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隧道结磁阻效应研究发展史

发布日期:2012年01月05日    浏览次数:4573

 早在1975 年, Julliere就在Co/Ge/Fe磁性隧道结(Magnetic Tunnel Junctions , MTJs)(注:MTJs的一般结构为铁磁层/非磁绝缘层/铁磁层(FM/I/FM)的三明治结构)中观察到了TMR效应。但是,这一发现当时并没有引起人们的重视。在这之后的十几年内,TMR 效应的研究进展十分缓慢(注:TMR效应产生机理是自旋相关的隧穿效应。)

 1988年,巴西学者Baibich在法国巴黎大学物理系Fert教授领导的科研组中工作时,首先在Fe/Cr多层膜中发现了巨磁电阻(GMR)效应。TMR效应和GMR效应的发现导致了凝聚态物理学中新的学科分支——磁电子学的产生。20年来,GMR效应的研究发展非常迅速,并且基础研究和应用研究几乎齐头并进,已成为基础研究快速转化为商业应用的国际典范。

 随着GMR效应研究的深入,TMR效应开始引起人们的重视。尽管金属多层膜可以产生很高的GMR值,但强的反铁磁耦合效应导致饱和场很高,磁场灵敏度很小,从而限制了GMR效应的实际应用。MTJs中两铁磁层间不存在或基本不存在层间耦合,只需要一个很小的外磁场即可将其中一个铁磁层的磁化方向反向,从而实现隧穿电阻的巨大变化,故MTJ s较金属多层膜具有高得多的磁场灵敏度。同时,MTJs这种结构本身电阻率很高、能耗小、性能稳定。因此,MTJs无论是作为读出磁头、各类传感器,还是作为磁随机存储器(MRAM),都具有无与伦比的优点,其应用前景十分看好,引起世界各研究小组的高度重视。

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               图1  隧道结磁阻效应研究发展史                           

 



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