• 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.

Проблема воспроизведения живого образа

Одна из важнейших сфер применения магнитной записи - различные аппараты записи и воспроизведения звука и изображения...

читать далее

Усложнение интегральных схем влечет значительный рост затрат на освоение производства с традиционной архитектурой...

читать далее

Биокомпьютеры

Можно ли представить компьютер размером с молекулу? А ведь существует он со времени зарождения жизни на Земле...

читать далее