磁电阻材料及其应用
巨型磁电阻材料的研究进展
巨型磁电阻材料的研究进展近年来，随着信息技术的不断发展，巨型磁电阻材料因其独特的磁电效应得到了广泛的研究与应用。
巨型磁电阻材料的研究进展对于现代信息技术的发展具有重要的意义。
本文将综述近年来巨型磁电阻材料研究领域的进展。
一、简介所谓磁电阻效应，就是材料在磁场影响下，其电阻产生变化。
巨型磁电阻是指在外加磁场作用下，其电阻随磁场方向的变化而变化的磁性材料。
这一效应的发现和研究可以追溯到20世纪70年代，在过去的几十年中，巨型磁电阻材料的性能得到不断地提高和发展。
这种材料具有广泛的应用前景，在高灵敏度传感器、存储芯片以及磁性存储等领域都有重要的应用。
二、巨型磁电阻材料的种类巨型磁电阻材料一般分为二维和三维结构的材料。
其中，二维结构的巨型磁电阻材料主要有沿轴或层状晶体结构的磁性柔性瓷体、铁电薄膜和纳米晶体。
三维结构的巨型磁电阻材料一般为磁性金属，如铁、镍和钴等材料。
这些材料具有优良的性能，可用于磁存储器、传感器、磁性导航等领域。
三、磁电阻效应机理巨型磁电阻材料的磁电阻效应是由于磁畴旋转或移动引起的。
磁畴旋转和移动可以改变材料的电阻，从而显示出磁电阻效应的特性。
磁性颗粒的微观结构和磁畴结构的变化及其与电子结构等方面的研究对于磁电阻效应机理的研究尤为重要。
四、巨型磁电阻材料的制备方法目前，制备巨型磁电阻材料的方法主要有物理气相沉积法、溅射法、化学还原法、层状堆垛法、溶胶-凝胶法等。
其中，物理气相沉积法因其薄膜制备的优势被广泛应用于界面磁电材料的研究。
溅射法也是一种常用的制备方法，在制备厚膜和薄膜方面较为常用。
化学还原法制备巨型磁电阻材料可以控制材料的尺寸和形貌，具有制备复杂结构样品的优势。
五、巨型磁电阻材料的应用前景巨型磁电阻材料具有广泛的应用前景，可用于磁传感器、磁存储器、自动控制系统、磁性导航等领域。
同时，随着新一代信息技术的不断发展，巨型磁电阻材料在高密度存储器、磁性芯片以及磁性传感器等领域的应用将会越来越广泛。
让你彻底明白0欧姆电阻和磁珠及电感的区别和应用
0欧姆电阻 磁珠 电感电阻标值为0欧姆的电阻为0欧电阻。
0欧电阻是蛮有用的。
大概有以下几个功能：①做为跳线使用。
这样既美观，安装也方便。
②在数字和模拟等混合电路中，往往要求两个地分开，并且单点连接。
我们可以用一个0欧的电阻来连接这两个地，而不是直接连在一起。
这样做的好处就是，地线被分成了两个网络，在大面积铺铜等处理时，就会方便得多。
附带提示一下，这样的场合，有时也会用电感或者磁珠等来连接。
③做保险丝用。
由于PCB上走线的熔断电流较大，如果发生短路过流等故障时，很难熔断，可能会带来更大的事故。
由于0欧电阻电流承受能力比较弱（其实0欧电阻也是有一定的电阻的，只是很小而已），过流时就先将0欧电阻熔断了，从而将电路断开，防止 了更大事故的发生。
有时也会用一些阻值为零点几或者几欧的小电阻来做保险丝。
不过不太推荐这样来用，但有些厂商为了节约成本，就用此将就了。
④为调试预留的位置。
可以根据需要，决定是否安装，或者其它的值。
有时也会用*来标注，表示由调试时决定。
⑤作为配置电路使用。
这个作用跟跳线或者拨码开关类似，但是通过焊接固定上去的，这样就避免了普通用户随意修改配置。
通过安装不同位置的电阻，就可以更改电路的功能或者设置地址。
磁珠磁珠专用于抑制信号线、电源线上的高频噪声和尖峰干扰，还具有吸收静电脉冲的能力。
磁珠是用来吸收超高频信号，像一些RF电路，PLL，振荡电路，含超高频存储器电路（DDR SDRAM，RAMBUS等）都需要在电源输入部分加磁珠，而电感是一种蓄能元件，用在LC振荡电路，中低频的滤波电路等，其应用频率范围很少超过 50MHZ。
磁珠的功能主要是消除存在于传输线结构（电路）中的RF噪声，RF能量是叠加在直流传输电平上的交流正弦波成分，直流成分是需要的有用信号，而射频RF能量却是无用的电磁干扰沿着线路传输和辐射（EMI）。
要消除这些不需要的信号能量，使用片式磁珠扮演高频电阻的角色（衰减器），该器件允许直流信号通过，而滤除交流信号。
隧道磁阻技术(TMR)及其应用简介
隧道磁阻技术（TMR）及其应用简介（浙江巨磁智能技术有限公司Magtron段康靖）一、概述1、磁阻概念：材料的电阻会因外加磁场而增加或减少，电阻的变化量称为磁阻（Magnetoresistance）。
物质在磁场中电阻率发生变化的现象称为磁阻效应。
同霍尔效应一样，磁阻效应也是由于载流子在磁场中受到洛伦兹力而产生的。
从一般磁阻开始，磁阻发展经历了巨磁阻（GMR）、庞磁阻（CMR）、异向磁阻（AMR）、穿隧磁阻（TMR）、直冲磁阻（BMR）和异常磁阻（EMR）。
2、磁阻应用：磁阻效应广泛用于磁传感、磁力计、电子罗盘、位置和角度传感器、车辆探测、GPS导航、仪器仪表、磁存储(磁卡、硬盘)等领域。
磁阻器件由于灵敏度高、抗干扰能力强等优点在工业、交通、仪器仪表、医疗器械、探矿等领域得到广泛应用，如数字式罗盘、交通车辆检测、导航系统、伪钞检别、位置测量等。
3、穿隧磁阻效应（TMR）：穿隧磁阻效应是指在铁磁-绝缘体薄膜(约1纳米)-铁磁材料中，其穿隧电阻大小随两边铁磁材料相对方向变化的效应。
TMR效应由于具有磁电阻效应大、磁场灵敏度高等独特优势，从而展示出十分诱人的应用前景。
此效应更是磁性随机存取内存(magneticrandomaccessmemory,MRAM)与硬盘中的磁性读写头(readsensors)的科学基础。
二、穿隧磁阻效应（TMR）的物理简释从经典物理学观点看来，铁磁层（F1）+绝缘层（I）+铁磁层（F2）的三明治结构根本无法实现电子在磁层中的穿通，而量子力学却可以完美解释这一现象。
当两层铁磁层的磁化方向互相平行，多数自旋子带的电子将进入另一磁性层中多数自旋子带的空态，少数自旋子带的电子也将进入另一磁性层中少数自旋子带的空态，总的隧穿电流较大，此时器件为低阻状态；当两层的磁铁层的磁化方向反平行，情况则刚好相反，即多数自旋子带的电子将进入另一磁性层中少数自旋子带的空态，而少数自旋子带的电子也进入另一磁性层中多数自旋子带的空态，此时隧穿电流较小，器件为高阻状态。
巨磁电阻效应及在物理实验中的应用
