巨磁阻效应.pptx

材料的电阻随磁场的增加而增大的 现象称为磁阻效应
一、巨磁效应的发现
格林贝格尔和尤利西研究中心 享有巨磁阻技术的一项专利， 他最初提交论文的时间要比费 尔略早一些（格林贝格尔于 1988年5月31日，费尔于1988年 8月24日），而费尔的文章发表 得更早（格林贝格尔于1989年3 月，费尔于1988年11月）。费 尔准确地描述了巨磁阻现象背 后的物理原理，而格林贝格尔 则迅速看到了巨磁阻效应在技 术应用上的重要性
利用巨磁电阻物质在不同的 磁化状态下具有不同电阻值 的特点，还可以制成磁性随 机存储器（MRAM），其优 点是在不通电的情况下可以 继续保留存储的数据。
四、巨磁阻效应的应用
巨磁阻效应还应用于微弱磁 场探测器
观点
来自剑桥大学的一位物理学家Tony Bland介绍说：“这些材料一开始 看起来非常玄妙，但是最后发现它 们有非常巨大的应用价值。它们为 生产商业化的大容量信息存储器铺 平了道路。同时它们也为进一步探 索新物理——比如隧穿磁阻效应 （TMR: Tunneling Magnetoresistance）、自旋电子学 （Spintronics）以及新的传感器技 术——奠定了基础。
中国农业大学 机制093 胡奎
一、巨磁效应的发现
巨磁阻效应在1988年由德国 尤利西研究中心的彼得·格林 贝格尔和巴黎第十一大学的 艾尔伯·费尔分别独立发现的， 他们因此共同获得2007年诺 贝尔物理学奖。
一、巨磁效应的发现
格林贝格尔的研究小组在最 初的工作中只是研究了由铁、 铬、铁三层材料组成的结构 物质，实验结果显示电阻下 降了1.5%。而费尔的研究小 组则研究了由铁和铬组成的 多层材料，使得电阻下降了 50%。
但是大家应该注意到的是：巨磁 阻效应已经是一种非常成熟的旧 技术了，目前人们感兴趣的问题 是如何将隧穿磁阻效应开发为未 来的新技术宠儿。”
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三、巨磁阻效应的原理
右面的结构中，两层磁性材料的 磁化方向相反。 当一束自旋方向与第一层磁性材 料磁化方向相同的电子通过时， 电子较容易通过，呈现小电阻； 但较难通过第二层磁化方向与电 子自旋方向相反的磁性材料，呈 现大电阻。 当一束自旋方向与第一层磁性材 料磁化方向相反的电子通过时， 电子较难通过，呈现大电阻；但 较容易通过第二层磁化方向与电 子自旋方向相同的磁性材料，呈 现小电阻。
三、巨磁阻效应的原理
左面的结构中，两层磁性材料的 磁化方向相同。 当一束自旋方向与磁性材料磁化 方向都相同的电子通过时，电子 较容易通过两层磁性材料，都呈 现小电阻。 当一束自旋方向与磁性材料磁化 方向都相反的电子通过时，电子 较难通过两层磁性材料，都呈现 大电阻。这是因为电子的自旋方 向与材料的磁化方向相反，产生 散射，通过的电子数减少，从而 使得电流减小。
在1997年时，另一项划时代的技术诞生了， 那就是GMR巨磁阻
三、巨磁阻效应的原理
巨磁阻效应示意图。FM（蓝色） 表示磁性材料，NM（橘色）表示 非磁性材料，磁性材料中的箭头 表示磁化方向；Spin的箭头表示 通过电子的自旋方向；R（绿色） 表示电阻值，绿色较小表示电阻 值小，绿色较大表示电阻值大。
二、巨磁阻效应的现象
通常情况下，物质的电阻率 在磁场中仅产生轻微的减小； 在某种条件下，电阻率减小 的幅度相当大，比通常磁性 金属与合金材料的磁电阻值 约高10余倍，称为“巨磁阻 效应”（GMR）；而在很强 的磁场中某些绝缘体会突然 变为导体，称为“超巨磁阻 效应”（CMR）。
不同过渡层上Co/Cu/Co三明治结构的 巨磁电阻效应研究
三、巨磁阻效应的原理
结论： 当铁磁层的磁矩相互平行时，载 流子与自旋有关的散射最小，材 料有最小的电阻。当铁磁层的磁 矩为反平行时，与自旋有关的散 射最强，材料的电阻最大。
四、巨磁阻效应的应用
巨磁阻效应自从被发现以来 就被用于开发研制用于硬磁 盘的体积小而灵敏的数据读 出头（Read Head）。这使得 存储单字节数据所需的磁性 材料尺寸大为减少，从而使 得磁盘的存储能力得到大幅 度的提高。
四、巨磁阻效应的应用
巨磁阻效应被成功地运用在 硬盘生产上。1994年，IBM 公司研制成功了巨磁电阻效 应的读出磁头，将磁盘记录 密度提高了17倍，从而使得 磁盘在与光盘的竞争中重新 回到领先地位。目前，巨磁 阻技术已经成为几乎所有计 算机、数码相机和MP3播放 器等的标准技术。
四、巨磁阻效应的应用
二、巨磁阻效应的现象
不连续[NiFe/Ag]_n多层薄膜 低场巨磁阻研究
Py/Al-O/Py 系巨磁阻薄膜材料
三、巨磁阻效应的原理
巨磁阻效应（Giant Magnetoresistance）是一种量子力 学和凝聚态物理学现象，磁阻效应 的一种，可以在磁性材料和非磁性 材料相间的薄膜层（几个纳米厚） 结构中观察到。这种结构物质的电 阻值与铁磁性材料薄膜层的磁化方 向有关，两层磁性材料磁化方向相 反情况下的电阻值，明显大于磁化 方向相同时的电阻值，电阻在很弱 的外加磁场下具有很大的变化量。