巨磁电阻GMR传感器芯片技术

巨磁电阻GMR传感器芯片技术1988年，法国巴黎大学Fert研究小组在纳米结构的磁性多层膜中，发现膜电阻随外加磁场发生巨大变化的现象，较传统的磁各向异性磁电阻（AMR）大一个数量级以上，称之为巨磁电阻（GMR）效应。其物理机制与传导电子自旋散射相关。由于GMR效应潜在的巨大实用价值，激起了世界范围的研究热潮。如今不仅GMR效应庞磁电阻(CMR）、隧道结磁电阻（TMR）、巨磁阻抗（GMI）等各种磁效应的研究都十分踊跃，并逐步在实用化方面取得一些成就。伴随以上效应的发现和广泛研究，导致了一门新学科的产生，即磁电子学。该学科目前已有较多的研究领域，仅就与GMR效应相关的内容而言，即有OMR（正常磁电阻）、PMR（顺行磁电阻）、GMR（巨磁电阻）、CMR（庞磁电阻）、TMR（隧道结效应磁电阻）等，以及与电感、阻抗相关的GMI（巨磁阻抗）效应，内容十分丰富，性能特点十分突出。人们期待磁电子学将成为微电子学的取代者。巨磁电阻（GMR）传感器芯片主要是利用具有巨磁电阻效应的磁性纳米金属多层薄膜材料通过半导体集成工艺与集成电路相兼容的一类元器件。巨磁电阻效应自发现以来即引起各国企业界及学术界的高度重视，GMR效应已成为当前凝聚态物理5个热点之一。1994年，美国的NVE公司首先实现巨磁电阻（GMR）效应的产业化，并销售巨磁电阻磁场传感器。1998年，美国的IBM公司成功地把GMR效应应用在计算机硬盘驱动器上，研制出巨磁电阻（GMR）磁头。巨磁电阻（GMR）磁头的应用带动了计算机产业的迅速发展，打破了信息高速公路图像传递存储的瓶颈，目前存储密度已高达56GB/平方英寸。世界GMR磁头的市场总额每年400亿美元。更令人可喜的是，2001年美国的摩托罗拉公司宣布成功研制出GMR磁随机读取存储器，这种存储器将预示1000亿美元的市场容量。随着人们对GMR效应深入的研究和开发利用，一门以研究电子自旋作用为主同时开发相关特殊用途器件的新学科---自旋子学逐渐兴起起来。