磁阻效应

✍ dations ◷ 2025-09-15 17:14:00 #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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