图５中可以看出，线性最佳范围应在外磁感应强 度０．１５～１．０ ｍＴ，精确测量时可选外磁感应强度在该 范围内。从图５所显示的巨磁电阻Ｒ（Ｂ）与磁感应强 度日关系数据可知：①当磁感应强度曰增加时，巨磁 电阻阻值Ｒ（日）减小；②当磁感应强度Ｂ增加到某一 值Ｂ。时，巨磁电阻中所有磁矩方向均与外磁场方向一 致，这时就达到了电阻阻值饱和，外磁场增加，巨磁电 阻阻值不变。上述这两个特点只能用多层膜巨磁电阻 的自旋电子学理论才能解释。
它是由４个相同的巨磁电阻（Ｒ。＝Ｒ：＝Ｒ，＝Ｒ。＝Ｒ）组
成的直流电桥结构，Ｒ：和Ｒ。由高导磁率的材料（坡莫 合金层）覆盖屏蔽，阻值对外磁场无响应。Ｕ＋端和Ｕ．
端间开路，∥。。和０端为待测电阻的两端，当传感器处 于外磁场时，Ｒ２＝Ｒ４＝Ｒ；Ｒｌ＝Ｒ３＝Ｒ＋ＡＲ，ＡＲ为外磁 场磁感应强度为口时，单个巨磁电阻的电阻改变量；
万方数据
地急剧增加。他们认为，巨磁电阻效应是一种全新的 物理现象，其物理根源可能归因于磁性导体中传导电 子的自旋相关散射口－。巨磁电阻效应的发现极大地 推动了凝聚态物理学和信息存储领域的发展，并逐渐 形成了一门新的学科——磁电子学（又称自旋电子 学）。巨磁电阻效应的研究不仅在学术界引起了广泛 的关注，在经济领域也取得了巨大的成功，计算机上使 用的巨磁电阻（ＧＭＲ）读出磁头在多媒体信息库、网络 服务等方面已经产生了巨大的商业价值和深远的影 响，利用磁电阻效应制成的各类磁传感器，也将在汽 车工业、国防、航天等方面创造出巨大的社会财富。
万方数据
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Ｖ －一
（ｂ）郐铁磁层磁矩平行排列 图２电子受散射示意图
8实验八-锑化铟磁电阻传感器的磁阻特性测量及应用
实验八 锑化铟磁阻特性测量磁阻器件由于灵敏度高、抗干扰能力强等优点在工业、交通、仪器仪表、医疗器械、探矿等领域应用十分广泛，如：数字式罗盘、交通车辆检测，导航系统、伪钞检测、位置测量等，其中最典型的锑化铟（InSb ）传感器是一种价格低廉、灵敏度高的磁电阻，有着十分重要的应用价值。
本实验装置结构简单、实验内容丰富，使用两种材料的传感器：利用砷化镓（GaAs ）霍尔传感器测量磁感应强度，研究锑化铟（InSb ）磁阻传感器的电阻随磁感应强度的变化情况。
一、实验目的1 、测量锑化铟传感器的电阻与磁感应强度变化的关系。
2 、作出锑化铟传感器的电阻变化与磁感应强度的关系曲线。
3 、对此关系曲线的非线性区域和线性区域分别进行曲线和直线拟合。
二、实验仪器FD-MR-Ⅱ型磁阻效应实验仪（直流双路恒流电源、 0~2V 直流数字电压表、电磁铁、数字式毫特仪、锑化铟磁阻传感器、电磁铁及双向单刀开关等）、示波器、电阻箱、正弦交流低频发生器及导线若干。
三、实验原理在一定条件下，载流导体或半导体的电阻值 R 随磁感应强度 B 变化的规律称为磁阻效应。
如图 43-1 所示，当半导体处于磁场中时，导体或半导体的载流子将受洛仑兹力的作用，发生偏转，在两端产生积聚电荷并产生霍尔电场，如果霍尔电场作用和某一速度的载流子的洛仑兹力作用刚好抵消，那么小于或大于该速度的载流子将发生偏转，因而沿外加电场方向运动的载流子数量将减少，电阻增大出现横向磁阻效应。
如果将图43-1中的 a 端和 b 端短路，磁阻效应更明显。
通常以电阻率的相对改变量来表示磁阻的大小，即用 )0(/ρρ∆表示。
其中)0(ρ为零磁场时的电阻率，设磁阻在磁感应强度为B 的磁场作用下的电阻率为)B (ρ，则 )0()B (ρρρ-=∆。
由于磁阻传感器电阻的相对变化率 △R/R(0)正比于)0(/ρρ∆，这里△R = R(B)－R(0)，因此也可以用磁阻传感器电阻的相对改变量△R/R(0)来表示磁阻效应的大小。
超巨磁电阻薄膜物理及应用
超巨磁电阻薄膜物理及应用摘要：由于在外界温度变化和磁场作用下表现出巨大的磁电阻效应(CMR)，超巨磁电阻材料成为一个热点研究课题。
CMR材料在硬盘读出磁头，随机存储器上极具潜力，在磁传感器、光热辐射探测器、场效应晶体管及磁制冷等方面的应用也崭露头角。
首先介绍了CMR薄膜材料的结构和机理，接着详细讨论了它们在器件应用上，尤其是在激光感生电压热电电压效应(LITV)、Bolometer、传感器等有关方面的应用进展。
最后展望了CMR薄膜未来的应用前景。
引言众所周知，许多物质在外磁场作用下都可观察到磁致电阻效应，但一般材料最大只有2％～3％。
l988年，法国巴黎大学的巴西学者Baibich等⋯首次报道了Fe／Cr超晶格的磁电阻变化率达到50％，比通常的磁电阻效应大一个数量级，而且远远超过多层膜中Fe层磁电阻变化的总和，这一现象被称为巨磁电阻效应(GiantMagnetoresistance，简记为GMR)。
此后，人们相继在自旋阀，颗粒膜，非连续膜和隧道结以及钙钛矿锰氧化物薄膜中发现了巨磁电阻效应。
值得关注的是，1993年，Helmolt等在LaBaMnO3薄膜中观察到了更巨大的负磁阻效应，其MR效应可达到l0 ％～l0。
％，引起了物理、计算机、材料和自动控制等领域的众多科学家的极大兴趣，因为这预示了巨磁电阻效应的研究不仅由金属、合金样品扩展到了氧化物材料，还提出许多前沿的物理问题，这无疑将对巨磁电阻材料的实际应用起到巨大的推动作用。
随后的进一步研究发现，掺杂稀土锰氧化物在磁场下的反常输运性质不同于金属磁性超晶格样品中的巨磁电阻效应，而是与氧化物高温超导体中电子的强关联和输运更相近。
因而，掺杂稀土锰氧化物的磁电阻随外磁场变化的现象又称为超巨磁电阻效应(ColossalMagnetoresistance，CMR)，并与强关联物理联系在一起。
本文简单介绍了超巨磁电阻材料的结构和机理，着重讨论了近年来CMR材料在LITV 器件，Bolometer，传感器及磁随机存储器等方面的应用进展，最后展望了CMR材料的发展前景。
巨磁电阻的应用
参考文献
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三巨磁电阻材料的应用现状1巨磁电阻传感器2巨磁阻磁记录读出磁头3巨磁电阻随机存储器mram1巨磁电阻传感器巨磁电阻传感器采用惠斯登电桥和磁屏蔽技术传感器基片上镀了一层很厚的磁性材料这层材料对其下方的巨磁电阻形成屏蔽不让任何外加磁场进入屏蔽的电阻器
一、巨磁电阻效应的定义
所谓巨磁电阻效应,是指材料的电阻率将受磁化状态 的变化而呈现显著改变的现象。一般定义为 GMR=[(P0-PH)/P0]×100% 其中,PH为在磁场H作用下材料的电阻率,P0指无外磁场作 用下材料的电阻率.
