明的那样，第2区域11b与第4区域12d电连接。将第2区域11b及第4区域12d的连接点设为连接点cn。
445.在关于第2工作s120的1个例子(第3例)中，在第1输入为“0”且第2输入为“1”的情况或者第1输入为“1”且第2输入为“0”的情况下，当以第3磁性层23为基准对第1磁性层21施加了第1电位差va时，连接点cn的电位为第1电位差va的约1/2的第1值(va/2)。在第3例中，在第1输入为“0”且第2输入为“0”的情况或者第1输入为“1”且第2输入为“1”的情况下，当以
第3磁性层23为基准对第1磁性层21施加了第1电位差va时，连接点cn的电位与第1值(va/2)不同。
446.在关于第2工作s120的另外的例子(第4例)中，在第1输入为“0”且第2输入为“0”的情况或者第1输入为“1”且第2输入为“1”的情况下，当以第3磁性层23为基准对第1磁性层21施加了第1电位差va时，连接点cn的电位为第1电位差va的约1/2的第1值(va/2)。在第4例中，在第1输入为“0”且第2输入为“1”的情况或者第1输入为“1”且第2输入为“0”的情况下，当以第3磁性层23为基准对第1磁性层21施加了第1电位差va时，连接点cn的电位与第1值(va/2)不同。
447.上述那样的初始化工作s100、第1工作s110及第2工作s120也可以在以下的第5实施方式的磁性器件中实施。
448.(第5实施方式)
449.图37为例示第5实施方式的磁性器件的示意性立体图。
450.图38的(a)～图38的(d)为例示第5实施方式的磁性器件的示意图。
451.在图37及图38的(a)～图38的(d)中例示的磁性器件421中，实施关于第1工作s110的第1例。在磁性器件421中，控制部90在初始化工作s100中，使第1层叠体sb1为第1高电阻状态(为“ap”且“h”)，使第2层叠体sb2为第2低电阻状态(为“p”且“l”)。当第1输入为“0”时，在第1工作s110中，第1电流具有从第1区域11a向第2区域11b的方向i12，第2电流具有从第4区域12d向第5区域12e的方向，当第1输入为“1”时，在第1工作s110中，第1电流具有从第2区域11b向第1区域11a的方向i21，第2电流具有从第5区域12e向第4区域12d的方向i54。实施关于第2工作s120的第4例。
452.图39为例示第5实施方式的磁性器件的示意性立体图。
453.图40的(a)～图40的(d)为例示第5实施方式的磁性器件的示意图。
454.在图39及图40的(a)～图40的(d)中例示的磁性器件422中，实施关于第1工作s110的第2例。在磁性器件422中，控制部90在初始化工作s100中，使第1层叠体sb1为第1低电阻状态，使第2层叠体sb2为第2高电阻状态。当第1输入为“0”时，在第1工作s110中，第1电流具有从第2区域11b向第1区域11a的方向i21，第2电流具有从第5区域12e向第4区域12d的方向i54。当第1输入为“1”时，在第1工作s110中，第1电流具有从第1区域11a向第2区域11b的方向i12，第2电流具有从第4区域12d向第5区域12e的方向i45。实施关于第2工作s120的第3例。
455.图41为例示第5实施方式的磁性器件的示意性立体图。
456.图42的(a)～图42的(d)为例示第5实施方式的磁性器件的示意图。
457.在图41及图42的(a)～图42的(d)中例示的磁性器件431中，实施关于第1工作s110的第1例。在磁性器件431中，控制部90在初始化工作s100中，使第1层叠体sb1为第1低电阻状态，使第2层叠体sb2为第2高电阻状态。当第1输入为“0”时，在第1工作s110中，第1电流具有从第1区域11a向第2区域11b的方向i12，第2电流具有从第5区域12e向第4区域12d的方向i54。当第1输入为“1”时，在第1工作s110中，第1电流具有从第2区域11b向第1区域11a的方向i21，第2电流具有从第4区域12d向第5区域12e的方向i45。实施关于第2工作s120的第4例。
