巨磁阻效应.ppt

2007年物理诺贝尔奖看看你的计算机硬盘存储能力有多大，就知道他们的贡献有多大了。
司空见惯的笔记本电脑、MP3、U盘等消费品，居然都闪烁着耀眼的科学光芒。
诺贝尔奖并不总是代表着深奥的理论和艰涩的知识，它往往就在我们身边，在我们不曾留意的日常生活中。一、什么是巨磁阻效应?
二、它是怎样发现的?
三、产生这种效应的物理机制是什么?
四、在应用方面有哪些意义和前景?1.磁电阻效应通常以材料电阻的相对改变量来表示磁电阻的大小,即用△R/R(0)表示。
△R=R(B)-R(0)
对于传统的铁磁导体,如Fe、Co、Ni及其合金等,在大多数情况下,磁电阻效应很小(约3%或更低)2.巨磁阻效应（GMR）二、巨磁阻效应的发现过程20世纪70年代,固体物理学家应用纳米技术,能够制备出不同质地的强磁纳米膜和弱磁纳米膜。纳米级的薄膜,其厚度仅有数个原子层。1988年,法国巴黎大学的费尔教授所在的研究小组与德国尤利希研究中心的彼得-格林贝格尔的研究小组分别意外地发现了非常巨大的磁电阻效应。格林贝格尔的研究小组在最初的工作中只是研究了由铁、铬、铁三层材料组成的结构物质，实验结果显示电阻下降了1.5%。而费尔的研究小组则研究了由铁和铬组成的多层材料，使得电阻下降了50%。三、巨磁阻效应产生的机制1、电子电子有没有自旋？2、电子的自旋通常人们会把自旋理解为电子自身的转动，但这种图像是不成立的，理由可归纳如下：
1.迄今为止的实验，未发现电子有尺寸的下限，即电子是没有大小的；
2.如果把电子自旋考虑为刚体绕自身的转动的话，即假设自旋是某种经典的对应，我们解出的角动量量子数只能是整数，因此无法解释偶数条条纹；
3.如果把电子自旋设想为有限大小均匀分布电荷球围绕自身的转动的话，电荷球表面切线速度将超过光速，与相对论矛盾；英国物理学家N.F.Mott(诺贝尔奖获得者)指出:在磁性物质中,电子和磁性导体中原子的磁撞几率(自旋相关的散射)取决于电子自旋和磁性原子磁矩的相对取向,如果电子的自旋反平行于磁性导体的磁化方向,其散射就较强,这些电子的电阻将比平行自旋的电子的电阻来得大。左面和右面的材料结构相同，两侧是磁性材料薄膜层（红色），中间是非磁性材料薄膜层（蓝色）20世纪人类最伟大的成就是微电子工业的崛起,但从物理的观点来看,它仅仅是利用了电子具有电荷这一特性。
电子不仅具有电荷,同时又具有自旋！磁电子学所涉及的主要是与自旋相关的输运性质,自旋极化是磁输运的核心。
磁电子学是用磁场控制载流子自旋的运动。
半导体自旋电子学则研究如何利用半导体的载流子电荷与自旋这两个自由度,既用电场又用磁场来控制载流子
的输运。巨磁电阻效应发现的意义及应用GMR读出磁头在计算机信息存储中的应用盘片上涂有磁性物质，这些磁性物质是由无数的“磁畴”组成的，每个磁畴都有S/N两极，像一个小磁铁。磁畴1.感应磁头缺点2.磁致电阻磁头磁阻磁头采用多层膜结构。3、巨磁电阻磁头巨磁阻磁头的核心部分是四层膜：自由膜、非磁性膜、引线膜和反铁磁膜。自由膜的作用是对盘片上的磁记录信息作响应。
通过检测电阻的变化就可以得到反映磁记录位的磁场方向和磁通强度的函数不久的将来，我们将会用上使用“隧道磁致电阻”效应的硬盘，而早在93年，比巨磁阻效应更强的“庞大磁致电阻”效应就已经被发现了，其磁阻变化率大于99%。所以说，在可以预见的未来，硬盘的存储密度仍然会保持飞速的增长，其应用的物理效应也会越来越微观，越来越复杂。GMR在随机存储(MRAM)中的应用巨磁电阻传感器的应用谢谢