材料物理2010第3章10-6-巨磁阻效应和磁电子学.
巨磁阻效应,霍尔效应原理
霍尔效应的原理 在导体上外加与电流方向 垂直的磁场，会使得导线中的电子与电洞受到 不同方向的劳伦兹力而往不同方向上聚集，在 聚集起来的电子与电洞之间会产生电场，此一 电场将会使后来的电子电洞受到电力作用而平 衡掉磁场造成的劳伦兹力，使得后来的电子电 洞能顺利通过
霍尔效应
不会偏移，此称为霍尔效应。而产生的内建 电压称为霍尔电压。
方便起见，假设导体为一个长方体，长度分别为 a,b,d，磁场垂直ab平面。电流经过ad，电流I = nqv(ad)，n为电荷密度。设霍尔电压为VH，导体 沿霍尔电压方向的电压方向的电场为VH / a。设磁 场强度为B。 Fe = Fm qVH/ a = qvB VH / a = BI / (nqad） VH = BI / (nqd)
பைடு நூலகம் 庞磁电阻效应
具有显著磁电阻效应的磁性材料。强磁性材料在受到外加磁场 作用时引起的电阻变化，称为磁电阻效应。不论磁场与电流方 向平行还是垂直，都将产生磁电阻效应。前者（平行）称为纵 磁场效应，后者（垂直）称为横磁场效应。一般强磁性材料的 磁电阻率（磁场引起的电阻变化与未加磁场时电阻之比）在室 温下小于8％，在低温下可增加到10％以上。已实用的磁电阻 材料主要有镍铁系和镍钴系磁性合金。室温下镍铁系坡莫合金 的磁电阻率约1％～3％，若合金中加入铜、铬或锰元素，可使 电阻率增加；镍钴系合金的电阻率较高，可达6％。与利用其 他磁效应相比，利用磁电阻效应制成的换能器和传感器，其装 置简单，对速度和频率不敏感。磁电阻材料已用于制造磁记录 磁头、磁泡检测器和磁膜存储器的读出器等。
霍尔效应 霍尔效应是磁电效应的一种，这一现象是美国物 理学家霍尔（A.H.Hall，1855—1938）于1879年 在研究金属的导电机构时发现的。当电流垂直于 外磁场通过导体时，在导体的垂直于磁场和电流 方向的两个端面之间会出现电势差，这一现象便 是霍尔效应。这个电势差也被叫做霍尔电势差。 （如下图）
巨磁阻效应.pptx
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
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
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。
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。
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。”
巨磁阻抗效应PPT
目录
• 引言 • 巨磁阻抗效应的理论基础 • 巨磁阻抗效应的实验研究 • 巨磁阻抗效应的应用前景 • 总结与展望
01
引言
巨磁阻抗效应定义
磁场作用下的电阻变化
巨磁阻抗效应是指在磁场作用下，材料的电阻发生显著变化 的现象。
依赖于磁场强度和方向
巨磁阻抗效应的大小和方向与磁场的强度和方向密切相关， 这使得该效应具有很高的磁场灵敏度。
其他领域
巨磁阻抗效应还可应用于磁性随机存取存储器(MRAM)、 磁性逻辑电路等新兴领域，推动自旋电子学的发展。
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结果分析
根据实验结果，可以分析得到巨磁阻抗效应的一些特性，如阻抗随磁场强度的变化规律、阻抗随频率的变化规律 等。这些特性可以为巨磁阻抗效应的应用提供理论依据和技术支持。同时，实验结果还可以与理论模型进行比对 ，验证理论的正确性，并推动理论的进一步完善。
04
巨磁阻抗效应的应用前景
巨磁阻抗效应在电子工程领域的应用
应的产生机理和影响因素，有助于进一步探索其在电子器件和磁传感器等领域的应用前景。
03
巨磁阻抗效应的实验研究
实验设计与装置
实验设计
本实验旨在研究巨磁阻抗效应的特性，采用控制变量的方法，通过改变磁场强度、频率等参数，观察 阻抗的变化规律。
实验装置
实验采用电磁铁产生磁场，样品置于磁场中。通过信号发生器产生交变电流，经过放大器放大后，输 入到样品中。样品的阻抗变化通过阻抗分析仪进行测量，最终由计算机进行数据采集与处理。
影响因素
巨磁阻抗效应受到材料组成、微观 结构、磁场强度和频率等多种因素 的影响，深入理解这些因素对效应 的影响机制是关键。
未来研究方向与挑战
材料设计
巨磁阻效及应用报告
巨磁阻效及应用报告巨磁阻效应是一种在外加磁场作用下发生显著磁电阻变化的物理现象。
这种效应是在1992年由巴黎莱旺研究机构的阿尔贝特罗蒂埃教授和他的团队首次发现的。
巨磁阻效应的应用前景巨大，因此引起了广泛的关注和研究。
巨磁阻效应基于磁电阻效应，即磁场对材料电阻的影响。
一般情况下，材料的电阻对磁场的变化不敏感。
然而，当材料中存在特殊的磁性结构时，如磁共振等，电阻对磁场的变化就会显著地变化，这就是磁电阻效应。
而巨磁阻效应是磁电阻效应中最明显的一种。
巨磁阻效应以具有巨大磁电阻变化的磁性材料为基础。
当这些材料处于没有外加磁场时，它们的电阻是最小的，可以达到几个百分点。
然而，当外加磁场作用于这些材料时，它们的电阻会迅速增加，甚至可以增加到几十个百分点。
这种磁电阻的巨大变化使得巨磁阻效应具有很大的应用潜力。
