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实验15 巨磁阻材料的磁阻效应引 言磁敏电阻效应是指某些材料的电阻值随外加磁场变化而变化的现象。
如图1所示，当半导体处于磁场中时，半导体中的载流子将受洛仑兹力的作用，发生偏转，在两端积聚电荷并产生霍耳电场。
如果霍耳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，表现出横向磁阻效应(沿方向)。
,A B DCDC图1如果将图1中端和A B 端短路，霍尔电场将不存在，所有电子将向B 端偏转，使DC 方向的电阻变得更大，因而磁阻效应加强。
所以，霍耳效应比较明显的样品，磁阻效应就小；反之，霍耳效应比较小的样品，磁阻效应就大。
磁场引起的电阻率变化：()(0)H ρρρ=-∆，()H ρ和(0)ρ分中别表示在磁场H 和无磁场时电阻率。
磁电阻的大小常表示为：100%(0)MR ρρ∆=⨯, MR 是Magnetoresistivity 的缩写 实际测量中，常用磁阻器件的磁电阻相对改变量(0)RR ∆来研究磁阻效应 由于(0)(0)R R ρρ∆∆∝ —— ()(0)(0)(0)R R B R R R ∆-=其中()R B 为磁场为B时样品的磁电阻，(0)R 为零磁场时样品的磁电阻。
理论和实验都证明,对于一般正常磁电阻器件,磁阻相对改变量(0)RR ∆在磁场较弱时与所加磁场B 的平方成正比，而在强磁场时与B成正比。
绝大多数非磁性导体的MR 很小，约为10‐5%。
磁性导体的MR 最大约为3～5%，且电阻率的变化与磁场方向与导体中电流方向的夹角有关，即具有各向异性，称为各向异性磁电阻(Anisotropy Magnetoresistance, 记为AMR)。
1988年，法国巴黎大学Albert Fert 教授研究组，从英国物理学家N.F.Mott 提出的磁性金属电现象的模型出发，设计了一种多层薄膜结构，并在分子束外延制备的Fe/Cr多层膜中发现MR可达50%。
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。
