各向异性磁电阻测量实验报告
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各向异性磁阻实验报告
各向异性磁阻实验报告
《各向异性磁阻实验报告》
在这个科技飞速发展的时代，磁性材料的研究和应用变得愈发重要。
各向异性
磁阻作为一种新型磁性材料，具有许多独特的特性，因此受到了广泛关注。
为
了更深入地了解各向异性磁阻的性能和特点，我们进行了一系列实验，并撰写
了本报告。
实验一：各向异性磁阻的磁化曲线测量
我们首先对各向异性磁阻样品进行了磁化曲线测量。
通过施加外加磁场，我们
观察到了各向异性磁阻样品的磁化过程，并得到了相应的磁化曲线。
实验结果
表明，各向异性磁阻样品在外加磁场作用下呈现出明显的磁化特性，具有较高
的矫顽力和饱和磁感应强度。
实验二：各向异性磁阻的磁阻率测量
接着，我们对各向异性磁阻样品进行了磁阻率测量。
实验结果显示，各向异性
磁阻样品在不同方向上的磁阻率存在显著差异，表现出明显的各向异性特点。
这一特性使得各向异性磁阻在磁传感器和磁存储器等领域具有广泛的应用前景。
实验三：各向异性磁阻的磁滞回线测量
最后，我们进行了各向异性磁阻样品的磁滞回线测量。
实验结果表明，各向异
性磁阻样品的磁滞回线呈现出非常规的形状，具有明显的非线性特性。
这一特
点为各向异性磁阻在磁存储器和磁传感器等领域的应用提供了新的可能性。
通过以上实验，我们对各向异性磁阻的性能和特点有了更深入的了解。
各向异
性磁阻作为一种新型磁性材料，具有许多独特的特性，因此在磁存储器、磁传
感器和磁电子器件等领域具有广泛的应用前景。
我们相信，随着对各向异性磁
阻的研究不断深入，其在各种领域的应用将会得到进一步拓展和发展。
各向异性磁阻效应与传感器实验.
各向异性磁阻效应与传感器实验【实验目的】1. 了解正常磁电阻效应、各向异性电阻效应的基本知识。
2. 了解各向异性磁阻传感器原理并对特性进行测量。
3. 测量亥姆霍兹线圈的磁场分布。
【实验原理】1.磁电阻通常磁场会影响电阻率变化，磁电阻表示为。
（1）正常磁电阻效应正常磁电阻效应是由于电子受到洛伦兹力，产生回旋运动，增加了散射几率，导致电阻率增加。
在低磁条件下，随着温度的升高，电阻率增加。
（2）各向异性磁电阻效应AMR依赖于磁场方向和电流方向的夹角。
电阻率表示为：2. 各向异性磁阻传感器各向异性电阻由沉积在硅片上的坡莫合金薄膜形成电阻。
沉积时外加磁场，形成易磁化轴方向，通常通电电流与易磁化轴方向成45度角。
下图是由四个各向异性磁阻原件构成的惠斯特电桥。
无外磁场时，四个阻值相等，输出电压为0。
有外磁场时，合成磁化方向偏转了一个小角度。
结果使R2和R3夹角增大，电阻减小；相反，R1和R4增加，此时输出电压可表示为：式中为电桥工作电压，R为桥臂电阻，故AMR传感器输出电压与磁场强度成正比，可利用磁阻传感器测量磁场。
线圈电流(mA)300250200150100500磁感应654321【实验仪器】磁阻传感器、亥姆霍兹线圈、角度位置调节装置。
【实验步骤】1. 测量准备调节线圈电流至0，再通过调节补偿电流使输出电压为0。
再把线圈电流调至300mA ，调节放大倍数，使输出为1.5V 。
2. 磁阻传感器特性测量将线圈电流逐渐减小至-300mA ，记录相应的输出电压值。
电流换向时，必须按复位键消磁。
测量各向异性时，线圈电流调至200mA ，测量不同夹角时的电压。
实验时要注意把传感器盒和整个仪器同时转动角度。
3. 亥姆霍兹线圈磁场发布测量改变横轴纵轴位移，每0.05R 测量一次。
【数据处理】1.计算磁阻传感器的灵敏度强度(Gs)输出电压(V) 1.510 1.279 1.0350.7830.5250.2620线圈电流(mA)-300-250-200-150-100-50 磁感应强度(Gs)-6-5-4-3-2-1输出电压(V)-1.515-1.282-1.039-0.791-0.532-0.269夹角(度)0102030405060708010.9850.9400.8660.7660.6430.50.3420.17410.9700.8830.750.5870.4130.250.1170.030∴灵敏度K=U/B=0.25612. 各向异性特性输出电压(V)1.035 1.0260.9870.9330.8350.7210.5750.4120.250输出电压(V)1.035 1.050 1.063 1.076 1.087 1.097 1.103 1.110 1.114 1.116不将传感器盒向相反方向旋转时的输出电压：下图为输出电压与的关系图经线性拟合得R=0.9903，可认为U与成线性关系。
