巨磁电阻效应及其传感器的原理..
巨磁电阻效应――GMR模拟传感器的磁电转换特性测量【实验目的】1...
巨磁电阻效应――GMR 模拟传感器的磁电转换特性测量【实验目的】1. 掌握GMR 效应的定义；2. 了解GMR 效应的原理；3. 熟悉GMR 模拟传感器的构成；4. 测量GMR 磁阻特性曲线。
【实验仪器】ZKY-JCZ 巨磁电阻效应及应用实验仪、基本特性组件、导线 【实验原理】一、巨磁电阻效应定义及发展过程1、定义2007年10月，科学界的最高盛典—瑞典皇家科学院颁发的诺贝尔奖揭晓了。
本年度，法国科学家阿尔贝·费尔(Albert Fert)和德国科学家彼得·格林贝格尔(Peter Grunberg)因分别独立发现巨磁阻效应而共同获得2007年诺贝尔物理学奖。
瑞典皇家科学院在评价这项成就时表示，今年的诺贝尔物理学奖主要奖励“用于读取硬盘数据的技术，得益于这项技术，硬盘在近年来迅速变得越来越小”。
巨磁阻到底是什么？诺贝尔评委会主席佩尔·卡尔松用比较通俗的语言解答了这个问题。
他用两张图片的对比说明了巨磁阻的重大意义：一台1954年体积占满整间屋子的电脑，和一个如今非常普通、手掌般大小的硬盘。
正因为有了这两位科学家的发现，单位面积介质存储的信息量才得以大幅度提升。
目前，根据该效应开发的小型大容量硬盘已得到了广泛的应用。
“巨磁电阻”效应（GMR ，Giant Magneto Resistance)是指磁性材料的电阻率在有外磁场作用时较之无外磁场作用时存在巨大变化的现象。
也就是说，非常弱小的磁性变化就能导致巨大电阻变化的特殊效应，变化的幅度比通常磁性金属与合金材料的磁电阻数值高10余倍。
2、发展过程人们早就知道过渡金属铁、钴、镍能够出现铁磁性有序状态。
量子力学出现后，德国科学家海森伯(W. Heisenberg)明确提出铁磁性有序状态源于铁磁性原子磁矩之间的量子力学交换作用，这个交换作用是短程的，称为直接交换作用。
后来发现很多的过渡金属和稀土金属的化合物具有反铁磁(或亚铁磁)有序状态，化合物中的氧离子(或其他非金属离子)作为中介，将最近的磁性原子的磁矩耦合起来，这是间接交换作用。
巨磁电阻的应用
参考文献
[1] 钟喜春,曾德长,魏兴钊,顾正飞. 巨磁电阻材料的研究 与应用[J]. 金属功能材料. 2002(03) [2] 赵燕平,由臣,宁保群. 巨磁电阻材料及应用[J]. 天津理 工学院学报. 2003(03) [3] 于广华,朱逢吾,赖武彦. 巨磁电阻材料及其在汽车传感 技术中的应用[J]. 新材料产业. 2003(08)
三巨磁电阻材料的应用现状1巨磁电阻传感器2巨磁阻磁记录读出磁头3巨磁电阻随机存储器mram1巨磁电阻传感器巨磁电阻传感器采用惠斯登电桥和磁屏蔽技术传感器基片上镀了一层很厚的磁性材料这层材料对其下方的巨磁电阻形成屏蔽不让任何外加磁场进入屏蔽的电阻器
一、巨磁电阻效应的定义
所谓巨磁电阻效应,是指材料的电阻率将受磁化状态 的变化而呈现显著改变的现象。一般定义为 GMR=[(P0-PH)/P0]×100% 其中,PH为在磁场H作用下材料的电阻率,P0指无外磁场作 用下材料的电阻率.
