光學、熱學與輸運性質
磁阻
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想像你正沿著筆直的公路開車,忽然有人颳起一陣橫風,不斷把你的車往旁邊推。你只好左右修正,路線被拉長,也就到得更晚。載流的電子感受到磁場,就很像感受到這陣橫風——它彎折電子的路徑,讓它們在兩次碰撞之間走得更遠,於是材料裡更難推動電流。這種電阻的改變,就是磁阻。
具體來說,磁阻就是加上磁場時,材料的電阻改變了多少。在大多數普通金屬裡,磁場把電子的軌跡掰彎,拉長它們的有效行程,使電阻小幅上升,而且這升幅隨磁場增大。但在特別構造的層狀材料裡,這種改變可以大得驚人——開關磁場就能讓電阻擺動幾十個百分點甚至更多,因為磁場會重新定向層內那些微小的磁體,從而把電子的順暢流動打開或關閉。
磁阻之所以重要,是因為它把磁場變成了一個你能讀取的電信號。在薄磁性夾層裡發現的那種巨大版本,正是它讓硬碟的讀頭能探測到密集排布資料所發出的微弱磁場,使廉價而海量的儲存成為可能——這項發現還獲得了諾貝爾獎。一個誠實的提醒:磁阻有許多互不相同的種類,普通的、巨大的、龐大的,它們來自相當不同的機制,所以這一個詞其實涵蓋了一整族效應,而不是一條整齊的定律。
老式硬碟裡的讀頭,是一摞微小的磁性薄膜與非磁性薄膜疊在一起。當它掠過一個記錄下來的位元時,這個位元微弱的磁場會翻轉其中一層的磁化方向,整摞薄膜的電阻隨之跳變——這就是巨磁阻,把磁性圖案變成了一串 0 和 1。
巨磁阻讓讀頭能感知單個位元,這也是為什麼一個 TB 的儲存如此便宜。
磁阻說的是磁場改變了你用電流測到的電阻;霍爾效應說的則是一個側向電壓。它們是表親,常在同一個實驗裡一起測,但回答的是不同的問題。
又稱
另見