Магниторезистивный эффект
(Научно – исследовательская работа)
Содержание
Введение
Магниторезистивный эффект
Качественное объяснение эффекта
Тензор проводимости
Отрицательное магнетосопротивление
Вывод
Литература
Введение
В 2004 группа исследователей из Университета Айовы обнаружила необычный магнитный эффект, проявляемый пленками органических полупроводников. При приложении слабого магнитного поля к пленке ее электрическое сопротивление понижалось примерно на 10%. Эта необычная чувствительность к магнитным полям, известная как магниторезистивность, ранее проявлялась только для ферромагнитных материалов, как, например, железа. Причина наблюдаемого явления тогда, три года назад, не была выяснена.
Сейчас исследователи сделали шаг вперед к пониманию проявления эффекта. Изучение пленок многочисленных органических полупроводников позволило определить, что уменьшение проводимости под действием магнитного поля происходит только при совместном присутствии в органических материалах тяжелых атомов переходных металлов (платина или иридий) и водорода.
На атомном уровне электрические и магнитные свойства атомов сильно связаны. Тяжелые атомы и водород совместно оказывают легкое влияние на энергетическое распределение электронов в пленке, в результате чего и проявляется магниторезистивность.
Маркус Вольгенаннт (Markus Wohlgenannt), возглавляющий исследование, отмечает, что результаты научных поисков уже сейчас могут быть использованы на практике, в органических светодиодных дисплеях, позволяющих сенсорный ввод информации с помощью магнитного стило.
Главное преимущество технологии, предлагаемой американскими исследователями в сравнении с существующими – понижение стоимости оборудования за счет изготовления дисплеев и магнитных ручек к ним из одного и того же материала.
Магниторезистивный эффект
Магниторезистивный эффект (магнетосопротивление) — изменение электрического сопротивления материала в магнитном поле. Впервые эффект был обнаружен в 1856 Уильямом Томсоном. В общем случае можно говорить о любом изменении тока через образец при том же приложенном напряжении и изменении магнитного поля. Все вещества в той или иной мере обладают магнетосопротивление. Для сверхпроводников, способных без сопротивления проводить электрический ток, существует критическое магнитное поле, которое разрушает этот эффект и вещество переходит в нормальное состояние, в котором наблюдается сопротивление. В нормальных металлах эффект магнетосопротивления выражен слабее. В полупроводниках относительное изменение сопротивления может быть в 100—10 000 раз больше, чем в металлах, и может достигать сотен тысяч процентов.
Магнетосопротивление вещества зависит и от ориентации образца относительно магнитного поля. Это связано с тем, что магнитное поле не изменяет проекцию скорости частиц на направление магнитного поля, но благодаря силе Лоренца закручивает траектории в плоскости перпендикулярной магнитному полю. Это объясняет, почему поперечное поле действует сильнее продольного. Здесь речь пойдёт в основном о поперечном магнетосопротивлении двумерных систем, когда магнитное поле ориентировано перпендикулярно к плоскости движения частиц.
На основе магниторезистивного эффекта создают датчики магнитного поля.
Качественное объяснение эффекта
Качественно понять это явление можно, если рассмотреть траектории положительно заряженных частиц (например, дырок) в магнитном поле. ............
