Magnetoresistief

Magnetoresistief is het fenomeen waarbij de elektrische weerstand van een materiaal verandert onder invloed van een extern magnetisch veld. De verandering wordt meestal uitgedrukt als de magnetoresistance ratio, bijvoorbeeld (R(H) - R(0))/R(0). Het verschijnsel komt voor in veel materialen en structuren en kent uiteenlopende mechanismen, van klassieke effecten tot spin-gerelateerde processen die leiden tot veranderingen in de doorgifte van elektronen.

Een belangrijk type is het anisotroop magnetoresistief effect (AMR), waarbij de weerstand afhangt van de hoek tussen de stroom en de magnetisatie in ferromagnetische metalen. Een andere groep is de Giant Magnetoresistance (GMR), ontstaan in gelaagde ferromagneet/niet-magnetische structuren en mogelijk gemaakt door spin-afhankelijke scattering aan de grens tussen lagen. GMR werd in 1988 onafhankelijk ontdekt door Albert Fert en Peter Grünberg en heeft geleid tot grote doorbraken in datasensoren en informatietechnologie. Tunneling Magnetoresistance (TMR) treedt op in magnetische tunneljunctions met een dunne isolerende barrière; de spin-afhankelijke tunnelrespons kan zeer hoge MR-verhoudingen opleveren en vindt toepassing in harde schijven en MRAM. Colossal Magnetoresistance (CMR) komt voor in manganietmaterialen zoals La1-xCaxMnO3 en vertoont extreem grote MR nabij een metal–insulator-overgang door mechanismen zoals double-exchange en fase-separatie; hoewel veelbelovend, is praktische toepassing sterk afhankelijk van temperatuur en materiaalkwaliteit.

Toepassingen van magnetoresistieve verschijnselen omvatten sensoren voor autosystemen en industriële apparatuur, positie- en snelheidsmeters, stroom- en watervarasensors, en spintronische geheugen- en logische devices zoals MRAM en harddiskreadheads. Het onderzoek blijft gericht op het verbeteren van magnitudes, temperatuurstabiliteit en integratie in elektronische systemen.