巨磁阻效应的应用非常广泛，尤其在磁存储技术中具有重要地位。
巨磁阻材料可以用来制造磁头，这是计算机硬盘驱动器中不可或缺的部分。
通过利用巨磁阻效应，磁头可以以非常小的尺寸来探测和读取硬盘上的磁场信息。
巨磁阻材料还可以用于制造磁阻随机存储器（MRAM），这是一种新兴的存储技术，具有快速的读写速度和非易失性的特点。
此外，巨磁阻效应还可以应用于传感器技术中。
例如，巨磁阻材料可以用于制造磁传感器，用来检测和测量磁场强度和方向。
磁传感器广泛应用于导航、地震监测、医疗诊断等领域。
此外，巨磁阻效应在自动控制领域也具有重要的应用。
例如，巨磁阻材料可以用于制造磁阻变结构，这种结构可以根据外界磁场的变化实时调节其电阻，从而实现对电路的精确控制和调节。
尽管巨磁阻效应在磁存储、传感器和自动控制等领域有着广泛的应用，但是该效应的原理和机制还需要进一步研究和理解。
目前，巨磁阻材料的性能还有待进一步提高和优化，以满足不同领域的应用需求。
随着材料科学和纳米技术的不断发展，相信巨磁阻效应的应用前景会越来越广阔。
巨磁电阻的原理的作用
巨磁电阻的原理的作用巨磁电阻（Giant Magnetoresistance，GMR）是一种利用磁电阻效应来实现电阻变化的新型材料。
它是由物理学家A. Fert和P. Grunberg于1988年独立发现的，并于2007年因此获得了诺贝尔物理学奖。
巨磁电阻的原理主要基于两种不同的磁性材料层之间的自旋极化效应和电子面积散射的相互作用。
自旋是电子的一种内禀自由度，它类似于电子围绕核自旋的自旋成对，但自旋只有两个可能的方向：向上和向下。
巨磁电阻由两个层组成，一个为磁性层，另一个为非磁性层。
这两个层之间存在一种称为自旋探测层的薄层，用于检测磁场的变化。
当磁场的方向与自旋探测层内的自旋极化方向夹角发生变化时，会导致电阻值的改变。
这种磁场引起的电阻变化称为磁电阻效应。
巨磁电阻的作用主要表现在以下几个方面：1. 磁存储器：巨磁电阻可以被应用于磁存储器中，例如硬盘驱动器和磁带。
在数据读取和写入过程中，磁场的变化可以通过巨磁电阻的变化来解析和传输。
这种巨磁电阻效应使得磁存储器在存储密度、读取速度和稳定性方面有了显著提升。
2. 传感器：巨磁电阻被广泛应用于磁传感器中，例如指南针、磁敏电阻(MR)传感器和地震传感器等。
这些传感器通过检测磁场的变化来测量物理量，如位置、方向和振动等。
巨磁电阻具有高灵敏度和线性响应的优势，使得传感器的性能得到了大幅提升。
3. 电子设备：巨磁电阻的高灵敏度和可调性使其被应用于电子设备中，如磁传感器芯片、磁性写头和磁性随机存储器等。
这些应用领域中，巨磁电阻的优势在于其低功耗、小体积、高工作速度和长寿命等特点。
4. 生物医学：巨磁电阻也被应用于生物医学领域，如磁共振成像（MRI）和生物传感器等。
在MRI中，巨磁电阻可用于探测磁场的变化以图像化内部结构。
生物传感器方面，利用巨磁电阻可以实现对生物体内生物分子的检测和诊断，具有高灵敏度和快速响应的特点。
总之，巨磁电阻的原理通过利用磁电阻效应实现了电阻的变化，将其应用于磁存储器、传感器、电子设备和生物医学等领域。
巨磁阻效应原理
巨磁阻效应原理
巨磁阻效应是指在外加磁场作用下，磁电阻材料的电阻发生显
著变化的现象。
巨磁阻效应的发现，不仅在基础物理研究中具有重
要意义，而且在传感器、存储器、磁场测量等领域有着广泛的应用。
本文将着重介绍巨磁阻效应的原理及其在实际应用中的意义。
首先，我们来了解一下巨磁阻效应的基本原理。
巨磁阻效应是
由磁电阻材料的磁性微结构引起的。
在磁电阻材料中，存在着由磁
性和非磁性层交替排列形成的磁性微结构。
当外加磁场作用于这些
磁性微结构时，磁性层的磁矩会发生重新排列，从而导致了材料整
体电阻的变化。
这种磁矩重排所导致的电阻变化就是巨磁阻效应。
接下来，我们将讨论巨磁阻效应在实际应用中的意义。
由于巨
磁阻效应具有灵敏度高、响应速度快、能耗低等优点，因此在传感
器领域有着广泛的应用。
例如，利用巨磁阻效应制成的磁场传感器
可以用于测量地磁场、电流、位移等物理量，具有精度高、抗干扰
能力强的特点。
此外，巨磁阻效应还被应用于磁存储器领域。
利用
巨磁阻效应制成的磁阻随机存储器具有存储密度高、读写速度快的
特点，可以用于制造高性能的磁存储器。
除此之外，巨磁阻效应还
在磁场测量、磁导航等领域有着重要的应用价值。
总结一下，巨磁阻效应是一种重要的磁性现象，其原理是由磁
性微结构的磁矩重排所导致的电阻变化。
巨磁阻效应具有灵敏度高、响应速度快、能耗低等优点，在传感器、存储器、磁场测量等领域
有着广泛的应用前景。
相信随着科学技术的不断发展，巨磁阻效应
将会在更多领域展现出其重要的作用。
巨磁阻效应及其在自旋电子学方面的应用
巨磁阻效应及其在自旋电子学方面的应用巨磁阻效应（GMR）是指在引入薄膜和多层膜晶体学领域中，利用磁性材料的巨磁阻效应来实现高灵敏度的磁传感器和高容量的存储技术。
巨磁阻效应是一种基本的物理现象，它能够改变材料电导率，从而使材料的电阻率随磁场变化。
它得到了广泛的应用，在磁性材料的测量、传感、存储以及自旋电子学等方面具有广阔的应用前景。
巨磁阻效应的应用1. 磁传感器巨磁阻效应可用于制造磁传感器，如磁阻计、磁导弹波传感器和磁触头等。
这些传感器可以用于检测磁场的变化，包括用于测量和控制电机和发电机的磁场、磁卡读头以及其他磁场测量和控制应用。