三、巨磁电阻材料的应用现状
1、巨磁电阻传感器 2、巨磁阻磁记录读出磁头 3、巨磁电阻随机存储器(MRAM)
1、巨磁电阻传感器
巨磁电阻传感器采用惠斯登 电桥和 磁屏蔽技术，传感器基 片上镀了一层很厚的磁性材料， 这层材料对其下方的巨磁电阻形 成屏蔽，不让任何外加磁场进入 屏蔽的电阻器。惠斯材料上方，受外加磁 场影响是电阻减少，而R2和R4 在磁性材料下方，被屏蔽阻值不 变。
巨磁电阻传感器由于具有巨大的GMR值和较大的磁场 灵敏度,表现出更强的竞争能力。 它大大提高传感器的分辨率,灵敏度、精确性等指标, 特别是在微弱磁场的传感方面,如可用于伪钞识别器等方 面,则显出更大的优势。更广泛的应用是各类运动传感器, 如对位置、速度、加速度、角度、转速等的传感,在机电 自动控制、汽车工业和航天工业等方面有广泛的应用。
巨磁电阻效应及其应用实验报告
巨磁电阻效应及其应用实验报告引言巨磁电阻（GMR）效应是一种在特定材料中的电阻随着磁场强度的改变而发生改变的现象，这个现象在1988年被发现并且被认为是一种非常重要的物理现象。
GMR效应的发现因其在信息存储和传输方面的应用而获得广泛的关注。
本实验旨在通过对GMR效应的测量来研究其基本性质以及应用。
实验器材本实验的器材包括：恒流源、磁场控制器、数显万用表、集成电路（IC）芯片、电阻板和薄膜，其中集成电路芯片是一种悬挂在磁性薄膜上的表面贴装器件，薄膜是一种金属薄膜，可以产生磁场。
实验步骤1.将IC芯片放置在电阻板的中心位置。
2.将磁性薄膜放置在IC芯片顶部，注意不要碰到芯片。
3.将恒流源的电流调节到正确的数值，根据实验需求选择恒流源的最大或最小电流值。
4.打开磁场控制器，使用磁场控制器来控制磁场的强度，根据需要进行改变。
5.使用数显万用表来测量芯片中的电压。
6.根据实验的需要调整电阻板和薄膜之间的距离。
实验结果实验结果表明，在施加不同大小的磁场时，IC芯片的电阻会发生变化，这种变化非常灵敏，能够实现高精度的控制。
此外，IC芯片的电阻随着磁场的强度增加而减小，这表明芯片的电阻具有“负巨磁电阻”效应。
讨论与结论巨磁电阻效应是一种非常重要的物理现象，它在信息存储和传输方面具有非常广泛的应用。
本实验展示了GMR效应的基本特性，并探讨了其在实际应用中的潜在价值。
我们可以通过调整材料的性质来提高其敏感度和精度，从而扩展其现有应用。
总之，GMR效应在信息技术领域是一个革命性的技术，它为我们提供了一种新的方式来控制和处理信息。
通过进一步研究和优化，我们可以更好地利用这个效应，实现更高效的数据传输和处理。
巨磁阻材料
生活中的功能材料——巨磁阻材料摘要：本文简要的介绍了巨磁阻效应的发现及概念、巨磁阻材料的原理、性能以及在生活中的应用，并对巨磁阻材料未来发展的进行展望。
关键词：巨磁阻；磁性材料；磁头；储存材料1.前言让硬盘内存更大，让商品更加轻薄短小，已成为现代信息产业不变的志业。
曾几何时，人们想要的只是能存几首歌的磁带，只是几十兆的软盘。
而现代人对动辄可保存上千首歌曲的mp3早已习以为常，计算机硬盘近年来的“瘦身”尤其显著，家用计算机硬盘的容量已经高达1TB。
藏在书桌下方的笨重计算机主机即将成为明日黄花，取而代之的是单手就可以拿着到处跑的手持式计算，且数据保存量远超过体积大上好几倍的老旧电脑。
将这些现实的，都要离不开巨磁阻材料扮演的重要角色。
瑞典皇家科学院指出，荣获诺贝尔物理学奖的费尔和格伦贝格，在将近廿年前分别发现的巨磁阻效应，奠定了今日硬盘读取磁头科技的基础。
利用该技术，相同的单位面积能容纳更多数据，相对的读写头也要更加灵敏才能增加读取效率。
因此在2007年10月,这两位科学家因分别独立发现了巨磁阻效应而共同获得了2007年的诺贝尔物理学奖。
2.巨磁阻效应发现及现象早在1988年费尔就发现了这一特殊现象：非常弱小的磁性变化就能导致磁性材料发生非常显著的电阻变化。
那时，法国的费尔在铁、铬相间的多层膜电阻中发现，微弱的磁场变化可以导致电阻大小的急剧变化，其变化的幅度比通常高十几倍，他把这种效应命名为巨磁阻效应（Giant Magneto-Resistive，GMR）。
有趣的是，就在此前3个月，德国优利希研究中心格林贝格尔教授领导的研究小组在具有层间反平行磁化的铁/铬/铁三层膜结构中也发现了完全同样的现象。
他们发现，该材料的电阻率在有外磁场作用时较之无外磁场作用时大幅度减小, 电阻相对变化率比各向异性磁电阻高一到两个数量级。
磁场的微弱变化将导致巨磁阻材料电阻值产生明显改变，从而能够用来探测微弱信号。
3.巨磁阻效应概念及巨磁阻材料的原理巨磁阻材料的关键结构是在两个磁性金属层之间有一个非金属隔离层。
金属磁电阻薄膜材料及其在高灵敏度磁传感器中的应用技术开发
水平 （ 国际一流学术刊物Ａｐ ．ｈ ｓＬｔ ． ８ ，Ｓ Ｉ ｐ １Ｐ ｙ ．ｅ ｔ， 篇 Ｃ 文章６ 多篇 ， ０
发 明 专 利 ｌ 项 ） 。 该 项 目获得 教 育 部 自然 科 学 一 等 奖 。 目前 已经 ５ 利 用 这 些材 料 研 制 出若 干 磁 传 感 元 器 件 。
势 ， 但 其 价 格 昂 贵 ， 难 以 在 我 国 推 广 ，我 ｔ 自己 研 制 的将 使 成 本 ＂ ｌ ］ 大 大 下 降 。高 分 辨 率 和 小 型 化 的磁 编 码 器 成 为 国际 发 展 重 点 。
３ ．
高 性 能取 向和无 取 向高硅 硅 钢 的开 发
硅 钢 是 一 种 重 要 的软 磁 材 料 ， 约 占磁 性 材 料 总 量 的９ — ５ ０ ９ ％，