三、巨磁电阻材料的应用现状
1、巨磁电阻传感器 2、巨磁阻磁记录读出磁头 3、巨磁电阻随机存储器(MRAM)
1、巨磁电阻传感器
巨磁电阻传感器采用惠斯登 电桥和 磁屏蔽技术，传感器基 片上镀了一层很厚的磁性材料， 这层材料对其下方的巨磁电阻形 成屏蔽，不让任何外加磁场进入 屏蔽的电阻器。惠斯材料上方，受外加磁 场影响是电阻减少，而R2和R4 在磁性材料下方，被屏蔽阻值不 变。
巨磁电阻传感器由于具有巨大的GMR值和较大的磁场 灵敏度,表现出更强的竞争能力。 它大大提高传感器的分辨率,灵敏度、精确性等指标, 特别是在微弱磁场的传感方面,如可用于伪钞识别器等方 面,则显出更大的优势。更广泛的应用是各类运动传感器, 如对位置、速度、加速度、角度、转速等的传感,在机电 自动控制、汽车工业和航天工业等方面有广泛的应用。
【2017年整理】巨磁阻效应的原理及应用
【2017年整理】巨磁阻效应的原理及应用巨磁阻效应（Giant Magnetoresistance, GMR）是一种物理现象，指在特定条件下，铁磁或亚铁磁材料中的磁电阻发生显著变化的现象。
这种现象在工业和科研领域具有广泛的应用价值，因此了解其原理及在各领域的应用十分重要。
一、巨磁阻效应的原理巨磁阻效应主要由以下几个因素决定：1.交换耦合：当两个磁性材料之间有耦合作用时，它们的磁矩会互相影响。
在特定的条件下，这种耦合作用会使材料的磁电阻发生显著变化。
2.层状结构：巨磁阻材料通常采用多层膜结构，其中每一层都可以作为电流通道。
当电流垂直于膜面流动时，各层中的磁矩会相互作用，导致电阻发生变化。
3.钉扎场：钉扎场是指材料内部由于杂质、缺陷或其他因素引起的局部磁场。
当电流在材料中流动时，钉扎场会对电流产生散射作用，导致电阻增加。
二、巨磁阻效应的应用巨磁阻效应在多个领域具有广泛的应用价值，以下是几个主要应用领域：1.硬盘读取头：巨磁阻材料制成的硬盘读取头是现代计算机和数据中心的核心组件之一。
由于其具有高灵敏度和低噪音的特性，使得硬盘读取头的读取速度和准确性得到大幅提升。
2.磁传感器：巨磁阻材料制成的磁传感器在医疗、工业和科研领域得到广泛应用。
例如，在医疗领域中，磁传感器可用于检测人体内的金属物体和进行磁场导航；在工业领域中，磁传感器可用于检测电动机和发电机的转子位置；在科研领域中，磁传感器可用于研究物质的磁性和电磁场分布。
3.磁场探测器：巨磁阻材料制成的磁场探测器可用于检测弱磁场和高精度测量磁场方向和大小。
例如，在地球物理勘探、生物医学和核磁共振等领域，磁场探测器具有重要应用价值。
4.磁记忆材料：巨磁阻材料制成的磁记忆材料具有高密度、高速度和高可靠性等优点，可用于数据存储和逻辑运算等领域。
与传统的半导体存储器相比，磁记忆材料具有更高的存储密度和更长的使用寿命。
5.磁场调控：巨磁阻效应还可以用于调控磁场分布和方向，从而在多个领域具有潜在的应用价值。
gmr编码器原理
gmr编码器原理
GMR（Giant Magnetoresistance，巨磁电阻）编码器是一种利用巨磁电阻效应来实现位置检测的传感器。
巨磁电阻效应是指当磁性材料中的电阻受到外部磁场影响时，电阻的大小会发生变化。
GMR编码器的工作原理如下：
1.传感器结构：GMR编码器通常包含一对平行排列的磁性层和一个中间的非磁性层。
这三层被称为自旋阻挫层（Spin Valve）。
