巨磁电阻材料的性质和应用研究现状【共56张课件】.pptVIP

TMR效应的定性解释是:在隧道结中,磁场克服两铁磁层的矫顽力就可使它们的磁化方向转到磁场方向而趋于一致,这时隧道电阻为最小值;如将磁场减少至负,矫顽力小的铁磁层的磁化方向首先反转,两铁磁层的磁场方向相反,隧道电阻为极大值。隧道结中铁磁层磁化平行与反平行时电子隧穿情况示意图隧道结的优点TMR效应具有很高的磁场灵敏度隧道结中两铁磁层间不存在层间耦合，隧道结的饱和磁场很低，只需要一个很小磁场就可以实现两铁磁层从平行到反平行的转变。隧道结的电阻可调且范围宽与多层膜巨磁电阻相比，隧道结具有很高的电阻，其电阻可以通过调整绝缘层厚度在很宽的范围内改变，有利于和外电路实现匹配。进入时间短隧道巨磁电阻需要的是小电流、低电压信号。三、巨磁电阻的应用1、SV-GMR(spinvalve)磁头和传感器2、巨磁电阻随机存取存储器3、其他方面的应用SV-GMR磁头和传感器磁头：硬盘中对盘片进行读写工作的工具用线圈缠绕在磁芯上制成的磁头通过感应旋转的盘片上磁场的变化来读取数据；通过改变盘片上的磁场来写入数据磁头悬浮在高速转动的盘片上方，而不与盘片直接接触在这种背景下，汽车业界急需一种能解决以上矛盾且成本低廉、容易实现产业化的传感器。自1995年以来，费尔还一直担任法国国家科研中心与法国泰雷兹集团组建的联合物理实验室科学主管。而当导电电子自旋方向与局域磁矩平行时，则受到的散射就弱的多，电阻较小。巨磁电阻效应在随机存储器(MRAM)中的应用费尔于2004年当选法国科学院院士。磁头：硬盘中对盘片进行读写工作的工具显然对自旋向上的传导电子只能在s带被散射，散射较弱，而对自旋向下的电子除s带外，3d↓带亦可被散射，散射强，平均自由路径短，因此从态密度理论出发，在上述情况下，当传导电子自旋平行于局域磁化矢量时，具有低电阻特性，反平行时为高电阻态。已发现具有GMR效应的材料主要有多层膜、自旋阀、纳米颗粒膜、磁性隧道结、非连续多层膜、氧化物陶瓷、熔淬薄带等。上层磁化方向与下层平行，电阻就会减小隧道结的电阻可调且范围宽由于钉扎层的磁矩与自由磁层的磁矩之间的夹角发生变化会导致SV-GMR元件的电阻值改变，进而使读出电流发生变化例如，在Ni/Cu和NiFe/Cu自旋阀结构中，界面原子磁矩因界面原子互扩散而减少并变得杂乱无章，从而导致GMR的显著降低。GMR效应的耦合器件优点：TMR效应的定性解释是:在隧道结中,磁场克服两铁磁层的矫顽力就可使它们的磁化方向转到磁场方向而趋于一致,这时隧道电阻为最小值;如将磁场减少至负,矫顽力小的铁磁层的磁化方向首先反转,两铁磁层的磁场方向相反,隧道电阻为极大值。器件尺寸小：2个通道可以封装为MSOP一8局部磁化单元载磁体写线圈SNI局部磁化单元写线圈SN铁芯磁通磁层写入“0”写入“1”I磁记录原理(写入)*磁记录原理（读出）N读线圈S读线圈SN铁芯磁通磁层运动方向运动方向ssttffee读出“0”读出“1”*当硬盘体积不断变小，容量却不断变大时，势必要求磁盘上每一个被划分出来的独立区域越来越小，这些区域所记录的磁信号也就越来越弱。借助“巨磁电阻”效应，人们才得以制造出更加灵敏的数据读出头，使越来越弱的磁信号依然能够被清晰读出，并且转换成清晰的电流变化硬盘的发展1956IBM的科学家ReynoldJohnson推出的第一个硬盘配备了50个直径约61厘米的铝合金盘片，由于磁头灵敏度不理想，存储容量十分有限，只能存储4.4兆数据硬盘之父第一个硬盘50个盘片硬盘的发展1994IBM的科学家StuartParkin首次在HDD中使用了GMR效应的自旋阀(spinvalve简称GMRSV)结构的读出磁头,取得了每平方英寸10亿位(1Gb/inch2)的HDD面密度世界纪录体积变小，容量变大StuartParkin硬盘的发展1997年，IBM生产出第一个应用“巨磁电阻”技术的硬盘。并很快引发了硬盘的“大容量、小型化”革命2000年希捷硬盘巨磁电阻硬盘硬盘的发展2001年，美国苹果公司推出第一代硬盘式音乐播放器，轰动全球今天，苹果公司的新一代iPod播放器容量高达160(8GB和16GB)，不管是用来听音乐还是看电影，存储空间都不是问题大家都说好！硬盘的发展目前市场上销售的最大容量硬盘是4TB硬盘密度随时间的增长硬盘每英寸的面密度目录一、磁电阻及巨磁电阻简介二、GRM材料的要求及种类三、巨磁电阻的应用四、展望一、磁电阻及巨磁电阻简介许多导体材料的电阻是受外加磁场影响的