这些传感器具有高精度、高速度和低噪音等特点。
2. 存储器巨磁阻效应可用于制造高密度磁存储器。
从最初的几百兆字节到现在的几百千兆字节，磁存储器的容量已经有了巨大的提高。
随着存储芯片的微型化和集成化，巨磁阻效应在存储器方面的应用变得更加有效。
3. 自旋电子学自旋电子学是一种奇近效应现象，是一种可以利用操纵电子自旋的电学和磁学技术的新型电子学。
自旋最根本的特征是它自身具有磁矩，可以与晶体中的磁场相互作用。
不同于传统的基于电子电荷的电子学技术，自旋电子学技术的研究将有望在未来的纳米电子学和计算机中得到广泛应用。
巨磁阻效应将成为未来自旋电子学的重要组成部分，可以用于制造自旋电子学器件，如磁性电阻、磁隧道结、自旋阻抗和自旋导体等。
自旋电子学也受到了越来越多的关注，它可能会打破德鲁德电子传导中的阻抗序列，提高信息处理的速度，解决低功耗、高速度和高容量存储器的问题。
总结巨磁阻效应从上个世纪90年代开始逐渐得到关注并得到了广泛的应用，其首次在高密度磁盘驱动器中被使用并取得了巨大的成功。
随着技术的不断发展和深入研究，巨磁阻效应展现出了越来越多的潜力，将成为未来高精度和高容量磁传感器、存储器以及自旋电子学器件的重要组成部分。
材料物理化学思考题-GZ版
材料物理化学思考题-GZ版第一章.1材料物理-材料的电学性能1．何谓能带结构？满带，导带，价带，空带和禁带？能带结构：由于晶体中各原子间的相互影响，原来各原子中能量相近的能级将分裂成一系列和原能级接近的新能级，这些新能级基本上连成一片，形成能带(energy band)。
满带：能带中各能级都被电子填满。
导带：被电子部分填充的能带及空带（一般与价带相邻）。
价带：价电子能级分裂后形成的能带。
一般情况下，价带是被电子所填充的能量最高的能带。
空带：所有能级均未被电子填充的能带。
禁带：在能带之间的能量间隙区，电子不能填充。
2.简述绝缘体、半导体与导体的能带结构差异及对其导电性的影响；导体：分两类，一类是价带和导带交叠，加电压后电子能够很容易从价带顶部跃迁到导带底部而导电。
另一类是价带和导带不交叠，但它的价带未填满，因而加电压后电子也能够很容易从价带顶部跃迁到导带底部而导电绝缘体：价带和导带不交叠存在很大的能量间隙，且价带被填满因而加电压后电子不能够很容易从价带顶部跃迁到导带底部，故不导电。
半导体：价带和导带不交叠，但能隙很小。
1.本征半导体，当半导体两端加上外电压时，在半导体中将出现两部分电流，电子电流和空穴电流。
自由电子和空穴都称为载流子。
(1) 本征半导体中载流子数目极少, 其导电性能很差；(2) 温度愈高，载流子的数目愈多, 半导体的导电性能也就愈好。
所以，温度对半导体器件性能影响很大。
2. n型半导体，电子导电3. p 型半导体，空穴导电。
3.简述造成半导体材料与金属材料在电导温度函数上的差别原因；半导体的导电特性：即热敏性，温度愈高，载流子的数目愈多，导电能力显著增强，正比关系。
在杂质半导体中多数载流子的数量与掺杂浓度有关，而少数载流子的数量与温度有关，且当温度升高时，少数载流子的数量增多。
在Ｐ型半导体中，多数载流子为空穴，少数载流子为电子，而在Ｎ型半导体中，多数载流子为电子，少数载流子为空穴。
巨磁阻效应的原理及应用
巨磁阻效应的原理及应用物质在一定磁场下电阻改变的现象，称为磁阻效应。
磁性金属和合金材料一般都有这种现象。
一般情况下，物质的电阻率在磁场中仅发生微小的变化，在某种条件下，电阻减小的幅度相当大，比通常情况下约高十余倍，称为巨磁阻效应（GMR ）。
要说这种效应的原理，不得不说一下电子轨道及自旋。
种角动量在原子物理学中，对于单电子原子（包括碱金属原子）处于一定的状态，有一定的能量、轨道角动量、自旋角动量和总角动量。
表征其性质的量子数是主量子数n 、角量子数l 、自旋量子数s ＝1／2，和总角动量量子数j 。
主量子数（n=1，2，3，4 …）会视电子与原子核间的距离（即半径座标r ）而定。
平均距离会随着n 增大，因此不同量子数的量子态会被说成属于不同的电子层。
角量子数（l=0，1 … n-1）（又称方位角量子数或轨道量子数）通过关系式来代表轨道角动量。
在化学中，这个量子数是非常重要的，因为它表明了一轨道的形状，并对化学键及键角有重大形响。
有些时候，不同角量子数的轨道有不同代号，l=0的轨道叫s 轨道，l=1的叫p 轨道，l=2的叫d 轨道，而l=3的则叫f 轨道。
磁量子数（ml= -l ，-l+1 … 0 … l-1，l ）代表特征值，。
这是轨道角动量沿某指定轴的射影。
从光谱学中所得的结果指出一个轨道最多可容纳两个电子。
然而两个电子绝不能拥有完全相同的量子态（泡利不相容原理），故也绝不能拥有同一组量子数。
所以为此特别提出一个假设来解决这问题，就是设存在一个有两个可能值的第四个量子数—自旋量子数。
这假设以后能被相对论性量子力学所解释。
“我们对过渡金属的电导率有了如下认识：电流由s 电子传递，其有效质量近乎于自由电子。
然而电阻则取决于电子从 s 带跃迁到 d 带的散射过程，因为跃迁几率与终态的态密度成正比，而局域性的 d 带在费米面上的态密度是很大的。
这就是过渡金属电阻率高的原因。
这种 s-d 散射率取决于 s 电子与 d 电子自旋的相对取向。
巨磁阻效应实验
巨磁阻效应实验人们早就知道过渡金属铁、钴、镍能够出现铁磁性有序状态。
