各向异性磁电阻..docxVIP

各向异性磁电阻测量 Dad 一、实验原理 材料的磁电阻和其在磁场中的磁化方向有关，即磁阻值是其磁化方向与电流方向之间夹 角的函数。外加磁场方向与电流方向的夹角不同，饱和磁化时电阻率不一 样，通常取外磁场方向与电流方向平行和垂直两种情况测量 AMR。即 有: 若退磁状态下磁畴是各向同性分布的，畴壁散射变化对磁电阻的 贡献较小，将之忽略，通常取： P (0) ? a r - 1 + 2p,) 5■*■ irrgnmiKHi!fin对于大多数材料 5 ■*■ irrgnmiKHi!fin 对于大多数材料 p 1 Ap = p 2 p 尸时 L四 AMR定义为: AMR 出卩t K-i/r t ?.!■ 出卩t K-i/r t ?.!■ :* AMK nii^. 黄擁柜■構牙攝箱命i■祠用■同韵■ 磁畴结构，即磁畴分布非完全各项同性。 图(1)是曾用作磁盘读出磁头和磁场传 感器材料的Ni81Fe19的磁电阻曲线，很明显p// p(0), p± p (0),各向异性明显。图中的双峰是材料的磁滞引起的。图 2是 铁磁金属与合金薄膜的各向异性磁电阻曲线。 二、 实验仪器 亥姆霍兹线圈、大功率恒流电源、大功率扫描电源、精密恒流源、数字万用表 三、 实验注意事项 1 ?经试验发现，多次测量时数据会有较大的偏差，因此最好一次性完成完整的测量， 即使漏掉个别点也没关系，不必反向改变电流找漏掉的点。 2.实验结束时要将各个电源归零，关闭数字万用表，因实验中电流较大，应注意安 全。 3?在记录过程中，在样品电压变化缓慢的区域，线圈电流可以变化的快一些，在样品 电压变化快的区域，线圈电流要缓慢变化。 四、实验内容 A.方法 将样品切成窄条，这在测 AMR寸是必需的。对磁性合金薄膜，饱和磁化时, 样品电阻率有如下关系： p⑹=q + Apcos3 8 为保证电流有一确定方向，常用的方法是：（1）将样品刻成细线，使薄膜样 品的宽度远远小于长度。（2）用平行电极，当电极间距远小于电极长度时，忽略 电极端效应，认为两电极间的电流线是平行的。 用非共线四探针法测电阻值，如图12.1-10所示。这种方法当数字微伏表内 阻很大时，可以忽略探针接触电阻的影响，已在半导体、铁氧体、超导体等的电测 量中广泛使用。 B.测量 测量Fc - Ni薄膜的AMR 将大功率恒流源与亥姆霍兹线圈连接。 将样品装上四探针夹具，并作如图12.1-9所示连接。 将装好样品的夹具固定在亥姆霍兹线圈中心，并确保电流方向与磁场方向平行。 将毫特斯拉计探头固定在样品附近。 确保所有仪器调整旋钮均在输出为零位置，启动所有测量仪器，预热5?15分 钟，并作校准。 调整精密恒流源输出，使测量电流（流过样品的电流）为1?10 0 mA范围内 的某个确定电流，具体大小视样品情况与测量仪表精度决定。 调节大功率恒流源输出电流，从零开始，逐点增大，以改变磁场大小，逐点记录 大功率恒流源输出电流值、毫特斯拉计显示的磁场大小、数字微伏表显示的电压 值。注意开始时磁场变化的步距要小。 当磁场继续增大，微伏表显示电压值基本不变时，将大功率恒流源输出电流逐点 减小，仍作上述记录。 当大功率恒流源输出电流降到零时，将输出极性反向。 再重复g、h两步测量、记录。 将样品夹具转9 0°固定好，确保电流方向与磁场方向垂直，再重复c - j步测 量、记录。 关闭所有仪器电源，将与亥姆霍兹线圈连接的恒流源换接成大功率扫描电源。将 毫特斯拉计输出端与电脑X - Y记录仪的X输入端连接，将微伏表的放大输出端与 电脑X - Y记录Y输入端连接，将电脑X -Y记录仪控制输出端与大功率扫描电源控 制端连接。 启动所有仪器，预热5?15分钟后，在计算机上启动自动测量记录程序，自动 测出磁电阻曲线，将样品夹具转90°再自动测出另一方向的磁电阻曲线。 将手动测量记录的数据，绘制R - H曲线（横坐标为磁场大小，纵坐标为电阻大 小）。 计算出pav，饱和磁化时间 △p/Ap丄以及AMR。 五、实验数据处理 1. 磁场与样品电流平行的情况，由实验数据所得图像如下： 两条曲线分别对应着电流增大和减小两种情况下的测的电压随着电流的变化 值。 由上图可以看出，两条峰并没有重合，而且峰值并没有在零点。 求平均值可得：p//时电压为5.364mv,p( 0)时电压为5.244 mw 2、磁场与样品电流垂直的情况如下图: 求平均值可得：p丄是电压为 5.140 mV, p( 0)电压为5.198m2,取p( 0)电压平均值为 5.221mV。 (1 )由公式1 J 以算出p电压值为 5.215mv。 (2) Ap/ = p/ - p( 0)* 0 .143mV △ p 丄=p± - p( 0)x -0.081mv 3) AMR(= 0.143+0.08