巨磁电阻结构组成特点_巨磁电阻的应用
什么是巨磁精密电阻
巨磁阻效应（Giant Magnetoresistance，缩写：GMR）是一种量子力学和凝聚体物理学现象，磁阻效应的一种，可以在磁性材料和非磁性材料相间的薄膜层（几个纳米厚）结构中观察到。2007年诺贝尔物理学奖被授予发现巨磁阻效应（GMR）的彼得·格林贝格和艾尔伯·费尔。巨磁精密电阻就是精密电阻值对磁场变化巨敏感的一种精密电阻材料。
巨磁精密电阻现象
物质在一定磁场下精密电阻改变的现象，称为“磁阻效应”，磁性金属和合金材料一般都有这种磁精密电阻现象，通常情况下，物质的精密电阻率在磁场中仅产生轻微的减小；在某种条件下，精密电阻率减小的幅度相当大，比通常磁性金属与合金材料的磁精密电阻值约高10余倍，称为“巨磁阻效应”（GMR）；而在很强的磁场中某些绝缘体会突然变为导体，称为“超巨磁阻效应”（CMR）。
如右图所示，左面和右面的材料结构相同，两侧是磁性材料薄膜层（蓝色），中间是非磁性材料薄膜层（橘色）。
左面的结构中，两层磁性材料的磁化方向相同。
当一束自旋方向与磁性材料磁化方向都相同的电子通过时，电子较容易通过两层磁性材料，都呈现小精密电阻。
当一束自旋方向与磁性材料磁化方向都相反的电子通过时，电子较难通过两层磁性材料，都呈现大精密电阻。这是因为电子的自旋方向与材料的磁化方向相反，产生散射，通过的电子数减少，从而使得电流减小。
右面的结构中，两层磁性材料的磁化方向相反。
当一束自旋方向与第一层磁性材料磁化方向相同的电子通过时，电子较容易通过，呈现小精密电阻；但较难通过第二层磁化方向与电子自旋方向相反的磁性材料，呈现大精密电阻。
当一束自旋方向与第一层磁性材料磁化方向相反的电子通过时，电子较难通过，呈现大精密电阻；但较容易通过第二层磁化方向与电子自旋方向相同的磁性材料，呈现小精密电阻。
巨磁精密电阻结构组成特点
1、巨磁精密电阻效应来自于载流电子的不同自旋状态与磁场的作用不同，因而导致精密电阻值的变化。
2、如图所示，多层GMR 结构中，无外磁场时，上下两层铁磁膜的磁矩是反平行耦合的。在足够强的外磁场作用下，铁磁膜的磁矩方向都与外磁场方向一致，外磁场使两层铁磁膜从反平行耦合变成了平行耦合。
巨磁精密电阻的应用
巨磁阻效应在高密度读出磁头、磁存储元件上有着广泛的应用。随着技术的发展，当存储数据的磁区越来越小，存储数据密度越来越大，这对读写磁头提出更高的要求。巨磁阻物质中电流的增大与减小，可以定义为逻辑信号的0与1，进而实现对磁性存储装置的读取。巨磁阻物质可以将用磁性方法存储的数据，以不同大小的电流输出，并且即使磁场很小，也能输出足够的电流变化，以便识别数据，从而大幅度提高了数据存储的密度。
巨磁阻效应被成功地运用在硬盘生产上。1994年，IBM公司研制成功了巨磁精密电阻效应的读出磁头，将磁盘记录密度提高了17倍，从而使得磁盘在与光盘的竞争中重新回到领先地位。目前，巨磁阻技术已经成为几乎所有计算机、数码相机和MP3播放器等的标准技术。
利用巨磁精密电阻物质在不同的磁化状态下具有不同精密电阻值的特点，还可以制成磁性随机存储器（MRAM），其优点是在不通电的情况下可以继续保留存储的数据。
除此之外，巨磁阻效应还应用于微弱磁场探测器。