巨磁電阻效應

1、巨磁電阻效應 巨磁電阻效應巨磁電阻效應 GMR 模擬傳感器的磁電轉(zhuǎn)換特性測量 【實驗目的】 1. 掌握 GMR 效應的定義； 2. 了解 GMR 效應的原理； 3. 熟悉 GMR 模擬傳感器的構(gòu)成； 4. 測量 GMR 磁阻特性曲線?！緦嶒瀮x器】 ZKY-JCZ 巨磁電阻效應及應用實驗儀、基本特性組件、導線 【實驗原理】 一、巨磁電阻效應定義及發(fā)展過程 1、定義 2007 年 10 月，科學界的最高盛典瑞典皇家科學院頒發(fā)的諾貝爾獎揭曉了

2、。本年度，法國科學家阿爾貝·費爾 Albert Fert 和德國科學家彼得·格林貝格爾 Peter Grunberg 因分別獨立發(fā)現(xiàn)巨磁阻效應而共同獲得 2007 年諾貝爾物理學獎。瑞典皇家科學院在評價這項成就時表示，今年的諾貝爾物理學獎主要獎勵“用于讀取硬盤數(shù)據(jù)的技術(shù)，得益于這項技術(shù)，硬盤在近年來迅速變得越來越小”。巨磁阻到底是什么 諾貝爾評委會主席佩爾·卡爾松用比較通俗的語言解答了這個問題。他用兩張圖片

3、的對比說明了巨磁阻的重大意義一臺 1954 年體積占滿整間屋子的電腦，和一個如今非常普通、手掌般大小的硬盤。正因為有了這兩位科學家的發(fā)現(xiàn)，單位面積介質(zhì)存儲的信息量才得以大幅度提升。目前，根據(jù)該效應開發(fā)的小型大容量硬盤已得到了廣泛的應文，首次報告了采用分子外延生長工藝（MBE）制成 Fe100/Cr100規(guī)則型點陣多層膜結(jié)構(gòu)。在這種（Fe/Cr）n 結(jié)構(gòu)中，F(xiàn)e 為強鐵磁性金屬，Cr 為反鐵磁性金屬，n 為 Fe 和 Cr 的總層數(shù)。它是

4、采用 MBE 工藝將 Fe100/Cr100 生長在 GaAs 芯片上，其工藝條件是，保持 MBE 室內(nèi)剩余壓力為 6.710-9Pa，芯片溫度 20℃，淀積速率對于 Fe 為 0.06nm/s；對于 Cr 為 0.1nm/s。它們每層的厚度約（0.9～9）nm，通常為 30 層。為獲得上述淀積速率，還專門設(shè)計了坩堝蒸發(fā)器。經(jīng)實驗發(fā)現(xiàn)，當 Cr 的厚度小于（0.9～3）nm 時，它與 Fe 層之間偶合的一個反向鐵磁特性（AF）的磁滯回線

5、斜率逐漸增大。圖 1 顯示了 Fe 層為 3nm，Cr 層分別為 0.9nm、1.2nm 和1.8nm，磁感應強度 B 在±2T 范圍內(nèi)，熱力學溫度 T4.2K，n30、35、60 時，3 個不同樣本的特性。隨著 Cr 厚度的增加和總層數(shù)的降低，Δr/r 也升高，而且高斯磁場強度 B 越弱，Δr/r 越高，當 B≈2T 時，[Fe3nm/Cr0.9nm]60 膜的 Δr/r 可達 50 以上。實驗還發(fā)現(xiàn)，即使溫度升至室溫，B