晶界和畴界磁电阻效应的理论研究文献综述
2020-07-01 08:07
”这是一个最好的时代也是一个最坏的时代”,身处在现在这样一个信息时代,信息量以及信息处理和传播速度的飞速增长,促使着人们不断地探索发掘更新的功能材料,以适应高密度信息存储和快速读写的需要,在此背景下,磁电阻的研究应运而生并蓬勃发展。
外磁场的作用下材料电阻发生变化的现象即为磁电阻(MR)效应[1]。
表征MR效应大小的物理量为MR比,其定义为: 其中 为磁电阻系数, 磁场为H时的电阻(率), 为磁场为0时的电阻(率)。
根据MR效应的起源机制,MR效应可分为两类即正常MR效应(OMR)和反常MR效应。
其中,OMR效应存在于所有的磁性和非磁性材料中,它来源于磁场对载流子的Lorentz力的作用,导致其产生回旋运动,使电子碰撞几率增加,从而电阻上升。
因此OMR电阻率总是随外磁场增加而增加,且温度越低磁阻越大。
而反常MR则是铁磁体所特有的现象,目前大致有与技术磁化有关的各向异性磁电阻(AMR),磁性多层膜和颗粒膜中特有的巨磁电阻(GMR),掺杂稀土氧化物的庞磁电阻(CMR)以及隧穿磁电阻(TMR)等。
自1971年,Hnut提出可以利用铁磁金属的AMR效应来制作磁盘系统的读出磁头起,关于磁电阻效应的研究热潮就从未减退过。
1988年,Baibich等人从Fe、Cr交替沉积形成的多层膜(Fe/Cr)N(N为周期数)中发现超过50%的MR比,从而发现GMR效应,更是将这一研究推向了一个新的高度。
即便如此,从应用角度来说由于这些磁电阻只有在较高的磁场下才能显示出MR效应,且大部分材料在室温区表现出的性能并不是太好,上世纪90年代初采用的坡莫合金薄膜的AMR效应,室温MR值仅有2.5%左右,所以发展以这类材料为基础的磁电子学器件依旧面临很大的困难。
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