Magnetoresistiver Effekt

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Der magnetoresistive Effekt wird auch als MR-Effekt oder XMR bezeichnet.

[Bearbeiten] Definition:

Das magnetische Verhalten von Festkörpern wird durch die Art und Stärke der Elementarmagnete und ihrer Wechselwirkung untereinander, d.h. durch kooperative Effekte geprägt. Bisher war es allerdings nicht möglich, das elektrische Verhalten eines Festkörpers (z.B. seinen elektrischen Widerstand) mit von außen angelegten Magnetfeldern stark zu beeinflussen. Das heißt, der Magnetwiderstand bzw. die Magnetowiderstandseffekte waren sehr klein und für technische Anwendungen deshalb nur begrenzt nutzbar. Als Magnetowiderstandseffekt bezeichnet man im allgemeinen die Größe

$\frac{R(H) - R(0)}{R(0)} = \Delta R / R$

$R (H)$ : Widerstand in Abhängigkeit des Magnetfeldes, $R (0)$ : Widerstand ohne Magnetisierung, $Δ R / R$ : MR-Effekt

und man gibt diesen Effekt in Prozent an:

$\Delta R / R \ [\%] = \frac{R(H) - R(0)}{R(0)} \cdot 100$

Magnetowiderstandseffekte ändern den Widerstand von magnetischen bzw. nichtmagnetischen Metallen und können sowohl positiv als auch negativ sein, je nachdem ob der Widerstand im Magnetfeld zu oder abnimmt. Nichtmagnetische Metalle zeigen üblicherweise eine Widerstandszunahme (positiver Magnetowiderstand), die quadratisch mit dem angelegten Magnetfeld skaliert. Dieser Effekt ist aber meist weit kleiner als 1 % bei angelegten Feldern in der Größenordnung 1 Tesla. Dünne Lagen (im Nanometerbereich) ferromagnetischer Metalle weisen einen MR-Effekt von 3 % bis 100 % auf. Durch den MR–Effekt kann man nun den Widerstand dieser Lagen erheblich vergrößern und auch wieder verkleinern. Man hat somit die Möglichkeit zwei unterschiedliche Zustände zu speichern, also Daten binär zu speichern. Der jeweilige gespeicherte Zustand wird einfach durch eine Widerstandsmessung ermittelt. In der Praxis werden 2 ferromagnetische Lagen mit extrem dünnen Isolator oder nichtmagnetischem Leiter dazwischen als Speicherzellen verwendet.

Vergleich von MR-Effektgrößen der unterschiedlichen Wirkungsmechanismen.

AMR: $\Delta R / R = 3 \ldots 4 \%$