文档介绍：仪器使用说明                                              TEACHER'SGUIDEBOOKFD-GMR-.,-GMR-A型巨磁阻效应实验仪使用说明一、概述磁性金属和合金一般都有磁电阻现象,所谓磁电阻是指在一定磁场下电阻改变的现象。巨磁阻就是指在一定的磁场下电阻急剧减小,一般减小的幅度比通常磁性金属与合金材料的磁电阻数值高10余倍。巨磁电阻效应在高密度读出磁头、磁存储元件上有广泛的应用前景,也常应用于测量位移,角度等传感器中,与光电等传感器相比,具有灵敏度高,功耗小,可靠性高,体积小,能工作于恶劣的工作条件等优点。本仪器使用新型巨磁阻传感器,帮助学生了解巨磁阻效应的原理及应用,仪器操作简单,安全牢固,实验内容丰富。可用于大中专院校的基础物理实验、近代物理实验以及综合性设计性物理实验。二、仪器简介图1巨磁阻效应实验仪装置三、     - ·Gs-·      -12V      单只线圈匝数N=200匝,     输出电流0-      输出电流0-5A  连续可调四、,学习巨磁阻传感器定标方法,用巨磁阻传感器测量弱磁场;;;。五、,均需注意地磁场对实验产生的影响;,应尽量避免铁质材料和可以产生磁性的材料在传感器附近出现;巨磁阻效应实验【实验目的】,了解巨磁阻传感器的原理及其使用方法;,用巨磁阻传感器测量弱磁场;;;。【实验原理】,发现两层Fe之间可通过Cr层进行交换作用,而且在Cr厚度适当时,两层Fe之间出现反铁磁耦合。在这基础上,(100)基片上用分子束外延生长单晶(100)Fe/Cr三层膜和(Fe/Cr)超晶格,研究这些材料的电输运特性,,,外磁场能克服层间的反铁磁耦合,使两层Fe的磁矩方向平行排列。此时若电流方向与膜面平行,其电阻率降到不加外磁场时的电阻率的一半。材料的磁电阻为(1)由于,故上述三层膜是负磁电阻材料。对于这类材料,通常改用下面的公式来表示其磁电阻值:(2)依次定义,=100%。因此称之为巨磁电阻(oresistance,简称GMR)效应。现在人们知道:许多由各种铁磁层(Fe、Ni、Co及其合金)和非磁金属层(包括3d,4d和5d非磁金属)交替生长形成的磁性多层膜,都具有巨磁电阻效应。特别是(Co/Cu)多层膜的巨磁电阻效应最突出,,其GMR值分别为130%和70%。,因为在那里电子受散射时不改变它的自旋状态。金属电阻率为(3)为传到电子有效质量,为电子密度,为费米面处的电子散射的弛豫时间,与平均自由程成正比:这里是散射矩阵元的绝对值平方,为费米面能态密度。对于一般金属上述有关参量均与自旋态无关。但是对于铁磁金属,如Fe、Ni、Co在温度低于时,由于交换作用引起自发磁化,使自旋向上(多数自旋)态的3d能带的能量下降,低于自旋向下(少数自旋)态3d能带。于是,不同自旋态(向上或向下)的电子气的电阻率和弛豫时间可写成:(4)(5)在铁磁材料中,电子自旋反向的概率很小,相应的自旋弛豫时间很长,故自旋扩散长度相当大,约为微米量级,而平均自由程为几十纳米。因此可以认为传到电子在输运过程中自旋保持不变,故可将导电分解成自旋向上和向下的两个并联的导电通道,其电阻率分别为和,总电阻率为(6)因此,和当中数值小的一个成分其并联电阻中的短路作用,这就是双电流模型。对于多层膜,一般各层厚度约为纳米量级,远小于电子自旋扩散长度,因而也可采用双电流模型。