“巨磁電阻”效應(yīng)1997年，第一個(gè)基于“巨磁電阻”效應(yīng)的數(shù)據(jù)讀出頭問世，

1988年，費(fèi)爾和格林貝格爾各自獨(dú)立發(fā)現(xiàn)了一個(gè)全新的物理效應(yīng)——“巨磁電阻”效應(yīng)

突破了大容量小硬盤制造技術(shù)最狹小的瓶頸。費(fèi)爾和格林貝格爾1988年實(shí)驗(yàn)中利用分子束外延(MBE)技術(shù)獲得高質(zhì)量樣品，保證了實(shí)驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性和可靠性，分別作出了50%和10%的電阻變化率。

而分子束外延技術(shù)是由前貝爾實(shí)驗(yàn)室半導(dǎo)體研究所助理副總裁、華人學(xué)者卓以和教授領(lǐng)導(dǎo)的研究小組發(fā)明的。卓以和曾在1993年獲得美國(guó)國(guó)家科學(xué)獎(jiǎng)，今年又獲得美國(guó)國(guó)家技術(shù)獎(jiǎng)。共同獲得2007年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。獲獎(jiǎng)的原因是先后獨(dú)立發(fā)現(xiàn)了一個(gè)全新的物理效應(yīng)-----“巨磁電阻”效應(yīng)。法國(guó)科學(xué)家阿爾貝·費(fèi)爾（AlbertFert）德國(guó)科學(xué)家彼得·格林貝格爾(PeterGrünberg)“巨磁電阻”GMR效應(yīng)GMR和TMR的應(yīng)用

GMR

:1994，IBM推出HDR硬盤讀出頭，記錄密度提高了17倍，5Gb/in2TMR:MRAM原理：磁場(chǎng)控制電阻――磁敏電阻，出現(xiàn)巨磁電阻的唯一必要條件就是近鄰磁集團(tuán)中的磁矩相對(duì)取向在外磁場(chǎng)的作用下可以發(fā)生變化。在一定磁場(chǎng)下兩者從平行排列到反平行排列或從反平行到平行排列，從而引起磁電阻的變化，自旋閥結(jié)構(gòu)（spinvalve）。

IBM研究中心的Parkin等人采用濺射制備方法系統(tǒng)的研究了鐵磁層和非磁層的多層膜，發(fā)現(xiàn)其中大多數(shù)具有GMR效應(yīng)。

磁性存儲(chǔ)器硬盤是最主要的磁性存儲(chǔ)器，他利用磁性材料磁矩方向的變化記錄信息磁性記錄位的熱穩(wěn)定性(超順磁效應(yīng))的高低決定了硬盤記錄數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，從而決定了硬盤記錄密度的大小。為了降低超順磁效應(yīng)的影響，需要提高磁記錄顆粒的各向異性以增強(qiáng)熱穩(wěn)定性。同時(shí)采用垂直磁記錄的方式減小記錄位的水平尺寸，以提高信息存儲(chǔ)密度。1997年，第一個(gè)基于“巨磁電阻”效應(yīng)的數(shù)據(jù)讀出頭問世，

突破了大容量小硬盤制造技術(shù)最狹小的瓶頸。MRAM是一種新型的磁性隨機(jī)存儲(chǔ)器，它可以象DRAM一樣高容量，象SRAM一樣高速度，象FLASH一樣非揮發(fā)性

，象硬盤一樣能長(zhǎng)期保存數(shù)據(jù)。磁性物質(zhì)中的電荷－自旋輸運(yùn)各種磁電阻效應(yīng)*巨磁電阻（GMR）效應(yīng)――Mott兩流體模型*隧道磁電阻（TMR）效應(yīng)――Julliere公式*自旋電子學(xué)――Schmidt障礙*CMR效應(yīng)――Zener雙交換模型巨磁電阻（GMR）效應(yīng)Fert（1988）Fe/Cr超晶格？Grunberg（1986）相鄰磁矩反鐵磁排列MBE優(yōu)質(zhì)材料Mott兩流體模型

(1)N.H.Mott,Proc.Roy.Soc.A153,699(1936)近似：電子與（熱激發(fā)）自旋波散射可以忽略，（低于居里點(diǎn)）只考慮電子與磁性離子自旋間的散射。（s－d散射）約定：與磁矩同方向的電子處于主要子帶（majority）

相反方向自旋電子處于次要子帶（minority）兩流體模型（2）散射過程中沒有自旋反轉(zhuǎn)S↑電子未被d↑（majority）電子散射，對(duì)電導(dǎo)貢獻(xiàn)大（d↑在Fermi面沒有狀態(tài))

S↓電子被d↓(minority)電子散射，對(duì)電導(dǎo)貢獻(xiàn)小(d↓有效質(zhì)量太大)結(jié)果：電導(dǎo)的自旋相關(guān)因子Mott模型和GMR效應(yīng)(1)Mott模型和GMR效應(yīng)（2）

按Mott模型（看上圖）1，電子自旋與所在層磁矩相同時(shí)，s電子與（Majority）d電子散射弱，

電子自旋與所在層磁矩相反時(shí)，s電子與（Minority）d電子散射強(qiáng)。

Mott模型和GMR效應(yīng)（3）

2，如果，平均自由程（單層厚度）磁電阻比率其中，半導(dǎo)體存儲(chǔ)器半導(dǎo)體PN結(jié)