两个磁性层的磁矩方向可以相互平行或反平行。
2.外部磁场作用：当外部磁场作用于自旋阻挫层时，它会影响两个磁性层的磁矩方向。
根据巨磁电阻效应，当磁矩方向平行时，电阻较小；而当磁矩方向反平行时，电阻较大。
3.电流通过：将电流通过自旋阻挫层，电流中的自旋也会与磁矩相互作用。
4.测量电阻：测量通过自旋阻挫层的电阻值，即可得知磁矩的相对方向。
由于磁矩的方向受外部磁场影响，因此可以通过检测电阻的变化来确定外部磁场的强度和方向。
5.位置检测：在编码器应用中，GMR编码器可以被设计成一系列磁性和非磁性层的重复结构，以便检测位置信息。
通过测量不同区域的磁场对电阻的影响，可以确定位置信息。
总体而言，GMR编码器利用巨磁电阻效应，通过测量电阻的变化来检测外部磁场的强度和方向，从而实现位置的准确检测。
GMR磁场传感器的工作原理
GMR磁场传感器的工作原理巨磁电阻（GMR）效应是1988年发现的一种磁致电阻效应，由于相对于传统的磁电阻效应大一个数量级以上，因此名为巨磁电阻(Giant Magnetoresistanc)，简称GMR。
1. 巨磁电阻（GMR）原理，见图一。
巨磁电阻（GMR）效应来自于载流电子的不同自旋状态与磁场的作用不同，因而导致的电阻值的变化。
这种效应只有在纳米尺度的薄膜结构中才能观测出来。
赋以特殊的结构设计这种效应还可以调整以适应各种不同的性能需要。
2. 巨磁电阻（GMR）传感器原理，见图二。
巨磁电阻（GMR）传感器将四个巨磁电阻（GMR）构成惠斯登电桥结构，该结构可以减少外界环境对传感器输出稳定性的影响，增加传感器灵敏度。
工作时图中“电流输入端”接5V~20V的稳压电压，“输出端”在外磁场作用下即输出电压信号。
3. 巨磁电阻（GMR）传感器性能，见图三，表一。
图三所示为巨磁电阻（GMR）传感器在外场中的性能曲线，表明该传感器在±200Oe的磁场范围类有较好的线性。
表一所示为国际上各公司生产的巨磁电阻（GMR）传感器的性能对照，表中标注有（库万军）处为本公司产品。
对比表明本公司的产品无论灵敏度或线性范围都有较大的优越性，而且本公司产品性能仍在不停的丰富和完善过程中。
更为重要的是，本公司产品采用特殊的结构，适宜于采用半导体集成化规模生产，因此生产成本低。
图3巨磁电阻（GMR）传感器在外场下的性能曲线表一各公司巨磁电阻（GMR）传感器性能对照灵敏度（mV/V*Oe）线性范围（Oe）结构及材料偏磁技术IBM 0.8 ±25 SPIN-VALVE 设置电流NVE 0.45 ±135 Co/Cu多层膜外置偏磁铁Honeywell 1 ±6 NiFe film(AMR)EPFL-CH 0.024 ±150 聚磁通霍尔元件INESC 0.6 ±30 SPIN-VALVE 设置电流INESC （库万军）0.21 ±135 NiFe/CoFe/Cu多层膜CoFe/CoPt双层膜INESC （库万军）0.17 ±200 NiFe/CoFe/Cu多层膜CoPt膜（两矫顽力）INESC（库万军）1.3 ±20 SPIN-VALVE 两次沉积INESC（库万军）探测磁场X-Y分量的集成元件INESC（库万军）数字、脉冲型3. 产品使用说明a.巨磁电阻（GMR）传感器作为一种有源器件，其工作必须提供5~20V的直流电源。
巨磁电阻效应及应用的原理
巨磁电阻效应及应用的原理巨磁电阻效应的定义巨磁电阻效应是指当外加磁场发生变化时，材料的电阻发生改变的现象。