458.图43为例示第5实施方式的磁性器件的示意性立体图。
459.图44的(a)～图44的(d)为例示第5实施方式的磁性器件的示意图。
460.在图43及图44的(a)～图44的(d)中例示的磁性器件432中，实施关于第1工作s110的第1例。在磁性器件432中，控制部90在初始化工作s100中，使第1层叠体sb1为第1高电阻状态，使第2层叠体sb2为第2高电阻状态。当第1输入为“0”时，在第1工作s110中，第1电流具有从第1区域11a向第2区域11b的方向i12，第2电流具有从第5区域12e向第4区域12d的方向i54。当第1输入为“1”时，在第1工作s110中，第1电流具有从第2区域11b向第1区域11a的方向i21，第2电流具有从第4区域12d向第5区域12e的方向i45。实施关于第2工作s120的第3例。
461.图45为例示第5实施方式的磁性器件的示意性立体图。
462.图46的(a)～图46的(d)为例示第5实施方式的磁性器件的示意图。
463.在图45及图46的(a)～图46的(d)中例示的磁性器件433中，实施关于第1工作s110的第1例。在磁性器件433中，控制部90在初始化工作s100中，使第1层叠体sb1为第1低电阻状态，将第2层叠体sb2将第2低电阻状态。当第1输入为“0”时，在第1工作s110中，第1电流具有从第2区域11b向第1区域11a的方向i21，第2电流具有从第4区域12d向第5区域12e的方向i45。当第1输入为“1”时，在第1工作s110中，第1电流具有从第1区域11a向第2区域11b的方向i12，第2电流具有从第5区域12e向第4区域12d的方向i54。实施关于第2工作s120的第3例。
464.图47为例示第5实施方式的磁性器件的示意性立体图。
465.图48的(a)～图48的(d)为例示第5实施方式的磁性器件的示意图。
466.在图47及图48的(a)～图48的(d)中例示的磁性器件434中，实施关于第1工作s110的第1例。在磁性器件434中，控制部90在初始化工作s100中，使第1层叠体sb1为第1高电阻状态，使第2层叠体sb2为第2高电阻状态。当第1输入为“0”时，在第1工作s110中，第1电流具有从第2区域11b向第1区域11a的方向i21，第2电流具有从第4区域12d向第5区域12e的方向i45。当第1输入为“1”时，在第1工作s110中，第1电流具有从第1区域11a向第2区域11b的方向i12，第2电流具有从第5区域12e向第4区域12d的方向i54。实施关于第2工作s120的第4例。
467.图49为例示第5实施方式的磁性器件的示意性立体图。
468.图50的(a)～图50的(d)为例示第5实施方式的磁性器件的示意图。
469.在图49及图50的(a)～图50的(d)中例示的磁性器件441中，实施关于第1工作s110的第1例。在磁性器件441中，控制部90在初始化工作s100中，使第1层叠体sb1为第1高电阻状态，使第2层叠体sb2为第2高电阻状态。当第1输入为“0”时，在第1工作s110中，第1电流具有从第1区域11a向第2区域11b的方向i12，第2电流具有从第5区域12e向第4区域12d的方向i54。当第1输入为“1”时，在第1工作s110中，第1电流具有从第2区域11b向第1区域11a的方向i21，第2电流具有从第4区域12d向第5区域12e的方向i45。实施关于第2工作s120的第4例。
470.图51为例示第5实施方式的磁性器件的示意性立体图。
471.图52的(a)～图52的(d)为例示第5实施方式的磁性器件的示意图。
472.在图51及图52的(a)～图52的(d)中例示的磁性器件442中，实施关于第1工作s110的第1例。在磁性器件442中，控制部90在初始化工作s100中，使第1层叠体sb1为第1低电阻
