大物實(shí)驗(yàn)報(bào)告-巨磁電阻

實(shí)驗(yàn) 巨磁電阻效應(yīng)及其應(yīng)和稀土金屬的化合物具有反鐵磁(或亞鐵磁)有序狀態(tài)，相關(guān)理論這些狀態(tài)源于鐵磁性原作用可以長(zhǎng)達(dá)1nm以上.1nm已經(jīng)是中人工微結(jié)構(gòu)材料可以實(shí)現(xiàn)的尺度，所以，科學(xué)家們開始了探索人工微結(jié)構(gòu)中的磁換作用.1986年德國(guó)物理學(xué)家(PeterGrunberg)采用分子束外延(MBE)方法磁層磁矩是反平行的，這個(gè)新現(xiàn)象成為巨磁電阻(Giantmagneto 1988年法國(guó)物理學(xué)家(AlbertFert)的研究小組將鐵、鉻薄膜交替制成幾十個(gè)周提高幾百倍，從幾百M(fèi)bit，提高到幾百Gbit甚至上千Gbit.和因【實(shí)驗(yàn)?zāi)康牧私舛鄬幽MR效應(yīng)的原理測(cè)量GMR的磁阻特性【實(shí)驗(yàn)儀器巨磁電阻效應(yīng)及應(yīng)用實(shí)驗(yàn)儀，基本特性組件，電流測(cè)量組件【實(shí)驗(yàn)原理GMR根據(jù)導(dǎo)電的微觀機(jī)理，金屬中電子在導(dǎo)電時(shí)并不是沿電場(chǎng)直線前進(jìn)，而是不斷與處格位置的原子實(shí)產(chǎn)生碰撞（又稱散射每次散射后電子都會(huì)改變運(yùn)動(dòng)方向，總的運(yùn)動(dòng)是場(chǎng)對(duì)電子的定向加速和隨機(jī)散射運(yùn)動(dòng)的疊加.電子在兩次散射之間運(yùn)動(dòng)的平均路程稱為平均程，電子散射幾率越小，平均 程就越長(zhǎng)，電阻率就低.歐姆定律=S應(yīng)用于宏觀材料時(shí)，通常忽略邊界效應(yīng)，把電阻率視為常數(shù).當(dāng)材料的幾何尺度小到納米量級(jí)，只有平行耦合

38-1GMR

R544444444 B 圖38- 磁阻特性曲場(chǎng)改變.層使用軟鐵磁材料，它的磁化方向易于隨外磁場(chǎng)轉(zhuǎn)動(dòng).這樣，很弱的外磁場(chǎng)就會(huì)GMR磁阻特性測(cè)將GMR置于螺線管磁場(chǎng)中，如圖38-3 恒定電壓.GMR鐵磁膜初始磁化方向垂

螺線 小磁感應(yīng)強(qiáng)度，記錄磁阻電流并計(jì)算磁阻.

圖38-3GMR模擬傳感器結(jié)構(gòu)及電流測(cè)R3 RR3 輸出 +輸 輸入(a)幾何結(jié)構(gòu)圖 (b)電路連接圖 此，將處在電橋?qū)俏恢玫膬蓚€(gè)電阻R3、R4覆蓋一層高磁導(dǎo)率的材料如坡，以外磁場(chǎng)對(duì)它們的影響；將電阻R1、R2直接面對(duì)外磁場(chǎng)使其阻值隨外磁場(chǎng)變化而改變；層同時(shí)設(shè)計(jì)為磁通器，它的高磁導(dǎo)率將磁感應(yīng)線在R1、R2電阻所在的空間，進(jìn)一步提高了R1、R2的磁靈敏度，如圖38-4(a)所示.設(shè)橋式電路對(duì)應(yīng)端的輸入電壓為UIN，另一對(duì)應(yīng)端輸出電壓為UOUT，無(wú)外磁場(chǎng)時(shí)四個(gè)GMR的阻值均為R，當(dāng)外磁場(chǎng)改變時(shí)電阻R1、R2的阻值在U

UIN(2R

(38-由上式可以得到GMR模擬傳感器的磁電轉(zhuǎn)換特性，從而對(duì)有關(guān)物理量進(jìn)量.另外，ARARVV理類似于電子電路中的直流偏置【實(shí)驗(yàn)內(nèi)容

圖38-5GMR磁阻特性測(cè)GMR模擬傳感器置于螺線管內(nèi)中心位置，功能切換按鈕切換為“巨磁阻測(cè)量打開電源，調(diào)節(jié)“恒流調(diào)節(jié)”旋鈕，使螺線管電流逐步從100mA0-100mA0（負(fù)值電流可由交換電流源輸出接線的極性獲得，記錄一系列A2與相應(yīng)的A1表讀數(shù)二用GMR模擬傳感器測(cè)量電流逐步調(diào)節(jié)電流，由0200mA0，記錄此過(guò)程中一系列A和相應(yīng)V表的讀數(shù)將偏置磁體轉(zhuǎn)到接近GMR模擬傳感器位置，即強(qiáng)磁偏置狀態(tài)，使電壓表讀數(shù)為最大反向逐步調(diào)節(jié)電流，由0200mA0，記錄此過(guò)程中一系列A和相應(yīng)V表的讀數(shù)【數(shù)據(jù)處理以磁感應(yīng)強(qiáng)度B為橫坐標(biāo)，電阻R為縱坐標(biāo)作磁阻特性曲線（B=以電流表的讀數(shù)I為橫坐標(biāo)，電壓表的讀數(shù)U為縱坐標(biāo)作圖，并比較不同磁偏置量靈敏度【思考題【參考資料 ，都有為.巨磁電阻效應(yīng)的原理及其應(yīng)用[J].自然雜志,2007,29(6):