磁电阻效应
磁电阻效应
口关于磁电阳阻，很早以前就已经知道材料（如铁）的电阻会受到磁场的影响。口1857年英国物理学家LordKelvin就已经证明：当磁场加到磁性导体上时，沿磁化的线上电阻会减小。如果外磁场与导体交又，电阻会增大口这个（各向异性的）磁电阻（MR）就是现在作为读出头的标准技术的巨磁电阻（GMR）的直接前身。当更加灵敏的技术需要时，GMR就接管了MR
关于磁电阻，很早以前就已经知道材料（如铁） 的电阻会受到磁场的影响。 1857年英国物理学家 Lord Kelvin 就已经证明： 当磁场加到磁性导体上时，沿磁化的线上电阻 会减小。如果外磁场与导体交叉，电阻会增大。 这个（各向异性的）磁电阻（MR）就是现在作 为读出头的标准技术的巨磁电阻（GMR）的直 接前身。当更加灵敏的技术需要时，GMR就接 管了MR
磁电阻与巨磁电阻的发现口传统的磁电阻（MR）效应：对一些导体、半导体，在外磁场下，其电阻会发生变化一磁场较低时，电阻线性增加，高磁场下则快速增长。特点是电阻正增加、各向异性。口因为采用MR技术，磁致电阻的变化也仅在1%到2%之间，月磁场不能太弱，所以磁道也无法做得太密。口到了1988年，新的“硬盘革命”的曙光终于开始显露
传统的磁电阻（MR）效应：对一些导体、半导 体，在外磁场下，其电阻会发生变化－磁场较 低时，电阻线性增加，高磁场下则快速增长。 特点是电阻正增加、各向异性。 因为采用MR技术，磁致电阻的变化也仅在1％ 到2％之间，且磁场不能太弱，所以磁道也无法 做得太密。 到了1988年，新的“硬盘革命”的曙光终于开 始显露。 磁电阻与巨磁电阻的发现
口发现多层膜巨磁电阻效应：随R磁场增加，电阳阻减小（负增长）。在弱磁场下，电阻就会发生巨大的变化。R↑磁场口费尔特（Fert）在超晶格（Fe/Cr）n中观察到磁电阻有50%的变化，并把这种效应命名为“巨磁电阻效应”。由于膜厚度不同，格伦博格（Grinberg）在Fe/Cr/Fe三层结构中所观察到磁电阻有10%的化
发现多层膜巨磁电阻效应：随 磁场增加，电阻减小（负增 长）。在弱磁场下，电阻就会 发生巨大的变化。 费尔特（Fert）在超晶格(Fe/Cr)n中观察到磁电 阻有50％的变化，并把这种效应命名为“巨磁电 阻效应”。由于膜厚度不同，格伦博格 (Grünberg)在Fe/Cr/Fe三层结构中所观察到磁电阻 有10％的变化。 磁场
口与GMR类似，可以利用绝缘材料而不是非磁性金属被夹在两层磁性金属之中。电流本来不可能通过绝缘层，但是如果它足够薄，电子利用量子力学的隧穿（Tunnelling）效应也可以偷偷穿过。因此这个新的体系被称为TMR，即Tunnelling Magneto-Resistance。口用TMR，在非常弱的磁场下其至可以得到更大的电阻差别，最新一代的读出头就采用这新技术
与 GMR 类似，可以利用绝缘材料而不是非磁 性金属被夹在两层磁性金属之中。电流本来不 可能通过绝缘层，但是如果它足够薄，电子利 用量子力学的隧穿(Tunnelling)效应也可以偷 偷穿过。因此这个新的体系被称为TMR，即 Tunnelling Magneto- Resistance。 用 TMR，在非常弱的磁场下甚至可以得到更 大的电阻差别，最新一代的读出头就采用这一 新技术
口磁电阳阻是指在一定磁场下材料电阻率改变的现象通常将磁场引起的电阻率变化写成Ap=p(H)-p(O)其中p(H)和p(O）分别表示在磁场H中和无磁场时的电阻率。磁电阻的大小常表示为ApMRx100%P
磁电阻是指在一定磁场下材料电阻率改变的现象。 通常将磁场引起的电阻率变化写成 其中 和 分别表示在磁场H中和无磁场时的 电阻率。磁电阻的大小常表示为： MR 100% = = − ( ) (0) H ( ) H (0)
实验目的1.初步了解磁电阻概念2.用来测量材料的磁电阻，掌握磁电阳的初步测量方法
实验目的 1. 初步了解磁电阻概念。 2. 用来测量材料的磁电阻，掌握磁电阻 的初步测量方法
实验原理1.各向异性磁电阻2.多层膜的巨磁电阻3.掺碱王金属稀土锰氧化物的庞磁电阻
实验原理 1.各向异性磁电阻 2.多层膜的巨磁电阻 3.掺碱土金属稀土锰氧化物的庞磁电阻
各向异性磁电阻一些磁性金属和合金的AMR与技术磁化相对应，即与从退磁状态到趋于磁饱和的过程相应的电阻变化外加磁场方向与电流方向夹角不同，饱和磁化时电阻率不一样，即有各向异性。AMR-Pr-Pi.ApuApPoPoPo24.0523.724.0023.623.9523.5(a )d(s23.9023.423.85)d23.323.8023.223.7523.123.7023.0EEE23.6522.9300-200-1000100200300300-200-1000100200300H(Oe)H(Oe)(a)(b)图17-1Ni81Fe19薄膜的磁电阻曲线（a）电流方向与磁场方向平行（b）电流方向与磁场方向垂直
各向异性磁电阻 一些磁性金属和合金的AMR与技术磁化相对应，即 与从退磁状态到趋于磁饱和的过程相应的电阻变化。 外加磁场方向与电流方向夹角不同，饱和磁化时电 阻率不一样，即有各向异性。 0 0 / / 0 / / ⊥ ⊥ − = − AMR = 图17-1 Ni81Fe19薄膜的磁电阻曲线 (a)电流方向与磁场方向平行 (b)电流方向与磁场方向垂直
多层膜的巨磁电阻12300K口已磁电阻效应首次在(%)A/8Fe/Cr多层膜中发现，室温40下的MR约113%，4.2K时404.2 K约42.7%。Co/Cu多层膜室(%)A/3020温MR可达60%~80%00远大于AMR，故称为巨磁0412-8812-4 H(kOe)电阻。图17-3Fe/Cr多层膜的GMR曲线
多层膜的巨磁电阻 巨磁电阻效应首次在 Fe/Cr多层膜中发现，室温 下的MR约11.3％，4.2K时 约42.7％。Co/Cu多层膜室 温MR可达60％～80％， 远大于AMR，故称为巨磁 电阻。 图17-3 Fe/Cr多层膜的GMR曲线