状态，将第2层叠体sb2将第2低电阻状态。当第1输入为“0”时，在第1工作s110中，第1电流具有从第2区域11b向第1区域11a的方向i21，第2电流具有从第4区域12d向第5区域12e的方向i45。当第1输入为“1”时，在第1工作s110中，第1电流具有从第1区域11a向第2区域11b的方向i12，第2电流具有从第5区域12e向第4区域12d的方向i54。实施关于第2工作s120的第4例。
473.图53为例示第5实施方式的磁性器件的示意性立体图。
474.图54的(a)～图54的(d)为例示第5实施方式的磁性器件的示意图。
475.在图53及图54的(a)～图54的(d)中例示的磁性器件443中，实施关于第1工作s110的第2例。在磁性器件443中，控制部90在初始化工作s100中，使第1层叠体sb1为第1高电阻状态，使第2层叠体sb2为第2高电阻状态。当第1输入为“0”时，在第1工作s110中，第1电流具有从第1区域11a向第2区域11b的方向i12，第2电流具有从第5区域12e向第4区域12d的方向i54。当第1输入为“1”时，在第1工作s110中，第1电流具有从第2区域11b向第1区域11a的方向i21，第2电流具有从第4区域12d向第5区域12e的方向i45。实施关于第2工作s120的第3例。
476.图55为例示第5实施方式的磁性器件的示意性立体图。
477.图56的(a)～图56的(d)为例示第5实施方式的磁性器件的示意图。
478.在图56及图56的(a)～图56的(d)中例示的磁性器件444中，实施关于第1工作s110的第2例。在磁性器件444中，控制部90在初始化工作s100中，使第1层叠体为所述第1低电阻状态，使所述第2层叠体为所述第2低电阻状态。当第1输入为“0”时，在第1工作s110中，第1电流具有从第2区域11b向第1区域11a的方向i21，第2电流具有从第4区域12d向第5区域12e的方向i45。当第1输入为“1”时，在第1工作s110中，第1电流具有从第1区域11a向第2区域11b的方向i12，第2电流具有从第5区域12e向第4区域12d的方向i54。实施关于第2工作s120的第4例。
479.在磁性器件421、422、431～434及441～444中也可以得到第1输入及第2输入的xnor运算的结果。根据第5实施方式的磁性器件，能够提供具有简单结构的磁性器件。
480.在磁性器件411～418、421、422、431～434及441～444中，第1层叠体sb1及第2层叠体sb2(左右的元件)的结构能够互相调换。
481.实施方式可以包括以下的结构(例如技术方案)。
482.(结构1)
483.一种磁性器件，具备：
484.第1导电部，包括第1区域、第2区域和所述第1区域与所述第2区域之间的第3区域，从所述第1区域向所述第2区域的方向沿着第1方向；
485.第1层叠体，包括第1磁性层及第2磁性层，并且所述第2磁性层在与所述第1方向交叉的第2方向上处于所述第3区域与所述第1磁性层之间；
486.第2导电部，包括第4区域、第5区域和所述第4区域与所述第5区域之间的第6区域，从所述第4区域向所述第5区域的方向沿着第3方向；
487.第2层叠体，包括第3磁性层及第4磁性层，并且所述第4磁性层在与所述第3方向交叉的第4方向上处于所述第6区域与所述第3磁性层之间；以及
488.控制部，
489.其中，所述第1层叠体能够为第1低电阻状态或高于所述第1低电阻的第1高电阻状态，
490.所述第2层叠体能够为第2低电阻状态或高于所述第2低电阻的第2高电阻状态，
491.所述控制部实施初始化工作、第1工作和第2工作，能够进行第1输入及第2输入的xnor运算，
492.所述控制部在所述初始化工作中，使所述第1层叠体为所述第1低电阻状态或所述第1高电阻状态的第1电阻状态，使所述第2层叠体为所述第2低电阻状态或所述第2高电阻状态的第2电阻状态，
493.所述控制部在所述第1工作中，将所述第1磁性层的电位设为第1设定电位并对所述第1导电部供给第1电流，将所述第3磁性层的电位设为第2设定电位并对所述第2导电部供给第2电流，