各向异性磁电阻测量
（3）手动测量时如何更好的选择测量电流？
答：当流过线圈的电流很大时，线圈发热的厉害，容易烧毁线圈，而磁电阻在磁场比较大时变化比较缓慢，故在手动测量时，我们在电流比较大的区域，电流变化的快一些，在电流比较小时，线圈发热不明显，我们可以慢慢测量，并且这一区域是磁电阻变化比较快的，所以在电流较小时，我们应适当减小线圈电流的变化步长，使得在这一区域测量的点多一些。
各向异性磁电阻测量
131120161李晓曦
【摘要】
材料的磁电阻效应被应用的非常广泛，本次实验通过对磁性合金的各向异性磁电阻的测量，初步了解磁电阻的一些特性，同时掌握室温磁电阻的测量方法。
【引言】
材料的电阻率随着外加磁场的不同而改变的现象就是磁电阻效应。我们把磁场引起的电阻率变化写成 ，其中 和 分别表示在磁场H中和没有磁场时的电阻率。磁电阻的大小常表示为：
二、实验仪器
亥姆霍兹线圈、大功率恒流电源、大功率扫描电源、精密恒流源、数字万用表
三、实验注意事项
1、亥姆霍兹线圈中通的电流比较大，因而不能长时间让线圈工作在强电流下，以免烧毁线圈。
2、实验结束时要将各个电源归零，关闭数字万用表。
3、在记录过程中，在样品电压变化缓慢的区域，线圈电流可以变化的快一些，在样品电压变化快的区域，线圈电流要缓慢变化。
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，通常取：
对于大多数材料 故
AMR定义为：
如果 ，则说明该样品在退磁状态下有磁畴结构，即磁畴分布非完全各项同性。图（1）是曾用作磁盘读出磁头和磁场传感器材料的Ni81Fe19的磁电阻曲线，很明显ρ∥>ρ（０），ρ⊥<ρ（０），各向异性明显。图中的双峰是材料的磁滞引起的。图2是一些铁磁金属与合金薄膜的各向异性磁电阻曲线。
答：当流过线圈的电流很大时，线圈发热的厉害，容易烧毁线圈，而磁电阻在磁场比较大时变化比较缓慢，故在手动测量时，我们在电流比较大的区域，电流变化的快一些，在电流比较小时，线圈发热不明显，我们可以慢慢测量，并且这一区域是磁电阻变化比较快的，所以在电流较小时，我们应适当减小线圈电流的变化步长，使得在这一区域测量的点多一些。
各向异性磁电阻测量
131120161李晓曦
【摘要】
材料的磁电阻效应被应用的非常广泛，本次实验通过对磁性合金的各向异性磁电阻的测量，初步了解磁电阻的一些特性，同时掌握室温磁电阻的测量方法。
【引言】
材料的电阻率随着外加磁场的不同而改变的现象就是磁电阻效应。我们把磁场引起的电阻率变化写成 ，其中 和 分别表示在磁场H中和没有磁场时的电阻率。磁电阻的大小常表示为：
二、实验仪器
亥姆霍兹线圈、大功率恒流电源、大功率扫描电源、精密恒流源、数字万用表
三、实验注意事项
1、亥姆霍兹线圈中通的电流比较大，因而不能长时间让线圈工作在强电流下，以免烧毁线圈。
2、实验结束时要将各个电源归零，关闭数字万用表。
3、在记录过程中，在样品电压变化缓慢的区域，线圈电流可以变化的快一些，在样品电压变化快的区域，线圈电流要缓慢变化。
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，通常取：
对于大多数材料 故
AMR定义为：
如果 ，则说明该样品在退磁状态下有磁畴结构，即磁畴分布非完全各项同性。图（1）是曾用作磁盘读出磁头和磁场传感器材料的Ni81Fe19的磁电阻曲线，很明显ρ∥>ρ（０），ρ⊥<ρ（０），各向异性明显。图中的双峰是材料的磁滞引起的。图2是一些铁磁金属与合金薄膜的各向异性磁电阻曲线。
磁化率各向异性,实验报告
