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巨磁电阻的测量实验报告篇一：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目的1、了解GMR效应的原理2、测量GMR模拟传感器的磁电转换特性曲线3、测量GMR的磁阻特性曲线4、用GMR传感器测量电流5、用GMR梯度传感器测量齿轮的角位移，了解GMR转速（速度）传感器的原理实验原理根据导电的微观机理，电子在导电时并不是沿电场直线前进，而是不断和晶格中的原子产生碰撞（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与这种无规散射运动的叠加。
称电子在两次散射之间走过的平均路程为平均自由程，电子散射几率小，则平均自由程长，电阻率低。
电阻定律R=?l/S中，把电阻率?视为常数，与材料的几何尺度无关，这是因为通常材料的几何尺度远大于电子的平均自由程（例如铜中电子的平均自由程约34nm），可以忽略边界效应。
当材料的几何尺度小到纳米量级，只有几个原子的厚度时（例如，铜原子的直径约为），电子在边界上的散射几率大大增加，可以明显观察到厚度减小，电阻率增加的现象。
电子除携带电荷外，还具有自旋特性，自旋磁矩有平行或反平行于外磁场两种可能取向。
早在1936年，英国物理学家，诺贝尔奖获得者指出，在过渡金属中，自旋磁矩与材料的磁场方向平行的电子，所受散射几率远小于自旋磁矩与材料的磁场方向反平行的电子。
总电流是两类自旋电流之和;总电阻是两类自旋电流的并联电阻，这就是所谓的两电流模型。
在图2所示的多层膜结构中，无外磁场时，上下两层磁性材料是反平行（反铁磁）耦合的。
施加足够强的外磁场后，两层铁磁膜的方向都与外磁场方向一致，外磁场使两层铁磁膜从反平行耦合变成了平行耦合。
电流的方向在多数应用中是平行于膜面的。
电阻欧姆无外磁场时顶层磁场方向无外磁场时底层磁场方向\磁场强度/ 高斯图3 某种GMR材料的磁阻特性图2 多层膜GMR结构图图3是图2结构的某种GMR材料的磁阻特性。
由图可见，随着外磁场增大，电阻逐渐减小，其间有一段线性区域。
巨磁阻效应实验报告篇一:磁阻效应实验报告近代物理实验报告专业2011级应用物理学班级(2) 指导教师彭云雄姓名同组人实验时间 2013 年 12 月23 日实验地点 K7-108 实验名称磁阻效应实验一、实验目的1、2、3、4、测量电磁铁的磁感应强度与励磁电流的关系和电磁铁磁场分布。
测量锑化铟传感器的电阻与磁感应强度的关系。
作出锑化铟传感器的电阻变化与磁感应强度的关系曲线。
对此关系曲线的非线性区域和线性区域分别进行拟合。
二、实验原理图1磁阻效应原理1一定条件下，导电材料的电阻值R随磁感应强度B的变化规律称为磁阻效应。
如图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耳电场。
如果霍耳电场作用和某一速度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。
若将图1中a端和b端短路，则磁阻效应更明显。
通常以电阻率的相对改变量来表示磁阻的大小，即用Δρ/ρ(0)表示。
其中ρ(0)为零磁场时的电阻率，设磁电阻在磁感应强度为B的磁场中电阻率为ρ(B)，则Δρ=ρ(B)-ρ(0)。
由于磁阻传感器电阻的相对变化率ΔR/R(0)正比于Δρ/ρ(0)，这里ΔR=R(B)-R(0)，因此也可以用磁阻传感器电阻的相对改变量ΔR/R(0)来表示磁阻效应的大小。
图2图2所示实验装置，用于测量磁电阻的电阻值R与磁感应强度B之间的关系。
实验证明，当金属或半导体处于较弱磁场中时，一般磁阻传感器电阻相对变化率ΔR/R(0)正比于磁感应强度B的平方，而在强磁场中ΔR/R(0)与磁感应强度B呈线性关系。
磁阻传感器的上述特性在物理学和电子学方面有着重要应用。
2如果半导体材料磁阻传感器处于角频率为ω的弱正弦波交流磁场中，由于磁电阻相对变化量ΔR/R(0)正比于B，则磁阻传感器的电阻值R将随角频率2ω作周期性变化。
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。
一、实验目的1. 了解巨磁电阻效应的基本原理和实验方法。
2. 通过实验测量巨磁电阻材料的电阻随磁场的变化规律。
3. 掌握测量电阻的基本方法和误差分析。
二、实验原理巨磁电阻效应（Giant Magneto-Resistance，GMR）是指在外加磁场的作用下，某些材料的电阻值发生显著变化的现象。
实验中，我们利用巨磁电阻材料的这种特性，通过测量电阻随磁场的变化，来研究其磁阻特性。
三、实验器材1. 巨磁电阻材料样品2. 磁场发生器3. 电阻测量仪4. 电流源5. 电压表6. 信号发生器7. 数据采集系统8. 电脑及实验软件四、实验步骤1. 将巨磁电阻材料样品放置在磁场发生器中，调整磁场方向。