494.所述第1输入为“0”时的所述第1工作中的所述第1电流的方向与所述第1输入为“1”时的所述第1工作中的所述第1电流的方向相反，所述第1输入为“0”时的所述第1工作中的所述第2电流的方向与所述第1输入为“1”时的所述第1工作中的所述第2电流的方向相反，
495.以所述第2输入为“0”时的所述第1工作中的所述第1设定电位为基准的、所述第2输入为“1”时的所述第1工作中的所述第1设定电位的第1极性与以所述第2输入为“0”时的所述第1工作中的所述第2设定电位为基准的、所述第2输入为“1”时的所述第1工作中的所述第2设定电位的第2极性相反，
496.所述控制部在所述第2工作中测量与所述第1工作之后的所述第1层叠体的电阻及所述第1工作之后的所述第2层叠体的电阻相应的值。
497.(结构2)
498.根据结构1记载的磁性器件，其中，
499.所述第2输入为“0”时的所述第1工作中的所述第1设定电位为第1电位，
500.所述第2输入为“1”时的所述第1工作中的所述第1设定电位为第2电位，
501.所述第2输入为“0”时的所述第1工作中的所述第2设定电位为第4电位，
502.所述第2输入为“1”时的所述第1工作中的所述第2设定电位为第3电位，
503.所述第1电位与所述第2电位之差的绝对值大于所述第1电位与所述第3电位之差的绝对值，且大于所述第2电位与所述第4电位之差的绝对值，
504.所述第3电位与所述第4电位之差的绝对值大于所述第1电位与所述第3电位的所述差的所述绝对值，且大于所述第2电位与所述第4电位的所述差的所述绝对值。
505.(结构3)
506.根据结构2记载的磁性器件，其中，
507.所述控制部在所述初始化工作中，使所述第1层叠体为所述第1低电阻状态，使所述第2层叠体为所述第2高电阻状态，
508.当所述第1输入为“0”时，在所述第1工作中，所述第1电流具有从所述第1区域向所述第2区域的方向，所述第2电流具有从所述第4区域向所述第5区域的方向，当所述第1输入为“1”时，在所述第1工作中，所述第1电流具有从所述第2区域向所述第1区域的方向，所述第2电流具有从所述第5区域向所述第4区域的方向。
509.(结构4)
510.根据结构2记载的磁性器件，其中，
511.所述控制部在所述初始化工作中，使所述第1层叠体为所述第1低电阻状态，使所述第2层叠体为所述第2高电阻状态，
512.当所述第1输入为“0”时，在所述第1工作中，所述第1电流具有从所述第2区域向所述第1区域的方向，所述第2电流具有从所述第5区域向所述第4区域的方向，当所述第1输入为“1”时，在所述第1工作中，所述第1电流具有从所述第1区域向所述第2区域的方向，所述第2电流具有从所述第4区域向所述第5区域的方向。
513.(结构5)
514.根据结构2记载的磁性器件，其中，
515.所述控制部在所述初始化工作中，使所述第1层叠体为所述第1低电阻状态，使所述第2层叠体为所述第2低电阻状态，
516.当所述第1输入为“0”时，在所述第1工作中，所述第1电流具有从所述第1区域向所述第2区域的方向，所述第2电流具有从所述第5区域向所述第4区域的方向，当所述第1输入为“1”时，在所述第1工作中，所述第1电流具有从所述第2区域向所述第1区域的方向，所述第2电流具有从所述第4区域向所述第5区域的方向。
517.(结构6)
518.根据结构2记载的磁性器件，其中，
519.所述控制部在所述初始化工作中，使所述第1层叠体为所述第1高电阻状态，使所述第2层叠体为所述第2高电阻状态，
520.当所述第1输入为“0”时，在所述第1工作中，所述第1电流具有从所述第1区域向所述第2区域的方向，所述第2电流具有从所述第5区域向所述第4区域的方向，当所述第1输入为“1”时，在所述第1工作中，所述第1电流具有从所述第2区域向所述第1区域的方向，所述第2电流具有从所述第4区域向所述第5区域的方向。
521.(结构7)
522.根据结构2记载的磁性器件，其中，