这种现象的发现和研究引发了巨磁电阻效应的探索和应用。
巨磁电阻效应的原理巨磁电阻效应是由磁性材料自旋极化和电子传输的相互作用引起的。
这种效应主要依赖于磁性材料中的自旋极化态以及电子的传输方式。
当磁场施加在磁性材料上时，磁场与材料中的自旋相互作用会引起自旋的重新排列。
自旋的重新排列会导致电子在材料中的传输行为发生变化，从而影响材料的电阻。
这种自旋排列的重新配置会引起电子的散射和反射，从而影响电子的传输路径和速度。
巨磁电阻效应的应用巨磁电阻效应的发现和研究为许多实际应用提供了可能。
以下是巨磁电阻效应的一些主要应用：1.磁存储器：巨磁电阻效应被广泛应用于磁存储器中，可用于读取和写入数据。
磁存储器可以储存大量的数据，而且巨磁电阻效应能够实现快速、高密度的读写操作。
2.磁传感器：巨磁电阻效应广泛应用于磁传感器中，用于检测磁场的变化。
磁传感器可以用于地理导航系统、磁共振成像仪、汽车导航系统等。
3.磁阻变传感器：巨磁电阻效应还可应用于磁阻变传感器中，用于检测物体的位置、位移和旋转角度。
磁阻变传感器可以应用于汽车制动系统、手持设备的姿态感知等领域。
4.磁阻随机存取存储器（MRAM）：巨磁电阻效应在磁阻随机存取存储器中的应用有很大潜力。
MRAM具有非易失性、低功耗、高速度和高密度等优点。
5.磁阻式角度传感器：巨磁电阻效应还可以应用于磁阻式角度传感器中，用于检测物体的角度变化。
磁阻式角度传感器可以应用于机械臂、机器人和汽车的转向系统等。
巨磁电阻效应的应用范围还在不断扩大，随着磁性材料和电子技术的进一步发展，巨磁电阻效应的新应用也在不断涌现。
总结巨磁电阻效应是材料的电阻在外加磁场变化时发生改变的现象，其实现需要磁性材料的自旋极化与电子传输的相互作用。
巨磁电阻效应的应用广泛，包括磁存储器、磁传感器、磁阻变传感器、磁阻随机存取存储器和磁阻式角度传感器等。
巨磁电阻效应及其传感器的原理
巨磁阻效应及其传感器的原理和应用一、概述对于物质磁电阻特性的研究由来已久，早在20世纪40年代人们就发现了磁电阻效应。
所谓磁电阻是指导体在磁场中电阻的变化，通常用电阻变化率Δr/r 描述。
研究发现，一般金属导体的Δr/r很小，只有约10-5%；对于磁性金属或合金材料（例如坡莫合金），Δr/r可达（3~5）%。
所谓巨磁电阻（GMR）效应，是指某些磁性或合金材料的磁电阻在一定磁场作用下急剧减小，而Δr/r急剧增大的特性，一般增大的幅度比通常的磁性与合金材料的磁电阻约高10倍。
利用这一效应制成的传感器称为GMR传感器。
1、分类GMR材料按其结构可分为具有层间偶合特性的多层膜（例如Fe/Cr）、自旋阀多层膜（例如FeMn/FeNi/Cu/FeNi）、颗粒型多层膜（例如Fe-Co）和钙钛矿氧化物型多层膜（例如AMnO3）等结构；其中自旋阀（spinvalve）多层膜又分为简单型和对称型两类；也有将其分为钉扎(pinning)和非钉扎型两类的。
2、巨磁电阻材料的进展1986年德国的Grunberg和C.F.Majkrgak等人发现了Y/Gd、Y/Dy和Fe/Cr/Fe多层膜中的层间偶合现象。
1988年法国的M.N.Baibich等人首次在纳米级的Fe/Cr多层膜中发现其Δr/r在4.2K低温下可达50%以上，由此提出了GMR效应的概念，在学术界引起了很大的反响。
