巨磁电阻效应
——GMR模拟传感器的磁电转换特性测量
【实验目的】1掌握GMR效应的定义；2了解GMR效应的原理；3熟悉GMR模拟传感器的构成；4测量GMR磁阻特性曲线。【实验仪器】ZKYJCZ巨磁电阻效应及应用实验仪、基本特性组件、导线【实验原理】一、巨磁电阻效应定义及发展过程1、定义2007年10月，科学界的最高盛典瑞典皇家科学院颁发的诺贝尔奖揭晓了。本年度，法国科学家阿尔贝费尔AlbertFert和德国科学家彼得格林贝格尔PeterGru
berg因分别独立发现巨磁阻效应而共同获得2007年诺贝尔物理学奖。瑞典皇家科学院在评价这项成就时表示，今年的诺贝尔物理学奖主要奖励“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”。巨磁阻到底是什么？诺贝尔评委会主席佩尔卡尔松用比较通俗的语言解答了这个问题。他用两张图片的对比说明了巨磁阻的重大意义：一台1954年体积占满整间屋子的电脑，和一个如今非常普通、手掌般大小的硬盘。正因为有了这两位科学家的发现，单位面积介质存储的信息量才得以大幅度提升。目前，根据该效应开发的小型大容量硬盘已得到了广泛的应用。“巨磁电阻”效应（GMR，Gia
tMag
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ce是指磁性材料的电阻率在有外磁场作用时较之无外磁场作用时存在巨大变化的现象。也就是说，非常弱小的磁性变化就能导致巨大电阻变化的特殊效应，变化的幅度比通常磁性金属与合金材料的磁电阻数值高10余倍。2、发展过程人们早就知道过渡金属铁、钴、镍能够出现铁磁性有序状态。量子力学出现后，德国科学家海森伯WHeise
berg明确提出铁磁性有序状态源于铁磁性原子磁矩之间的量子力学交换作用，这个交换作用是短程的，称为直接交换作用。后来发现很多的过渡金属和稀土金属的化合物具有反铁磁或亚铁磁有序状态，化合物中的氧离子或其他非金属离子作为中介，将最近的磁性原子的磁矩耦合起来，这是间接交换作用。直接交换作用的特征长度为0103
m，间接交换作用可以长达1
m以上。1
m已经是实验室中人工微结构材料可以实现的尺度，所以1970年之后，科学家就探索人工微结构
图1（FeCr）
多层膜的GMR效应特性曲线
中的磁性交换作用。1988年法国的MNBaibich等人在美国物理学会主办的PhysicalReviewLetters上发表了有关FeCr巨磁电阻效应的著名论文，首次报告了采用分子外延生长工艺（MBE）制成
fFe100Cr100规则型点阵多层膜结构。在这种（FeCr）
结构中，Fe为强铁磁性金属，Cr为反铁磁性金属，
为Fe和Crr