后来发现很多的过渡金属和稀土金属的化合物具有反铁磁(或亚铁磁)有序状态，相关理论指出这些状态源于铁磁性原子磁矩之间的直接交换作用和间接交换作用。
量子力学出现后，德国科学家海森伯(W. Heisenberg)明确提出铁磁性有序状态源于铁磁性原子磁矩之间的量子力学交换作用，这个交换作用是短程的，称为直接交换作用。
化合物中的氧离子(或其他非金属离子)作为中介，将最近的磁性原子的磁矩耦合起来，这是间接交换作用。
直接交换作用的特征长度为0.1—0.3nm，间接交换作用可以长达1nm以上。
1nm已经是实验室中人工微结构材料可以实现的尺度，所以1970年之后，科学家就探索人工微结构中的磁性交换作用。
物质在一定磁场下电阻改变的现象，称为“磁阻效应”，磁性金属和合金材料一般都有这种磁电阻现象，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）。
巨磁阻效应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。
1986年德国尤利希科研中心的物理学家彼得·格伦贝格尔(Peter Grunberg)采用分子束外延(MBE)方法制备了铁-铬-铁三层单晶结构薄膜。
在薄膜的两层纳米级铁层之间夹有厚度为0.8nm的铬层，实验中逐步减小薄膜上的外磁场，直到取消外磁场，发现膜两边的两个铁磁层磁矩从彼此平行(较强磁场下)转变为反平行(弱磁场下)。
换言之，对于非铁磁层铬的某个特定厚度，没有外磁场时，两边铁磁层磁矩是反平行的。
磁性材料及巨磁电阻效应简介
磁性材料及巨磁电阻效应简介物理系隋淞印学号 SC11002094引言磁性材料是应用广泛、品类繁多、与时俱进的一类功能材料，人们对物质磁性的认识源远流长。
磁性材料的进展大致上分几个历史阶段：当人类进入铁器时代，除表征生产力的进步外，还意味着金属磁性材料的开端，直到l8世纪金属镍、钴相继被提炼成功，这一漫长的历史时期是3d过渡族金属磁性材料生产与原始应用的阶段；20世纪初期(1900-1932)，FeSi、FeNi、FeCoNi磁性合金人工制备成功，并广泛地应用于电力工业、电机工业等行业，成为3d过渡族金属磁性材料的鼎盛时期，从此以后，电与磁开始了不解之缘；20世纪后期，从50年代开始，3d过渡族的磁性氧化物(铁氧体)逐步进入生产旺期，由于铁氧体具有高电阻率，高频损耗低，从而为当时兴起的无线电、雷达等工业的发展提供了所必需的磁性材料，标志着磁性材料进入到铁氧体的历史阶段；1967年，SmCo合金问世，这是磁性材料进入稀土—3d过渡族化合物领域的历史性开端。
1983年，高磁能积的钕铁硼(Nd—FeB)稀土永磁材料研制成功。
现已誉为当代永磁王。
TbFe巨磁致收缩材料与稀土磁光材料的问世更丰富了稀土一3d过渡族化合物磁性材料的内涵。
1972年的非晶磁性材料与1988年的纳米微晶材料的呈现，更添磁性材料新风采。
1988年，磁电阻效应的发现揭开了自旋电子学的序幕。
因此从20世纪后期延续至今，磁性材料进入了前所未有的兴旺发达时期，并融入到信息行业，成为信息时代重要的基础性材料之一。
磁性材料的分类磁性材料应用十分广泛，品种繁多，存在以下多种分类方式。
按物理性质分类：(1)按静磁特性：即根据静态磁滞回线上的参量，如矫顽力、剩磁等来确定磁性材料的类型。
例如：永磁属高矫顽力一类磁性材料；软磁属低矫顽力的一类磁性材料；矩磁属高剩磁、低矫顽力的一类磁性材料；磁记录介质属于中等矫顽力，同时，具有高剩磁的一类磁性材料，而磁头却要求低矫顽力、高饱和磁化强度。
巨磁阻效应实验讲义
巨磁阻效应实验人们早就知道过渡金属铁、钴、镍能够出现铁磁性有序状态。
后来发现很多的过渡金属和稀土金属的化合物具有反铁磁(或亚铁磁)有序状态，相关理论指出这些状态源于铁磁性原子磁矩之间的直接交换作用和间接交换作用。
量子力学出现后，德国科学家海森伯(W. Heisenberg)明确提出铁磁性有序状态源于铁磁性原子磁矩之间的量子力学交换作用，这个交换作用是短程的，称为直接交换作用。
化合物中的氧离子(或其他非金属离子)作为中介，将最近的磁性原子的磁矩耦合起来，这是间接交换作用。
直接交换作用的特征长度为0.1—0.3nm，间接交换作用可以长达1nm以上。
1nm已经是实验室中人工微结构材料可以实现的尺度，所以1970年之后，科学家就探索人工微结构中的磁性交换作用。
物质在一定磁场下电阻改变的现象，称为“磁阻效应”，磁性金属和合金材料一般都有这种磁电阻现象，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）。
巨磁阻效应是一种量子力学和凝聚态物理学现象，是磁阻效应的一种，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。
1986年德国尤利希科研中心的物理学家彼得·格伦贝格尔(Peter Grunberg)采用分子束外延(MBE)方法制备了铁-铬-铁三层单晶结构薄膜。
在薄膜的两层纳米级铁层之间夹有厚度为0.8nm的铬层，实验中逐步减小薄膜上的外磁场，直到取消外磁场，发现膜两边的两个铁磁层磁矩从彼此平行(较强磁场下)转变为反平行(弱磁场下)。
换言之，对于非铁磁层铬的某个特定厚度，没有外磁场时，两边铁磁层磁矩是反平行的。
巨磁电阻效应
自旋电子学