2. 接通电流源，使电流通过巨磁电阻材料样品。
3. 利用电阻测量仪测量样品的电阻值。
4. 改变磁场强度，记录不同磁场下的电阻值。
5. 将实验数据输入电脑，利用实验软件进行分析和处理。
五、实验结果与分析1. 实验数据根据实验数据，绘制巨磁电阻材料电阻随磁场的变化曲线。
如下所示：图1 巨磁电阻材料电阻随磁场的变化曲线2. 结果分析（1）从实验结果可以看出，巨磁电阻材料的电阻值随着磁场强度的增加而减小，且变化趋势呈现出非线性。
在磁场强度较小时，电阻值下降较快；而在磁场强度较大时，电阻值下降速度逐渐变慢。
（2）根据实验结果，可以分析出巨磁电阻材料在磁场作用下的电阻变化机制。
当外加磁场较小时，材料内部的磁畴发生旋转，导致电阻值下降。
随着磁场强度的增加，磁畴逐渐趋于平行排列，电阻值下降速度逐渐变慢。
（3）实验过程中，对测量数据进行误差分析。
主要误差来源包括：电流源和电压表的精度、磁场发生器的稳定性、实验环境的温度和湿度等。
通过对实验数据进行多次测量，并计算平均值，可以减小误差的影响。
六、实验结论1. 巨磁电阻材料在磁场作用下的电阻值发生显著变化，符合巨磁电阻效应的基本原理。
2. 通过实验测量，获得了巨磁电阻材料电阻随磁场的变化规律，为相关应用研究提供了实验依据。
一、实验目的1. 理解磁电阻效应的基本原理和现象。
2. 掌握磁电阻效应实验的基本操作和数据处理方法。
3. 分析磁电阻效应在不同材料中的表现，了解其应用前景。
二、实验原理磁电阻效应是指当金属或半导体材料受到磁场作用时，其电阻值发生变化的现象。
根据磁电阻效应的原理，本实验主要分为以下三个部分：1. 磁阻效应：当磁场垂直于电流方向时，电阻值随磁场强度的增加而增加。
2. 巨磁电阻效应（GMR）：在多层膜结构中，由于电子的隧穿效应，当相邻两层膜的磁化方向相反时，电阻值显著降低。
3. 隧道磁电阻效应（TMR）：在隧道结中，当电子隧穿穿过绝缘层时，电阻值随磁场强度的变化而变化。
三、实验仪器与材料1. 实验仪器：磁电阻效应实验仪、磁场发生器、电流表、电压表、信号发生器、示波器、计算机等。
2. 实验材料：磁阻材料、多层膜材料、隧道结材料等。
四、实验步骤1. 磁阻效应实验：（1）将磁阻材料放置在磁场发生器中，调整磁场强度；（2）使用电流表和电压表测量电阻值；（3）记录不同磁场强度下的电阻值；（4）分析磁阻效应。
2. 巨磁电阻效应（GMR）实验：（1）将多层膜材料放置在磁场发生器中，调整磁场强度；（2）使用电流表和电压表测量电阻值；（3）记录不同磁场强度下的电阻值；（4）分析巨磁电阻效应。
3. 隧道磁电阻效应（TMR）实验：（1）将隧道结材料放置在磁场发生器中，调整磁场强度；（2）使用电流表和电压表测量电阻值；（3）记录不同磁场强度下的电阻值；（4）分析隧道磁电阻效应。
五、实验数据与结果1. 磁阻效应实验数据：磁场强度（T）电阻值（Ω）0.1 1000.2 1500.3 2000.4 2500.5 3002. 巨磁电阻效应（GMR）实验数据：磁场强度（T）电阻值（Ω）0.1 1000.2 500.3 200.4 100.5 53. 隧道磁电阻效应（TMR）实验数据：磁场强度（T）电阻值（Ω）0.1 1000.2 500.3 200.4 100.5 5六、实验分析与讨论1. 磁阻效应实验结果表明，随着磁场强度的增加，磁阻材料的电阻值逐渐增加。
巨磁阻实验报告巨磁阻实验报告引言：巨磁阻效应是指在外加磁场下，磁电阻发生显著变化的现象。
巨磁阻效应的发现引起了科学界的广泛关注，其在磁性材料的应用领域具有重要意义。
本实验旨在通过实验验证巨磁阻效应的存在，并探究其相关特性。
实验原理：巨磁阻效应是由磁电阻效应引起的。
磁电阻效应是指在外加磁场下，材料的电阻发生变化。
当磁场方向与电流方向垂直时，电阻达到最大值，称为正磁电阻；当磁场方向与电流方向平行时，电阻达到最小值，称为负磁电阻。
巨磁阻效应是正磁电阻和负磁电阻的综合效应。
实验步骤：1. 实验器材准备：巨磁阻材料样品、电源、电流表、电压表、磁场强度调节装置。
2. 将巨磁阻材料样品固定在实验台上，保证其与电流表和电压表的连接良好。
3. 通过电源给巨磁阻材料样品通电，记录电流大小。
4. 通过磁场强度调节装置调节外加磁场的强度，记录磁场强度大小。
5. 分别在不同磁场强度下，测量巨磁阻材料样品的电压值，并记录下来。
实验结果：通过实验测量得到的数据，我们可以绘制出巨磁阻材料样品的电压-磁场强度曲线。
从曲线上可以观察到，在外加磁场作用下，巨磁阻材料样品的电压值发生了明显的变化。
当磁场强度增大时，电压值逐渐减小，表现出负磁电阻的特性；当磁场强度减小时，电压值逐渐增大，表现出正磁电阻的特性。
讨论与分析：巨磁阻效应的发现为磁性材料的应用提供了新的可能性。
巨磁阻材料可以应用于磁传感器、磁存储器、磁阻读头等领域。
在磁传感器中，巨磁阻材料可以实现对磁场的高灵敏度检测，提高传感器的精度和稳定性。
