GMR(Giant Magnetoresistance)

소개

GMR(Giant Magnetoresistance)

목차

GMR 이전의 자기저항효과 (Magnetoresistive effect)
GMR(Giant Magnetoresistance)의 발견
GMR(Giant Magnetoresistance)효과가 기술적으로 가지는 의미
- 스핀밸브형 GMR 헤드

본문내용

GMR 이전의 자기저항효과 (Magnetoresistive effect)

물질에 자장을 가하면 전기저항이 변화하는 현상을 자기저항효과(Magnetoresistive effect)라 하는데 이 현상은 홀효과(Hall effect)에 기초를 둔 일반 자기 저항효과와 강자성체에 나타나는 이방성 자기저항효과(anisotropic Magnetoresistive effect)가 있다.
홀효과(Hall effect)에 의한 전기저항의 증가는 자장에 의한 물질 내 전류분포의 변화에 기인한 것으로 전자의 이동도(mobility)가 높을수록 크며 InSb, InAs, GaAs등의 반도체에서 잘 나타난다.
한편 강자성 Fe, Co, Ni 또는 이들의 합금은 외부자장의 인가방향이 자성체의 자화 방향과 평행한 경우에는 전기저항이 자장의 크기에 따라 거의 변화하지 않으나 서로 방향이 다를 때는 저항의 감소가 일어난다. 이처럼 전기저항이 외부자장의 방향에 따라 다르게 변화하는 현상을 이방성 자기저항효과(anisotropic Magnetoresistive effect, AMR효과)라고 한다.
이러한 AMR 효과는 전도전자의 운동이 스핀-궤도작용을 통해 자기화의 영향을 받는데 그 효과는 매우 작아 △ρ/ρ(자기저항비, magnetoresistance ratio, MR비) 는 기껏해야 Fe-Ni의 합금의 경우 2~3% 이었다.

GMR(Giant Magnetoresistance)의 발견

1988년 독일의 페터 그륀베르크, 프랑스의 알베르 페르는 Fe층(두께3nm)과 Cr층(두께 0.9nm)의 다층박막 일반적으로 서로 다른 물질을 10~100원자 층의 두께로 번갈아 적층하여 인위적으로 만든 물질. 인공초격자(artificial superlattice) 또는 인공격자, 다층박막이라함.
에서 자기저항비(△ρ/ρ)가 46% 정도 되는 AMR보다 한차수 큰 거대 자기성 전기저항(Giant Magnetoresistance)을 발견했다. 그리고 이러한 GMR효과는 자장을 가하면 평형 배열로 바뀌는 것을 볼 수 있다.
다층막에서 나타나는 GMR 효과는 측정전류의 방향과 자장방향간의 각도에 의존하지 않는 등방적 성질을 가지며 자장을 가하면 그 방향에 상관없이 언제나 전기저항이 감소하는 성질을 가지고 있어서 AMR효과와 다른 것을 볼 수 있다.

GMR(Giant Magnetoresistance)효과가 기술적으로 가지는 의미

스핀밸브형 자기저항 소재가 응용된 대표적인 예는 현재 하드디스크 헤드에 쓰이는 GMR헤드이다. 기존의 AMR 헤드로는 비약적으로 향상되는 기록매체의 기록밀도를 따라 갈 수 없었다. 하드디스크의 경우 용량이 늘어나려면 두 가지 기술이 함께 연구되어야 하는데 한 가지는 기록매체의 기록밀도 향상이고 또 한 가지는 센서헤드의 민감도 향상이다. 어느 한쪽만 발전한다고 기록용량이 비약적으로 늘어날 수 없다. 현재 기록 매체 쪽에서는 수평자기기록 기술을 사용하고 있다. 하드디스크에서는 정보를 기록할 때 스핀의 방향으로 기록을 하게 된다. 오른쪽 방향이 1이면 그 반대는 0인 셈이다.

참고자료

· 없음