巨磁电阻材料及其在电子元器件上的应用

黄晓辉

摘要 随着时代的发展和科技的进步，电子学所产生的作用越来越大，其与各学科的联系也逐渐紧密起来。因此也出现了许多相关的学科诸如超导电子学等。目前基于电子相关理论有产生了一个新的学科即磁电子学科。一九八八年法国多位学者第一次发现自旋极化输运过程相关的百分比占到五十以上的巨磁电阻（GM R）在Fe/Cr多层磁性超晶格内之后，使得整个学科又有了一个新的跨越性发展。而巨磁电阻的发现，在整个人类社会都有着极其重要的作用，无论是在电子相关技术领域还是物理学相关技术范围内，都产生着重要的影响。目前人类根据这样的原理，已经逐渐开始研发和设计相关概念的新兴电子设备器件，为整个世界的发展做出了重要贡献。

【关键词】巨磁电阻材料 电子元器件 应用

1 巨磁电阻材料概述

磁电阻效应实质上指的是某项物质在整个磁场作用范围下产生的电阻转化效应。这种现象是在一八七五年W.Thom-son首先发现的，其发现了基于铁磁多晶体的相关电阻效应。而后一九八八年法国大学物理系教授在Fe/Cr多层膜中发现了巨磁电阻效应。也就是物质经过磁场作用经过其受到的变化作用产生效应并进行转变的一种明显情况体现，他们采用了外延生长得方法将在GaAs （O01）本身上进行外延（001） Fe/（OOl）Cr超晶格，使得Fe，Cr两层的分别达到三纳米和零点九纳米，同时在4200温度和2T的磁场下能够得到相关变化磁电阻为负百分之五十，这样一个数值相对来说比人们所熟悉的FeNi合金各向异性磁电阻效应差不多达到大一个数量级，而且数值还不为正，各向属于同性，因此给与电磁剧组效应之名（GMR，GiantMagnetoresistance）来表示不同。在相关多层膜据此电阻研究的帮助和发展下，一九九二年，几位学者研究发现，Co/Cu颗粒膜中也有着GM R。后期随着时代和科技的发展，诸多相关方面都能发现GM R且随着相关技术的进步，GM R的效应率被发现的也越来越高。

GM R的研究为电子学发展提供了一个良好的环境。通过多年来的研究发展，如今的GM R相关研究已经逐渐被运用到了许多行业，而其中商业研究发展则最为迅速，甚至其转化速度和转化程度已经达到了一个巨大的规模，成为相关研究中转化效率最高且从基本研究极速专项商业应用研究的全球榜样。GM R材料在高密度读取磁头、传感器储存信息相关技术方面有着普遍应用，而且在世界上也越来越受到相关学者专家的关注。一九九五年，美国物理学会将据此电阻效应列为年度研究五项重点中的第一位，可见其研究的重要程度和被关注程度。

目前许多方面都在运用霍尔元件。而巨磁电阻材料的性价比在某些方面是要比霍尔元件高的，于是越来越多的产品开始逐渐使用巨磁电阻材料，而事实证明，运用GM R也确实能够得到更好的使用效果。而且随着科技的快速进步和知识的共享发展，GM R已经开始被各个行业以及各个方向上发展的相关单位开始研究使用，而通过GM R研制出来的相关产品和设备也越来越多，其使用价值也相对较高。

2 巨磁电阻材料在电子元器件上的实际运用

众所周知，电子元器件是组成整个相关电子装备设备的基础器件，元器件的实际使用性能会对整个机器设备产生一定的影响，而且据相关数据统计，许多电子设备故障的主要原因都是因为电子元器件发生了差池。而目前社会随着电子科学技术的迅速发展，相关产业器件和设备发展就越来越复杂，越来越庞大，而整个电子元器件的使用和被社会需求的程度也逐渐加大。如今的电子元器件几乎已经成为了相关机体的核心内容，其本身的运用性能对机体的使用性能会产生极其重要的影响。特别时在一些顶尖的科技水平发展线上，诸如航空航天以及各种军用机器设备，也正因如此，人们的进步和发展对电子元器件提出了更加严格的品质和使用性能要求，而巨磁电阻材料则对电子元器件拥有巨大的影响作用，其具体作用和应用影响可以分为以下几点：

2.1 高密度以及超高密度磁记录读磁头

利用以往的传统感应式磁头在进行信息记录时，其记录的信息量和磁感应相对来说比较微弱，因此很难满足实际使用需要。如果利用薄膜或者其余类型的感应也都会有相关的阻碍，一般普通的薄膜法AM R基本不会超过百分之六，灵敏度相对来说在0.4%/Oe，诸多不足和使用性能相对较低就使得在相关信息记录时应当采取高效的方法，而后来利用GM R多层膜研发出来得新型磁头则可以很好的进行记录，而这样的信息记录密度能够超越目前已知的所有光盘记录密度，实际使用性能最强。

2.2 巨磁电阻传感器

传统磁电阻传感器一般分为半导体和软磁合金，半导体的优点是相对线性度不错，MR也较大，但是需要磁场的力度很高，相对稳定性能也比较差;软磁合金则属于饱和场低，MR数值相对较低。

GMR元件具有巨大的GMR值和较大的磁场灵敏度等特点，用来替代传统磁电阻传感器，能够在很大程度上使得传感器的相关使用性能提高，不论是在分辨度还是灵敏度和准确性等方面都能够有所提高。运用GM R来进行磁性旋转编码器制作，不仅能在灵敏度和准确性等方面有所提高，还能拥有一定的使用耐久度，包括耐高温和耐环境及场地影响及腐蚀等情况，因此被广泛运用于汽车电子相关技术中，且发展运用十分可观。

3 结束语

GMR的发现时间虽然不长，但是其实际使用效果和使用性能在短时間内都得到了业界内相关学者和技术专家的认可，而且在其发展中使得许多方面都有了长足进步。巨磁电阻材料本身以及其在电子元器件上的应用将会随着时代的发展进步的更加迅速，而其所作的贡献也会越来越大。

参考文献

[1]詹文山，磁电子学

一门新型交叉学科[J].物理，1998，7 （27）： 436.

[2]姜宏伟，磁性金属多层膜中的巨磁电阻效应[J].物理，1997，9（26）： 562.

[3]都有为，纳米材料中的巨磁电阻效应[J].物理学进展，1997，2 （17）：181.

[4]温伟祥等.巨磁电阻效应薄膜研究进展及其应用[J].重庆师范学院学报，2000，4 （17）：81.