化达 ３ ％ ０ ，需 要 大 量 磁 编 码 器 ，仅 此 一 项 每 年 就 有 约 ９ 元 的 市 场 。 亿 此外 ， 电梯 、 电动 机 车 、家 电等 还 有 约 几 十 亿 元 ／ 的 市 场 。 国 际 年
上 ， 日本在 高灵 敏度 磁编码 器这 方面 的研 究和 生产 上 占有 绝对优
２ ．电子 罗盘 ： 目前 ，公安部 、交通部、国家安全 生产 监督局
已联 合 下文 要 求 长 途客 车 必 须逐 步 安 装符 合 国家 技术 标 准 的汽
电子信息 材料技术
驶 记 录 仪 ， 以 记 录 汽 车 行 车 轨 迹 ， 作 为 判 断 交 通 事 故 原 因 、责 任 的 重 要 依 据 ；２ ０ 年 ５ ｌ ０ ４ 月 曰公 布 并 实 施 的 《 华 人 们 共 和 国道 路 中 交 通 安 全 法 实施 条 例 》 第 十 四 条 ， 规 定 在 公 路 营 运 的载 客 汽 车 、 重 型 载 客 汽 车 、 半 挂 牵 引 车 等 强 制 安 装 汽 车 行 驶 记 录 仪 ， 其 中 电 子 罗 盘 是 汽 车 行 驶 记 录 仪 的核 心 部 件 。 安 装 稳 定 时 ，预 计 年 产 量 ｌ ０ ２ ０ 台 以上 ， 而 国 内 对 此 高 灵 敏 度 电子 罗 盘 的 需 求 不 下 于 ～ ０万 ０ ２ ０ ３ ０ 台／Ｖ。 国 际上 ， 高 灵 敏 度 电 子 罗 盘 主 要 采 用 磁 通 门技 ０ ～ ０万 ￣ 术 ，成 本 高 、 体积 大 。 ３ ．磁 编 码 器 ：磁 编 码 器 是 数 字 化 自动 控 制 的 关键 器 件 ，用 途 很 广 ， 如 机 械 行 业 数 字 化 自动 控 制 ， 办 公 自动 化 设 备 ， 家 用 电 器 等 等 。 由于 巨 磁 电 阻 高 灵 敏 度 磁 编 码 器 的 出现 ， 国 际 上 逐 步 用 它 来 替 代 光 学 编 码 器 ， 我 国 这 方 面 还 是 空 白 。高 灵 敏 度 磁 编 码 器 的
巨磁电阻材料的性质和应用研究现状
第二类自旋阀示意图
自旋阀旳优点与缺陷
优点：磁电阻变化率∆R/R对外磁场旳响应呈线性关系，频 率特征好；低饱和场，工作磁场小；与AMR相比，电阻随 磁场变化迅速，因而操作磁通小，敏捷度高；利用层间转 动磁化过程能有效地克制Barkhausen噪声，信噪比高。
缺陷：自旋阀多层膜旳磁电阻变化量并不大，同步目前面 临旳最大问题是它旳抗腐蚀和热稳定性都不太好。
“钉扎层” “被钉扎层”
“分隔层” “自由层”
第一类自旋阀示意图
实例分析：
Ta FeMn（7nm） NiFe（4.5） Cu（2.2nm） NiFe（6nm）
NiFe（6nm）/Cu（2.2nm）/NiFe（4.5） /FeMn（7nm）自旋阀示意图
在磁场强度等于NiFe（6nm）层旳反向矫顽力旳外场作 用下， NiFe（6nm）层中旳磁化矢量首先翻转，这时， 在两个NiFe层中旳磁化矢量成反平行排列，这就形成 了电子自旋有关散射旳高电阻态。假如磁场在反方向上 继续增长，当磁场强度到达某一临界值时， NiFe （4nm）层也转向磁场方向，这就形成了电子自旋有关 旳低电阻态。
就目前研究热点旳几类GMR材料, 能够说是各有 特点。
已发觉具有GMR效应旳材料主要有多层膜、自旋 阀、纳米颗粒膜、磁性隧道结、非连续多层膜、 氧化物陶瓷、熔淬薄带等。
多层膜
多种铁磁层（Fe、Ni、Co及其合金）和非磁层（涉 及3d、4d、以及5d非磁金属）交替生长而构成旳磁性多 层膜，大多都具有GRM效应，其中尤以多晶（Co/Cu） 多层膜旳磁电阻效应最为突出。室温、1T磁场下GMR 值为70%，远不小于多晶（Fe/Cr）。
自旋阀旳磁化曲线（a）和磁电阻曲线（b）
磁性材料的特性与运用
［键入公司名称］物理论文磁性材料的特性与运用周学号：2013/7/28磁性材料，是古老而用途十分广泛的功能材料，而物质的磁性早在3000年以前就被人们所认识和应用，例如中国古代用天然磁铁作为指南针。
现代磁性材料已经广泛的用在我们的生活之中，例如将永磁材料用作马达，应用于变压器中的铁心材料，作为存储器使用的磁光盘，计算机用磁记录软盘等。
可以说，磁性材料与信息化、自动化、机电一体化、国防、国民经济的方方面面紧密相关。
而通常认为，磁性材料是指由过度元素铁、钴、镍及其合金等能够直接或间接产生磁性的物质。
磁性材料的特性及其应用关于磁性材料的最早记载见于春秋战国时期，现代人类将磁性材料按用途分为永磁材料、软磁材料、磁记录材料以及具有特殊功能的磁性材料。
一•磁性材料的分类物质按照其内部结构及其在外磁场中的性状讲：可分为抗磁性，顺磁性，铁磁性，反铁磁性和亚铁磁性物质。
铁磁性和亚铁磁性物质为强磁性物质，抗磁性物质和顺磁性物质为弱磁性物质。
磁性材料从物质和结构上讲：可分为“金属及合金磁性材料”和“铁氧体磁性材料”两大类；铁氧体磁性材料又可分为多晶结构和单晶结构材料。
从应用功能上讲，磁性材料又可分为软磁材料，永磁材料和功能磁性材料。
功能磁性材料主要有磁致伸缩材料，磁记录材料，磁电阻材料，磁泡材料，磁光材料，旋磁材料以及磁性薄膜材料等。
软磁材料，永磁材料及磁记录材料中既有金属材料又有铁氧化体材料；而旋磁材料和高频软磁材料就只能是铁氧体材料了。
磁性材料从形状上讲：分为粉体材料，液体材料，块体材料，薄膜材料等。
二•磁性材料的运用磁性材料的用途广泛，是生产，生活, 国防科学技术中广泛作用的材料。
主要是利用其各种磁特征和特殊效应制成的元件或器件；用于储存，传输和转换电磁能量与信息；或在特定空间产生一定强的和分布的磁场；有时也以材料的自然形态而直接利用（如磁性液体）。