由此与之相关的研究工作相继展开，陆续研制出Fe/Cu、Fe/Ag、Fe/Al、Fe/Au、Co/Cu、Co/Ag、Co/Au……等具有显著GMR效应的层间偶合多层膜。
自1988年发现GMR效应后仅3年，人们便研制出可在低磁场（10-2～10-6T）出现GMR效应的多层膜（如[CoNiFe/CoFe/AgCu/CoFe/CoNiFe]n）。
1992年人们利用两种磁矫顽力差别大的材料（例如Co和Fe20Ni80）制成Co/Cu/Fe20Ni80/Cu多层膜，他们发现，当Cu层厚度大于5nm时，层间偶合较弱，此时利用磁场的强弱可改变磁矩的方向，以自旋取向的不同来控制膜电阻的大小，从而获得GMR效应，故称为自旋阀。
巨磁电阻传感器原理
巨磁电阻传感器原理今天咱们来唠唠巨磁电阻传感器这个超酷的东西。
你可别一听“传感器”就觉得它是那种干巴巴、特别难懂的玩意儿，其实它背后的原理就像一场微观世界里的小冒险呢。
咱们先从电阻说起吧。
你知道电阻就像是电流在电路里跑步的时候遇到的小阻碍。
平常的电阻呢，就是按照它自己的规律，根据材料啊、长度啊、横截面积这些因素来决定自己有多大的阻力。
但是巨磁电阻可就不一样啦，它呀，就像是一个对磁场特别敏感的小机灵鬼。
想象一下，在巨磁电阻的微观世界里，有好多好多的电子在跑来跑去。
当没有磁场的时候呢，这些电子就按照自己的节奏在材料里穿梭，就像一群小蚂蚁在平地上乱逛。
可是一旦有磁场出现，哇塞，就像是一阵神奇的风刮过来了。
这个磁场会让电子的运动轨迹发生变化呢。
那些原本自由自在的电子，就像是被一只无形的大手给指挥着，开始朝着特定的方向偏移。
这时候，你就会发现一个超级有趣的现象。
由于电子的运动被磁场这么一搅和，电流通过这个材料的时候就变得更容易或者更难了，这就导致了电阻的变化。
如果把这个材料做成传感器，就可以通过测量电阻的变化来知道磁场的情况啦。
你看啊，在巨磁电阻传感器里，这种对磁场的敏感程度可是非常厉害的。
就好像它有一双超级敏锐的小眼睛，能够察觉到磁场非常微小的变化。
比如说，在我们的硬盘里，就用到了巨磁电阻传感器。
硬盘里面有很多小磁区，每个磁区的磁场方向就代表着0或者1这样的数据。
巨磁电阻传感器就像一个小小的侦探，它能够准确地感知到这些磁区的磁场变化，然后把这个信息转化成电信号，这样电脑就能知道硬盘里存储的是什么数据啦。
而且哦，巨磁电阻传感器在汽车上也有大用场呢。
汽车的速度传感器有时候就会用到它。
汽车轮子一转，就会产生磁场的变化，巨磁电阻传感器就能捕捉到这个变化，然后告诉汽车的电脑，车子现在跑得多快呀。
再说说它的材料吧。
通常是一些特殊的多层结构材料。
就像是给电子们建造了一个特别的小房子，不同的楼层有不同的作用。
当磁场来敲门的时候，这些电子在不同的楼层之间的互动就会发生改变，从而影响电阻。
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巨磁阻效应及其传感器的原理和应用一、概述对于物质磁电阻特性的研究由来已久，早在20世纪40年代人们就发现了磁电阻效应。
所谓磁电阻是指导体在磁场中电阻的变化，通常用电阻变化率Δr/r 描述。
研究发现，一般金属导体的Δr/r很小，只有约10-5%；对于磁性金属或合金材料（例如坡莫合金），Δr/r可达（3~5）%。
所谓巨磁电阻（GMR）效应，是指某些磁性或合金材料的磁电阻在一定磁场作用下急剧减小，而Δr/r急剧增大的特性，一般增大的幅度比通常的磁性与合金材料的磁电阻约高10倍。
