什么是巨磁电阻效应(GMR)?效应产生的条件、机理及应用

发布网友发布时间：2022-04-30 08:11

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热心网友时间：2022-06-19 14:16

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.
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.巨磁阻效应被成功地运用在硬盘生产上,具有重要的商业应用价值.
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.第一个商业化生产的数据读取探头是由IBM公司于1997年投放市场的,到目前为止,巨磁阻技术已经成为全世界几乎所有电脑、数码相机、MP3播放器的标准技术.
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.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.