磁性材料在电子技术领域和其他科学技术领域中都有重要的作用，制造电力技术中的滤波器和增感器；国防技术中的磁性水雷，电磁炮；和各种家用那个电器等。
巨磁电阻效应的原理及应用
巨磁电阻效应的原理及应用1. 巨磁电阻效应的介绍巨磁电阻效应（Giant Magnetoresistance，GMR）是一种描述材料电阻随外加磁场变化的现象。
GMR的发现被认为是短距离存储技术的突破，对磁敏感材料和磁传感器的发展具有重要意义。
2. 巨磁电阻效应的原理巨磁电阻效应的产生与磁性多层膜结构中存在的顺磁性层和铁磁性层之间的相互作用有关。
当外加磁场改变时，磁性多层膜中的磁性层会发生磁矩的重排和旋转，从而导致电子的自旋定向与电子传输方向的关系发生变化。
这种变化会导致电阻的变化，即巨磁电阻效应的产生。
3. 巨磁电阻效应的应用巨磁电阻效应的应用非常广泛，主要包括以下几个方面：3.1 磁存储器巨磁电阻效应在磁存储领域发挥着重要作用。
由于巨磁电阻效应的出现，磁存储器的读写速度得到了显著提高。
传统磁存储器需要通过读写头的接触来读取数据，而采用巨磁电阻效应材料制成的磁存储器只需通过测量电阻值的变化来完成数据读取，大大提高了读取速度和数据存取密度。
3.2 磁传感器巨磁电阻效应材料常常被用于制作磁传感器。
巨磁电阻效应材料的电阻值随外加磁场的变化而变化，因此可以利用巨磁电阻效应材料制成的传感器来测量磁场的强度和方向。
磁传感器在航空航天、交通运输、医疗设备等领域中得到了广泛应用。
3.3 磁电阻随机存取存储器（MRAM）巨磁电阻效应也被应用于磁电阻随机存取存储器（Magnetoresistive Random Access Memory，MRAM）的制造。
MRAM是一种新型的非易失性存储器，兼具闪存和DRAM的优点。
相比传统存储器技术，MRAM具有读取速度快、功耗低、抗辐射等优势。
3.4 理论研究与材料改进巨磁电阻效应的研究也对材料科学领域有着重要意义。
科学家们通过对巨磁电阻效应的原理和机制的研究，不断改进巨磁电阻材料的性能和稳定性，以实现更高的电阻变化率和更佳的传感特性。
4. 结论巨磁电阻效应作为一种重要的磁电效应，具有广泛的应用前景。
巨磁电阻效应及应用实验报告
巨磁电阻效应及应用实验报告巨磁电阻效应及应用实验报告引言在现代科技领域中，材料科学的发展一直是一个重要的研究领域。
巨磁电阻效应作为一种重要的磁电效应，在材料科学中具有广泛的应用前景。
本实验旨在探究巨磁电阻效应的原理和特性，并通过实验验证其在实际应用中的可行性。
一、巨磁电阻效应的原理巨磁电阻效应是指在外加磁场作用下，材料电阻发生变化的现象。
这一效应的发现对磁性材料的研究和应用带来了革命性的变化。
巨磁电阻效应的原理主要是基于磁矩自旋相互作用和电子传输过程中的自旋极化效应。
当外加磁场作用于材料时，磁矩会发生定向排列，导致电子在材料中传输时会受到不同程度的散射，从而改变了材料的电阻。
二、实验方法1. 实验材料准备本实验选用了一种常见的巨磁电阻材料，如铁磁合金。
首先，将铁磁合金样品切割成适当的尺寸，并对其进行表面清洁处理，以确保实验的准确性。
2. 实验装置搭建将铁磁合金样品固定在实验装置中，并连接电源和电流计，以便测量电阻的变化。
同时，设置一个可调节的磁场装置，用于施加外加磁场。
3. 实验步骤首先，将实验装置置于零磁场环境中，测量铁磁合金样品的初始电阻。
然后，逐渐增加外加磁场的强度，并测量相应的电阻值。
记录每个磁场强度下的电阻值，并绘制电阻-磁场曲线。
三、实验结果与分析通过实验测量得到的电阻-磁场曲线如下图所示。
从图中可以看出，在外加磁场作用下，铁磁合金样品的电阻发生了明显的变化。
随着磁场的增加，电阻呈现出逐渐减小的趋势。
图1：电阻-磁场曲线根据实验结果可以发现，铁磁合金样品在外加磁场作用下呈现出典型的巨磁电阻效应。
这是由于外加磁场改变了材料中磁矩的排列方式，导致电子在传输过程中受到不同程度的散射，从而改变了电阻值。
四、巨磁电阻效应的应用巨磁电阻效应在实际应用中具有广泛的潜力。
其中最典型的应用就是磁存储技术。
通过利用巨磁电阻效应，可以实现高密度、高速度的磁存储器件。
此外，巨磁电阻效应还可以应用于传感器、磁场测量和磁性材料的研究等领域。
巨磁电阻效应及其应用
由于无规散射,电子也有一定的几率在上下两层铁磁膜之间穿行.无外磁场时,上下两层铁磁膜的磁场方向相反,无论电子的初始自旋状态如何,在穿行过程中都会经历散射几率小 (平行)和散射几率大(反平行)两种过程,两类自旋电子电流的并联电阻类似于两个中等阻值的电阻的并联,对应于高电阻状态.有外磁场时,上下两层铁磁膜的磁场方向一致,自旋平行的电子散射几率小,自旋反平行的电子散射几率大,两类自旋电子电流的并联电阻类似于一个小电阻与一个大电阻的并联,对应于低电阻状态.
1986年德国物理学家彼得?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.发现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,这个新现象成为巨磁电阻( Giant magneto resistance,简称GMR)效应出现的前提.进一步发现两个磁矩反平行时对应高电阻状态,平行时对应低电阻状态,两个电阻的差别高达10%.
【实验目的】
1. 了解多层膜GMR效应的原理.
2. 测量GMR的磁阻特性.
3. 了解 GMR模拟传感器的结构、特点,并掌握用 GMR 传感器测量电流的方法.
