巨磁阻效應（Giant Magnetoresistance，縮寫：GMR）是一種量子力學和凝聚體物理學現象，磁阻效應的一種，可以在磁性材料和非磁性材料相間的薄膜層（幾個納米厚）結構中觀察到。

 

 

物質在一定磁場下電阻改變的現象，稱為“磁阻效應”，磁性金屬和合金材料一般都有這種磁電阻現象，通常情況下
，物質的電阻率在磁場中僅產生輕微的減小；在某種條件下，電阻率減小的幅度相當大，比通常磁性金屬與合金材料的磁電阻值約高10餘倍，稱為“巨磁阻效應”（GMR）；而在很強的磁場中某些絕緣體會突然變為導體，稱為“超巨磁阻效應”（CMR）。

 

如右圖所示，左麵和右麵的材料結構相同，兩側是磁性材料薄膜層（藍色），中間是非磁性材料薄膜層（橘色）。

 

左麵的結構中
，兩層磁性材料的磁化方向相同。

 

當一束自旋方向與磁性材料磁化方向都相同的電子通過時，電子較容易通過兩層磁性材料，都呈現小電阻。

 

當(dang)一(yi)束(shu)自(zi)旋(xuan)方(fang)向(xiang)與(yu)磁(ci)性(xing)材(cai)料(liao)磁(ci)化(hua)方(fang)向(xiang)都(dou)相(xiang)反(fan)的(de)電(dian)子(zi)通(tong)過(guo)時(shi)
，電(dian)子(zi)較(jiao)難(nan)通(tong)過(guo)兩(liang)層(ceng)磁(ci)性(xing)材(cai)料(liao)，都(dou)呈(cheng)現(xian)大(da)電(dian)阻(zu)。這(zhe)是(shi)因(yin)為(wei)電(dian)子(zi)的(de)自(zi)旋(xuan)方(fang)向(xiang)與(yu)材(cai)料(liao)的(de)磁(ci)化(hua)方(fang)向(xiang)相(xiang)反(fan)
，產(chan)生(sheng)散(san)射(she)，通(tong)過(guo)的(de)電(dian)子(zi)數(shu)減(jian)少(shao)，從(cong)而(er)使(shi)得(de)電(dian)流(liu)減(jian)小(xiao)。

 

右麵的結構中，兩層磁性材料的磁化方向相反。

 

當一束自旋方向與第一層磁性材料磁化方向相同的電子通過時
，電子較容易通過
，呈現小電阻；但較難通過第二層磁化方向與電子自旋方向相反的磁性材料，呈現大電阻。

 

當一束自旋方向與第一層磁性材料磁化方向相反的電子通過時，電子較難通過，呈現大電阻
；但較容易通過第二層磁化方向與電子自旋方向相同的磁性材料，呈現小電阻。

 

 

 

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、巨磁電阻效應來自於載流電子的不同自旋狀態與磁場的作用不同，因而導致電阻值的變化。

 

2、如圖所示，多層GMR 結jie構gou中zhong
，無wu外wai磁ci場chang時shi
，上shang下xia兩liang層ceng鐵tie磁ci膜mo的de磁ci矩ju是shi反fan平ping行xing耦ou合he的de。在zai足zu夠gou強qiang的de外wai磁ci場chang作zuo用yong下xia，鐵tie磁ci膜mo的de磁ci矩ju方fang向xiang都dou與yu外wai磁ci場chang方fang向xiang一yi致zhi，外wai磁ci場chang使shi兩liang層ceng鐵tie磁ci膜mo從cong反fan平ping行xing耦ou合he變bian成cheng了le平ping行xing耦ou合he。

 

 

 

巨磁阻效應在高密度讀出磁頭

、cicunchuyuanjianshangyouzheguangfandeyingyong。suizhejishudefazhan
，dangcunchushujudeciquyuelaiyuexiao，cunchushujumiduyuelaiyueda，zheduiduxiecitoutichugenggaodeyaoqiu。jucizuwuzhizhongdianliudezengdayujianxiao
，keyidingyiweiluojixinhaode0與1，進jin而er實shi現xian對dui磁ci性xing存cun儲chu裝zhuang置zhi的de讀du取qu。巨ju磁ci阻zu物wu質zhi可ke以yi將jiang用yong磁ci性xing方fang法fa存cun儲chu的de數shu據ju，以yi不bu同tong大da小xiao的de電dian流liu輸shu出chu，並bing且qie即ji使shi磁ci場chang很hen小xiao，也ye能neng輸shu出chu足zu夠gou的de電dian流liu變bian化hua，以yi便bian識shi別bie數shu據ju，從cong而er大da幅fu度du提ti高gao了le數shu據ju存cun儲chu的de密mi度du。

 

巨磁阻效應被成功地運用在硬盤生產上。1994年

，IBM公司研製成功了巨磁電阻效應的讀出磁頭，將磁盤記錄密度提高了17倍，從而使得磁盤在與光盤的競爭中重新回到領先地位。目前，巨磁阻技術已經成為幾乎所有計算機、數碼相機和MP3播放器等的標準技術。

 

利用巨磁電阻物質在不同的磁化狀態下具有不同電阻值的特點，還可以製成磁性隨機存儲器（MRAM），其優點是在不通電的情況下可以繼續保留存儲的數據。

 

除此之外，巨磁阻效應還應用於微弱磁場探測器。