磁阻效应

✍ dations ◷ 2025-07-16 05:33:50 #磁阻效应
磁阻效应(英语:Magnetoresistance,简称MR)是指材料之电阻随着外加磁场的变化而改变的效应,其物理量的定义,是在有无磁场下的电阻差除上原先电阻,用以代表电阻变化率。有多种可以称为磁阻的效应:一些发生在大量非磁性金属和半导体中,例如几何磁阻,Shubnikov de Haas振荡或金属中常见的正磁阻 。其他的效应发生在磁性金属中,例如铁磁体中的负磁阻或各向异性磁阻(AMR)。磁阻效应最初于1856年由威廉·汤姆森,即后来的开尔文勋爵发现,但是在一般材料中,电阻的变化通常小于5%,这样的效应后来被称为“常磁阻”(ordinary magnetoresistance, OMR)。他尝试了铁片,发现当电流与磁力方向相同时,电阻增加,当电流与磁力成90°时,电阻降低。然后他用镍做了同样的实验,发现它以同样的方式受到影响,但效果更大。这种效应被称为各向异性磁阻(AMR)。在2007年,阿尔贝·费尔(Albert Fert)和彼得·格林贝格(Peter Grünberg)共同获得诺贝尔奖,因为发现巨磁阻效应。可以在Corbino圆盘上研究由于磁场对电流的直接作用引起的磁阻的一个例子(见图)。它由一个具有完美导电轮辋的导电环组成。当没有磁场时,电池驱动轮缘之间的径向电流。当施加平行于环形轴的磁场时,由于洛伦兹力,电流的圆形分量也流动。 Giuliani提供了圆盘的讨论。这个问题的最初兴趣始于玻尔兹曼,并于1811年由Corbino独立审查。在一个简单的模型中,假设对洛伦兹力的响应与电场相同,载流子速度v由下式给出:其中μ是载流子迁移率。求解出速度,我们发现:其中由于B场(对于垂直于该场的运动)的移动性的有效降低是显而易见的。电流(与速度的径向分量成比例)随着磁场的增加而减小,因此器件的电阻将增加。 这种磁阻场景敏感地依赖于器件几何形状和电流线,并且不依赖于磁性材料。

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