【实验仪器】
巨磁电阻效应及应用实验仪,基本特性组件,电流测量组件. 【实验原理】
1. GMR效AN原理
根据导电的微观机理,金属中电子在导电时并不是沿电场直线前进,而是不断与处于晶格位置的原子实产生碰撞(又称散射),每次散射后电子都会改变运动方向,总的运动是电场对电子的定向加速和随机散射运动的叠加.电子在两次散射之间运动的平均路程称为平均
外磁场作用下减小ΔR,则输出电压为:
U ?R
?? IN
U (38-1)
磁性材料及其应用
磁致伸缩可用于制备称重、测力、扭矩 传感器等
四、磁记录材料
我们已经进入信息社会？
“知识大爆炸”？
记忆靠人脑？
磁记录：是使用记录磁头在磁记录介质内写入磁化强度图纹 作为信息存储，用同一或另外记录磁头可从磁化强度图纹读 出所储存的信息。
磁 记 录 的 基 本 过 程
抹音磁头 录音磁头
放音磁头 驱动器
工作缝隙小、磁场分布陡河磁迹宽 度窄，故可提高记录速度和读出分 辨率
磁电阻磁头
利用磁电阻效应制成
磁头材料
合金磁头材料：含钼 坡莫合金和仙台斯特 合金 铁氧体磁头材料：镍锌铁 氧体和锰锌铁氧体
非晶态磁头材料： Co-(Zr， Hf，Nb，Ta，Ti) 二元系合 金薄膜和Co-Fe-B类金属非 晶态薄膜
• 3d过渡金属（T） －非金属系 • 3d过渡金属（T） －金属系 • 过渡金属（T） －稀土类金属（R） 系
软磁材料主要用于动力工程、高性能电子学、通信技术、 航空及空间技术等，来制造磁导体，增加磁路的磁通量，降低 磁阻。
二、永磁材料 永磁材料又称硬磁材料，是用于制造各种永久磁铁的磁性 M 材料。 1、性能特点
改善材料的显微结构，降低杂质和气 孔的含量，增大晶粒尺寸。 降低内应力σ
磁滞回线示意图
3、软磁材料的分类及其应用 软磁材料
金属软磁
铁氧体软磁
非晶及纳米晶软磁
• 电工纯铁 • 硅钢 • 坡莫合金 • 其它软磁合金 （Fe-Al、Fe-Si-Al、 Fe-Co）
• MnZn，NiZn， MgZn等尖晶石型 铁氧体 • Co2Y，Co2Z等平 面六角型铁氧体
有机粘接剂及润滑剂 磁性粉 Al2O3粉/铁丹粉/碳粉
记录层 带基 涂布型磁带结构示例
磁性材料及其应用PPT课件
磁弹性材料 磁电阻材料 磁制冷材料 磁流体
--永磁材料 在特定的空间内提供一个磁场
利用永磁材料的吸铁性及指南性
由于成本低廉，铁氧 体磁材有广阔的应用 领域，从电机、扬声 器到玩具、工艺品， 因而是目前应用最广 的永磁材料。
铝镍钴的主要应用领 域：电子点火系统、 电度表、伏安表、
（3）、磁性材料的分类 ①软磁性物质：磁化后容易去磁的物质称软磁性物质。
软磁性物质剩磁较小。 ②硬磁性物质：磁化后不易去磁的物质称硬磁性物质。
硬磁性物质剩磁较大。
（3）磁性材料的应用 软磁性材料的剩磁弱，容易去磁，适用于需要反复磁化 的场合。 硬磁性材料的剩磁强，不易去磁，适用于制成永磁与丁度编撰的《武经总要》 （1044年）
“舟师识地理，夜者观星，昼者观日。阴晦观 指南针。”
北宋人 朱或 《萍洲可谈》
司南 指南鱼
指南车
各种指南针挂件
磁体：具有磁性的物体
天磁磁体—— 磁铁
磁钢 人造磁铁
1、磁导率μ
（1） 物质导磁性能的强弱用磁导率 表示。
磁导率用来表示媒介质导磁性能的物理量，用 表示。
空磁导率 0 为基准，将其他物质的磁导率 与 0 比 较，其比值叫相对磁导率，用 r 表示，即
r
0
铁磁物质的相对磁导率
材料 钴 镍
软钢 硅钢片 未经退火的铸铁
已经退火的铸铁
相对磁导率 174
1 120 2 180 7000～10000
240
620
材料 镍铁合金 真空中融化的电解铁 坡莫合金 铝硅铁粉芯 锰锌铁氧体 镍铁铁氧体
•硅钢片：μ≈(6 000~7 000)μ0 •玻莫合金：μ比μ0大几万倍
巨磁阻材料用途
巨磁阻材料用途答案：1.磁场传感器：巨磁阻材料可以被制成灵敏度高、稳定性好的磁场传感器，常用于汽车、航空、仪器仪表等领域。
2.磁信息存储：巨磁阻材料具有磁记忆效应，可以用于生产磁盘、磁带等磁信息存储介质。
3.生物医学：巨磁阻材料可以被制成高灵敏度的生物传感器，用于生物医学领域中的分子识别、病原体检测、细胞成像等方面。
4.电磁屏蔽：巨磁阻材料可以吸收磁场中的能量，用于制作电磁屏蔽材料，可以保护电子设备免受磁场干扰。
巨磁电阻效应在高技术领域应用的另一个重要方面是微弱磁场探测器。
随着纳米电子学的飞速发展，电子元件的微型化和高度集成化要求测量系统也要微型化。
在21世纪，超导量子相干器件、超微霍耳探测器和超微磁场探测器将成为纳米电子学中的主要角色。
其中以巨磁电阻效应为基础设计超微磁场传感器，要求能探测10-2T至10-6T的磁通密度。
如此低的磁通密度在过去是无法测量的，特别是在超微系统测量如此微弱的磁通密度十分困难，纳米结构的巨磁电阻器件可以完成这个任务。
延伸：一、巨磁阻材料的定义和发展史巨磁阻材料是指那些在外加磁场下，电阻值受磁场强度影响极大的材料。
其电阻率约在0.1-10T的磁场范围内，会出现明显的变化，且随着磁场强度的增加而增加。
该材料的发现可以追溯到20世纪60年代中期，当时荷兰Philips公司的一位工程师发现了这种特殊的电阻变化现象，这也是巨磁阻材料得名的由来。
自此以后，人们开始对这种材料进行研究，并发现其在许多领域都具有重要应用价值。
二、巨磁阻材料的特性1.灵敏度高：巨磁阻材料的电阻率在外加磁场的作用下会发生很大变化，这种变化可以用来检测磁场的强度和方向，因此在磁场传感器中得到广泛应用。
2.稳定性好：巨磁阻材料的电阻率变化对温度、时间和频率的依赖性较低，其性能相对稳定，因此可以用于制作耐用的磁场传感器和磁信息存储器。