523.所述控制部在所述初始化工作中，使所述第1层叠体为所述第1高电阻状态，使所述第2层叠体为所述第2低电阻状态，
524.当所述第1输入为“0”时，在所述第1工作中，所述第1电流具有从所述第1区域向所述第2区域的方向，所述第2电流具有从所述第4区域向所述第5区域的方向，当所述第1输入为“1”时，在所述第1工作中，所述第1电流具有从所述第2区域向所述第1区域的方向，所述第2电流具有从所述第5区域向所述第4区域的方向。
525.(结构8)
526.根据结构2记载的磁性器件，其中，
527.所述控制部在所述初始化工作中，使所述第1层叠体为所述第1低电阻状态，使所述第2层叠体为所述第2高电阻状态，
528.当所述第1输入为“0”时，在所述第1工作中，所述第1电流具有从所述第1区域向所述第2区域的方向，所述第2电流具有从所述第5区域向所述第4区域的方向，当所述第1输入为“1”时，在所述第1工作中，所述第1电流具有从所述第2区域向所述第1区域的方向，所述
第2电流具有从所述第4区域向所述第5区域的方向。
529.(结构9)
530.根据结构2记载的磁性器件，其中，
531.所述控制部在所述初始化工作中，使所述第1层叠体为所述第1高电阻状态，使所述第2层叠体为所述第2高电阻状态，
532.当所述第1输入为“0”时，在所述第1工作中，所述第1电流具有从所述第1区域向所述第2区域的方向，所述第2电流具有从所述第5区域向所述第4区域的方向，当所述第1输入为“1”时，在所述第1工作中，所述第1电流具有从所述第2区域向所述第1区域的方向，所述第2电流具有从所述第4区域向所述第5区域的方向。
533.(结构10)
534.根据结构2记载的磁性器件，其中，
535.所述控制部在所述初始化工作中，使所述第1层叠体为所述第1低电阻状态，使所述第2层叠体为所述第2低电阻状态，
536.当所述第1输入为“0”时，在所述第1工作中，所述第1电流具有从所述第2区域向所述第1区域的方向，所述第2电流具有从所述第4区域向所述第5区域的方向，当所述第1输入为“1”时，在所述第1工作中，所述第1电流具有从所述第1区域向所述第2区域的方向，所述第2电流具有从所述第5区域向所述第4区域的方向。
537.(结构11)
538.根据结构2记载的磁性器件，其中，
539.所述控制部在所述初始化工作中，使所述第1层叠体为所述第1高电阻状态，使所述第2层叠体为所述第2高电阻状态，
540.当所述第1输入为“0”时，在所述第1工作中，所述第1电流具有从所述第2区域向所述第1区域的方向，所述第2电流具有从所述第4区域向所述第5区域的方向，当所述第1输入为“1”时，在所述第1工作中，所述第1电流具有从所述第1区域向所述第2区域的方向，所述第2电流具有从所述第5区域向所述第4区域的方向。
541.(结构12)
542.根据结构2记载的磁性器件，其中，
543.所述控制部在所述初始化工作中，使所述第1层叠体为所述第1高电阻状态，使所述第2层叠体为所述第2高电阻状态，
544.当所述第1输入为“0”时，在所述第1工作中，所述第1电流具有从所述第1区域向所述第2区域的方向，所述第2电流具有从所述第5区域向所述第4区域的方向，当所述第1输入为“1”时，在所述第1工作中，所述第1电流具有从所述第2区域向所述第1区域的方向，所述第2电流具有从所述第4区域向所述第5区域的方向。
545.(结构13)
546.根据结构2记载的磁性器件，其中，
547.所述控制部在所述初始化工作中，使所述第1层叠体为所述第1低电阻状态，使所述第2层叠体为所述第2低电阻状态，
548.当所述第1输入为“0”时，在所述第1工作中，所述第1电流具有从所述第2区域向所述第1区域的方向，所述第2电流具有从所述第4区域向所述第5区域的方向，当所述第1输入
为“1”时，在所述第1工作中，所述第1电流具有从所述第1区域向所述第2区域的方向，所述第2电流具有从所述第5区域向所述第4区域的方向。
549.(结构14)
550.根据结构1记载的磁性器件，其中，