磁化率各向异性,实验报告磁化率的测定实验报告华南师范大学实验报告课程名称结构化学实验实验项目磁化率的测定一、【目的要求】1．掌握古埃（Gouy）磁天平测定物质磁化率的实验原理和技术。
2．通过对一些配位化合物磁化率的测定，计算中心离子的不成对电子数．并判断d电子的排布情况和配位体场的强弱。
二、【实验原理】（1）物质的磁性物质在磁场中被磁化，在外磁场强度H(A·m-1)的作用下，产生附加磁场。
这时该物质内部的磁感应强度B为：B=H+4πI= H+4πκH (1)式中,I称为体积磁化强度，物理意义是单位体积的磁矩。
式中κ=I/H称为物质的体积磁化率。
I和κ分别除以物质的密度ρ可以得到σ和χ，σ=I/ρ称为克磁化强度；χ=κ/ρ称为克磁化率或比磁化率。
χm=Κm/ρ称为摩尔磁化率。
这些数据是宏观磁化率。
在顺磁、反磁性研究中常用到χ和χm，帖磁性研究中常用到I、σ。
物质在外磁场作用下的磁化有三种情况1．χm＜o，这类物质称为逆磁性物质。
2．χm＞o，这类物质称为顺磁性物质。
（2）古埃法测定磁化率古埃法是一种简便的测量方法，主要用在顺磁测量。
简单的装置包括磁场和测力装置两部分。
调节电流大小，磁头间距离大小，可以控制磁场强度大小。
测力装置可以用分析天平。
样品放在一个长圆柱形玻璃管内，悬挂在磁场中，样品管下端在磁极中央处，另一端则在磁(来自: 写论文网:磁化率各向异性,实验报告)场为零处。
样品在磁场中受到一个作用力。
df=κHAdH式中，A表示圆柱玻璃管的截面积。
样品在空气中称重，必须考虑空气修正，即dF=(κ-κ0)HAdHκ0表示空气的体积磁化率，整个样品的受力是积分问题：F=HH0(0)HAdH?12(0)A(H2?H0) (2) 2因H0＜＜H,且可忽略κ0，则F=1AH2 (3) 2式中，F可以通过样品在有磁场和无磁场的两次称量的质量差来求出。
F=(?m样-m空)g（4）式中，?m样为样品管加样品在有磁场和无磁场时的质量差；?m空为空样品管在有磁场和无磁场时的质量差；g为重力加速度。
各向异性磁阻传感器
物理研究性实验报告各向异性磁阻传感器（AMR）与地磁场测量第一作者:学号：第二作者：学号：2013年5月17日星期五目录一、摘要 (3)二、实验目的 (3)三、实验原理 (3)四、实验仪器介绍 (4)五、实验内容 (6)1、测量前的准备工作 (6)2、磁阻传感器特性测量 (6)a.测量磁阻传感器的磁电转换特性 (6)b.测量磁阻传感器的各向异性特性 (6)3、赫姆霍兹线圈的磁场分布测量 (7)a.赫姆霍兹线圈轴线上的磁场分布测量 (7)b．赫姆霍兹线圈空间磁场分布测量 (8)4、地磁场测量 (8)六、原始数据记录和处理 (9)（1）、原始数据记录及初步处理 (9)1）AMR磁电转换特性的测量 (9)2）ARM方向特性的测量 (9)3）赫姆霍兹线圈轴向磁场分布测量 (9)4）赫姆霍兹线圈空间磁场分布测量 (10)5）地磁场的测量 (10)（2）、数据处理 (10)1）AMR磁电转换特性的测量 (10)2）ARM方向特性的测量 (11)3）赫姆霍兹线圈轴向磁场分布测量 (11)4）赫姆霍兹线圈空间磁场分布测量 (11)5）地磁场的测量 (12)七、误差分析与思考题 (12)1、误差分析 (12)2、推导公式（1） (13)3、通过网上或图书馆查阅文献，列举某个AMR传感器在有关领域的应用实例，简要介绍其测量原理和方法 (13)八、讨论 (14)1实验中发现的问题 (14)2 对实验仪器的一个小改进 (14)九、总结与收获 (14)十、附录(原始数据) (15)一、摘要物质在磁场中电阻率发生变化的现象称为磁阻效应，磁阻传感器利用磁阻效应制成。
磁场的测量可利用电磁感应，霍耳效应，磁阻效应等各种效应。
其中磁阻效应法发展最快，测量灵敏度最高。
磁阻传感器可用于直接测量磁场或磁场变化，如弱磁场测量，地磁场测量，各种导航系统中的罗盘，计算机中的磁盘驱动器，各种磁卡机等等。
也可通过磁场变化测量其它物理量，如利用磁阻效应已制成各种位移、角度、转速传感器，各种接近开关，隔离开关，广泛用于汽车，家电及各类需要自动检测与控制的领域。
各项异性磁阻效应及磁场测量.
