磁性多層膜巨磁電阻效應理論

摘 要:簡要概述了磁性多層膜結構巨磁電阻效應的現有主要理論。對唯像理論、Boltzmann輸運方程理論和量子理論的相關工作進行了總結評述。

關鍵詞:磁性多層膜材料巨磁電阻效應理論

中圖分類號:O48文獻標識碼:A文章編號:1674-098X(2011)09(b)-0092-02

巨磁電阻(GMR)材料的電阻可對外磁場產生巨幅響應，在信息存儲等領域具有十分重要的應用前景。自20世紀80年代在(Fe/Cr)N多層膜中發現起，GMR研究便倍受關注，連續膜、顆粒膜等高GMR磁性多層膜結構材料及GMR磁場傳感器等器件不斷涌現。同時巨磁電阻效應理論的研究也取得了長足發展，唯像理論、半經典理論和量子理論均相繼構建，使多層膜結構材料GMR的眾多問題得以分析，為GMR多層膜材料設計提供了理論基礎。本文概要介紹以上理論。

1 唯像基本理論

多層膜結構材料GMR唯像基本理論是后續高級理論的物理基礎，在GMR研究中居于十分重要的地位。該理論基于二流體模型提出，認為多層膜磁層內電子分為自旋向上和自旋向下兩類，相鄰磁層內磁矩反平行排列。磁矩對反方向自旋電子的散射作用強于同方向自旋電子，無外場作用時多層膜內電子不能連續穿越兩個磁層，體系呈高電阻;外場作用下，體系內磁矩趨向外場方向，導致體系內自旋方向與外場方向相同的電子可以穿越整個體系，引起體系電阻劇烈下降。該理論要求相鄰磁層成反鐵磁耦合、單一磁層厚度必須遠小于傳導電子的平均自由程，同時磁性原子對不同自旋方向電子的散射率必須相差很大。……