3.具有磁记忆效应：巨磁阻材料中的磁矩方向可以保持相对稳定，在磁极性反转后仍能保持原来的状态，这种磁记忆效应可以应用于磁介质中。
GMR应用
GMR（巨磁电阻）应用摘要：GMR（巨磁电阻）材料的磁输运性质决定了它们适合用于磁场传感器、读出磁头、随机存取存储器和电流隔离器。
本文对GMR的每种应用都进行了讨论，并且介绍了可用的材料。
关键词：GMR；读出磁头；随机存取存储器；电流隔离器1.引言在GMR（巨磁电阻）效应发现的10年后，应用于磁场传感器和硬盘读出磁头的商业化的GMR（巨磁电阻）技术出现了。
在之前这种相对短的时间里主要应用的是AMR（各向异性磁阻效应）产品。
而将GMR材料引入工业应用的最初动力是它的高的磁阻变化率，其他的性质对应用也非常重要。
本文首先探讨这些GMR材料的性质，然后讨论它的一些现有的和潜在的应用。
同时也讨论了一些GMR材料的未来研究进展。
2. GMR材料的性质磁电阻率（在一定的应用磁场范围内，电阻率的变化量相对于其最小值的百分比）和饱和磁场（磁场需要达到这个材料的电阻率的全部变化范围）是GMR材料的最重要的应用性质。
灵敏度（电阻该变率与磁场的比值）决定了磁场在低于饱和磁场强度下的信号。
表1比较了几种典型的磁电阻材料的磁电阻、饱和磁场以及灵敏度。
磁三明治结构是一种没有钉扎层的自旋阀。
颗粒膜是一种由互不相容的磁性和非磁性导体材料构成的薄膜。
自旋相关隧道结构与普通的GMR材料的机理不同，但是通常把它放到GMR材料中一起讨论。
表1 各种磁电阻材料的性能比较多层膜与颗粒膜之间的比较表明多层膜的GMR和灵敏度更好。
一般认为颗粒膜结构容易制作，但是在制作多层膜时没有遇到严重的障碍，尤其是非磁性导电层的所谓的第二峰厚度。
在计算机控制的溅射设备制作下，可以制作良好的厚度一致性，多层膜相对容易制造，因此现阶段颗粒膜没有明显的研究必要。
（CMR）庞磁电阻在磁场下可以产生非常大的磁电阻变化，但是由于温度的原因（低于室温下）非常难以应用，因为它具有非常高的电阻温度系数（TCR）。
这种性质使得难以补偿温度漂移，以至于在特殊应用中难以分辨温度和磁场。
巨磁电阻材料的研究与应用
Ｔｈ ｖ ｌ ｐｍ ｅ ｔａ ｄ Ａｐｐｌｃ ｔｏ ｆＧｉ ｎｔ ｅ Ｄｅ ｅ ｏ ｎ ｎ ｉａ ｉ ｎ ｏ ａ
Ｍ ａ ｎｅ ｏｒ ｓ ｓ ａ ｅ Ｍ ａ ｅ ｉ ｌ ｇ ｔ ｅ ｉ ｔ ｎｃ ｔｒａｓ
Ｚｈ ｎ — ｈ ｎ， ｕ Ｚｈ ｎ ・ ｉ Ｚｅ ｇ Ｄｅ ｃ ａ ｇ， ｅ ｎ — ｈ ｏ， ｅ ｇ．ｅ ｏ ｇ Ｘｉｃ ｕ Ｌｉ ｅ ｇ ｙ ， ｎ — ｈ ｎ Ｗ ｉＸｉ ｇ ｚ ａ Ｇｕ Ｚｈ ｎ ｆ ｉ
ＫＥＹ ＯＲＤＳ ｇａ ｔｍａ ｎ ｔｒ ｉｔ ｎ ｅ ｍａ ｅ ｉ ｌ， ｇ ｅ ｉ－ ｌｃｒ ｎ ｃｃ ｍｐ ｎ ｎ ｓ ａ ｐｉａ ｉ ｎ Ｗ ｉ ｎ ｇ ｅ ｏ ｅ ｓ ａ ｃ ｔ ｒ ｓ ｍａ ｎ ｔ ｅｅ ｔ ｉ ｏ ｏ ｅ ｔ ， ｐ ｌ ｔ ｓ ａ ｃ ｏ ｃ ｏ
１ 引 言
ｇｉｎｔｍ ａ ｎｅ ｏ ｅ ｉｔ ｅ ｅ ｓ ｒ ， ｅ ｄ ｅ ｄ ｓ ｎ ｏｒ ｏ ｇｈ ｄ ｎ ｉｙ ｍ ａ ｅ ｉ ｅ ｏ ｄｉ ａ ｇ ｔ ｒｓｓａｎ ｅ ｓ ｎ ｏ ｓ ｒ ａ ｈ ａ ｅ ｓ ｓ ｆ ｒ ｈ ｉ ｅ ｓｔ ｇｎ ｔｃ ｒ ｃ ｒ ｎｇ，Ｍ ＲＡ Ｍ ｎｄ ｓ ｎ ｒ ｎ ｉｔ ｒ ｒ ａ ｐｉ ｔａ ｓ ｏ ｓ ａ ｅ ｓ ｐｅｅ ｅ ｒ ｓ ｎｔ ｄ．
新 概 念 的磁 电子 学元 器 件 为 电子 技术 的发展 带 来 了 新 的革命 。
２ 巨磁 电 阻 材 料 的研 究 进 展
所 谓 巨磁 电 阻效 应 ， 指 材 料 的 电 阻 率 将 受 磁 是 化状 态 的 变化 而 呈 现显 著 改 变 的现 象 。一般 定 义 为
Ｇ ＭＲ＝ ［ Ｐ 一Ｐ ） ｐ ］ ０ ％ 。 中 ， Ｈ为在 磁 场 （ ０ Ｈ ／ ０ ×１ ０ 其 Ｐ
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磁电阻材料及其应用
摘要：磁电阻材料在现代科技中有着广泛的应用。
磁电阻材料种类很多，本文主要介绍了磁电阻材料中的磁各向异性材料和巨磁电阻材料，其中由于巨磁电阻材料有着及其广泛的应用，本文重点介绍了巨磁电阻效应和它的应用。
关键词：磁电阻材料，磁各向异性电阻，巨磁电阻，应用Magnetoresistance Materials And It’s Applications
Abstract: Magnetoresistance materials have a wide range of applications in contemporary society.The species of magnetoresistance materials are great.In this article,I mainly introduce the anisotropic magnetoresistance materials and giant magnetoresistance materials of magnetoresistance materials.As the giant magnetoresistance materials have a wide applications comparing to the magnetically anisotropic substance,so I will mainly introduce the giant magnetoresistance and it’s applications.
