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1、实验实验 10.1 各向异性磁电阻测量各向异性磁电阻测量【摘要摘要】材料的磁电阻效应被应用的非常广泛，本次实验通过对磁性合金的各向异性磁电阻的测量，初步了解磁电阻的一些特性，同时掌握室温磁电阻的测量方法。【引言引言】材料的电阻率随着外加磁场的不同而改变的现象就是磁电阻效应。我们把磁场引起的电阻率变化写成，其中和（）（）（）分别表示在磁场 H 中和没有磁场时的电阻率。磁电阻的大小常表示为：（） = 100%其中 可以是或，电阻率的变化与磁场方向与导体中电流方向（）（）的夹角有关，即具有各向异性，称之为各向异性磁电阻（AMR） 。此后人们陆续发现了，MR 很大的巨磁电阻（GMR）效应和庞磁电阻（C
2、MR）效应，以及隧道结磁电阻（TMR）【关键词关键词】磁电阻 亥姆霍兹线圈 【正文正文】一、实验原理材料的磁电阻和其在磁场中的磁化方向有关，即磁阻值是其磁化方向与电流方向之间夹角的函数。外加磁场方向与电流方向的夹角不同，饱和磁化时电阻率不一样，通常取外磁场方向与电流方向平行和垂直两种情况测量 AMR。即有： （） （）若退磁状态下磁畴是各向同性分布的，畴壁散射变化对磁电阻的贡献较小，将之忽略，通常取：)2(3/10/av）（对于大多数材料故 （0）avavavavavavavav /2100AMR 定义为：00/0/ AMR如果，则说明该样品在退磁0 状态下有磁畴结构，即磁畴分布非完全各项同性
3、。图（1）是曾用作磁盘读出磁头和磁场传感器材料的 Ni81Fe19的磁电阻曲线，很明显 （） ，（） ，各向异性明显。图中的双峰是材料的磁滞引起的。图 2 是一些铁磁金属与合金薄膜的各向异性磁电阻曲线。二、实验仪器亥姆霍兹线圈、大功率恒流电源、大功率扫描电源、精密恒流源、数字万用表三、实验注意事项1、亥姆霍兹线圈中通的电流比较大，因而不能长时间让线圈工作在强电流下，以免烧毁线圈。2、实验结束时要将各个电源归零，关闭数字万用表。3、在记录过程中，在样品电压变化缓慢的区域，线圈电流可以变化的快一些，在样品电压变化快的区域，线圈电流要缓慢变化。四、实验数据处理实验中记录的实验数据见附录。磁场与样品电
4、流平行的情况：样品电流保持 5mA 不变，将得到的电压转换成电阻与线圈电流的关系如下图（磁场与电流垂直情况处理方法类似）：由图可得：R(0)=0.614；R=0.632；所以： MR= (0)(0) 100% = 2.9%2、磁场与样品电流垂直的情况如下图：由图可得：R(0)=0.6344；R=0.6264；所以： MR= (0)(0) 100% = 1.26%Rav=1/3(R+2R)=0.6223R(0)=1/2(R(0)+ R(0)=0.6242AMR = (0)= 0.9%五、实验讨论与实验思考题1、讨论实验误差，本次实验中有很多因素会导致实验有误差，首先温度会影响测量，测量过程中温度
5、是一直变化的，所以会导致测量得到的曲线不对称。另外，磁场是近似认为是均匀场，实际上不是，这也会造成误差。同时在放置样品是与磁场平行或垂直都是目测的，这样也有可能造成测量的结果有误差。2、实验思考题（1）测量 AMR 后计算出的是否相同，如不同说明什么问题？0和答：从上面计算结果上看可以认为是相同的，这表明该样品在退磁状态0和下磁畴的分布是各向同性的，如果不相同则说明退磁状态下磁畴的分布是各向异性的。（2）按前述步骤手动测量的磁电阻曲线与自动测量出的磁电阻曲线有何异同，为什么？答：手动测量时如实验结果中图示，磁电阻曲线不对称，这主要是由于测量的时间比较长，测量的环境（主要是周围的温度）变化所致，
6、手动测量时测量的周期比较长，环境变化比较大，如果改用自动测量，而且自动测量的周期比较短的话，那么就可以有效的减少环境变化对测量结果的影响，另外，手动测量时有一个好处就是，我们可以在电阻随磁场变化比较大的区域，让线圈电流变化的慢一些，突出这一区域的变化关系，而自动的却很难做到这点。（3）手动测量时如何更好的选择测量电流？答：当流过线圈的电流很大时，线圈发热的厉害，容易烧毁线圈，而磁电阻在磁场比较大时变化比较缓慢，故在手动测量时，我们在电流比较大的区域，电流变化的快一些，在电流比较小时，线圈发热不明显，我们可以慢慢测量，并且这一区域是磁电阻变化比较快的，所以在电流较小时，我们应适当减小线圈电流的变化步长，使得在这一区域测量的点多一些。（4）测量中如何减小热效应对测量的影响？答：减小测量的周期，测量周期越长，温差越大，对测量的影响就越大，我们可以改用自动测量的方法，这样可以省去读数记数的时间。采用降温的方法，有一种可行的方法就是用气冷，将样品和线圈置于风扇下，这样可以有效的减小前后温差（5）样品夹具采用的材料有何要求？答：首先要是绝缘材料，另外不能是铁磁或亚铁磁性的材料，最好选用抗磁材料，顺磁的也可以。【参考文献参考文献】近代物理实验 第二版 黄润生 沙振舜 唐涛 编 南京大学出版社