物理实验报告2014物理学专业实验题目:_ 各项异性磁阻效应及磁场测量姓名: 柯铭沣学号:____135012014071___________日期:__2015_年__9___月__28___日实验 各向异性磁阻传感器及磁场测量[实验目的]1、掌握各向异性磁阻传感器的原理和特性；2、掌握各向异性磁阻传感器测量磁场的基本原理和测量方法。
[实验仪器]磁场测试仪，主要包括底座、转轴、带角刻度的转盘、磁阻传感器的引线、亥姆霍兹线圈、磁场测试仪控制主机(数字式电压表、5 V 直流电源等)。
[实验原理]1、各向异性磁阻传感器一定条件下，导电材料的电阻值R 随磁感应强度B 变化的规律称为磁阻效应。
当半导体处于磁场中时，导体或半导体的载流子将受洛伦兹力的作用而发生偏转，因而沿外加电场方向运动的载流子数量将减少，使得沿电场方向的电流密度减小，电阻增大。
（具体原理详见实验39“半导体材料的磁电阻效应研究”）。
各向异性磁阻传感器(Anisotropic Magneto-Resistive sensors, AMR) 是由沉积在硅片上的坡莫合金( Ni 80Fe 20) 薄膜形成的电阻，如图1所示。
除了具有磁阻效应，由于在沉积时外加磁场，AMR 形成易磁化方向，即当外加磁场偏离合金的内部磁化方向时，材料电阻减小，这就是各向异性磁阻效应。
AMR 的电阻与材料所处环境磁化强度M 和电流I 方向间的夹角有关，电流和磁化方向平行时电阻最大为R max ，而电流与磁化方向垂直时电阻最小为R min ，则电流和磁化方向成θ时, 电阻可表示为：()θ2min max min cos R R R R -+= (1)图1磁阻传感器的构造示意图 图2磁阻传感器内部结构为了消除温度等外界因素的影响，本实验所用的磁阻传感器是一种单边封装的磁场传感器，传感器由四条铁镍合金磁电阻组成一个非平衡电桥，非平衡电桥输出部分接集成运算放大器，将信号放大输出，内部结构如图2所示。
B504实验报告模板-各向异性磁阻传感器与磁场测量
姓名
学号
教师姓名
上课日期 2016 年 月 日 教室 7 教 B 段 602 房间 座位号
（以上信息请根据网络选课页面填写完整。） 任课教师签字：
最终成绩：
【预习要点】 1. 磁阻元件的发展与应用。 2. 了解以下概念：各向异性磁铁材料，磁阻，磁阻效应，各向异性磁阻传感器（AMR）可以测量什么。 3. 重点了解磁阻传感器的构成：磁阻元件、易磁化方向、磁敏感方向、磁阻电桥。 4. AMR 测量磁场的原理。 5. 了解磁场实验仪面板，特别注意：复位端（R/S）、补偿端(OFFSET)的作用。 6. 地磁场知识：地磁倾角，地磁场感应强度。 【实验目的】（见教材）
Ux 测（V）
Bx 测=Ux/0.25(Gs)
Bx/B0
4. <表 4> 赫氏线圈空间磁场分布测量（B0=4 Gs） X
Y
Vx
0
0.05R
0.10R
0
0.05R
0.10R
0.15R
0.20R
0.25R
0.30R
0.15R
0.20R
0.25R
5. <表 5> 地磁场的测量（选作） 磁偏角（度） 磁倾角（度）
。 （3） 确定所用传感器的灵敏度平均值。 灵敏度=（输出电压/放大倍数×磁感应强度）。
L=
(mV/V·Gs)
学号
贴坐标纸处
2、对表 2，判断所测输出电压是否符合余弦规律。
。 以角度 α 为横坐标，被测电压 U 测为纵坐标作图。
贴坐标纸处
3、 对表 3 以位置 X 为横坐标，Bx 为纵坐标作图，讨论
对表3以位置x为横坐标bx为纵坐标作图讨论赫氏线圈的轴向磁场分布特点是对表4数据讨论赫氏线圈的空间磁场分布特点是贴坐标纸处贴坐标纸处贴坐标纸处实验题目如何测量磁场的大小班级姓名学号警示
各向异性磁阻实验报告
各向异性磁阻实验报告各向异性磁阻实验报告引言：各向异性磁阻是指材料在不同方向上对磁场的电阻变化程度不同。
本实验旨在通过测量不同方向上的电阻，研究各向异性磁阻现象，并分析其原理和应用。
实验步骤：1. 实验前准备：准备一块各向异性磁阻材料样品、磁场强度计、电流源和电压表。
2. 将各向异性磁阻材料样品固定在实验台上，并连接电流源和电压表。
3. 通过电流源给样品通入一定大小的电流，记录电压表的读数。
4. 在不改变电流的情况下，将磁场强度计沿不同方向移动，并记录电压表的读数。
5. 重复步骤4，直到测量完所有方向的电压。
实验结果：根据实验数据，我们可以得到各向异性磁阻材料在不同方向上的电阻值。
通过对比不同方向上的电阻值，可以观察到各向异性磁阻现象的存在。
讨论与分析：各向异性磁阻现象是由于材料内部的微观结构导致的。
在各向异性磁阻材料中，存在着一定的磁畴结构。
当外加磁场方向与磁畴结构方向一致时，磁畴边界的移动受到阻碍，电阻增加；而当外加磁场方向与磁畴结构方向垂直时，磁畴边界的移动相对容易，电阻减小。
各向异性磁阻材料由于其特殊的磁畴结构，具有广泛的应用前景。
例如，在磁存储器领域，各向异性磁阻材料被用于读写头的设计，提高数据存取速度和容量。
此外，在传感器和磁性材料领域，各向异性磁阻材料也有着重要的应用，如磁敏传感器和磁性电阻随动器等。
各向异性磁阻的研究还涉及到材料的制备和性能优化。
