篇名： 材料与光电发展之MP3 与iPod 的崛起作者： 纪忠伯清水高中.PDF

篇名： 材料與光電發展之MP3 與iPod 的崛起 作者： 紀忠伯。清水高中。高三11 班 1 PDF created with pdfFactory Pro trial version 壹●前言 當我們走在路上，用MP3 聽著振奮人心的搖滾樂或放鬆情緒的抒情歌；當我們 坐在捷運上，用iPod 安排一整天的行程或者看著今天有幾場會議；當我們做投 資理財時 ，用iPod 看著股價此起彼落 ，何曾想過小小的iPod 裡 ，竟可以放置著 數以萬 的資料。 當我們仔細觀察便發現，我們正在享受著與2007年諾貝爾物理獎〈2007年諾貝爾 物理獎由法國巴黎的第十一大學物理系教授艾伯特‧費爾博士和德國皮特‧格林 伯格同時獲得〉相關研究的輝煌成果 ，1988年 「巨磁電阻效應」被發現 ，並且應 用在資料的儲存方面 。 所謂的 「磁電阻效應」是指 「磁場變化所引起的電阻變化」的效應 ，而 「巨磁電 阻效應」是表示這種磁電阻變化效果非常明顯。事實上 ，在巨磁電阻效應被發現 之前，人類已懂得利用磁場的變化來改變磁性物質的電阻 。 『把外場加在一個通入電流的磁性導體上，飄移的電子會受勞倫茲力的影響，使 磁性導體發生變化。當電流方向與磁場平行時 ，電子飄移的速度會較慢，即電阻 較大。反之，當電流方向與磁場垂直時，電子飄移的速度會較快，即電阻較小。』 〈註一〉 『這種異向性的電磁阻現象，早在1990 年就已經應用在電腦硬碟的「讀取頭」 上了。但由於磁阻變化程度非常微弱 ，小於 5％ ，因而限制了它做為資料儲存元 件的可能 。』〈註二〉而 「巨磁電阻效應」的發現有了重大的意義 ，MP3 與iPod 資料的儲存即利用此原理。 貳●正文 一 、巨磁電阻效應的原理 『電子具有自旋的物理特性，且自旋電子又分為上自旋電子與下自旋電子，這些 電子在通過非磁性材料時是不可分辨的，也就是找到自旋向上或向下的電子的機 率是一樣的，我們稱它為「自旋不可分辨性」。但當電子通過鐵磁性材料時，由 於鐵磁性材料具有自發性磁矩，因此自旋向上或向下的電子會與鐵磁材料的自發 磁矩發生交互作用而有不同的表現。』〈註三〉 『與自發磁矩平行的電子在傳導過程中較不會被散射，但與自發磁矩反平行的電 子，則很容易與自發磁矩碰撞而散射 。』〈註四〉 2 PDF created with pdfFactory Pro trial version 想像自己騎腳踏車時遇到十字路口，直行車可以直接順利通過；如果是準備左轉 的車子，就必須待正前方的來車先行通過後才可轉彎。就像電子若遇到與自己行 走方向垂直的磁矩 ，會因被散射而不易通過；同理，假如遇到的是與自己平行的 磁矩 ，那就有如直行車比較不會被散射 ，因此容易通過。〈如圖一〉 〈圖一〉自旋碰撞示意圖 資料來源 ：.tw/ejournal/NSCM/9706/9706-07.pdf 此原理被應用到如漢堡般堆疊的鐵鉻多層膜〈艾伯特 ‧費爾博士與皮特‧葛林柏 格博士所提出〉，將具有磁性的鐵和沒有磁性的鉻重複堆疊 ，透過外加磁