利用这一效应制成的传感器称为GMR传感器。
1、分类GMR材料按其结构可分为具有层间偶合特性的多层膜（例如Fe/Cr）、自旋阀多层膜（例如FeMn/FeNi/Cu/FeNi）、颗粒型多层膜（例如Fe-Co）和钙钛矿氧化物型多层膜（例如AMnO3）等结构；其中自旋阀（spinvalve）多层膜又分为简单型和对称型两类；也有将其分为钉扎(pinning)和非钉扎型两类的。
2、巨磁电阻材料的进展1986年德国的Grunberg和C.F.Majkrgak等人发现了Y/Gd、Y/Dy和Fe/Cr/Fe多层膜中的层间偶合现象。
1988年法国的M.N.Baibich等人首次在纳米级的Fe/Cr多层膜中发现其Δr/r在4.2K低温下可达50%以上，由此提出了GMR效应的概念，在学术界引起了很大的反响。
由此与之相关的研究工作相继展开，陆续研制出Fe/Cu、Fe/Ag、Fe/Al、Fe/Au、Co/Cu、Co/Ag、Co/Au……等具有显著GMR效应的层间偶合多层膜。
自1988年发现GMR效应后仅3年，人们便研制出可在低磁场（10-2～10-6T）出现GMR效应的多层膜（如[CoNiFe/CoFe/AgCu/CoFe/CoNiFe]n）。
1992年人们利用两种磁矫顽力差别大的材料（例如Co和Fe20Ni80）制成Co/Cu/Fe20Ni80/Cu多层膜，他们发现，当Cu层厚度大于5nm时，层间偶合较弱，此时利用磁场的强弱可改变磁矩的方向，以自旋取向的不同来控制膜电阻的大小，从而获得GMR效应，故称为自旋阀。
与此同时，1992年A.E.Berkowitz和Chien等人首次发现了Fe、Co与Cu、Ag分别形成二元合金颗粒膜中的磁电阻效应，在低温下其Δr/r可达（40~60）%。
随后陆续出现了Fe-Ag、Fe-Cu、CoxAg1-x/Ag等颗粒多层膜。
1993年人们在钙钛矿型稀土锰氧化物中发现了比GMR更大的磁电阻效应，即colossal magneto-resistance（CMR）庞磁电阻效应，开拓了GMR研究的新领域。
GMR效应的理论是复杂的，许多机理至今还不清楚；对于这些理论也分为层间交换偶合（IEC）、磁性多层膜的GMR、隧道磁电阻（TMR）等类型，详情可参阅有关文献。
3、巨磁电阻传感器的进展在发现低磁场GMR效应之后，1994年C.Tsang等研制出全集成化的GMR 器件—自旋阀。
同年，美国的IBM公司研制出利用自旋阀原理的数据读出磁头，它将磁盘记录密度提高了17倍，达5Gbit/6.45cm2（in2），目前已达11Gbit/6.45cm2（in2）。
这种效应也开始用于制造角度、位置传感器；用于数控机床、汽车测速、非接触开关、旋转编码器等领域。
作为传感器它具有功耗小、可靠性高、体积小、价格便宜和更强的输出信号等优点。
最近已研制出利用CMR效应的位置传感器。
2000年7月在德国的德雷斯顿举行的第3届欧洲磁场传感器和驱动器学术会议上，关于GMR传感器的论文占论文总数的1/3以上，可见人们的关注程度。
表1自旋阀GMR代表值特性表二、磁性多层膜的巨磁电阻效应1、磁性层间偶合多层膜图4 Cu-Co合金颗粒膜GMR效应图5钙钛矿氧化物的CMR效应特性曲线图6 La-Y-Ca-Mn-OCMR效应曲线磁性层间偶合多层膜和自旋阀多层膜的主要区别是：前者采用层间偶合方式进行信号传递；后者采用控制磁矩取向方式进行信号传递。