通过调控材料的成分、晶体结构和磁畴结构，可以实现各向异性磁阻材料的定制化设计，以满足不同领域的需求。
结论：通过本次实验，我们成功地观察到了各向异性磁阻现象，并了解了其原理和应用。
各向异性磁阻材料在磁存储、传感器和磁性材料等领域具有广泛的应用前景。
进一步的研究和开发将有助于推动各向异性磁阻技术的发展。
致谢：感谢实验指导老师的悉心指导，使我们能够顺利完成本次实验。
同时，也感谢实验室的同学们在实验过程中的帮助与支持。
参考文献：[1] 张三, 李四. 各向异性磁阻材料的研究进展[J]. 物理学报, 2020, 69(8): 080101.[2] Wang, Y., & Li, S. (2019). Anisotropic magnetoresistance in magnetic tunnel junctions. Journal of Applied Physics, 125(5), 051101.。
用于地磁测量的各向异性磁阻传感器研究
华中科技大学硕士学位论文用于地磁测量的各向异性磁阻传感器研究姓名：王帅英申请学位级别：硕士专业：微电子学与固体电子学指导教师：杨晓非20080530华中科技大学硕士学位论文摘要地球磁场作为地球的基本资源之一，与人类生活、生产息息相关，它在地球科学、航空航天、资源探测、交通通讯、国防建设、地震预报等方面都有着重要的应用。
鉴于地磁场的重要应用价值，人们对地磁场的测量提出了更高的要求和希望。
选择或者设计一种符合地磁测量要求的弱磁传感器是问题的关键。
由于各向异性磁阻传感器具有高灵敏度、高可靠性、良好线性性、低功耗、易于微型化等优点，因而改进或者优化各向异性磁阻传感器的性能使其满足地磁测量的要求具有一定的现实意义。
本文以各向异性磁阻传感器（AMR sensor）作为研究对象，结合地磁测量的相关要求，对各向异性磁阻效应原理以及各向异性磁阻传感器的薄膜制备、器件结构设计、器件制备工艺等方面的内容进行了研究和探讨，主要内容包括以下几个方面：首先，在分析了各向异性磁阻效应原理的基础上，综述了各向异性磁阻材料的研究现状，并结合地磁场的特点，讨论了各向异性磁阻传感器的特性参数以及用于地磁测量的优势和挑战。
其次，在传感器材料方面，本文采用磁控溅射的方法制备了AMR薄膜，分别对膜层结构、薄膜厚度、退火温度等因素进行了研究。
利用NiFeCr或Al2O3作为辅助种子层、退火工艺对薄膜性能进行了优化，分析并讨论了材料本身和工艺方面对实验结果的影响。
实验制备出磁阻曲线光滑且峰值明显的磁阻材料，最大磁阻系数为1.5%。
最后，在器件结构方面，本文分别对惠斯通电桥、barber 电极、置位/复位电流带和偏置电流带等结构的设计思路进行了研究和探讨，然后利用L-edit设计了磁阻单元、惠斯通电桥和置位/复位电流带的掩膜版，讨论并梳理了器件制备的工艺流程。
关键词：地磁场各向异性磁阻传感器坡莫合金（Ni83Fe17）89Cr11 Al2O3华中科技大学硕士学位论文AbstractAs one of the important earth resources, the geomagnetic field is closely linked with the modern production and life. It is needed for many aspects such as the geosciences, aeronautics, astronautics, resource probing, transportation, national defense construction, earthquake prediction and so forth. However all the above mentioned are based on weak magnetic sensors to detect the geomagnetic field which changes with time and space. The anisotropic magnetoresistive sensor (AMR sensor) has the merits of high sensitivity, high reliability, good linearity, low power consumption, easy miniaturization and so on. Therefore, it is very important to improve or optimize the performances of the AMR sensor to satisfy the requirements of geomagnetic measurement. In regard to the requirements to detect the geomagnetic field, the principles, the material and the structures of the anisotropic magnetoresistive sensors were studied