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1、巨磁阻材料材料的电阻随着外加磁场的变化而变化的效应称为磁阻效应。许多金属以及复合氧化物都具有磁阻效应。一般材料的磁电阻随磁场的变化率很小，通常小于 1，而某些材料具有异常大的磁电阻，甚至高达百分之几十，这种材料称为巨磁阻材料。对于巨磁阻材料，导致磁阻变化因素的微小变化即可使材料的电阻值发生很大的变化，因此可以用来探测微弱的信息。1988 年，法国的 Baibich 等在(FeCr) a 多层膜中第一次观察到非常强烈的磁阻效应，磁场引起的电阻变化可达 70。比较起各向异性磁阻效应( 一般为 3一 5) ，这一数字十分巨大，因此被称为巨磁阻(Giant Magneto Resistance，GMR
2、)。图 617 所示为这种多层膜的结构及电阻变化率 ARR() 与磁场强度 H 的关系曲线。1994 年 7 月，美国 IBM 公司的科学家发明了一种高灵敏度的磁检测器，可以用来读取计算机磁盘中的高密度的数据。这种检测器是利用一种称为巨磁阻材料制作的。磁阻材料的特点是当它处于磁场中时，它的电阻就明显降低，即磁电阻率相当高，比传统的磁电阻材料高出几乎 20 倍。因此，当它通过记录数据的硬盘中的磁化层时，它的电阻升高或降低幅度很大。某些材料中的巨磁阻现象是 1983 年发现的，但至今才开始在计算机中得到初步应用。以往大多数计算机都是用一般的磁电阻材料制作读出磁头，读取硬盘上数据的原理是：当磁电阻材
3、料作成的磁头通过记录数据的硬盘磁化层时，就在感应线圈中感应出一个 dJ的电流。但记录在硬盘上的数据越密，代表每个数据的磁化面积就越小，因而它们产生的磁场也越小。这样就存在一个多小的磁场才能感应出一个可以检测出来的最小极限电流的问题。由于巨磁阻材料对磁场大小的变化极为敏感，极小的变化就能引起其电阻的升高或降低，这就使硬盘记录数据的密度几乎提高 20 倍。巨磁阻检测器中磁性材料是夹层结构，由磁性材料层和非磁性材料层组成。有些层中有 5。10 个原子的厚度。IBM 公司发明的巨磁阻检测器是由 100 埃厚的镍铁层和 25 埃厚的铜层及 22 埃厚的钴层组成的层状材料构成的，它可以读出记录密度非常高的
4、硬盘上的数据。具体说，即使每平方英寸上有 10 亿个信息单位，这种磁检测器也能准确地读取出来。研究表明，多层膜中产生巨磁阻效应需满足如下条件： 1)相邻磁层磁矩的相对取向能够在磁场下发生改变，即体系的磁化状态在磁场的作用下发生改变。2)每一层的厚度要远小于电子的平均自由程。3)自旋取向不同的两种电子在磁性原子上的散射概率差异很大。 另外，巨磁阻多层膜中，存在一种数值随非磁层厚度变化而周期性振荡的现象，这已成为多层膜系统中巨磁阻的特性。而且多层膜中饱和巨磁阻值强烈依赖于多层膜的具体结构，如磁层、非磁层的厚度和结构、周期数、缓冲层的成分及厚度等；此外，制膜的工艺条件，如基片温度、溅射功率和气压等对巨磁阻效应的影响都很大。