在磁存储器中，巨磁阻材料可以实现高密度的数据存储，提高存储器的容量和速度。
在磁阻读头中，巨磁阻材料可以实现对磁道上信息的高精度读取，提高读头的性能和可靠性。
然而，巨磁阻效应的应用还面临一些挑战。
首先，巨磁阻材料的制备工艺相对复杂，生产成本较高。
其次，巨磁阻效应的大小与磁场强度、温度等因素有关，需要进行精确的控制和调节。
此外，巨磁阻材料的稳定性和寿命也需要进一步研究和改进。
巨磁阻效应的实验报告
《巨磁阻效应的实验报告》
摘要：本实验旨在研究巨磁阻效应，并通过实验验证其存在。
通过搭建实验装置，测量不同磁场下的电阻值，并分析其变化规律，最终得出结论。
引言：巨磁阻效应是一种新型磁敏效应，其在磁场作用下，材料的电阻值会发
生显著变化。
这种效应在磁传感器、磁存储器等领域具有潜在的应用前景，因
此对其进行深入研究具有重要意义。
实验方法：首先搭建实验装置，包括磁场发生器、电源、电阻计等。
然后在不
同磁场强度下，测量样品的电阻值，并记录数据。
最后分析数据，得出结论。
实验结果：通过实验测量，我们得到了不同磁场下的电阻值数据，并绘制了相
应的曲线图。
实验结果表明，在磁场作用下，样品的电阻值发生了明显的变化，呈现出巨磁阻效应。
讨论：通过对实验结果的分析，我们可以得出结论：巨磁阻效应是存在的，并
且在一定范围内具有显著的变化。
这为其在磁传感器等领域的应用提供了可靠
的实验依据。
结论：通过本次实验，我们验证了巨磁阻效应的存在，并对其进行了初步的研究。
这为进一步深入探讨巨磁阻效应的机理和应用提供了基础。
展望：未来，我们将进一步深入研究巨磁阻效应的机理，探索其在磁传感器、
磁存储器等领域的应用，并为其在工程技术中的应用提供更多的实验数据和理
论支持。
通过本次实验，我们对巨磁阻效应有了更深入的了解，也为其在实际应用中的
推广打下了基础。
希望我们的研究能够为相关领域的发展做出贡献。
巨磁电阻实验报告巨磁电阻实验报告引言：巨磁电阻（Giant Magnetoresistance，简称GMR）是一种在外加磁场下电阻发生巨大变化的现象。
它是由诺贝尔物理学奖得主阿尔伯特·菲尔斯和彼得·格鲁伯尔于1988年发现的。
GMR效应的发现不仅在科学界引起了轰动，而且也在技术领域引发了革命性的变革。
本实验旨在通过测量巨磁电阻效应，探索其原理和应用。
实验目的：1.了解巨磁电阻效应的基本原理；2.熟悉巨磁电阻材料的制备和测量方法；3.通过实验数据分析，探索巨磁电阻在信息存储和传感器领域的应用。
实验原理：巨磁电阻效应是指在外加磁场下，磁性材料中的电阻发生显著变化的现象。
这一现象的基础是磁性材料中的自旋极化和磁化方向之间的相互作用。
当自旋极化与磁化方向平行时，电阻较小，而当自旋极化与磁化方向反平行时，电阻较大。
巨磁电阻效应的大小与磁化方向的相对变化有关。
实验装置：本实验采用了一台巨磁电阻测量仪。
该测量仪包括一个磁场供应器和一个电阻测量器。
磁场供应器用于产生可调的磁场，而电阻测量器则用于测量样品的电阻值。
实验步骤：1.准备样品：将巨磁电阻材料切割成适当大小的样品，并确保其表面平整清洁。
2.安装样品：将样品固定在测量仪的夹持装置上，确保样品与磁场平行。
3.调整磁场：通过调节磁场供应器，使得磁场的大小和方向符合实验要求。
4.测量电阻：使用电阻测量器测量样品在不同磁场下的电阻值，并记录数据。
5.分析数据：根据测得的电阻数据，绘制电阻随磁场变化的曲线，并进行数据分析。
实验结果与讨论：通过实验测量，我们得到了样品在不同磁场下的电阻值。
根据这些数据，我们可以绘制出电阻随磁场变化的曲线。
根据曲线的形状和变化趋势，我们可以得出以下结论：1.在低磁场下，电阻值变化较小，巨磁电阻效应不显著。
2.随着磁场的增大，电阻值迅速增加，巨磁电阻效应开始显现。
3.在较高磁场下，电阻值趋于稳定，巨磁电阻效应达到饱和。
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。
巨磁阻实验报告范文巨磁阻效应实验报告一、实验目的1.了解巨磁阻效应的基本原理；2.学会巨磁阻样品的制备和测量方法；3.掌握巨磁阻效应的相关参数的计算与分析方法。
二、实验原理巨磁阻效应是指在外加磁场作用下，磁性材料的电阻发生变化。
它是由于外加磁场引起材料内部电阻的改变而产生的。
巨磁阻效应的原理可用表达式表示为：巨磁阻率=（R-H）/R0×100其中R是材料在外加磁场H下的电阻，R0是材料在无外加磁场下的电阻。
三、实验步骤1.制备巨磁阻样品，将样品切割成适当尺寸；2.使用万用表测量样品的电阻，记录下无外加磁场时的电阻值R0；3.将样品放入电磁铁中，接通电源，采用不同的外加磁场强度H测量样品的电阻值R；4.计算巨磁阻率，根据实验数据计算不同外加磁场强度下的巨磁阻率。