层间偶合多层膜结构通常由铁磁金属（FM）层和非磁性金属（NM）层交替生成，其通式为：CM/FM/NM…/FM/CM（1）式中：CM—上下两侧的覆盖层(或称缓冲层)为金属材料,有无皆可。
1988年法国的M.N.Baibich等人在美国物理学会主办的Physical ReviewLetters上发表了有关Fe/Cr巨磁电阻效应的著名论文，首次报告了采用分子外延生长工艺（MBE）制成Fe（100）/Cr（100）规则型点阵多层膜结构。
在这种（Fe/Cr）n结构中，Fe为强铁磁性金属，Cr为反铁磁性金属，n为Fe和Cr的总层数。
它是采用MBE工艺将Fe（100）/Cr（100）生长在GaAs芯片上，其工艺条件是，保持MBE室内剩余压力为6.7´10-9Pa，芯片温度约20°C，淀积速率：对于Fe为0.06nm/s；对于Cr为0.1nm/s。
它们每层的厚度约（0.9～9）nm，通常为30层。
为获得上述淀积速率，还专门设计了坩埚蒸发器。
经实验发现，当Cr的厚度小于（0.9～3）nm时，它与Fe层之间偶合的一个反向铁磁特性（AF）的磁滞回线斜率逐渐增大。
图1显示了Fe层为3nm，Cr层分别为0.9nm、1.2nm和1.8nm，磁感应强度B在±2T范围内，热力学温度T=4.2K，n=30、35、60时，3个不同样本的特性。
随着Cr厚度的增加和总层数的降低，Δr/r也升高，而且高斯磁场强度HS越弱，Δr/r越高，当HS≈2T时，[Fe（3nm）/Cr0.9nm]60膜的Δr/r可达50%以上。
实验还发现，即使温度升至室温，HS降低了30%，Δr/r 也可达到低温值的一半，这一结论具有十分大的实用价值。
随后人们发现了大量层间偶合多层膜中GMR效，如（Co/Cu）n、（Co/Ru）n、（CoFe/Co）n、（Co/Ag）n、（NiFe/Cu）n、（NiCo/Cr）n、（NiFeCo/Cu/Co）n、（NiFeCo/Cu/Co）n和（NiFeCo/Al+Al2O3/Co）n等材料。
这些材料在室温下的Δr/r也都达到10%以上甚至更高。
2.自旋阀多层膜简单型自旋阀通常是由一层NM（例如Cu）和两层FM组成。
与多层结构不同，具有扎钉磁化取向特性的第一FM层作为参考层，适当的选择Cu层的厚度，使它仅将微弱的磁场信号偶合到作为敏感层的第二FM层。
通常的扎钉功能是指在磁场作用下，向参考层上淀积一层反铁磁性（AFM）材料（例如NiO）获得的，为了改进扎钉结构的性能，在其和AFM层之间可以附加一个三层层间偶合系统，与它的第一层为AFM层的材料偶合。
如果采用FeMn作为AFM层，就会出现如图2所示的磁电阻特性，图中第一条低磁场强度曲线的斜率是因敏感层旋转所致；第二条高磁场强度的斜率曲线是由参考层旋转所致；参考层旋转使得场强通常发生在与交换偏置场（Hex）的相关处。
如果我们将一个磁电阻作为磁场方向的函数，可以获得接近正弦波形的曲线。
在低于Hex一定范围内（图中的工作范围内），该特性与磁场强度无关，Δr/r与旋转角度相关，因此可用于角度传感器。
与霍尔元件和非均质磁电阻（AMR）元件不同，这种磁电阻元件测量角度仅需要几十毫特斯拉的磁感应强度，信号周期为360°。
根据扎钉层（NiO）相对于Si芯片的位置，简单自旋阀可分为“顶结构”和“底结构”两种。