在研究巨磁电阻效应的过程中, 迅速发展起来一门新兴的学 科——自旋电子学( Spintronics) 。自旋电子学包括磁电子 学与半导体自旋电子学两个方面。
20 世纪人类最伟大的成就是微电子工业பைடு நூலகம்崛起, 但从物理 的观点来看, 它仅仅是利用了电子具有电荷这一特性。 电子不仅具有电荷,同时又具有自旋！磁电子学所涉及的 主要是与自旋相关的输运性质,自旋极化是磁输运的核心。 磁电子学是用磁场控制载流子自旋的运动。 半导体自旋电子学则研究如何利用半导体的载流子电荷与 自旋这两个自由度, 既用电场又用磁场来控制载流子 的输运。
3. “超巨磁阻效应”（CMR）
•在很强的磁场中某些绝缘体会突然变为导体。 常见于锰钙钛矿化合物。
二、巨磁阻效应的发现过程
• 磁阻效应最初于1856年由开尔文爵士发现。 1、Fe 和N i 放在磁场中, 发现这 些磁性材料在磁场作用下, 沿着 磁场方向测得的电阻增加, 垂直 于磁场方向测得的电阻减小。 2、电阻增加或减小的幅度约在1 %~ 2 %之间。
• 盘片上涂有磁性物质，这些磁性物质是由 无数的“磁畴”组成的，每个磁畴都有S/N 两极，像一个小磁铁 。
磁畴
• 从原子结构来看，铁原子的最外层有两个 电子，会因电子自旋而产生强耦合的相互 作用。这一相互作用的结果使得许多铁原 子的电子自旋磁矩在许多小的区域内整齐 地排列起来，形成一个个微小的自发磁化 区，称为磁畴。 • 在无外磁场时，各磁畴的排列是不规则的， 各磁畴的磁化方向不同，产生的磁效应相 互抵消，整个磁质不呈现磁性。
1.感应磁头
• 读、写操作都是基于“电磁感应”原理的 。 • 读取数据时，磁头和盘片发生相对运动，金属切割 磁力线，金属中会产生“感应电势”。感应电流的 方向就代表了磁记录位的磁场的方向。
巨磁电阻讲义
其后人们通过对大量过渡金属和稀土金属的化合物的研究发现其中 很多物质则具有反铁磁有序状态，即在有序排列的磁材料中, 相邻原子 因受负的交换作用, 自旋为反平行排列, 如图1所示. 其磁矩虽处于有 序状态, 但总的净磁矩在不受外场作用时仍为零, 这种磁有序状态称为 反铁磁性. 法国科学家奈尔(L. E. F. Neel)在解释反铁磁性时认为，化合 物中的氧离子(或其他非金属离子)作为中介，将最近的磁性原子的磁矩 耦合起来，这是间接交换作用. 另外, 在稀土金属中也出现了磁有序, 其中原子的固有磁矩来自4f电子壳层. 相邻稀土原子的距离远大于4f电
子壳层直径, 所以稀土金属中的传导电子担当了中介, 将相邻的稀土原 子磁矩耦合起来，这就是RKKY (Ruderman-Kittel-Kasuya-Yosida)型间接 交换作用. 直接交换作用的特征长度为0.1—0.3nm, 间接交换作用可以长达 1nm以上. 1nm已经是实验室中人工微结构材料可以实现的尺度.美国 IBM实验室的江崎和朱兆祥在1970年提出了超晶格的概念, 所谓超晶格 是指由两种（或两种以上）组分（或导电类型）不同、厚度极小的薄层 材料交替生长在一起而得到的一种多周期结构材料. 由于这种复合材料 的周期长度比各薄膜单晶的晶格常数大几倍或更长, 因此取得“超晶 格”的名称. 上世纪八十年代, 由于摆脱了以往难以制作高质量的纳米 尺度样品的限制, 金属超晶格成为研究前沿, 凝聚态物理工作者对这类 人工材料的磁有序、层间耦合及电子输运等进行了广泛地基础性研究. 德国物理学家彼得·格伦贝格尔一直致力于研究铁磁性金属薄膜表 面和界面上的磁有序状态. 其研究对象为在两层厚度约为10nm铁层间夹 一厚度为1nm铬层的三明治结构的薄膜. 之所以选择这两种材料是因 为：首先铁和铬是周期表上相近的元素，具有类似的电子壳层，因而容 易实现两者的电子状态匹配. 其次, 铁和铬的晶格对称性和晶格常数相 同, 因而二者间的晶格结构也相匹配. 这两类匹配则非常有利于对基本 物理过程进行探索研究. 他于1986年采用了分子束外延(MBE)方法开始 制备薄膜，样品成分依然是铁-铬-铁三层膜。然而,制备手段的更新使 其获得了结构完整的单晶. 随后, 他们又利用新的光散射检测方法进一 步对单晶进行检测并获得了铁磁矩的相关信息. 通过对薄膜上的外加磁 场进行控制, 在使其逐步变弱直至消失的过程中, 研究者发现在铬层厚 度为0.8nm的铁-铬-铁结构材料中，两个铁磁层磁矩从彼此平行(较强磁 场下)转变为反平行(弱磁场下).这一现象表明在非铁磁层铬的某特定厚 度下，当无外磁场作用时，其两边铁磁层的磁矩将处于反平行状态. 此 现象的发现成为了巨磁电阻效应出现的前提. 格伦贝格尔在随后的研究 中发现磁矩的转变对材料的电阻有显著地影响. 当磁矩处于反平行状态 时, 材料的电阻对应于高电阻状态; 而当磁矩平行时则对应于材料的低 电阻状态，且两个电阻的差别高达10%. 格伦贝格尔将这一结果写成论 文的同时也申请了将这种效应和材料应用于硬盘磁头的专利. 另一方面，法国物理学家阿尔贝·费尔的小组于1988年将铁、铬薄 膜交替制成几十个周期的铁-铬超晶格, 也称为周期性多层膜.在对新材 料的研究过程中他们也注意到了外磁场对材料的电阻具有显著影响的事 实. 结果表明, 当改变磁场强度时, 超晶格薄膜的电阻下降近一半, 即 磁电阻比率高达50%. 据此他们将这一前所未有的电阻巨大变化现象称
巨磁电阻效应
巨磁电阻效应材料
1.什么是巨磁阻效应?