四、实验数据磁场强度H（A/m），电阻R（Ω）:-:，:-:0，1050，15100，22150，30200，38五、数据处理与分析根据上表的实验数据，我们可以计算出不同外加磁场强度下的巨磁阻率：磁场强度H（A/m），巨磁阻率:-:，:-:0，050，50%100，120%150，200%200，280%从上表可以看出，随着外加磁场强度的增加，巨磁阻率也随之增大。
这是因为在外加磁场的作用下，样品内部的磁矩会发生定向排列，从而产生较大的磁阻效应。
六、实验结论在本次巨磁阻实验中，我们制备了巨磁阻样品，并通过测量不同磁场强度下的电阻值，计算出了相应的巨磁阻率。
实验结果表明，巨磁阻率随着外加磁场的增加而增大，验证了巨磁阻效应的存在。
七、实验心得通过本次巨磁阻实验，我对巨磁阻效应的原理和实验方法有了更深入的了解。
实验过程中，我学会了巨磁阻样品的制备方法，并通过实际操作掌握了测量巨磁阻率的步骤和计算方法。
在实验过程中，我发现实验数据的准确性对结果的影响很大，因此在取样本数据时要尽量减小误差。
此外，还需要注意实验仪器的使用和安全操作，确保实验的顺利进行。
一、实验目的1. 了解巨磁电阻（Giant Magnetoresistance，GMR）效应的原理。
2. 通过实验，测量GMR材料的磁阻特性曲线。
3. 学习GMR传感器的基本原理和应用。
4. 掌握GMR材料在磁场测量和电流检测中的应用。
二、实验原理巨磁电阻效应是指在外磁场作用下，磁性材料的电阻率发生显著变化的现象。
当外磁场平行于材料的易磁化方向时，材料的电阻率降低；当外磁场垂直于易磁化方向时，材料的电阻率增加。
这种现象被称为巨磁电阻效应。
GMR效应的原理主要基于磁性多层膜结构的磁各向异性。
在多层膜结构中，相邻两层磁性材料的磁化方向相反，形成反平行磁结构。
当外磁场平行于膜面时，反平行磁结构稳定；当外磁场垂直于膜面时，反平行磁结构被破坏，材料的电阻率降低。
三、实验仪器与材料1. 巨磁电阻实验仪2. GMR样品3. 磁场发生器4. 数字多用表5. 计算机及数据采集软件四、实验步骤1. 将GMR样品放置在磁场发生器中，调整磁场方向。
2. 通过数字多用表测量样品在不同磁场强度下的电阻值。
3. 记录数据，并绘制磁阻特性曲线。
4. 分析实验数据，探讨GMR效应的原理和应用。
五、实验结果与分析1. 磁阻特性曲线实验测得的GMR样品的磁阻特性曲线如图1所示。
从图中可以看出，当磁场方向平行于膜面时，样品的电阻率较低；当磁场方向垂直于膜面时，样品的电阻率较高。
图1 GMR样品的磁阻特性曲线2. 误差分析实验过程中可能存在的误差来源包括：（1）磁场发生器的磁场强度不稳定；（2）数字多用表的测量误差；（3）实验操作中的误差。
为了减小误差，可以采取以下措施：（1）确保磁场发生器的磁场强度稳定；（2）多次测量并取平均值；（3）提高实验操作的精度。
六、实验结论1. 通过实验验证了巨磁电阻效应的存在，并测量了GMR样品的磁阻特性曲线。
2. 磁阻特性曲线表明，当磁场方向平行于膜面时，样品的电阻率较低；当磁场方向垂直于膜面时，样品的电阻率较高。
实验10.1各向异性磁电阻、巨磁电阻测量一.实验目的(1)初步了解磁性合金的AMR,多层膜的GMR,掺碱土金属稀土镒氧化物的CMR；⑵初步掌握室温磁电阻的测量方法。
二.实验原理一般磁电阻是指在一定磁场下材料电阻率改变的现象。
通常将磁场引起的电阻率变化写成Ap = p(H)-P(0),其中P(H)和P(0)分别表示在磁场H中和无磁场时的电阻率。
磁电阻的大小常表示为：P其中P可以是P(0)或P(H)。
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，称之为各向异性磁电阻，简记为AMR。
1988年，在分子束外延制备的Fe/Cr多层膜中发现MR可达50%,并且在薄膜平面上磁电阻是各向同性的。
人们把这称之为巨磁电阻，简记为GMR。
1994年，人们又发现FeiAlO^/Fe隧道结在4.2K的MR为30%,室温达18%,这种大的磁电阻效应，人们将之称为隧道结磁电阻，简记为TMR。
20世纪90年代后期，人们在掺碱土金属稀土镒氧化物中发现MR可达103% ~ 106% , 称之为庞磁电阻，简记为CMR。
1.各向异性磁电阻(AMR)一些磁性金属和合金的AMR与技术磁化相对应，即与从退磁状态到趋于磁饱和过程的相应的电阻变化。
外加磁场与电流方向的夹角不同，饱和磁化时的电阻率不一样，即有各向异性。
通常取外磁场方向与电流方向平行和垂直两种情况测量AMR,即有A p〃=p〃-p(0) 和A p^ = pj p(0)。
若退磁状态下磁畴是各向同性分布的，畴壁散射变化对磁电阻的贡献较小，将之忽略，则p(0)与平均值p,「1/3( p //+ 2 p「相等。
大多数材料p 〃>p (0), 故Pm &%P HAp 1 ApAMR通常定义为AAIR = P- - P±如果P o丰P碎则说明该样品在退磁状态下有磁畴织构，即磁畴分布非完全各向同性。
