• Главная
  • rss-лента сайта solo-project.com


Многослойные магниторезистивные материалы

В последнее время существенно возрос интерес к исследованию и разработке тонкопленочных преобразователей, принцип действия которых основан на магниторезистивном эффекте. Обнаруженный сравнительно давно магниторезистивный эффект заключается в изменении электрического сопротивления вещества под действием магнитного поля. Для количественного описания магниторезистивного эффекта обычно используется выражение, определяющее относительное изменение удельного электрического сопротивления р в магнитном поле, называемое относительным магнетосопротивлением.



где р(Н) и р(0) - удельное электрическое сопротивление соответственно в магнитном поле и без него.

Долгое время исследование магнетосопротивления различных материалов носило теоретический и в большей степени познавательный характер. Сегодня такое исследование представляет не только теоретический, но и практический интерес, так как магниторезистивные элементы широко применяются в тонкопленочных преобразователях различного назначения.

Магнетосопротивление имеет квантово-механическую природу и не объясняется на основании классической электронной теории. Для большинства немагнитных металлов оно сравнительно мало и обнаруживается только в довольно сильных магнитных полях. В относительно слабых магнитных полях магниторезистивный эффект проявляется в основном в ферромагнитных материалах.

В соответствии с квантово-механическим представлением магнетосопротивление обусловливается спин-спиновым и спин-орбитальным взаимодействием посредством обменной связи между электронами. Относительное магнетосопротивление для некоторых ферромагнитных материалов составляет не более 6%. Как показали результаты исследований последних десятилетий, для многих материалов с многослойной и гранулированной структурами относительное магнетосопротивление достигает десятков процентов. В этой связи магнетосопротивление таких материалов часто называют гигантским, а сам эффект — гигантским магниторезистивным эффектом.

Гигантский магниторезистивный эффект впервые был обнаружен в 1988 г. в многослойном материале, состоящем из чередующихся тонких слоев железа и хрома, т.е. в многослойных пленках Fe/Cr. Относительное магнетосопротивление этого материала составило примерно 50 %.

Как показал анализ, в многослойных пленках проявляется антиферромагнитное взаимодействие между слоями железа, разделенными магнитными хромовыми прослойками. При таком взаимодействии направления векторов намагниченности в магнитных слоях антипараллельны. Во внешнем магнитном поле, ориентированном в плоскости многослойной пленки, антиферромагнитное состояние переходит в ферромагнитное и при достижении насыщения магниторезистивного эффекта магнитные моменты ориентируются параллельно. Электрическое сопротивление многослойной пленки при параллельной ориентации магнитных моментов меньше, чем при антипараллельной. Такая зависимость электрического сопротивления от ориентации намагниченности лежит в основе феноменологического описания природы гигантского магниторезистивного эффекта многослойных пленок.

Мультимедийная среда

В 90-е годы XX в. на базе персональных компьютеров созданы мультимедийные системы. Мультимедиа - это объединение нескольких...

читать далее

Понятие литографии

Современная технология интегральных схем включает следующие операции. Вначале верхний слой кремниевой пластины...

читать далее

Попытки создания квантового компьютера

Основные проблемы создания квантового компьютера вытекают из его природы: чтобы решить какую-либо задачу, необходимо...

читать далее