551.所述第2输入为“0”时的所述第1工作中的所述第1设定电位为第2电位，
552.所述第2输入为“1”时的所述第1工作中的所述第1设定电位为第1电位，
553.所述第2输入为“0”时的所述第1工作中的所述第2设定电位为第3电位，
554.所述第2输入为“1”时的所述第1工作中的所述第2设定电位为第4电位，
555.所述第1电位与所述第2电位之差的绝对值大于所述第1电位与所述第3电位之差的绝对值，且大于所述第2电位与所述第4电位之差的绝对值，
556.所述第3电位与所述第4电位之差的绝对值大于所述第1电位与所述第3电位的所述差的所述绝对值，且大于所述第2电位与所述第4电位的所述差的所述绝对值。
557.(结构15)
558.根据结构14记载的磁性器件，其中，
559.所述控制部在所述初始化工作中，使所述第1层叠体为所述第1低电阻状态，使所述第2层叠体为所述第2高电阻状态，
560.当所述第1输入为“0”时，在所述第1工作中，所述第1电流具有从所述第1区域向所述第2区域的方向，所述第2电流具有从所述第4区域向所述第5区域的方向，当所述第1输入为“1”时，在所述第1工作中，所述第1电流具有从所述第2区域向所述第1区域的方向，所述第2电流具有从所述第5区域向所述第4区域的方向。
561.(结构16)
562.根据结构14记载的磁性器件，其中，
563.所述控制部在所述初始化工作中，使所述第1层叠体为所述第1低电阻状态，使所述第2层叠体为所述第2高电阻状态，
564.当所述第1输入为“0”时，在所述第1工作中，所述第1电流具有从所述第2区域向所述第1区域的方向，所述第2电流具有从所述第5区域向所述第4区域的方向，当所述第1输入为“1”时，在所述第1工作中，所述第1电流具有从所述第1区域向所述第2区域的方向，所述第2电流具有从所述第4区域向所述第5区域的方向。
565.(结构17)
566.根据结构14记载的磁性器件，其中，
567.所述控制部在所述初始化工作中，使所述第1层叠体为所述第1高电阻状态，使所述第2层叠体为所述第2高电阻状态，
568.当所述第1输入为“0”时，在所述第1工作中，所述第1电流具有从所述第1区域向所述第2区域的方向，所述第2电流具有从所述第5区域向所述第4区域的方向，当所述第1输入为“1”时，在所述第1工作中，所述第1电流具有从所述第2区域向所述第1区域的方向，所述第2电流具有从所述第4区域向所述第5区域的方向。
569.(结构18)
570.根据结构14记载的磁性器件，其中，
571.所述控制部在所述初始化工作中，使所述第1层叠体为所述第1低电阻状态，使所
述第2层叠体为所述第2低电阻状态，
572.当所述第1输入为“0”时，在所述第1工作中，所述第1电流具有从所述第1区域向所述第2区域的方向，所述第2电流具有从所述第5区域向所述第4区域的方向，当所述第1输入为“1”时，在所述第1工作中，所述第1电流具有从所述第2区域向所述第1区域的方向，所述第2电流具有从所述第4区域向所述第5区域的方向。
573.(结构19)
574.根据结构14记载的磁性器件，其中，
575.所述控制部在所述初始化工作中，使所述第1层叠体为所述第1低电阻状态，使所述第2层叠体为所述第2高电阻状态，
576.当所述第1输入为“0”时，在所述第1工作中，所述第1电流具有从所述第2区域向所述第1区域的方向，所述第2电流具有从所述第5区域向所述第4区域的方向，当所述第1输入为“1”时，在所述第1工作中，所述第1电流具有从所述第1区域向所述第2区域的方向，所述第2电流具有从所述第4区域向所述第5区域的方向。
577.(结构20)
578.根据结构14记载的磁性器件，其中，
579.所述控制部在所述初始化工作中，使所述第1层叠体为所述第1高电阻状态，使所述第2层叠体为所述第2高电阻状态，
580.当所述第1输入为“0”时，在所述第1工作中，所述第1电流具有从所述第1区域向所述第2区域的方向，所述第2电流具有从所述第5区域向所述第4区域的方向，当所述第1输入为“1”时，在所述第1工作中，所述第1电流具有从所述第2区域向所述第1区域的方向，所述第2电流具有从所述第4区域向所述第5区域的方向。
