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北京航空航天大学
于荣海
磁记录材料
电荷与自旋
电子具有电荷和自旋两种性质
传统电子器件忽略了电子自旋特性，仅利 用电子电荷输运完成器件功能
与自旋相关的物质磁性也有广泛的应用
物质磁性用于信息存储，但是传统磁存储技术中却不考虑电子输运，仅利用磁畴取向。
磁阻-Magnetoresistance (MR)
磁阻——由磁性引起的附加电阻
一百多年以前便知道外加磁场可改变电阻值的大小,
在非磁性金属中磁阻产生的原因是Lorentz力,
在磁性金属中磁阻是由于量子效应中的Spin-orbital 耦合引起的，也就是各向异性磁阻,
然而这些电阻的变化一般较小，因此其应用价值也较有限，主要是作一些简单的传感器。
磁阻-Magnetoresistance (MR)
几乎所有金属、合金和半导体中都存在磁阻，它是磁场中物质的附加磁阻（W. Thomson 于1857年发现），即
磁阻由洛仑兹力引起，与磁场（磁化）方向有关
巨磁阻-Giant Magnetoresistance (GMR)
巨磁阻发现的前期工作是1986年Grünberg对Fe/Cr/Fe三层膜的研究
他们最初的研究目的是研究超薄Cr薄膜的反常特性
却意外发现在适当的厚度下，通过Cr膜的中介，两个Fe层薄膜之间产生反铁磁交换耦合作用，相邻铁膜从铁磁相转化为反铁磁相。
适当中介层厚度，相邻铁磁层磁化方向相反，形成反铁磁序(AF)，外磁场使其磁化转向，转化为铁磁模式（FM）。
这种结构由被非磁隔离层(NM-layers)分开的薄铁磁层(FM-layers)组成，
非磁隔离层的存在使得相邻铁磁层存在交换耦合作用，即它们磁化方向处于反平行状态（AF），
这种耦合作用可以用Ruderman-Kittel-Kasuya-Yoshida(RKKY)模型解释，
外磁场H克服层间耦合可使所有磁层的磁化方向从反铁磁模式(AF-mode) 同时转换为平向方向，即铁磁模式(F-mode)。
1988年发现三层结构推广到多层时，在室温下其磁阻超过10 %；
为了强调磁阻显著的变化，特意在这种“磁阻”（“MR”）之前加上“巨”（“giant”），而称为“巨磁阻”（“GMR”）。
，对各自研制的磁性多层薄膜系统磁电阻予以测量，
的低溫，在(Fe/Cr)n，n = 60系统中测量得到50% 磁阻变化，
Grunberg教授則在室溫下，测量Fe/Cr/Fe三明治结构，% 的磁阻变化，随后又在低溫下Fe/Cr/Fe/Cr/Fe 系統中测得约10% 的磁阻变化率。
Albert Fert
Peter Grunberg