2.它是怎样发现的? 3.产生这种效应的物理机制是什么? 4.在应用方面有哪些意义和前景?
巨磁读出磁头
位移传感器
巨磁电阻生物传感器 巨磁电阻转速传感器
巨磁阻效应的发展史
1857 年，英国开尔文勋爵通过实验发现了铁 磁材料在磁场中电阻改变的磁电阻效应。
磁电阻效应
指某些铁磁性材料在受到外加磁场作用时引起电阻变化的现象。不 论磁场与电流方向平行还是垂直，都将产生磁电阻效应，前者(平行 )称为纵磁场效应，后者(垂直)称为横磁场效应。
表征磁电阻大小的物理量为磁阻比（MR）：
ρH—磁场下的电阻率，ρ0—零磁场下的电阻率
巨磁电阻效应
巨磁阻效应(GMR)：指在磁性材料和非磁性材料相间的多层膜中，电阻
外加饱和磁场
当外加于颗粒膜的磁场为零时，颗粒膜的磁化强度为零，各铁磁颗粒的磁 化方向混乱排列，传导电子受到最大的散射作用，样品处于大电阻状态；当外 磁场增加时，颗粒膜存在一定的磁化强度，各铁磁颗粒的磁化方向趋于外磁场 方向，传导电子所受散射小，样品电阻降低。
影响GMR效应的因素
1.颗粒尺寸D0
存在一个平均颗粒尺寸，一般几十纳米，所测得的磁电阻值最大。
硬磁性层 分隔层
软磁性层
自旋阀两种方式
自旋阀的优缺点
优点 ：磁电阻变化率 ∆R/R对外磁场的响应呈线性关系，频率特性好；
低饱和场，工作磁场小；电阻随磁场变化迅速，灵敏度高等；
缺点 ：自旋阀多层膜的磁电阻变化量并不大，同时现在面临的最大问
题就是它的抗腐蚀和热稳定性都不太好。
纳米颗粒结构的GMR效应
多层膜
多层膜示意图
磁性层和非磁性层交替生长构成磁性多层膜，制备多层膜方法： 溅射，蒸发和分子数外延法。
巨磁电阻效应与自旋电子学
新材料探索
科研人员不断探索新型磁性材料，以 提高巨磁电阻效应的灵敏度和稳定性。
器件微型化
自旋电子学
巨磁电阻效应作为自旋电子学中的重 要组成部分，推动了自旋电子学领域 的发展，有望在未来实现更高效、更 低能耗的电子器件。
随着微纳加工技术的发展，巨磁电阻 效应器件的微型化程度不断提高，为 新一代电子器件的发展提供了可能。
自旋传感器利用巨磁电阻效应 将磁场变化转化为电信号的变 化，从而实现磁场的高精度测 量。
巨磁电阻效应的应用提高了自 旋传感器的性能，包括更高的 灵敏度、更快的响应速度以及 更好的稳定性。
04 巨磁电阻效应与自旋电子 学的未来展望
提高巨磁电阻效应的灵敏度
巨磁电阻效应的灵敏度是衡量其性能的重要指标，提高其灵敏度有助于实现更精确的磁信息读取和存 储。
通过控制自旋场效应晶体管中的电流方向，可以实现不同自旋极化的电子注入，进 而实现信息的存储和传输。
巨磁电阻效应的应用提高了自旋场效应晶体管的性能，包括更高的开关速度、更低 的能耗以及更好的稳定性。
巨磁电阻效应在自旋传感器中的应用
自旋传感器是自旋电子学中的 另一种重要器件，利用巨磁电 阻效应可以实现磁场的高灵敏 度检测。
20世纪80年代，巨磁电阻效应 的发现为自旋电子学的发展奠定
了基础。
20世纪90年代，自旋阀和磁隧 道结等自旋电子器件的研制成功， 推动了自旋电子学的快速发展。
进入21世纪，自旋电子学在信 息存储、逻辑运算、传感器等领
域的应用研究不断取得突破。
自旋电子学的研究领域
自旋注入与输运
研究如何将自旋极化的电流注 入到其他材料中，以及如何实
现自旋的输运和操控。
自旋逻辑器件
利用自旋极化电流实现逻辑运 算的器件设计及制备。
巨磁阻效应及其在自旋电子学方面的应用
巨磁阻效应及其在自旋电子学方面的应用郭瑞瑞 SA08002033 物理系所谓磁电阻(magnetoresistance ,MR) 效应,是指某些铁磁性材料在受到外加磁场作用时引起电阻变化的现象。
对于传统的铁磁导体,如Fe 、Co 、Ni 及其合金等,在大多数情况下,磁电阻效应很小(约3% 或更低)。
而巨磁阻效应(giant magnetoresistance ,GMR) ,是指在磁性材料和非磁性材料相间的多层膜中,电阻率在有外磁场作用时较之无外磁场作用时存在巨大变化的现象. 其值较Fe 、Ni 合金各向异性磁电阻效应约大一个数量级。
巨磁阻效应现在已经成为凝聚态物理五大热点之一，2007年物理学诺贝尔奖就授予了发现巨磁阻效应得法国科学家阿尔贝.菲尔和德国科学家彼得.格林贝格尔[1]。
W.Thom son在1857年首先发现了铁磁多晶体的各项异性磁效应(AMR, Anisotrop ic Magnetoresistance)。
1988 年,法国巴黎大学的菲特教授领导的课题组和德国尤利希研究中心的格林伯格教授的课题组几乎同时独立发现了巨磁电阻效应(GMR) [2] [3]。
20世纪90年代，人们在Fe/Cu,Fe/Al,Co/Cu,Co/Ag和Co/Au等纳米结构的多层膜中观察到了显著的巨磁阻效应。
1993年，德国西门子公司的Helmolt等人在La2/3Ba1/3MnO3薄膜中观察到了60%的巨磁电阻效应，随后在La2/3Ca1/3MnO3 中观察到了105%的巨磁阻效应。
1995年熊光成等人在美国Maryland大学发现钙钛矿型锰氧化物在77K，8 T 时GMR达到了创纪录的106%。
近来在许多其他物理系统中也发现了更大的磁电阻效应及有关的物理现象, 颗粒膜磁电阻效应、隧道磁电阻效应( Tunneling Magnetoresistance , TMR) 以及锰钙钛矿化合物的庞磁电阻效应( Colossal Magnetore resistance ,CMR) 相继被发现或取得重大的进展。
巨磁电阻效应理论解释
巨磁电阻效应的理论解释作为自旋电子器件的基本材料，纳米磁性多层膜及其三层膜结构得到了广泛的研究和应用。
