1、固体物理学固体物理学周 健2012.04.262011-2012学年第二学期第四章 能带论4.11 布洛赫电子在相互垂直的恒定电场和磁场中的运动一、霍尔效应和磁致电阻霍尔效应通常的霍尔效应是1879年由物理学家霍尔发现的，其物理原因较为简单，但却有着很广泛的实际应用，比如手机中使用的电子罗盘、汽车中使用的速度传感器等等。除了通常的霍尔效应，后来还陆续发现了许多特别的霍尔效应，比如反常霍尔效应、自旋霍尔效应、量子霍尔效应、量子反常霍尔效应、量子自旋霍尔效应等等。磁致电阻效应(magnetoresistantce, MR)1856年William Thomson发现了ordinary MR，它是指
2、材料的电阻会随着外加磁场而发生改变的现象。当时电阻的改变只有5%以内。目前人们研究较多的是巨磁电阻(giant MR, GMR)，庞磁电阻(colossal MR, CMR)效应。巨电阻效应(GMR)GMR效应最早是1988年，由Peter Grunberg在Fe/Cr/Fe三层结构，以及Albert Fert在Fe/Cr多层结构中发现的一类磁电阻效应。2007年Albert Fert和Peter Grunberg由于发现GMR而获得诺贝尔物理学奖。巨磁电阻是一种量子效应，当无磁场时，两层膜的磁矩方向相反，电子散射几率很大，电阻很大。一旦加了外场，两层膜的磁矩方向相同，电子散射减小，电阻降低。
3、这种电阻的变化率可以达到50%左右。巨磁电阻一个最大的应用就是用于磁盘。IBM在1994年使用巨磁电阻材料的磁头，使得磁盘记录密度一下子提高17倍。另外巨磁电阻效应还可以应用于微弱磁场探测、自旋电子学等方面。庞电阻效应(CMR)CMR效应是指在一些材料（主要是Mn的钙钛矿氧化物，比如La1-xSrxMnO3）中的电阻在外加磁场下发生极大（数量级）的改变。CMR最早的研究开始于上世纪50-60年代，但真正引起人们注意是90年代之后。CMR现象中包含了深刻和丰富的物理问题，比如电子的电荷、轨道和自旋自由度相互耦合，它涉及到了强关联理论、金属-绝缘体转变等一系列凝聚态物理中的基本问题。所以CMR效应是凝聚态物理中的很重要的一个研究内容。二、双能带模型-霍尔效应和磁致电阻
