GMR,GMR的原理，GMR巨巨磁阻效應(yīng)，巨磁阻磁頭GMR磁頭與MR磁頭的區(qū)別，基于GMR效應(yīng)的新型生物傳感器研究
巨磁阻前3個層控制著磁頭的電阻.在栓層中,磁場強(qiáng)度是固定的,并且磁場方向被相臨的交換層所保持.而且自由層的磁場強(qiáng)度和方向則是隨著轉(zhuǎn)到磁頭下面的磁盤表面的微小磁化區(qū)所改變的,這種磁場強(qiáng)度和方向的變化導(dǎo)致明顯的磁頭電阻變化,在一個固定的信號電壓下面,就可以拾取供硬盤電路處理的信號。
巨磁阻磁頭GMR磁頭與MR磁頭一樣,是利用特殊材料的電阻值隨磁場變化的原理來讀取盤片上的數(shù)據(jù),但是GMR磁頭使用了磁阻效應(yīng)更好的材料和多層薄膜結(jié)構(gòu),比MR磁頭更為敏感,相同的磁場變化能引起更大的電阻值變化,從而可以實(shí)現(xiàn)更高的存儲密度,現(xiàn)有的MR磁頭能夠達(dá)到的盤片密度為3Gbit-5Gbit/in2(千兆位每平方英寸),而GMR磁頭可以達(dá)到10Gbit-40Gbit/in2以上.目前GMR磁頭已經(jīng)處于成熟推廣期,在今后它將會逐步取代MR磁頭,成為最流行的磁頭技術(shù)。
1988年,費(fèi)爾和格林貝格爾就各自獨(dú)立發(fā)現(xiàn)了這一特殊現(xiàn)象:非常弱小的磁性變化就能導(dǎo)致磁性材料發(fā)生非常顯著的電阻變化.那時,法國的費(fèi)爾在鐵、鉻相間的多層膜電阻中發(fā)現(xiàn),微弱的磁場變化可以導(dǎo)致電阻大小的急劇變化,其變化的幅度比通常高十幾倍,他把這種效應(yīng)命名為巨磁阻效應(yīng)(Giant Magneto-Resistive,GMR).有趣的是,就在此前3個月,德國優(yōu)利希研究中心格林貝格爾教授領(lǐng)導(dǎo)的研究小組在具有層間反平行磁化的鐵、鉻、鐵三層膜結(jié)構(gòu)中也發(fā)現(xiàn)了完全同樣的現(xiàn)象。
巨磁阻效應(yīng),是指磁性材料的電阻率在有外磁場作用時較之無外磁場作用時存在巨大變化的現(xiàn)象.巨磁阻是一種量子力學(xué)效應(yīng),它產(chǎn)生于層狀的磁性薄膜結(jié)構(gòu).這種結(jié)構(gòu)是由鐵磁材料和非鐵磁材料薄層交替疊合而成.當(dāng)鐵磁層的磁矩相互平行時,載流子與自旋有關(guān)的散射最小,材料有最小的電阻.當(dāng)鐵磁層的磁矩為反平行時,與自旋有關(guān)的散射最強(qiáng),材料的電阻最大.上下兩層為鐵磁材料,中間夾層是非鐵磁材料.鐵磁材料磁矩的方向是由加到材料的外磁場控制的,因而較小的磁場也可以得到較大電阻變化的材料。
