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简答题引起巨磁阻效应的原因是什么？画出左右旋电子在原子磁矩平行排列和反平行排列时的等效回路，并求出两种情况下的电阻大小各为多少，同时解释为什么会有巨磁阻效应。
  • 所谓巨磁阻效应，是指磁性材料的电阻率在有外磁场作用时较之无外磁场作用时存在巨大变化的现象。巨磁阻是一种量子力学效应，它产生于层状的磁性薄膜结构。这种结构是由铁磁材料和非铁磁材料薄层交替叠合而成。当铁磁层的磁矩相互平行时，载流子与自旋有关的散射最小，材料有最小的电阻。当铁磁层的磁矩为反平行时，与自旋有关的散射最强，材料的电阻最大。上下两层为铁磁材料，中间夹层是非铁磁材料。铁磁材料磁矩的方向是由加到材料的外磁场控制的，因而较小的磁场也可以得到较大电阻变化的材料。
    电子左右自旋有两种，可以以左旋的形式传输，也可以以右旋的形式传输，所以是两种并行的传输，也就是并联的关系。不论是左旋还是右旋都有可能碰到物质中的两种不同方向的原子磁散射，一种来自于平行磁矩的散射，一种来自反平行磁矩的散射，这两种散射所产生的电阻可以分别写为r和R。在没有磁场的时候，物质中的原子磁矩反排列，所以左旋的电子既受到方向相同的磁矩的散射，也受到方向相反的磁矩的散射。右旋的电子也同样如此，所以电阻是左图所示的情况。加磁场后磁矩头都朝一个方向排列时。左旋电子两边都只受到同向磁矩的散射，右旋电子两边都受到反向的磁矩的散射，所产生的电阻可以用右图来表示。其结果是右图的小于左图的电阻。

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