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title: "巨磁阻：磁化方向怎样改变电阻"
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last_modified: "2026-10-23"
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[控制电流与光的材料](https://sandboxphysics.com/zh/stories/condensed-matter/#devices)

材料 · 测量 · 解释

# 巨磁阻：磁化方向怎样改变电阻

交替的磁性薄层对齐后，为什么更容易导电？

Sandbox Physics · 2026-10-23

诺奖贡献：2007-1

1. 叠好磁层与间隔层
2. 改变相对磁化方向
3. 测电阻
4. 比较平行与反平行状态

原始多层膜和三层膜实验的温度、结构不同，电阻变化幅度不能互换。

## 两个实验看到了显著电阻变化

Fert 团队于 1988 年报告铁／铬多层膜巨磁阻，Grünberg 团队的相关层状结构结果发表于 1989 年。两项独立工作把磁构型和电输运联系起来。

常见图中幅度很大的多层膜信号来自低温测量；室温三层膜的幅度较小。比较曲线必须保留样品和温度标注。

来源：[1] [2]

## 自旋相关散射改变导电通道

电子受散射的强弱，与自旋相对磁层的方向有关。磁层平行时，一种自旋通道可沿途较顺畅；反平行时，两种通道都会遇到较不利的磁层。

来源：[1]

## 角度曲线只是有限的器件描述

给定平行与反平行电阻后，余弦形插值可以描述简单自旋阀。它不从外场求磁化方向，不包含磁畴翻转，也不从原子结构计算界面散射。

$$
R(\theta)=R_{\parallel}+\frac{R_{\mathrm{AP}}-R_{\parallel}}{2}(1-\cos\theta)
$$

来源：[1] [2]

## 自旋阀 Lab 记录角度响应

Lab 把可见的薄层、磁化箭头与合成电阻扫描连起来，以相对角度为控制量。原始外场扫描还包含层间磁耦合和磁滞，简单角度模型不包括这些过程。

来源：[1] [3]

接着探索物理

## 动手试相关模型

### [GMR 自旋阀](https://sandboxphysics.com/zh/labs/gmr-spin-valve/)

转动相对磁化方向，记录电阻。

角度插值描述合成器件；微观散射和磁滞还需要更多物理。

## 来源与阅读说明

1. [2007 Nobel scientific background: giant magnetoresistance](https://www.nobelprize.org/uploads/2018/06/advanced-physicsprize2007.pdf)

   比较低温多层膜与室温三层膜实验，解释自旋相关散射。

2. [Fert: Nobel lecture slides on giant magnetoresistance (2007)](https://www.nobelprize.org/uploads/2018/06/fert-slides.pdf)

   电阻曲线标明层厚、温度和平行／反平行构型。

3. [Nobel Prize in Physics 2007: official award](https://www.nobelprize.org/prizes/physics/2007/summary/)

   核对获奖归属与年份。原始观测或理论论文往往早得多。

[凝聚态：从材料读到证据](https://sandboxphysics.com/zh/stories/condensed-matter/) [热电子发射：热表面怎样给电流设上限](https://sandboxphysics.com/zh/stories/condensed-matter/thermionic-emission/) [第一只晶体管：小输入怎样控制大电流](https://sandboxphysics.com/zh/stories/condensed-matter/transistor-point-contact/) [Esaki 隧道二极管：电压升高，电流为何反降](https://sandboxphysics.com/zh/stories/condensed-matter/esaki-tunnel-diode/) [异质结构：界面怎样变成器件的控制手段](https://sandboxphysics.com/zh/stories/condensed-matter/semiconductor-heterostructures/) [集成电路：把一个电路做进同一块材料](https://sandboxphysics.com/zh/stories/condensed-matter/integrated-circuit/) [CCD 成像：先搬运电荷，再读出信号](https://sandboxphysics.com/zh/stories/condensed-matter/ccd-charge-transfer/) [石墨烯：薄片怎样成为可测的电子系统](https://sandboxphysics.com/zh/stories/condensed-matter/graphene-field-effect/) [蓝 LED：宽带隙只是起点](https://sandboxphysics.com/zh/stories/condensed-matter/blue-led/)