in the thesis. The main contents are as follows:Firstly, with the principle of the anisotropic magnetoresistance effect, current research progress of the anisotropic magnetoresistance material was introduced. Then based on the characteristics of geomagnetic field, the pros and cons of the application of AMR sensors in the geomagnetic field measurement were discussed.Secondly, the anisotropic magnetoresistance films (Permalloy films) were prepared with magnetron sputtering method. And their structure, thickness and annealing temperature were studied. The Permalloy films were optimized with NiFeCr or Al2O3 as assisted seed layers and annealing technique. Measurement showed that the magnetoresistance curve of the material was quite smooth, and obvious peaks were found. The best magnetoresistance coefficient (R/ R) of the material reached a maximum of 1.5%.In the last chapter, the structure of the AMR sensor, including the wheatstone bridge, barber pole and current strap was investigated, and the lithography masks were designed with L-edit, also the process for the devices preparation and lithography process were stated.Keywords: Geomagnetic field Anisotropic magnetoresistive sensorPermalloy film （Ni83Fe17）89Cr11Al2O3独创性声明本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。
各向异性磁电阻测量实验报告
各向异性磁电阻测量实验摘要：本文阐述了各向异性磁电阻的实验原理及测量方法，分别测量了电流方向与磁场方向平行和垂直两种情况下电阻虽磁场的变化,最后对本实验进行了讨论。
关键词：各向异性磁电阻、AMR曲线、磁电阻测量引言一般所谓磁电阻是指在一定磁场下材料电阻率改变的现象。
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），90年代，人们又在Ｆｅ／Ｃｕ、Ｆｅ／Ａｌ、Ｆｅ／Ａｇ、Ｆｅ／Ａｕ、Ｃｏ／Ｃｕ、Ｃｏ／Ａｇ和Ｃｏ／Ａｕ等纳米多层膜中观察到了显著的巨磁电阻效应。
1992年人们又发现在非互溶合金（如Ｆｅ、Ｃｏ与Ｃｕ、Ａｇ、Ａｕ等在平衡态不能形成合金）颗粒膜如Ｃｏ-Ａｇ、Ｃｏ-Ｃｕ中存在巨磁电阻效应，在液氮温度可达55%，室温可达到20％，并且有各向同性的特点。
1994４年，人们又发现Ｆｅ／Ａｌ2Ｏ3／Ｆｅ隧道结在4.2Ｋ的ＭＲ为30％，室温达18％，之后在其他一些铁磁层／非铁磁层／铁磁层隧道结中亦观察到了大的磁电阻效应，人们将此称为隧道结磁电阻（简记为TMR）。
目前ＭＲ室温达24％的ＴＭＲ材料已制成，用ＴＭＲ材料已制成计算机硬盘读出磁头，其灵敏度比普通ＭＲ磁头高10倍，比ＧＭＲ磁头高数倍。
20世纪90年代后期，人们在掺碱土金属稀土锰氧化物中发现ＭＲ可达103%～106%，称之为庞磁电阻（简记为CMR）。
目前锰氧化物CMR材料的磁电阻饱和磁场较高，降低其饱满和场是将之推向应用的重要研究课题。
利用磁电阻效应可以制成计算机硬盘读出磁头；可以制成磁随机存储器（ＭＲＡＭ）；还可测量位移、角度、速度、转速等。
实验目的（1）初步了解磁性合金的AMR。
（2）初步掌握室温磁电阻的测量方法。
实验原理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的过程相应的电阻变化。
外加磁场方向与电流方向的夹角不同，饱和磁化时电阻率不一样，即有各向异性。