最先在“/铁磁层/非磁金属层/铁磁层”交替沉积而成的磁性多层膜系统中发现了GMR效应(巨磁电阻效应)，随后在由磁性薄膜和绝缘层薄膜构成的磁隧道结（MTJ）中发现了自旋电子隧穿效应，以及自旋晶体管中存在的自旋热电子输运效应。
“/铁磁层/非磁金属层/铁磁层”层状结构薄膜是实现自旋电子效应的基本结构。
随着MRAM等自旋电子器件存储密度的增加，在降低器件尺寸的同时需要进一步提高自旋电子效应。
因此理解自旋电子在纳米磁性层状薄膜中的输运机理是理解自旋电子效应的关键，也是进一步提高自旋电子效应、优化自旋电子器件应用性能的基础。
对于普通金属，电子的自旋是简并的，费米面附近的电子态对于自旋向上和自旋向下当然也是完全一样的，因而输运过程中电子传导是自旋非极化的。
对于铁磁过渡金属来说，交换作用能与动能的平衡使系统不同自旋的子带发生交换劈裂，自旋向上的子带与自旋向下的子带发生相对位移，引起自发磁化，这样一来系统的动能虽然增加了，但由于其电子在费米面附近具有非常大的态密度，动能的增加不大，而交换作用能却大大减小，因而系统的总能量有所下降。
交换劈裂使自旋向上的子带多数自旋载流子全部或绝大部分被电子占据，而自旋向下的子带少数自旋载流子仅部分被电子占据。
图为Ni和Co等强铁磁过渡金属的能带劈裂交换模型示意图，多数和少数自旋的4s能带是对称的，而多数自旋的3d能带处于费米面以下，因而在足够低的温度下被完全填充满，两子带的占据电子总数之差正比于它的磁矩。
今天利用第一原理电子结构计算方法可以准确地计算出各种铁磁过渡金属和合金的能带结构和磁矩。
电子的散射是一切输运过程的一个根本环节。
对于普通非磁金属，电子的散射主要是自旋简并的s电子之间的散射，电子的平均自由程较大，由Drude定理σ＝ne2τ/m可以非常容易地估计出金属良导体的平均自由程为10nm左右。
巨磁电阻效应
所谓巨磁阻效应，是指磁性材料的电阻率在有外磁场作用时较之无外磁场作用时存在巨大变化的现象。
巨磁阻是一种量子力学效应，它产生于层状的磁性薄膜结构。
这种结构是由铁磁材料和非铁磁材料薄层交替叠合而成。
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。
上下两层为铁磁材料，中间夹层是非铁磁材料。
铁磁材料磁矩的方向是由加到材料的外磁场控制的，因而较小的磁场也可以得到较大电阻变化的材料。
利用两流模型来解释巨磁电阻效应众所周知，计算机硬盘是通过磁介质来存储信息的。
一块密封的计算机硬盘内部包含若干个磁盘片，磁盘片的每一面都被以转轴为轴心、以一定的磁密度为间隔划分成多个磁道，每个磁道又被划分为若干个扇区。
磁盘片上的磁涂层是由数量众多的、体积极为细小的磁颗粒组成，若干个磁颗粒组成一个记录单元来记录1比特（bit）信息，即0或1。
磁盘片的每个磁盘面都相应有一个磁头。
当磁头“扫描”过磁盘面的各个区域时，各个区域中记录的不同磁信号就被转换成电信号，电信号的变化进而被表达为“0”和“1”，成为所有信息的原始译码。
伴随着信息数字化的大潮，人们开始寻求不断缩小硬盘体积同时提高硬盘容量的技术。
198 8年，费尔和格林贝格尔各自独立发现了“巨磁电阻”效应，也就是说，非常弱小的磁性变化就能导致巨大电阻变化的特殊效应。
这一发现解决了制造大容量小硬盘最棘手的问题：当硬盘体积不断变小，容量却不断变大时，势必要求磁盘上每一个被划分出来的独立区域越来越小，这些区域所记录的磁信号也就越来越弱。
借助“巨磁电阻”效应，人们才得以制造出更加灵敏的数据读出头，使越来越弱的磁信号依然能够被清晰读出，并且转换成清晰的电流变化。
最早的磁头是采用锰铁磁体制成的，该类磁头是通过电磁感应的方式读写数据。
然而，随着信息技术发展对存储容量的要求不断提高，这类磁头难以满足实际需求。
因为使用这种磁头，磁致电阻的变化仅为1％～2％之间，读取数据要求一定的强度的磁场，且磁道密度不能太大，因此使用传统磁头的硬盘最大容量只能达到每平方英寸20兆位。
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定性解释巨磁电阻效应：
（A）按量子力学，电子分为两类，一类自旋平行于局域 （某一磁层中）磁化强度，另一类自旋反平行于局域磁化强 度。
（B）自旋与磁矩反平行的电子受到的散射非常强，自旋 反平行有很短的平均自由程，其电阻很大；相反，自旋平 行电子有长的平均自由程和低的有效电阻．
（C）无论是在界面还是层内，只要有不同的自旋散射， 就有巨磁电阻效应存在．大量的研究表明，至少在大△R ／R的系统中,表面散射占统治地位．
典型的非耦合的基本结构为： FM1/NM/FM2/AFM。
自由层
非磁层 约2.3nm
反铁磁层通过界面的 交换耦合使相邻FM 层的Ms钉扎在某一 方向
该结构即为自旋阀, 实用器件单元结构
在很低的磁场下可使FM1与FM2平行或反平 行，从而得到足够大的△R/R和磁场灵敏度 △R/R/HS。
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10.6 巨磁电阻效应和磁电子学
磁电阻：材料的电阻R随外磁场H发生变化的现象
磁电阻发展历史：
R(H ) R(0) R
R(0)
R(0)
➢正常磁电阻(OMR)普遍存在与所有的金属和半导体中，f
qv
B
源于磁场对电子的洛仑兹力；
△R/R(0)>0，且各向异性ρ⊥>ρ// >0 ，低磁场下△R/R(0)很小，无饱和。
➢ 1988年， 在金属Fe/Cr多层膜中发现了巨磁电阻效应GMR;
△R/R(0)为负值，绝对值比AMR高1~2个数量级。 GMR效应引起科学与技术界的广泛重视。研究 及应用开始迅速发展 。2007年Nobel物理奖!!