图3是具有不同层数多层膜的各种排列方式。
图3(a)是3层对称自旋阀结构，由3层磁性膜组成，中间的膜为自由层，两侧的NiO为扎钉层。
图3(b)是一个对称多层自旋阀结构，2个扎钉层之间是一个Co/Cu/Co/Cu/Co 多层膜。
图3(d)是一个底结构自旋阀，将一个Co/Cu/Co多层膜放在扎钉层NiO 的上面。
为了在3层或多层磁性膜内获得GMR效应或AFM层间的交换和偶合效应；加工多层膜结构必须采用图3(c)软硬材料相间的方式。
表1是简单和对称自旋阀的GMR特性表。
3. 颗粒多层膜颗粒多层膜通常是由二元金属形成的合金颗粒膜，在低温状态下，它具有GMR效应，其Δr/r也可达到（40～60）%。
1992年A.E.Berkowitz和Chien等首次发现了Cu-Co合金颗粒膜的GMR效应。
他们采用磁控溅射工艺，将Cu、Co分别溅射到Si（100）芯片上，形成Co-Cu薄膜；该芯片以1r.p.s.的速度转，背景压力为调整溅射速率可生成8´10-4Pa，Co含量分别为12%、19%、28%，厚度为300nm的薄膜。
图4是Cu-Co合金颗粒膜的特性曲线图，曲线a、b为19Co、28Co的样品，是采用淀积方法，在T≥100K时获得的，可以看出曲线b 已经产生振荡，它们的Δr/r分别达到8%和2%；而曲线c是在T≥10K时的19Co 样品的特性，它的Δr/r达22%以上，可见还是相当高。
实验证实，对于这种薄膜经热处理退火后，即使在室温下也可以获得20%以上的Δr/r。
近年来，不断出现了对于Fe-Ag、Fe-Cu等颗粒多层膜GMR特性的研究，发现材料的磁性成分较小时，颗粒间作用也较小；成分增至（25～30）%时，其颗粒间具有较强的磁偶合。
颗粒多层膜的另一特点是其磁性饱和场比磁电阻饱和场低得多；它在零磁场条件下电阻随温度的变化比在磁场中电阻随温度的变化要小得多。
图8.自旋阀角度传感器4.钙钛矿氧化物多层膜1993年，R.V on.Helmholt等人首次在La2/3Ba1/3MnOx铁磁多层膜中发现了巨大的CMR效应，该多层膜在磁性转变温度（居里点Tc）附近，Δr/r高达（106～108）%，即使在室温下的Δr/r也可达60%。
这类多层膜采用外延生长、离轴（off—axis）激光淀积和退火等工艺，将膜生长在SnTiO3芯片上。
图5是在T=300K条件下，淀积和退火后电阻率与温度的相关曲线。
从图中看出，随着磁场的增大Δr/r减少，Δr/r的峰值发生在零磁场附近。
图6是1995年S.Jin等人对La0.60Y0.07Ca0.33MnOx多层膜进行研究，采用多晶硅芯片,在T=140K，Hs≈6T条件下，生成钙钛矿氧化物多层膜，获得的CMR效应曲线，它的Δr/r高达10000%。
三、巨磁电阻传感器通常，轮速或增量位置传感器由磁场激励和检测传感器或电桥两部分组成。
为了产生一个周期性变化的磁场，激励部分可采用一个永磁铁多极轮，也可由一个铁磁轮和一个外加磁场组成。
检测传感器包括磁场传感器、GMR传感器等。
这类传感器可用作反时针刹车系统的轮速传感器，控制汽车发动机的速度和位置传感器以及各种角度增量编码器等。
1.磁性层间偶合多层膜传感器由于Co/Cu多层膜或在其基础上研制的CoCu/Co多层膜的磁电阻特性无迟滞效应，而且使用温度已达到200℃以上，长期稳定性也高于500h，因此，将它用于传感器的较多。