Riesenmagnetwiderstand

Werbung
Robin Klett
12.05.2010


(1) Allgemeines & Historisches
(2) Der GMR-Effekt
 (2.1) Typen
 (2.2) Spin Valves




(3) Ursachen des GMR-Effektes
(4) Kommerzielle Anwendung
(5) Zusammenfassung
(6) Literatur

Magnetowiderstand: Änderung des el. Widerstands eines Leiters durch
äußeres Magnetfeld

1857 durch William Thomson (Lord Kelvin) entdeckt

AMR (Anisotroper Magnetoresistiver Effekt)

Lediglich eine elektrische Widerstandsänderung von
~ 3-4%

1988 entdecken Peter Grünberg & Albert Fert
unabhängig voneinander neuen magnetischen Effekt
Nobelpreis 2007

GMR-Effekt(Giant MagnetoResistive effect)

Schafft ∆R ~ 6-200% (je nach Temperatur & Material)






Magnetische Schichtsysteme ( „Sandwiches“)
Schichtsysteme aus ferromagnetischen Metallen (FM) (layer)
Durch nicht-magnetische Metalle (NM) voneinander getrennt (spacer)
Auf Grund der Austauschanisotropie an dünnen Schichten richten sich
die Spins in den Sandwiches antiparallel aus
CIP & CPP kompatibel
Beispiele: Fe/Cr/Fe

Granulare Legierungen
◦
Ausscheidungen (FM) werden in metallische Matrix (NM)
eingebettet
◦ Magnetisierungsrichtungen statistisch verteilt
Ausrichtung durch äußeres Feld

Enthalten antiferromagnetische Lage
◦
halten Magnetisierung einer FM-Schicht fest (pinned)
◦ sensibler als herkömmliche Multilagen







Erinnerung : Es gibt zwei Klassen von Elektronen
Spin-Up & Spin-Down
Bisherige Vorstellung der elektrischen Widerstandserhöhung:
Erwärmung Elektronen an Phononen gestreut
Oder an Defekten (Isolatorsequenzen, …)
Hier keine Temperaturänderung und keine Defekte!
Es muss ein weiteres (quantenmechanisches) Phänomen mit einbezogen
werden!


Streuprozesse abhängig von Spin-Orientierung
Je größer die Streuung, desto größer der Widerstand


Unterschiedliche Zustandsdichte der jeweiligen Spinorientierung in 3dOrbitalen der ferromagnetischen Übergangsmetalle
Unmagnetische Metalle besitzen ausgeglichene Zustandsdichte von spinup/spin-down Elektronen




Automatisierungstechnik
Automobilindustrie
Sensorik
Informations- & Speichertechnologie



Der GMR-Effekt beruht auf der Austauschkopplung der Elektronenspins an
dünnen Schichtsystemen (<mittlere freie Weglänge)
Unterschiedliche Spins führen zur Streuung erhöhter Widerstand
Gleichrichtung der Spins durch externes Magnetfeld







(1) Tipler/Mosca – Physik, 2.Auflage, Spektrum Verlag
(2) Breckenfelder – „Spinabhängiges Tunneln an magnetisches Hetereostrukturen“,
18.12.2008, TU Berlin
(3) Forschungszentrum Jülich (http://www.fzjuelich.de/portal/forschung/highlights/gmr_effekt )
(4) www.pro-physik.de
(5) FZ- Jülich Sommerseminar - „Magnetische Strukturen“, 1.Auflage 2006, S.233279
(6) http://de.wikipedia.org/wiki/GMR-Effekt
(7) Ibach/Lüth – „Festkörperphysik“, S.230-234
Vielen Dank !
Herunterladen
Random flashcards
Erstellen Lernkarten