➢ 尔后: 铁磁颗粒与非铁磁金属组成的 不均匀合金中也观察到GMR；
➢ 近年: 两种新的巨大磁电阻效应得到 发展：
(1)铁磁/绝缘体/铁磁结构的隧道结巨磁电阻TMR；
(2)钙钛矿型锰氧化物系统中的庞磁电阻CMR.
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Nobel prize recognizes GMR pioneers
➢"for the discovery of giant magnetoresistance". ➢Independently in 1988, led to a dramatic rise in the amount of data that can be stored on computer harddisk drives.
磁性隧道结的磁电阻值高于自旋阀， 室温ΔR/R可达50%。
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(5)自旋极化电流及CMR材料
自旋极化度的定义：
P n n n n
n , n 为电流中电子自旋向上及向下的浓度
Fe、Co、Ni的自旋极化度P的数值为+40%、+35%和+23%。
传导电子自旋极化度 P=1的材料意义重大;
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(3)多层膜与自旋阀
Fe Cr
➢在多种多层膜中观察到GMR ➢层间反铁磁耦合时可观察到GMR，ΔR/R大 ➢铁磁耦合时无GMR
(a)
非磁金属层厚变化 铁磁与反铁磁 耦合振荡
(b)
Multilayer
处于反铁磁耦合，饱材和料磁物场理HS上高海。大学
为降低HS，最常用的方法是适当 增厚NM层，使层间耦合接近于0
➢感应式薄膜磁头读出硬磁盘上存储的微弱信息。从物理上看，该磁头是 在测量微小磁单元的磁通变化量。为达到必要灵敏度，硬盘必须快速旋 转，磁头在磁盘上只好“走马观花”了。
➢使用GMR作读出磁头后，它测量的是磁通量，而不是变化量，并不要 求磁盘高速旋转，读出信息的分辨率就大大提高了。
➢多层膜结构的磁化过程还压制了噪声，从而将磁头的信噪比大幅度提高。 目前，一种自旋阀型多层膜GMR磁头的灵敏度高达每微米0.6至1.0毫伏。 达到每平方英寸100亿位至200亿位密度。
(4)磁性隧道结MTJ和其GMR效应
以绝缘层I代替自旋阀的非磁金属层即 为MTJ， 常用的基本结构: FM1/I/FM2/AFM 工作电流垂直于膜面(CPP)。
➢I层厚度约1~2nm，可有隧道电流跨过I 层； ➢隧道电流与Fermi面的能态密度N(EF) 有关，也与自旋有关; ➢ 当FM1和FM2的Ms平行时为低电阻,相 反时为高电阻
代表自旋↑和↓，相应于与MS方向相同或相反。
对大块铁磁金属，传导电子因碰 撞而不断改变自旋方向。自旋扩 散长度约为百纳米量级，平均自 由程约几十纳米。
对纳米尺度的铁磁体，可由双电 流模型解释，总电阻为：
/( ) (10 121)
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(2)自旋相关散射与GMR
若N↓ (EF)> N↑ (EF)，则↓的传导电子受到散射大，
↓< ↑,ρ ↓ > ρ ↑。
FM/NM/FM三层膜示意图,电流与膜面平行.
当相邻铁磁层的MS反平行时: ↓和 ↑ 的传导电子 在Ms与其自旋平行的铁磁层界面受到 小的散射; 在MS与其自旋反平行的FM/NM界面受 到较大的散射，总电阻较高；
当两铁磁层的MS平行时，只通过自旋 与MS平行的电子，呈低电阻态。
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10.6.2 自旋相关导电
传统导电机制: 电子或离子的电荷转移及其散射, 与电子自旋无关
自旋相关导电：导电依赖于载流子自旋的方向。不同材料具有不同 的自旋相关导电机制。
(1)双电流模型
正常金属电阻率:
m* / ne2
(10 117 )
散射的弛豫时间:
~ ~ 1/V 2 N(EF )
半金属材料和掺杂的钙 钛矿型锰氧化物P=1
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锰氧化物(金属/绝缘体相变和庞大磁阻) 研究进展
➢1857年，凯尔文首先发现了铁的磁电阻，称为各向异性磁电阻 AMR，源于电阻比△R/R(0)>0，而垂直于磁场方向<0， 可在低磁场下饱和，饱和值1%~5%。
20世纪70年代，OMR和AMR均用于传感器
90年代，AMR开始用于硬磁盘读出头
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磁电阻发展历史续：
(10 118)
正常金属和半导体中各参量与电子自旋无关，因而电阻 率与自旋无关。
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3d族铁磁金属: TC以下，由于交换作用发生自发磁化，s和d电子不同自旋的次能带发生分裂
导电公式为： m* / n e 2
(10 119 )
~ ~ 1/ V 2 N (EF )
(10 120)