GMR技術

1988年，法國巴黎大學Fert研究小組在納米結構的磁性多層膜中，發現膜電阻隨外加磁場發生巨大變化的現象，較傳統的磁各向異性磁電阻（AMR）大一個數量級以上，稱之為巨磁電阻（GMR）效應。其物理機制與傳導電子自旋散射相關。

由于GMR效應潛在的巨大實用價值，激起了世界范圍的研究熱潮。如今不僅GMR效應龐磁電阻(CMR）、隧道結磁電阻（TMR）、巨磁阻抗（GMI）等各種磁效應的研究都十分踴躍，并逐步在實用化方面取得一些成就。

伴隨以上效應的發現和廣泛研究，導致了一門新學科的產生，即磁電子學。該學科目前已有較多的研究領域，僅就與GMR效應相關的內容而言，即有OMR（正常磁電阻）、PMR（順行磁電阻）、GMR（巨磁電阻）、CMR（龐磁電阻）、TMR（隧道結效應磁電阻）等，以及與電感、阻抗相關的GMI（巨磁阻抗）效應，內容十分豐富，性能特點十分突出。人們期待磁電子學將成為微電子學的取代者。

巨磁電阻（GMR）傳感器芯片主要是利用具有巨磁電阻效應的磁性納米金屬多層薄膜材料通過半導體集成工藝與集成電路相兼容的一類元器件。巨磁電阻效應自發現以來即引起各國企業界及學術界的高度重視，GMR效應已成為當前凝聚態物理5個熱點之一。

1994年，美國的NVE公司首先實現巨磁電阻（GMR）效應的產業化，并銷售巨磁電阻磁場傳感器。1998年，美國的IBM公司成功地把GMR效應應用在計算機硬盤驅動器上，研制出巨磁電阻（GMR）磁頭。

巨磁電阻（GMR）磁頭的應用帶動了計算機產業的迅速發展，打破了信息高速公路圖像傳遞存儲的瓶頸，目前存儲密度已高達56GB/平方英寸。世界GMR磁頭的市場總額每年400億美元。更令人可喜的是，2001年美國的摩托羅拉公司宣布成功研制出GMR磁隨機讀取存儲器，這種存儲器將預示1000億美元的市場容量。

隨著人們對GMR效應深入的研究和開發利用，一門以研究電子自旋作用為主同時開發相關特殊用途器件的新學科---自旋子學逐漸興起起來。美國自然科學基金會（NSF）提出：自旋子學科的發展及應用將預示著第四次工業革命的到來。

通過香山科學會議，我國制定了GMR高技術研究開發計劃，并把GMR效應的研究及應用開發列為我國將要重點發展的七個領域之一。但是由于技術、資金及設備等諸多因素，GMR的研究在國內還局限于實驗室的水平。

巨磁電阻(GMR)傳感器芯片由于其靈敏度高、熱穩定性好而完全可取代霍爾及磁阻（AMR）元件，進而廣泛應用在信息、電機、電子電力、能源管理、汽車、磁信息讀寫及工業自動控制等領域。(end)