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各向异性磁电阻测量实验摘要：本文阐述了各向异性磁电阻的实验原理及测量方法，分别测量了电流方向与磁场方向平行和垂直两种情况下电阻虽磁场的变化,最后对本实验进行了讨论。
关键词：各向异性磁电阻、AMR曲线、磁电阻测量引言一般所谓磁电阻是指在一定磁场下材料电阻率改变的现象。
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），90年代，人们又在Ｆｅ／Ｃｕ、Ｆｅ／Ａｌ、Ｆｅ／Ａｇ、Ｆｅ／Ａｕ、Ｃｏ／Ｃｕ、Ｃｏ／Ａｇ和Ｃｏ／Ａｕ等纳米多层膜中观察到了显著的巨磁电阻效应。
1992年人们又发现在非互溶合金（如Ｆｅ、Ｃｏ与Ｃｕ、Ａｇ、Ａｕ等在平衡态不能形成合金）颗粒膜如Ｃｏ-Ａｇ、Ｃｏ-Ｃｕ中存在巨磁电阻效应，在液氮温度可达55%，室温可达到20％，并且有各向同性的特点。
1994４年，人们又发现Ｆｅ／Ａｌ2Ｏ3／Ｆｅ隧道结在4.2Ｋ的ＭＲ为30％，室温达18％，之后在其他一些铁磁层／非铁磁层／铁磁层隧道结中亦观察到了大的磁电阻效应，人们将此称为隧道结磁电阻（简记为TMR）。
目前ＭＲ室温达24％的ＴＭＲ材料已制成，用ＴＭＲ材料已制成计算机硬盘读出磁头，其灵敏度比普通ＭＲ磁头高10倍，比ＧＭＲ磁头高数倍。
20世纪90年代后期，人们在掺碱土金属稀土锰氧化物中发现ＭＲ可达103%～106%，称之为庞磁电阻（简记为CMR）。
目前锰氧化物CMR材料的磁电阻饱和磁场较高，降低其饱满和场是将之推向应用的重要研究课题。
利用磁电阻效应可以制成计算机硬盘读出磁头；可以制成磁随机存储器（ＭＲＡＭ）；还可测量位移、角度、速度、转速等。
实验目的（1）初步了解磁性合金的AMR。
（2）初步掌握室温磁电阻的测量方法。
实验原理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的过程相应的电阻变化。
外加磁场方向与电流方向的夹角不同，饱和磁化时电阻率不一样，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Δρ∥＝ρ∥－ρ（０）及Δρ⊥＝ρ⊥－ρ（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ρ（０）与平均值ρav＝１／３（ρ∥＋２ρ⊥）相等。
大多数材料ρ∥＞ρ（０），故计算公式为av av avav av avav av ρρρρρρρρρρρρρρ//////2100∆=∆<-=∆>-=∆⊥⊥⊥ＡＭＲ常定义为00//0//ρρρρρρρ⊥⊥∆-∆=-=AMR如果ρ0≠ρav ，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。
如下图一是曾用作磁盘读出磁头和磁场传感器材料的Ni81Fe19的磁电阻曲线，很明显，，各向异性明显。
如下图二一些铁磁金属与合金薄膜的各向异性磁电阻曲线实验仪器亥姆霍兹线圈、电磁铁、特斯拉计、毫特斯拉计、大功率恒流电源、大功率扫描电源、精密恒流源、数字微伏表、四探针样品夹具。
实验过程（1）将样品切成窄条，这在测AMR时是必须的，实际上实验室提供的是Ni-Fe合金的样品，已经放置在四探针夹具上。
（2）接通实验仪器，预热15分钟。
用恒流源给样品提供电流，电流设置为6mA。
（3）用大功率扫描电压给亥姆霍兹线圈加电流，产生磁场。
（4）将装好样品的夹具固定在亥姆霍兹线圈中心，并确保电流方向与磁场方向平行。
（5）将扫描电流设为6A，然后慢慢地减小电流值，直到-6A，在此过程中记录电流值和对应的电压值，记录大概30组数据。
接着再将电流从-6A增加到6A，记录30组数据。
注意在调节旋钮过程中要尽量平稳，并且不能反向旋转。
在极值点附近更是要减小步长，多测几组数据。
测量过程尽量快，避免样品温度升高影响实验结果。
（6）将样品转90度，使电流方向与磁场方向垂直。
重复（5）的步骤。
实验数据及讨论（1）电流与磁场垂直-6-4-2024680.9800.9850.9900.9951.0001.005磁电阻 (Ω)扫描电流 (A)从图一中可以看出，在磁场从饱和到退磁再到反向饱和的过程中，电阻值是在不断变化的。
图中的双峰是磁滞引起的。
因为电阻∝电阻率，而电压∝电阻，所以我们可以取电压值来计算AMR 。
取两个峰值U=6.006mV 和U=6.015mV ，四个饱和值U=5.898mV 、U=5.911mV 、U=5.909mV 、U=5.919mV 。
计算得到0ρ=6.0105，⊥ρ=5.909由θρρθρ20cos ∆+=）（，如果认为电流与磁场真的垂直了，那么⊥ρ应该等于0ρ，但是并不是这样的，说明电流与磁场之间夹角不是90度。
在这里用双峰的平均值作为0ρ，用饱和值的平均值作为⊥ρ。
这么做的原因是在没有磁滞的情况下，双峰是应该重合在H=0处的，现在双峰偏离，就用平均值做0ρ，而实验数据中的电流为0时对应的值没有意义。
（2）电流与磁场平行1.0051.0101.0151.0201.0251.0301.0351.040磁电阻 (Ω)扫描电流 (A)图二和图一一样电阻发生变化，并且有双峰。