一、实验目的1. 了解巨磁阻效应的基本原理和实验方法；2. 掌握GMR磁阻传感器的磁电转换特性；3. 分析GMR磁阻传感器在不同磁场下的磁阻特性；4. 研究GMR磁阻传感器在实际应用中的性能。
二、实验原理巨磁阻效应（Giant Magneto-Resistance, GMR）是指当一层非磁性金属（如铜）夹在两层磁性金属（如铁和钴）之间时，当磁场方向与磁性金属的易磁化方向一致时，电阻值会显著降低。
这一现象最早由法国科学家Albert Fert和德国科学家Peter Grunberg于1988年发现。
本实验采用GMR磁阻传感器，其原理是在磁性层中存在自旋极化，当外加磁场与磁性层的易磁化方向一致时，自旋极化增强，导致电子传输速率提高，从而降低电阻值。
当外加磁场与磁性层的易磁化方向垂直时，自旋极化减弱，电子传输速率降低，电阻值增加。
三、实验仪器与材料1. 实验仪器：GMR磁阻传感器、信号发生器、示波器、电流表、电压表、电阻箱、电源等；2. 实验材料：铜、铁、钴等磁性金属。
四、实验步骤1. 将GMR磁阻传感器接入电路，确保电路连接正确；2. 设置信号发生器输出正弦波信号，频率为1kHz，幅度为1V；3. 使用电阻箱调整电路中的电阻，使GMR磁阻传感器的输出电压为1V；4. 改变外加磁场方向，分别测量不同磁场强度下的电阻值；5. 记录实验数据，绘制电阻-磁场曲线。
五、实验结果与分析1. 实验数据根据实验步骤，得到以下实验数据：磁场强度（T） | 电阻值（Ω）-------------|-----------0.1 | 2000.2 | 1500.3 | 1000.4 | 500.5 | 202. 结果分析由实验数据可知，当外加磁场强度从0.1T增加到0.5T时，GMR磁阻传感器的电阻值从200Ω降至20Ω，说明巨磁阻效应显著。
在磁场方向与磁性层的易磁化方向一致时，电阻值降低；当磁场方向与磁性层的易磁化方向垂直时，电阻值增加。
一、实验目的1. 了解巨磁阻效应的基本原理及其在磁性存储、传感器等领域的应用。
2. 掌握巨磁阻效应实验的基本步骤和方法。
3. 分析实验结果，探讨巨磁阻效应在实际应用中的优缺点。
二、实验原理巨磁阻效应（Giant Magnetoresistance，简称GMR）是一种量子力学和凝聚体物理学现象，磁阻效应的一种。
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，当两层磁性材料磁化方向相反时，电阻值明显大于磁化方向相同时的电阻值。
这一特性使得GMR在磁性存储、传感器等领域具有广泛的应用。
三、实验仪器与材料1. 实验仪器：GMR实验装置、磁头、恒流源、示波器、数据采集器等。
2. 实验材料：GMR薄膜、非磁性材料薄膜、磁性材料薄膜等。
四、实验步骤1. 准备实验装置，连接好磁头、恒流源、示波器、数据采集器等。
2. 将GMR薄膜、非磁性材料薄膜、磁性材料薄膜依次堆叠，形成多层结构。
3. 通过恒流源施加电流，调节磁场强度，观察电阻值的变化。
4. 使用示波器记录电阻值随磁场强度的变化曲线。
5. 利用数据采集器收集实验数据，进行后续分析。
五、实验结果与分析1. 实验数据（1）GMR薄膜的磁阻特性曲线：在磁场强度为0.5T时，电阻值约为10Ω；在磁场强度为1.5T时，电阻值约为50Ω。
（2）非磁性材料薄膜的磁阻特性曲线：在磁场强度为0.5T时，电阻值约为10Ω；在磁场强度为1.5T时，电阻值约为10Ω。
（3）磁性材料薄膜的磁阻特性曲线：在磁场强度为0.5T时，电阻值约为10Ω；在磁场强度为1.5T时，电阻值约为10Ω。
2. 实验结果分析（1）根据实验数据，GMR薄膜在磁场强度为0.5T时，电阻值约为10Ω；在磁场强度为1.5T时，电阻值约为50Ω。
这表明GMR薄膜具有显著的磁阻特性，可以用于磁性存储和传感器等领域。
（2）非磁性材料薄膜和磁性材料薄膜的磁阻特性曲线基本一致，说明在实验条件下，非磁性材料薄膜和磁性材料薄膜对磁场的响应相似。
巨磁电阻效应及其应用实验报告巨磁电阻效应（Giant Magneto-Resistance, GMR）是一种在金属中观察到的电阻变化现象，由于它的优异特性，使得它在信息技术领域有着广泛的应用。
本实验旨在通过实验观察巨磁电阻效应，并探索其在磁存储器领域的应用。
1.实验原理2.实验器材和实验步骤实验器材:-差分放大器-稳压电源-多层膜样品-外加磁场产生器-数字万用表实验步骤:1.将多层膜样品连接到差分放大器的输入端，并将输出端连接到数字万用表。
2.连接稳压电源，并将多层膜样品置于外加磁场产生器中。
3.通过调节外加磁场的大小和方向，观察并记录差分放大器输出的电压值。
4.改变外加磁场的方向，再次观察并记录差分放大器输出的电压值。
5.重复步骤3和4，直到获得一系列不同磁场方向下的电压值。
3.实验结果和分析通过实验记录的数据，我们可以绘制出不同磁场方向下的电压-磁场曲线图。
该曲线图显示了巨磁电阻效应的存在，在磁场方向变化时，电压值也随之变化。
当磁场方向与多层膜样品的磁化方向一致时，电压值较小，而反之电压值较大。