581.(结构21)
582.根据结构14记载的磁性器件，其中，
583.所述控制部在所述初始化工作中，使所述第1层叠体为所述第1低电阻状态，使所述第2层叠体为所述第2低电阻状态，
584.当所述第1输入为“0”时，在所述第1工作中，所述第1电流具有从所述第2区域向所述第1区域的方向，所述第2电流具有从所述第4区域向所述第5区域的方向，当所述第1输入为“1”时，在所述第1工作中，所述第1电流具有从所述第1区域向所述第2区域的方向，所述第2电流具有从所述第5区域向所述第4区域的方向。
585.(结构22)
586.根据结构3、6、9、10、16、18、19、20中的任意1项所记载的磁性器件，其中，
587.所述第2区域与所述第4区域电连接，
588.在所述第1输入为所述“0”且所述第2输入为所述“1”的情况或者所述第1输入为所述“1”且所述第2输入为所述“0”的情况下，在所述第2工作中，当以所述第3磁性层为基准对所述第1磁性层施加了所述第1电位差时，所述第2区域及所述第4区域的连接点的电位为所述第1电位差的约1/2的第1值，
589.在所述第1输入为所述“0”且所述第2输入为所述“0”的情况或者所述第1输入为所述“1”且所述第2输入为所述“1”的情况下，在所述第2工作中，当以所述第3磁性层为基准对所述第1磁性层施加了所述第1电位差时，所述连接点的所述电位与所述第1值不同。
590.(结构23)
591.根据结构4、5、7、8、11、12、13、15、17、21中的任意1项记载的磁性器件，其中，
592.所述第2区域与所述第4区域电连接，
593.在所述第1输入为所述“0”且所述第2输入为所述“0”的情况或者所述第1输入为所述“1”且所述第2输入为所述“1”的情况下，在所述第2工作中，当以所述第3磁性层为基准对所述第1磁性层施加了所述第1电位差时，所述第2区域及所述第4区域的连接点的所述电位为所述第1电位差的约1/2的第1值，
594.在所述第1输入为所述“0”且所述第2输入为所述“1”的情况或者所述第1输入为所述“1”且所述第2输入为所述“0”的情况下，在所述第2工作中，当以所述第3磁性层为基准对所述第1磁性层施加了所述第1电位差时，所述连接点的电位与所述第1值不同。
595.根据实施方式，能够提供具有简单结构的磁性器件以及运算装置。
596.在本说明书中，“平行”及“反平行”不仅包括严格的平行及反平行，也包括例如制造工序中的偏差等，只要实质上为平行及反平行即可。
597.以上参照具体例对本发明的实施方式进行了说明。但是，本发明的实施方式不限于这些具体例。例如，关于磁性器件中包括的导电部、磁性层、非磁性层、控制部等各要素的具体结构，只要本领域技术人员能够通过从公知范围中进行适当选择来同样地实施本发明而得到同样的效果，则包含于本发明的范围中。另外，关于将各具体例的任意两个以上的要素在技术上能够实现的范围内组合而成的结构，只要包含本发明的主旨，则也被包括于本发明的范围内。
598.关于将各具体例的任意两个以上的要素在技术上能够实现的范围内组合而成的结构，只要包含本发明的主旨，则也被包括于本发明的范围内。
599.此外，作为本发明的实施方式，本领域技术人员基于上述的磁性器件及运算装置可以进行适当设计变更来实施的全部磁性器件及运算装置只要包含本发明的主旨，则也属于本发明的范围。
600.此外，在本发明的构思的范畴内，如果是本领域技术人员可以想到的各种变更例及修正例，则理解为这些变更例及修正例也属于本发明的范围。
601.虽然对本发明的几个实施方式进行了说明，但这些实施方式是作为例子而提出的，并不意图限定发明的范围。这些新颖的实施方式能够通过其它各种形式来实施，在不脱离发明主旨的范围内，能够进行各种省略、置换、变更。这些实施方式和其变形包含于发明的范围、主旨中，并且包含于权利要求书所记载的发明及其等同的范围。