摘 要

经过研究者们的不断探索，人们在磁电阻领域已经取得了极大的进展。但是各种磁电阻材料产生磁电阻效应的物理本质至今仍未清楚，其理论研究还相对不足，直到目前为止，仍旧没有一个比较系统的理论可以解释大多数磁电阻效应。本文首先简述了磁电阻的概念、分类及其重要性，以及近年来在磁电阻领域的若干研究进展，接着介绍了磁畴及畴壁的基本理论概念及发展，描绘了畴壁中的各种能量项。然后通过微磁学模拟，在不考虑体系的应力杂质缺陷对畴壁的钉扎的情况下，对磁畴壁在磁场运动下，畴壁磁电阻的变化进行研究，从而找出畴壁磁电阻与磁场的变化关系。通过其变化关系，我们可以进一步了解到磁畴壁的运动规律，从而可以选择更加适当的材料及制备工艺，并能更有效地对磁畴壁进行调控，以实现磁电阻更大的实际应用价值。

关键词：磁电阻效应 磁畴壁 畴壁磁电阻

Theoretical Study on Grain Boundary Magnetoresistance

and Domain Boundary Magnetoresistance

Abstract

After continuous exploration by researchers, people have made great progress in the field of magnetoresistance. However, the physical nature of the magnetoresistance effect of various magnetoresistive materials is still not clear, and its theoretical research is relatively inadequate. Until now, there is still no systematic theory that can explain most of the magnetoresistance effects. This article first briefly describes the concept, classification and importance of magnetoresistance, and some research advances in the field of magnetoresistance in recent years. Then, the basic theoretical concepts and developments of magnetic domains and domain walls are introduced. Each energy items of the domain walls is described. Then,through the micromagnetic simulation, without consideration of the pinning of the domain wall by the stress impurity defect of the system, the magnetic resistance of the domain wall under the movement of the magnetic domain wall is studied to find the relationship between the domain wall magnetoresistance and the magnetic field. Through its relationship, we can further understand the motion law of the domain wall, so that we can choose more appropriate materials and preparation process, and can more effectively regulate the domain wall, in order to achieve greater practical value of magnetic resistance.

Keywords: Magnetoresistance effect；Domain wall；Domain wall magnetoresistance

目 录

摘要…………………………………………………………………………………I

ABSTRACT………………………………………………………………………II

第一章 引言………………………………………………………………………1

1.1 磁电阻的概念………………………………………………………………1

1.2 磁电阻的分类………………………………………………………………1

1.2.1 正常磁电阻效应(OMR)………………………………………………1

1.2.2 各向异性磁电阻效应(AMR)…………………………………………2

1.2.3 巨磁电阻效应(GMR)…………………………………………………2

1.2.4 庞磁电阻效应(CMR)…………………………………………………3

1.2.5 隧道磁电阻效应(TMR)………………………………………………3

1.2.6 畴壁磁电阻效应(DWMR) ……………………………………………3

1.3 磁电阻效应的发展…………………………………………………………4

1.4 磁电阻对磁场的依赖性……………………………………………………4

第二章 磁畴及畴壁的基本理论………………………………………………5

2.1 磁畴的概念…………………………………………………………………5

2.2 磁畴壁的概念及分类………………………………………………………5

2.3 畴壁磁电阻的发展现状及重要性…………………………………………6

2.4 磁畴壁中的能量项…………………………………………………………8

2.2.1 磁晶各向异性能 ……………………………………………………8

2.2.2 交换作用能 …………………………………………………………8

2.2.3 塞曼能 ………………………………………………………………8

第三章 LSMO的性质及研究方法………………………………………………9

3.1 LSMO的性质 ………………………………………………………………9

3.2微磁学理论…………………………………………………………………9

第四章 LSMO的性质及研究方法………………………………………………10

4.1 工作简介…………………………………………………………………10

4.2 晶粒电阻率………………………………………………………………10

4.3 晶界电阻率………………………………………………………………12

4.4 多晶体中低场对MR的影响 ……………………………………………14

第五章 总结与展望……………………………………………………………17

参考文献……………………………………………………………………………17

致谢…………………………………………………………………………………19

第一章 引言

1.1 磁电阻的概念

2007年10月，由于分别从铁/铬超晶格与铁/铬/铁三层膜结构中发现了巨磁电阻效应，此年的诺贝尔物理学奖，被分别来自于德国和法国的发现者彼得·格林贝格尔(Peter Grunberg)和阿尔贝·费尔(Albert Fert)获得。由他们证明出的磁电阻效应引发了学术界的研究热潮。现在，磁电阻效应已经广泛应用在磁盘的磁头和各种传感器里面，成为了当前凝聚态领域的研究热点之一。

在外磁场的作用下，材料将会出现一定的变化，也就是其电阻的变化，这也被称为磁电阻效应[1]。它的表征MR，其物理量的多少也叫做MR比，具体表达式为：