4.应用领域巨磁电阻效应在磁存储器领域有着广泛的应用。
其中一个重要的应用是硬盘驱动器。
硬盘驱动器通过在磁头上应用磁场读取和写入信息到磁性盘片上。
巨磁电阻效应可以提高磁头的读取精度和灵敏度，从而提高硬盘驱动器的性能和存储容量。
此外，巨磁电阻效应还可以用于磁场传感器、磁记忆器等领域。
总结：本实验通过实验观察和记录，成功展示了巨磁电阻效应的存在，并探索了其在磁存储器领域的应用。
巨磁电阻效应的出现为信息技术领域带来了巨大的进步和发展。
随着对巨磁电阻效应的深入研究，相信它的应用将会越来越广泛，对信息技术的发展起到重要的推动作用。
竭诚为您提供优质文档/双击可除磁电阻测量实验报告篇一：巨磁电阻实验报告实验报告班姓名张涛学号1003120505指导老师徐富新实验时间20XX年5月25日，第十三周，星期日篇二：_磁电阻特性_实验报告实验8-1Insb磁电阻特性研究【实验目的】1、掌握磁感应强度的测量方法；2、了解磁电阻的一些基本知识；3、测量和分析Insb材料磁电阻特性；【实验原理】磁电阻(magnetoResistance，mR)通常定义为?RR(0)?R(b)?R(0)R(0)（8-1-1）其中：R（0）是零外场下的电阻，R（b）是外场b下的电阻。
有时，上式也可以表示为目前，已被研究的磁性材料的磁电阻效应大致包括：由磁场直接引起的磁性材料的正常磁电阻、与技术磁化相联系的各向异性磁电阻、掺杂稀土氧化物中特大磁电阻、磁性多层膜和颗粒膜中特有的巨磁电阻、以及隧道磁电阻等。
图8-1-2列出了几种磁电阻阻值R随外磁场μ0h的变化形式。
在以上磁电阻效应中，正常磁电阻应用最为普遍。
图8-1-1几种典型的磁电阻效应正常磁电阻普遍存在于所有磁性与非磁性材料中，其来源于外磁场对载流子的洛仑兹力，它导致载流子运动发生偏转或产生螺旋运动，从而使载流子碰撞几率增加，造成电阻升高，因而，在正常磁电阻中，??//、??T和均为正，并且有?T??//。
正常磁电阻与外场的关系如图8-1-2所示。
在特定的温度，随外场的增加，在低场区域，正常磁电阻近似地与外场成平方关系。
对于单晶样品，在较高的磁场区域，??//显示了饱和的趋势(曲线图8-1-2Ｂ)，而??T和显示出各向异性，即随外场增加或正比于(曲线A)或趋于饱和(曲线b)。
对于多晶样品，在强场中，正常磁电阻则显示出与外场h的线性关系(曲线c)。
正常磁电阻的各项异性来源于费米面的褶皱。
如果设载流子速度为v，在洛仑兹力的作用下，沿外场方向作螺线运动，螺线的轴与b方向平行，则载流子围绕该轴的角速度即回旋频率ωc为：?c?eb??m?(8-1-2)式中m?是载流子的有效质量，μ是磁导率。
巨磁电阻效应实验报告巨磁电阻效应实验报告引言巨磁电阻效应是指当磁场作用于磁性材料时，其电阻发生变化的现象。
这一效应的发现引起了科学界的广泛关注，并在实际应用中具有重要意义。
本文将对巨磁电阻效应进行实验研究，并对实验结果进行分析和讨论。
实验目的本实验的目的是通过测量不同磁场下磁性材料的电阻变化，验证巨磁电阻效应的存在，并探究其相关特性。
实验原理巨磁电阻效应是由磁性材料中的磁矩在外加磁场下重新排列引起的。
当磁场作用于磁性材料时，磁矩会发生定向排列，从而改变了电子的运动状态，导致电阻发生变化。
实验装置本实验使用了一台恒流源、一块磁性材料样品、一台万用表和一台电磁铁。
恒流源用于提供稳定的电流，万用表用于测量电阻，电磁铁则用于产生不同的磁场。
实验步骤1. 将电磁铁放置在实验台上，使其与磁性材料样品保持一定的距离。
2. 将磁性材料样品连接到恒流源和万用表上，确保电路连接正确。
3. 打开电磁铁，调节电流大小，使得电磁铁产生不同的磁场强度。
4. 在每个磁场强度下，记录万用表上的电阻数值。
5. 重复步骤3和步骤4，直到测量完所有磁场强度下的电阻数值。
实验结果根据实验数据，我们可以绘制出磁场强度与电阻之间的关系曲线。
实验结果显示，在磁场强度增加时，电阻呈现出明显的变化。
当磁场强度较小时，电阻变化较小；而当磁场强度增加到一定程度时，电阻的变化趋势逐渐加剧。
实验讨论巨磁电阻效应的存在可以通过实验结果得到验证。
当磁场作用于磁性材料时，磁矩会重新排列，导致电子的运动受到限制，从而使电阻发生变化。
这一现象在实验中得到了直接观察和测量。
此外，实验结果还表明，巨磁电阻效应的强度与磁场强度呈正相关关系。
随着磁场强度的增加，电阻的变化趋势逐渐加剧，这可能是由于磁矩重新排列所导致的电子运动受限程度加大。
结论通过本实验，我们验证了巨磁电阻效应的存在，并对其特性进行了初步探究。
实验结果显示，磁场强度对磁性材料的电阻变化具有显著影响，磁场强度越大，电阻的变化趋势越明显。
磁电阻与巨磁电阻姓名：刘一宁班级:核32指导教师：王合英实验日期：2015.03.13【摘要】：本实验使用了由基本电路原理配合巨磁电阻原件制作的一套巨磁电阻实验仪，通过改变巨磁电阻处的磁场测量了巨磁电阻的磁阻特性曲线、磁电转换特性曲线，并在体验了其在测量电流、测量转速、磁读写等方面的应用。
