磁阻效应

维基百科,自由的百科全书
跳转至: 导航搜索

磁阻效應(Magnetoresistance Effect, MR)是指材料之電阻隨著外加磁場的變化而改變的效應,其物理量的定義,是在有無磁場下的電阻差除上原先電阻,用以代表電阻變化率。

歷史[编辑]

磁阻效應最初於1856年由威廉·汤姆森,即後來的开尔文爵士發現,但是在一般材料中,電阻的變化通常小於5%,這樣的效應後來被稱為「常磁阻」(ordinary magnetoresistance, OMR)。

各種磁阻效應[编辑]

  1. 常磁阻(Ordinary Magnetoresistance, OMR)
    對所有非磁性金屬而言,由於在磁場中受到洛伦兹力的影響,傳導電子在行進中會偏折,使得路徑變成沿曲線前進,如此將使電子行進路徑長度增加,使電子碰撞機率增大,進而增加材料的電阻。
  2. 巨磁阻(Giant Magnetoresistance, GMR)
    巨磁阻效應存在於鐵磁性(如:Fe, Co, Ni)/非鐵磁性(如:Cr, Cu, Ag, Au)的多層膜系統,由於非磁性層的磁交換作用會改變磁性層的傳導電子行為,使得電子產生程度不同的磁散射而造成較大的電阻,其電阻變化較常磁阻大上許多,故被稱為「巨磁阻」。1988年由法國物理学家阿爾貝·費爾與德國物理学家彼得·格林貝格分別發現的巨磁阻效應,也被視為是自旋電子學的濫觴。
  3. 超巨磁阻(Colossal Magnetoresistance, CMR)
    超巨磁阻效應存在於具有鈣鈦礦(Perovskite)ABO3的陶瓷氧化物中。其磁阻變化隨著外加磁場變化而有數個數量級的變化。其產生的機制與巨磁阻效應(GMR)不同,而且往往大上許多,所以被稱為「超巨磁阻」。
  4. 異向磁阻(Anisotropic magnetoresistance, AMR)
    有些材料中磁阻的變化,與磁場和電流間夾角有關,稱為異向性磁阻效應。此原因是與材料中s軌域電子與d軌域電子散射的各向異性有關。
  5. 穿隧磁阻效應(Tunnel Magnetoresistance, TMR)穿隧磁阻效應是指在鐵磁-絕緣體薄膜(約1奈米)-鐵磁材料中,其穿隧電阻大小隨兩邊鐵磁材料相對方向變化的效應。此效應首先於1975年由Michel Julliere在鐵磁材料(Fe)與絕緣體材料(Ge)發現;室溫穿隧磁阻效應則於1995年,由Terunobu Miyazaki與Moodera分別發現。此效應更是磁性隨機存取記憶體(magnetic random access memory, MRAM)與硬碟中的磁性讀寫頭(read sensors)的科學基礎。