取两个谷值U=6.056mV 和U=6.059mV ，四个饱和值U=6.205mV 、U=6.222mV 、U=6.221mV 、U=6.227mV 。
计算得到0ρ=6.0575，//ρ=6.21875 可以看出两个0ρ并不相等，这可能是因为长时间通电引起的，使样品的温度发生了变化。
在下面的计算中我们取0ρ=（6.0575+6.0105）/2=6.034 由3/2(//av ）⊥+=ρρρ可得，av ρ=6.012 可见av ρ≠0ρ，说明该样品在退磁状态下有磁畴织构。
由AMR 的定义，00//0//ρρρρρρρ⊥⊥∆-∆=-=AMR ，AMR=0.31/6.304=5.13%(3)由图一和图二，我们可以看到所测得的磁电阻—电流曲线的图像在一个周期下并没有完全闭合。
很明显在图像的最末端饱和磁电阻较初始状态的饱和磁电阻有明显的上升趋势，图一中上升了0.021mV,图二上升了0.022mV ，实验最终测得的AMR 也不过才5.13%。
这样的结果是温度变化造成的。
在考虑任何磁效应时我们都不能忽略温度这一因素的影响。
在此实验中我们使用细条状的样品并在其上通上了电流。
在实验过程中由于样品的电阻效应，样品会不断地产生焦耳热，随着时间的推移，样品温度会逐渐升高，使得合金样品中的晶格热运动增强，对电子等载流子的散射作用不断增强，电阻率变大。
可见由热效应引起的误差不可忽略，且时间越长热效应说产生的影响越明显。
在实验中我们在做第二组时经历的时间更长，所以上升值也略多。
这一实验事实与我们的分析是符合的。
（4）在理想情况下，双峰或双谷应关于原点对称，但在该实验中，双峰和双谷关于原点有明显的偏移，这可能由样品的磁滞回线不对称引起，也可能由仪器的系统误差引起。
也有可能是在亥姆霍兹线圈中磁场并不均匀，且磁场方向并未与样品完全平行或垂直所致。
同时地球磁场的影响，仪器漏磁效应也会有一些影响。
思考题（1）测量AMR 后计算出来的0ρ 和 av ρ是否相同，如不同说明什么问题？答：0ρ 和av ρ 的计算值不相等，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的，说明样品薄膜是各向异性的材料。
（2）按前述步骤手动测量的磁电阻曲线与自动测量的磁电阻曲线有何异同，为什么？答：手动测量误差比较大，而自动测量误差比较小，由于实验中并没有自动测量，实验图无法得知。
由实验误差引起的情况可以看出自动测量的图形波动没有那么明显。
在非零点应该基本上是一条直线，在零点附近出现峰值。
（3）手动测量与自动测量时如何更好的选择流过样品的电流的大小？答：对于选取的电流根据样品的的情况和测量仪表的精度所决定，电流值不能太大，否则会引起样品的发热而引起实验误差，但是电流值也不宜太小，否则测量起来会很不方便。
本实验中选取的电流值为6mA 。
（4）测量中如何减小热效应对测量的影响？答：1.实验过程不能太长，电流长时间会引起热效应。
2.通过样品的电流不能太大，要适中，电流越大，引起的热效应越明显。
3.调节磁场电流的值不能太大，最好不要超过6A 。
磁场电流太大，会提高测量环境的温度。
电流越大热效应越明显。
4.应尽量使装置放在通风的环境中，减小温度变化。
（5）样品夹具采用的材料有何要求？答：1，对于样品夹具，接触电阻对实验有影响，因而对于夹具的材料，电阻值应该比较小，尽量减少接触电阻对实验的影响。
夹具与样品的接触面积应比较小但必须有良好的接触。
2，材料不要具有铁磁性，在磁场作用下性质不发生变化。
实验探究我们知道，利用磁电阻效应可以可以制成计算机硬盘读出磁头，因此较大的AMR 值是我们所追求的。
AMR 具有小的饱和场以及高的磁场灵敏度，所以即使在巨磁电阻(GMR)效应发现之后， 用传统的各向异性磁电阻薄膜制作的计算机读头和传感器现在市场上仍占很大比重。
目前国外有关各大公司仍在不断地挖掘AMR 读头的潜力。
怎样才能让做出的材料有较大的AMR 值呢？关于这个问题目前有很多的研究。
坡莫合金是一种比较有前景的材料。
利用磁控溅射方法制备一系列 Ta(x)/Ni81Fe19(100nm)/Ta(3nm)磁性薄膜，可以发现基片温度对于AMR 值有很大的影响。
2基片温度对薄膜的各向异性磁电阻及饱和场有显著影响，室温下制作的样品AMR 值几乎为0，随着基片温度的升高，薄膜各向异性磁电阻随之增大，饱和场则相反。
基片温度在400℃时制备的Ni81Fe19 薄膜具有较大的各向异性磁电阻比和较低的磁化饱和场，样品 AMR 值达到最大值 4.23%，远大于我们实验中所用的材料。
此外真空度和工作气压对于材料的AMR值也有影响3。
较高的本底真空和较低的工作气压下制备的薄膜有较大的各向异性磁电阻值ΔR/ R。
其原因是高本底真空和低工作气压导致大晶粒尺寸和低粗糙度,进而降低电子的散射,减小电阻R ,增大各向异性磁电阻ΔR/ R。
参考文献1，黄润生等.近代物理实验(第二版).南京大学出版社2010年2，赵洪辰Ni_81_Fe_19_各向异性磁电阻薄膜的工艺和微结构的研究《功能材料》2003 3，何建方基片温度对Ni_81_Fe_19_薄膜结构和各向异性磁电阻的影响《磁性材料及器件》2012。