最后获得了巨磁电阻词组特性曲线、GMR 模拟传感器的磁电转换曲线、GMR开关传感器的磁电转换特性曲线、巨磁电阻测量电流的数据、齿轮旋转过程中巨磁电阻梯度传感器输出电压曲线、磁信号读出情况，自旋阀磁电阻两个不同角度的磁阻特性曲线。
发现巨磁电阻的磁阻随磁场变大而减小，且与方向无关，但是其存在磁滞现象。
而自旋阀磁电阻则在磁场由一个方向磁饱和变化到另一个方向磁饱和的过程中磁电阻不断减小或增加，这与磁电阻和磁场的角度有关，且在0磁场附近变化特别明显。
关键词：巨磁电阻、自旋阀磁电阻、磁阻特性曲线、磁电转换特性一、引言：1988年法国巴黎大学的肯特教授研究小组首先在Fe/Cr多层膜中发现了巨磁电阻效应，在国际上引起了很大的反响。
20世纪90年代，人们在Fe/Cu，Fe/Al，Fe/Au，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。
1994年，IBM公司研制成巨磁电阻效应的读出磁头，将磁盘记录密度一下子提高了17倍，达5Gbit/in2，最近达到11Gbit/in2，从而在与光盘竞争中磁盘重新处于领先地位。
由于巨磁电阻效应大，易使器件小型化，廉价化，除读出磁头外同样可应用于测量位移，角度等传感器中，可广泛地应用于数控机床，汽车测速，非接触开关，旋转编码器中，与光电等传感器相比，它具有功耗小，可靠性高，体积小，能工作于恶劣的工作条件等优点。
利用巨磁电阻效应在不同的磁化状态具有不同电阻值的特点，可以制成随机存储器（MRAM），其优点是在无电源的情况下可继续保留信息。
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。
瑞典皇家科学院9日宣布，将2007年诺贝尔物理学奖授予法国科学家阿尔贝·费尔和德国科学家彼得·格林贝格尔，以表彰他们发现了“巨磁电阻”效应。
瑞典皇家科学院说：“今年的物理学奖授予用于读取硬盘数据的技术，得益于这项技术，硬盘在近年来迅速变得越来越小。
”最近，中国学者比较关注巨磁电阻在工程方面的具体应用，比如《电子测量技术》2014年第6期“基于自旋阀巨磁电阻传感器的直流电流测量”一文介绍自旋阀巨磁阻（gian tmagne to resistive,GMR）传感器具有灵敏度高、线性度好、体积小等显著的优点,在直流电流测量中具有极大的发展潜力。
而《大学物理》2014年02期“基于巨磁电阻效应的杨氏模量测量装置”一文介绍了利用巨磁电阻传感器、磁钢片及电位差计组成的实验装置,可精确测量微小长度变化量.将该装置应用于杨氏模量实验并与光杠杆测量方法比较可知,应用巨磁电阻传感器的测量方法简单,测量过程便捷,测量精度较高.我认为，本实验最主要的目的是让我们理解巨磁电阻的原理、技术，及其对科学技术发展的贡献。
这个实验可以让我们可以体验到基于测试目的的实验的设计方法及实施过程，在这个过程中体验科学发现的精髓与快乐，藉此提高我们对物理科学的兴趣和独立查阅科学文献的能力。
二、实验：本实验使用了巨磁电阻实验仪、基本特性测量组件、GMR 传感器、电流测量组件、角位移组件、磁卡读写组件等实验装置。
其中巨磁电阻实验仪包括稳压电源、恒流源、电压表、电流表。
基本特性组件由GMR模拟传感器，螺线管线圈及比较电路，输入输出插孔组成，用以对GMR的磁阻特性和磁电转换特性进行测量。
在这个实验中使用螺线管线圈提供变化磁场，GMR传感器置于螺线管的中央。
而在将GMR构成传感器时，为了消除温度变化等环境因素对输出的影响，一般采用桥式结构。
但是对于电桥结构，如果4个GMR电阻对磁场的响应完全同步，就不会有信号输出。
故将处在电桥对角位置的两个电阻R3、R4 覆盖一层高导磁率的材料如坡莫合金，以屏蔽外磁场对它们的影响，而R1、R2 阻值随外磁场改变。
分析表明，输出电压：U OUT = U INΔR/（2R-ΔR）。
屏蔽层同时设计为磁通聚集器，它的高导磁率将磁力线聚集在R1、R2电阻所在的空间,进一步提高了R1、R2 的磁灵敏度。
同时巨磁电阻被光刻成微米宽度迂回状的电阻条，以增大其电阻至k Ω数量级，使其在较小工作电流下得到合适的电压输出。
电流测量组件将导线置于GMR 模拟传感器近旁，用GMR 传感器测量导线通过不同大小电流时导线周围的磁场变化，就可确定电流大小。
角位移测量组件用巨磁阻梯度传感器作传感元件，铁磁性齿轮转动时，齿牙干扰了梯度传感器上偏置磁场的分布，使梯度传感器输出发生变化，每转过一齿，就输出类似正弦波一个周期的波形。
磁读写组件用于演示磁记录与读出的原理。
磁卡做记录介质，磁卡通过写磁头时可写入数据，通过读磁头时将写入的数据读出来。
写磁头是绕线的磁芯，线圈中通过电流时产生磁场，在磁性记录材料上记录信息。
巨磁阻读磁头利用磁记录材料上不同磁场时电阻的变化读出信息。
最后采用四端接线法接自旋阀磁电阻，放置于线圈中央，调整其与线圈轴线的夹角可以测量自旋阀磁电阻在不同外磁场方向时的的磁阻特性曲线。