Key words:magnetoresistance materials;anisotropic magnetoresistance; giant magnetoresistance;application
引言
在当今信息时代里，信息高速公路的逐步建立和发展，促使物理工作者不断地发掘和探索新型的功能材料，以适应高密度信息存储和快速读写的需要，磁电阻的研究正是在这种需要下应运发展起来的[1]。
各向异性磁电阻在磁头上的应用使磁记录有了重要的发展。
巨磁电阻材料是具有显著远大于一般磁电阻效应的磁性材料。
由于巨磁电阻在磁传感器和磁记录的读出磁头等高新技术中有着广泛和重要的应用，因而成为当前的重要科学研究项目[2]。
1 磁电阻材料
1.1 磁电阻效应及其应用
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[3]。
磁电阻效应是近几年凝聚态物理、材料科学的研究热点，由于其具有重要的科学意义和极其广泛的应用前景，使磁电阻材料的研究在最近十几年内取得了重大的进展。
并且已在许多领域内开始应用。
众所周知，磁场可以使许多金属的电阻发生改变，只不过变化率很小，这种磁场引起的电阻变化被称为磁致电阻或磁电阻[4]。
在磁电阻效应发现后的不长时间内，
不断开发出一系列崭新的磁电子学器件，使计算机外存储器的容量获得了突破性进展，并使家用电器、自动化技术和汽车工业中应用的传感器得以更新。
最近对半导体．金属复合结构的超大几何磁电阻进行了研究。
首先对一种非磁性半导体．金属复合器件进行研究，观测到其室温磁电阻在0．05 T和4 T时可以达到100％和7．5×105％。
目前已经研制成读写磁头传感器，可以使磁盘的存储密度达到116 Gb每平方英寸[5]。
1.2 各向异性磁电阻(AMR)效应及其应用
在铁磁金属及其合金中，可以观察到明显的磁电阻效应，这是和物质的磁化有关的效应，是由于铁磁性磁畴在外场的作用下各向异性运动造成的。
由于磁电阻效应的大小与磁化强度的取向有，所以称为各向异性磁电阻(anisotropic magneoresistance)效应[6]。
各向异性磁电阻效应尽管不大，但将其应用于磁头使磁记录有了革命性的发展。
此外，利用各向异性磁电阻效应的位移传感器可用于数控机床、非接触开关；角度传感器可用于汽车测速与控速及旋转解码器等。
所有这类磁电阻传感器具有灵敏度高、功耗小、体积小、可靠性高等一系列优点[7]。
1.3 巨磁电阻材料
巨磁电阻(GMR．giant magnetoresistance)材料是指在外磁场的作用下电阻发生显著变化(通常是指电阻降低)的一类功能性材料，当该类材料的电阻随外磁场的变化十分巨大时，也被称为超磁电阻(CMR，colossal magnetoresistance)材料[8]。
1.3.1 具有GMR效应的材料
（1）磁性金属多层膜
铁磁层和非磁层交替重叠构成的金属磁性多层膜常具有巨磁电阻效应，其中每层膜的厚度均在纳米量级。
（2）自旋阀
目前，实用多层膜是所谓的自旋阀，典型的自旋阀结构主要由铁磁层（自由层）+ 隔离层（非磁性层）+ 铁磁层（钉扎层）+ 反铁磁层组成。
（3）金属颗粒膜
所谓金属颗粒膜，是指铁磁性金属以颗粒的形式分散地镶嵌于非互熔的非磁性金属的母体中，其巨磁电阻效应普遍认为是来源于自由传导电子在颗粒与母体之间的界面上及磁性颗粒内部的自旋相关散射。
（4）磁性隧道结
通过两个铁磁金属膜之间的金属氧化物势垒的自旋极化隧穿过程也可以产生GMR效应。
（5）超巨磁电阻
目前已发现的具有GMR效应的材料有掺杂稀土锰氧化物，铊系锰氧化合物以及铬基硫族尖晶石。
由于它们具有很高的磁电阻，故称之为超巨磁电阻[9]。
1.3.2 GMR材料的应用
巨磁电阻材料之所以在全世界广泛受到重视，是和它重要的应用分不开的。
实际上在GMR出现之前，数值不大的AMR已得到应用。
因此GMR一经发现，人们立即意识到会发展比AMR器件更为灵敏的GMR器件。
GMR的基础研究及应用开发和开发研究几乎是齐头并进的。
（1）巨磁电阻传感器
传统的磁电阻传感器主要有半导体及磁性合金两种。
半导体磁电阻器件具有
磁电阻比值及线性度好的优点，但有所需磁场较高，温度稳定性不够好的缺点。
磁性合金薄膜器件饱和场低，灵敏度高，温度稳定性好，还有价廉之优点。
巨磁电阻传感器由于具有巨大的GMR值和较大的磁场灵敏度，表现出更强的竞争能力，用来代替传统磁电阻传感器，可大大提高传感器的分辨率，灵敏度、精确性等指标，特别是在微弱磁场的传感方面，如可用于伪钞识别器等方面，则显出更大的优势。
更广泛的应用是各类运动传感器，如对位置、速度、加速度、角度、转速等的传感，在机电自动控制、汽车工业和航天工业等方面有广泛的应用。
（2）巨磁阻磁记录读出磁头
传统的电磁感应式磁头，在读取高密度磁记录信息时，信噪比也不能满足要求。
此时对应于每个记录位的磁通量是微弱的。
如果采用薄膜电阻磁头读取信息，磁场的微弱变化对应着磁电阻的显著变化，是读取高密度磁记录信息较理想的手段。
因此，磁电阻头及巨磁电阻读出磁头就成为实现新型超高密度磁记录的关键技术及目前唯一有效途径。
(3) 巨磁电阻随机存储器（MRAM）
最近，在巨磁电阻用于内存的主要组成部分—随机存储器RAM方面获得较大进展。
二十世纪五、六十年代普遍使用的RAM由微型铁氧体磁芯组成；在二十世纪七十年代被半导体代替。
目前计算机RAM多采用硅集成电路组成。
动态及静态随机存储器（DRAM及SRAM），DRAM存储量大，价格低，为RAM的主流，但速度稍慢；SRAM的速度可达纳秒量级，但存储密度稍低，而且价格较高。
二者均为易丢失性。
近几年来，不丢失性的磁电阻和巨磁电阻随机存储器在迅速发展。
1995年报道了开关速度可达亚纳秒的自旋阀型MRAM记忆单元，及由16Mb的MRAM晶片组成的256M 字节的MRAM芯片的设计报告。
铁磁隧道结型MRAM的实验亦在进行。
除了以上三方面的主要应用外，巨磁电阻在磁电子学中有更广泛的应用，如各种无接触磁控器件以及自旋晶体管等，正在探索中[10]。
2 结语
磁电阻材料有着广泛的应用前景，尤其是巨磁电阻材料应用更为广泛。
不过，各种磁电阻材料产生磁电阻效应的物理本质至今仍未完全清楚；对于GMR材料的开发和应用，重要任务之一还是设法提高各类GMR材料的室温MR值和降低其工作磁场。
这需要科学工作者来攻关解决。
3 参考文献
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[2] 李国栋．2004～2005年磁性功能材料研究新进展[J].功能材料,2006,9:2
[3] 张献图，金刚，劳晓东．巨磁电阻效应及其应用[J]．周口师范学院学报,2008,25（5）:1
[4] 杨永安，张鹏翔，虞澜．磁电阻材料的发展及应用[J]．云南冶金,2004,33（5）:1
[5] 刘奇先, 刘杨 ,高凯．2004年～2005年磁性功能材料及其应用研究新进展[J]．稀有金属材料与工程,2006，,35（10）:2
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[7] 黄宝歆．磁电阻材料的研究进展[J]．潍坊学院学报,2004,4（6）:1
[8] 严纯华，黄云辉，王哲明，廖春生，徐光宪．巨磁电阻材料及其研究进展[J]．化学通报,1998,7:1
[9] 赵燕平，由臣，宁保群．巨磁电阻材料及应用[J]．天津理工学院学报,2003,19（3）:2～3
[10] 钟喜春，曾德长，魏兴钊，顾正飞．巨磁电阻材料的研究与应用[J]．金属功能材料,2002,9（3）:3～4。