各向异性磁电阻的测量

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1、各向异性磁电阻的测量摘要：本文记述了各向异性磁电阻测量实验的基本原理、操作内容。计算了材料的值，简单探讨了温度对于磁电阻的影响，并对实验改进提出一些看法。关键词：磁电阻热效应一，磁电阻测量基本介绍1.1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：然而对于大多数材料，故：AMR定义为：

2、如果，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，很明显ρ∥>ρ（０），ρ⊥<ρ（０），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。1.2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、数字万用表二，实验数据记录与处理：2.1，分别算出垂直与平行条件下各电流对应的磁电阻，并分别作出图像如图1、2所示：图1图22.2，图像分析与AMR计算a，如图中显示，利用得到的数据，考虑到

3、科学计数的有效位数，对应较小电流值都为2位有效数字，所以分别得到垂直与平行下的均值：=0.89Ω，=0.90Ωb，如图看到，磁电阻曲线并非闭合，在6.00--6.00-6.00电流变化后，垂直和平行状态下磁电阻在6.00是电阻分别是：0.873，0.8770.925，0.930（单位：Ω，保留三位有效数字）这里我们明显的看到温度对于磁电阻的影响；也可以也测：磁电阻随温度的升高而升高。c，如图中分别得到垂直与平行条件下6.00与-6.00的电阻数据，得到：利用下面公式得到：=1/3(+2)=0.89（4）Ω=1/3(+2)=0.89（

4、3）Ω这里我们看到，如严格按照有效数字要求：得到：=0.063=6.3%三，实验讨论与注意事项：1，对于磁性薄膜材料“随衬底温度的升高,晶粒明显长大,膜内的缺陷和应力显著减小,而且增强了薄膜晶粒的[111]择优取向。结果表明,薄膜电阻率显著减小,而磁电阻显著增大。”基片温度对坡莫合金薄膜结构和磁电阻的影响，王风平等，发光学报，2003，8，所以不宜对薄膜材料加过高的电压、电阻，并且应该尽量控制测量时间；2，设想能否将薄膜材料至于某一特定温度之下，如某种恒温绝缘液体，这样可以有效减小温度对实验结果的影响；3，亥姆霍兹线圈中通的电流比较

5、大，因而不能长时间让线圈工作在强电流下，以免烧毁线圈。同时关于线圈我们面临的问题是：a，实验中，我们无法验证线圈产生的磁场是均匀的，是随着电流的变化均匀改变的；b，实验中我们发现一个问题，各仪器线圈处于室内相同高度并且取向相同，不可避免各个线圈存在磁场外溢所造成的现象，显然实验的条件、仪器的分布仍有待改进；4，在记录过程中，在样品电压变化缓慢的区域，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。总之应首先在前人的经验基础上对峰值的出现有一个大致的预测，在接近峰值的电压处做到小心、谨慎。以免造成重做乃至提升温度

6、对薄膜磁电阻造成影响。四，实验思考：（1）测量AMR后计算出的是否相同，如不同说明什么问题？答：从本实验结果来看，=1/3(+2)=0.89（4）Ω=1/3(+2)=0.89（3）Ω若按照实验有效数字要求即保留两位有效数字，，都为0.89Ω，如果考虑保留至3位有效数字，则会出现较小的偏差。这表明该样品在退磁状态下磁畴的分布是各向同性的，反之如果不相同则说明退磁状态下磁畴的分布是各向异性的。（2）测量中如何减小热效应对测量的影响？答：1，减小测量的周期，测量周期越长，温差越大，对测量的影响就越大，所以在实验中注意提升效率，在关键点出格

7、外小心，减少失误；同时我们可以改用自动测量的方法，这样可以省去读数记数的时间；2，采用降温的方法，有一种可行的方法就是用气冷，或者绝缘液冷，这样使样品保持一定温度。（3）样品夹具采用的材料有何要求？答：1，绝缘材料，表面光滑不对材料造成损伤；2，不能是铁磁或亚铁磁性的材料，最好选用抗磁材料；3，如果考虑散热的话，应有较大表面积和较好的散热性。五，参考文献：[1]近代物理实验(第二版).黄润生,沙振舜,唐涛.南京大学出版社.2008.4[2]基片温度对坡莫合金薄膜结构和磁电阻的影响，王风平等，发光学报，2003，8[3]探针技术测量薄

8、层电阻的原理及应用，刘新福，孙以材，刘东升，半导体技术第29卷第7期附录：（实验数据以及R值得计算）垂直平行I/AU/mVR/ΩI/AU/mVR/Ω6.005.2400.8735.995.5520.9255.495.2420.8735