三、 实验结果及讨论：由于篇幅限制，各原始实验数据记录表格请见附件。
数据处理如下：1、 巨磁电阻磁阻特性曲线测量与分析：（1）、以磁感应强度B 作横坐标，电阻为纵坐标作出磁阻特性曲线。
R /ΩB/GS图1（2）、由公式式中R(0)为外加磁场为零时样品电阻，R(H )为不同外加磁场下样品电阻，R ( Hs )为外加磁场使薄膜磁化饱和时样品的电阻。
计算得到0磁场时GMR=（(2369.668+2368.265)/2-2051.282）/2051.282=15.5%.（3）、观察曲线可以发现，磁场强度越弱则巨磁电阻的电阻值越大，而且，在趋于饱和之前，其电阻值随磁场变化的关系接近一条直线，为什么电阻值会与磁场强度有关呢？这可以用双电流模型解释：按照Mott的双电流模型，传导电子分为自旋向上和自旋向下的电子，多层膜中非磁性层对这两种状态的传导电子的影响是相同的，而磁层的影响却完全不同。
当相邻铁磁层反平行时，如果s 电子的自旋与第一铁磁层中局域 d 电子的自旋平行，则几乎不受散射，但它与相邻铁磁层中局域d 电子的自旋反平行，就受到强烈的散射（即填充到空置的与自己自旋相同的态）。
所以两相邻磁层的磁矩方向相反时，两种自旋状态的传导电子，或者在第一个磁层即因磁矩与之相反而到强烈散射，或者在穿过磁矩与其自旋方向相同的磁层后，必然在下一个磁层处遇到与其方向相反的磁矩，并受到强烈的散射作用，这样两种自旋态的电子分别在某一层受到强散射，宏观上表现为高电阻状态（图解3-1）；如果施加足够大的外场，使得磁层的磁矩都沿外场方向排列（图解3-2），则自旋与其磁矩方向相同的电子受到的散射小，只有方向相反的电子受到的散射作用强，宏观上表现出低电阻状态。
图 3-1和图 3-2中右侧的图表示对应高阻态和低阻态的等效电路图。
图解3-1 零磁场时传导电子的运动状态图解3-2 磁场使磁性层磁化饱和时传导电子的运动状态2-1、GMR模拟传感器的磁电转换特性测量：以磁感应强度B作横坐标，电压表的读数为纵坐标作出磁电转换特性曲线。
同一外磁场强度下输出电压的差值反映了材料的磁滞特性。
U /m vB/GS图2-12-2、GMR 开关（数字）传感器的磁电转换特性曲线测量：以磁感应强度B 作横坐标，电压读数为纵坐标作开关传感器的磁电转换特性曲线并进行分析。
以2V 表示高电平，0V 表示低电平：B/GS图2-23、 用GMR 模拟传感器测量电流：（1）、以电流读数作横坐标，电压表的读数为纵坐标作图。
低磁偏置：U /m VI/mA图3-1适当磁偏置：U /m VI/mA图3-2（2）、由图可以看出，低磁偏置的时候，随着电流的变化，纵坐标的变化较小，在误差的值一定的情况下，相对误差比起适当磁偏置的情况会高6倍左右. 4、 GMR 梯度传感器的特性及应用：（1）、以齿轮转动角度为横坐标，输出电压为纵坐标，做曲线如下：输出电压/m V转动角度/°图4（2）、为什么会是这样的图形呢？将GMR 电桥两对对角电阻分别置于集成电路两端，4个电阻都不加磁屏蔽，即构成梯度传感器。
这种传感器若置于均匀磁场中，由于4个桥臂电阻阻值变化相同，电桥输出为零。
如果磁场存在一定的梯度，各GMR 电阻感受到的磁场不同，磁阻变化不一样，就会有信号输出。
在真实的实验中，由于仪器限制，不能将输出电压降至0，但是其随转动角度的变化仍然具有周期性。
5、 磁记录与读出：6、 自旋阀磁电阻的测量装置与方法：（1）、自旋阀的磁电阻曲线:取向角度：90°R /ΩB/GS图6-1（2）、自旋阀的磁电阻曲线:取向角度：180°R /ΩB/GS图6-2（3）、发现自旋阀磁电阻在0磁场附近随磁场强度变化非常剧烈，这是因为自由层使用软铁磁材料，它的磁化方向易于随外磁场转动。
这样，很弱的外磁场就会改变自由层与被钉扎层磁场的相对取向，对应于很高的灵敏度，同时也非常容易达到磁饱和，所以磁场稍大时电阻值变化就不再明显。
（4）、还发现自旋阀磁电阻与多层膜磁电阻不同，它在磁场从一个方向的饱和降至零再到反方向饱和的过程中，电阻值持续上升或下降（而不是像多层膜磁电阻一样电阻0时阻值最大）。
这是因为制造时，使自由层的初始磁化方向与被钉扎层垂直导致的，这也造成了磁场方向与自旋阀磁电阻不同夹角时其灵敏度的变化。
四、总结：本实验的主要目的是测量巨磁电阻的特性曲线。
在实验中使用了由基本电路原理配合巨磁电阻原件制作的一套巨磁电阻实验仪，通过改变巨磁电阻处的磁场测量了巨磁电阻的磁阻特性曲线、磁电转换特性曲线，并在体验了其在测量电流、测量转速、磁读写等方面的应用。
最后获得了巨磁电阻词组特性曲线、GMR模拟传感器的磁电转换曲线、GMR开关传感器的磁电转换特性曲线、巨磁电阻测量电流的数据、齿轮旋转过程中巨磁电阻梯度传感器输出电压曲线、磁信号读出情况，自旋阀磁电阻两个不同角度的磁阻特性曲线。
发现巨磁电阻的磁阻随磁场变大而减小，且与方向无关，在未饱和前随磁场近似线性变化，存在磁滞现象。
