文档介绍：磁电阻测量实验报告南京大学物理系实验报告题目实验各向异性磁电阻测量姓名朱瑛莺XX年5月16日学号摘要通过对磁性合金的各向异性磁电阻的测量,初步了解磁电阻的一些特性,同时掌握室温磁电阻的测量方法。关键词:磁电阻,外磁场,磁滞,热效应一、引言材料的电阻率随着外加磁场的不同而改变的现象就是磁电阻效应。我们把磁场引起的电阻率变化写成??=?-? 其中?(H)和?(0)分别表示在磁场H中和没有磁场时的电阻率。磁电阻的大小常表示为: MR???/??100% 其中?可以是?(H)或?(0),电阻率的变化与磁场方向与导体中电流方向的夹角有关,即具有各向异性,称之为各向异性磁电阻。此后人们陆续发现了,MR很大的巨磁电阻效应和庞磁电阻效应,以及隧道结磁电阻二、实验目的(1)初步了解磁性合金的AMR,多层膜的GMR,掺碱土金属稀土锰氧化物的CMR; (2)初步掌握室温磁电阻的测量方法。三、实验原理材料的磁电阻和其在磁场中的磁化方向有关,即磁阻值是其磁化方向与电流方向之间夹角的函数。外加磁场方向与电流方向的夹角不同,饱和磁化时电阻率不一样,通常取外磁场方向与电流方向平行和垂直两种情况测量AMR。即有: ??=?-? ???=??-? 若退磁状态下磁畴是各向同性分布的,畴壁散射变化对磁电阻的贡献较小,将之忽略,通常取: ?av=(?+2??) 对于大多数材料?>?(0),故: ???13?av ????-?av?0?av??-?av?0?av ?-???0?av?AMR? 如果?0??av,则说明该样品在退磁状态下有磁畴结构,即磁畴分布非完全各项同性。图-1是曾用作磁盘读出磁头和磁场传感器材料的Ni81Fe19的磁电阻曲线,各向异性明显。图中的双峰是材料的磁滞引起的。图-2是一些铁磁金属与合金薄膜的各向异性磁电阻曲线。实验仪器亥姆霍兹线圈、大功率恒流电源、大功率扫描电源、精密恒流源、数字万用表等。实验注意事项 1、亥姆霍兹线圈中通的电流比较大,因而不能长时间让线圈工作在强电流下,以免烧毁线圈。所以读数时间需要控制,取样点不宜过多; 2、实验结束时要将各个电源归零,关闭数字万用表。 3、在记录过程中,在样品电压变化缓慢的区域(来自:写论文网:磁电阻测量实验报告),线圈电流可以变化的快一些,在样品电压变化快的区域,线圈电流要缓慢变化。每组取样点控制在60个左右。 4、有时数据有明显跳动,这样的点不能选取,需要寻找下一个读数稳定的点; 四、实验内容方法将样品切成窄条,这在测AMR时是必需的。对磁性合金薄膜,饱和磁化时,样品电阻率有如下关系: ?=?0+??cos2? 其中?是磁场方向与电流方向的夹角。为保证电流有一确定方向,常用的方法是: 1、将样品刻成细线,使薄膜样品的宽度远远小于长度。 2、用平行电极,当电极间距远小于电极长度时,忽略电极端效应,认为两电极间的电流线是平行的。用非共线四探针法测电阻值如图-3所示。这种方法当数字微伏表内阻很大时,可以忽略探针接触电阻的影响,已在半导体、铁氧体、超导体等的电测量中广泛使用。图-3 测量 ?Ni薄膜的AMR 。 ,并作如图-3所示连接。 ,并确保电流方向与磁场方向平行。。 ,启动所有测量仪器,预热5-15分钟,并作校准。 ,使测量电流为1-100mA范围内的某个确定电流,具体大小视样品情况与测量仪表精度决定。 ,从零开始,逐点增大,以改变磁场大小,逐点记录大功率恒流源输出电流值、毫特斯拉计显示的磁场大小、数字微伏表显示的电压值。注意开始时磁场变化的步距要小。 ,微伏表显示电压值基本不变时,将大功率恒流源输出电流逐点减小,仍作上述记录。 ,将输出极性反向。、h两步测量、记录。 ,确保电流方向与磁场方向垂直,再重复e-j步测量、记录。五、实验结果与分析电流与磁场方向平行: 记录的数据用origin作图如图-4: 图-4平行磁场时电压与磁场变化关系图由实验原理可知水平方向电流正比于磁场,而竖直方向电压正比于电阻率, 所以上图可以看作是磁场与电流方向垂直时待测样品的AMR曲线。当薄膜的面积大于探针间的距离时,金属薄膜的电阻率可以用下式给出: ?VI?=ln2d 其中d是薄膜的厚度,I是流经薄膜的电流,V式薄膜两探针之间的距离。在本实验中,I是恒定值I=6mA。而电压是实验中测得的值,因而电压与电阻率成正比,实验测得电压随磁场的变化与电阻率随磁场变化情况一样。图中的两个谷值为和,取平均为,又电