巨磁电阻效应giant magnetoresistance effect

　　材料表现出反常高磁电阻的效应。材料的电阻在磁场中的变化部分称为磁电阻[全称磁致电阻（ＭＲ）]。常用ＭＲ＝（ρＨ－ρ０）／ρ０表示其大小，ρＨ和ρ０分别表示磁场为Ｈ和零时材料的电阻率。该效应是开尔文在１８５７年测量磁场作用下Ｆｅ和Ｎｉ的电阻是发现的。对非磁性材料MR有很小的正值，只有10-5%。这是因运动电子受洛伦磁力作用而产生的附加电阻，一般于H2成正比。对大块铁磁性材料，如铁镍合金为3%-5%。MR的正负由电流和磁场的向对方向决定，平行时为正，垂直时为负。这种现象称为各向异性磁电阻。

　　与技术磁化和磁畴结构有关1988年在测量Co/Cu和 Fe/Cr多层膜的磁电阻时，发现当电流和磁场在同一平面时MR值达40%-80%，因而称为巨磁电阻效应，而且是负值和各相同性的。同样在Co/Ag多层膜中发现，电流垂直膜面时也具有较大的磁电阻。多层膜中各相邻磁性层的磁矩的相互取向，即磁层之间的耦合形式随非磁性中介层的厚度而变化，可为铁磁或反铁磁形式（如Cu和Au厚为1纳米、2纳米时 为反铁磁耦合，厚为1.5纳米、2.5纳米时为铁磁耦合）。因而磁电阻值只有在反铁磁耦合状态下才有高值，但所需的磁化场较大，很难实用。

　　1992年人们利用两种矫顽力差别大的材料制成三明治型磁性膜，其中一层矫顽力较大（如Co层），另一层则很小（如FeNi合金层），因而可控制其磁矩的相互取向，并在磁场较低情况时获得较大的磁电阻效应，称为自旋阀膜巨磁电阻。现矫顽力大的磁层已用磁钉扎层和软磁膜组成的膜替代（如NiMn/FeNi组合膜），它具有磁化场低和灵敏度高的优点，现已广泛用于磁敏感器件和磁电阻磁头材料。

　　用绝缘体或半导体做非磁层的三明治膜称磁性隧道结膜，同样具有巨磁电阻效应和磁化场很低的特性，有较大的使用前景。

　　巨磁电阻的起源是自旋相关散射。

　　1993年在稀土钙钛矿结构氧化物中发现磁电阻值非常大，如对La2/3Sr1/3MnO3薄膜，在居里温度附近得MR接近100%。但磁化场高达10特，经过努力现已降到0.1特，可得MR≥50%，但仍未能达到实用要求。