基于巨磁电阻效应的多功能测量仪

庄明伟，王小安，徐 图，黄 鹏，梁志强

（1.山东交通学院理学院，山东济南250023；2.厦门大学信息科学与技术学院电子工程系，福建厦门361005）

1 引 言

巨磁电阻效应是指磁性材料的电阻率在有外磁场作用时较无外磁场作用时存在巨大变化的现象.法国物理学家阿尔伯特·费尔、德国物理学家彼得·格鲁伯格于1988年发现该效应而获得2007年度诺贝尔物理学奖.他们分别独立发现由铁磁金属与非磁金属组合，且相邻铁磁膜磁矩反耦合所构成的多层膜，在附加外磁场和不附加外磁场时其电阻变化率，室温下可达10%～20%，低温4.2K下则达到110%，远大于一般各向异性磁电阻的电阻变化率[1－2].巨磁电阻传感器主要应用于探测磁场、电流、位移、角速度等领域.该传感器具有体积小、灵敏度高、线性范围宽、温度稳定性好、成本低等优点，已开始应用于家用电器、汽车、自动控制、卫星定位、导航系统、精密测量技术以及物理实验[3－6]中.本文利用巨磁电阻传感器设计制作的多功能测量仪，可用于精确测量物体的转速和转角，直观地演示车辆对地磁场的扰动.

2 巨磁电阻效应测量仪器

2.1 巨磁电阻效应原理

巨磁电阻效应是一种量子力学效应，是在层状的磁性薄膜结构中观察得到的.这种结构由铁磁材料和非磁材料薄层交替叠合而成.当铁磁层的磁矩相互平行时，载流子与自旋有关的散射最小，材料具有最小阻值.当铁磁层的磁矩为反平行时，与自旋有关的散射最强，材料的电阻最大，如……