巨磁效應

巨磁效應是指由外加磁場引起的一些磁性材料的電阻巨大變化，是磁電子學中一項重要內容，在室溫下具有巨磁電阻效應的巨磁電阻材料目前已有許多種類，例如，多層膜巨磁電阻材料，顆粒型巨磁電阻材料，氧化物型巨磁電阻材料，隧道結型磁電阻材料等。

基本介紹

• 中文名：巨磁效應
• 類別：物理效應
• 適用範圍：磁電子學
• 電阻材料：多層膜巨磁電阻材料

磁電阻效應

強磁性材料在受到外加磁場作用時引起的電阻變化，稱為磁電阻效應。不論磁場與電流方向平行還是垂直，都將產生磁電阻效應。前者（平行）稱為縱磁場效應，後者（垂直）稱為橫磁場效應。一般強磁性材料的磁電阻率（磁場引起的電阻變化與未加磁場時電阻之比）在室溫下小於8%，在低溫下可增加到10%以上。已實用的磁電阻材料主要有鎳鐵系和鎳鈷系磁性合金。室溫下鎳鐵系坡莫合金的磁電阻率約1%～3%，若合金中加入銅、鉻或錳元素，可使電阻率增加；鎳鈷系合金的電阻率較高，可達6%。與利用其他磁效應相比，利用磁電阻效應製成的換能器和感測器，其裝置簡單，對速度和頻率不敏感。磁電阻材料已用於製造磁記錄磁頭、磁泡檢測器和磁膜存儲器的讀出器等。

電阻材料

磁性金屬和合金一般都有磁電阻現象，所謂磁電阻是指在一定磁場下電阻改變的現象，人們把這種現象稱為磁電阻。所謂巨磁阻就是指在一定的磁場下電阻急劇減小，一般減小的幅度比通常磁性金屬與合金材料的磁電阻數值約高10餘倍。1988年法國巴黎大學的肯特教授研究小組首先在Fe/Cr多層膜中發現了巨磁電阻效應，在國際上引起了很大的反響。20世紀90年代，人們在Fe/Cu，Fe/Al，Fe/Al，Fe/Au，Co/Cu，Co/Ag和Co/Au 等納米結構的多層膜中觀察到了顯著的巨磁阻效應，由於巨磁阻多層膜在高密度讀出磁頭、磁存儲元件上有廣泛的套用前景，美國、日本和西歐都對發展巨磁電阻材料及其在高技術上的套用投入很大的力量。1994年，IBM公司研製成巨磁電阻效應的讀出磁頭，將磁碟記錄密度一下子提高了17倍，達5Gbit/in2，最近達到11Gbit/in2，從而在與光碟競爭中磁碟重新處於領先地位。由於巨磁電阻效應大，易使器件小型化，廉價化，除讀出磁頭外同樣可套用於測量位移，角度等感測器中，可廣泛地套用於數控工具機，汽車測速，非接觸開關，旋轉編碼器中，與光電等感測器相比，它具有功耗小，可靠性高，體積小，能工作於惡劣的工作條件等優點。利用巨磁電阻效應在不同的磁化狀態具有不同電阻值的特點，可以製成隨機存儲器（MRAM），其優點是在無電源的情況下可繼續保留信息。巨磁電阻效應在高技術領域套用的另一個重要方面是微弱磁場探測器。隨著納米電子學的飛速發展，電子元件的微型化和高度集成化要求測量系統也要微型化。在21世紀，超導量子相干器件、超微霍耳探測器和超微磁場探測器將成為納米電子學中的主要角色。其中以巨磁電阻效應為基礎設計超微磁場感測器，要求能探測10-2T至10-6T的磁通密度。如此低的磁通密度在過去是無法測量的，特別是在超微系統測量如此微弱的磁通密度十分困難，納米結構的巨磁電阻器件可以完成這個任務。