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主题:同学们,“半导体存储器导论课”第二课开始点名,分组讨论了, -- 老瑞

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家园 【第一课】从今年的诺贝尔物理奖谈起(V1.0)

同学们,今天咱们的“半导体存储器导论”开始上课了。

“老班长”同学,请点点名,算算出勤率哈。

说起“半导体存储器”,大家都比较熟悉。即使对它的存储原理不熟悉,大家在日常生活中也是免不了跟其有亲密接触的。那么这个“半导体存储器”的市场有多大那?咱们也不用看那些专业的表格。只要想想,身边的(尤其是近几年来)电脑,数码相机,mp3之类的发展就知道了。

按照通常的惯例,接下去就要讲“半导体存储器”的分类了。让俺看看啊,好像有几个同学已经开始打瞌睡了。那么咱们就先讲点有趣的哈。

从哪里讲起那?有了,还是先从咱们西西河讲起好了。咱们西西河向来是高手如云的,咱们班里也少不了卧虎藏龙的,这点俺是有高度自信的。举个例子来说:今年的诺贝尔物理奖,现在大家都知道了哈。法国人阿尔贝-费尔(Albert Fert)和德国人彼得-格林贝格尔(Peter Grünberg)一起领走了那壹千万瑞典克朗。这个结果现在说说,同学们没觉得有啥特别的。可是同学们,咱们西西河的“Spinfox”老兄两年前就已经预测到了这个结果了!

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请大家为西西河的高手们鼓鼓掌。那个记者同学哈,你可以挤到前面来,赶快问问“Spinfox”老兄,咱华夏啥时候可以有咱们的第一块自然科学诺贝尔奖啊。

看到这里,晓得“巨磁电阻效应”(GMR: Giant Magnetoresistance)的同学或许已经偷偷笑了2次了。插一句哈,今年来自德法的这两位老兄就是靠这个题目拿走那壹千万瑞典克朗。可不是嘛?又“Spin”的,又“fox”的,那水平还能差啊?

不知道“巨磁电阻效应”,又想知道他们为啥笑的同学们也不用急。在开始拜读“Spinfox”老兄的大作

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以前,咱们先来补补课。简单了解一些“巨磁电阻效应”,还有其在业界的重要应用。

对由铁磁(Ferromagnetic)和非磁性金属(Non-Magnetic Metal)层交替组合成的材料施加足够强的磁场的时候,该材料的电阻会有大幅的下降。这种现象就是所谓的“巨磁电阻效应”。研究发现:如果相邻层中的磁化方向相同的时候,材料的电阻会变得很低。如果磁化方向相反的时候,材料的电阻会变得很高。工业界就利用材料电阻高低的不同,来存储信号“1”和“0”,或者说“OFF”和“ON”。

那么材料在磁场的作用下,电阻为啥会呈现高低的变化那?这就涉及到所谓的“自旋电子学”。“自旋”就是“Spinfox”老兄名字当中的“Spin”。关于“自旋电子学”的原理,进展,遇到的问题。同学们还是好好拜读“Spinfox”老师的大作。咱在这里只给一个粗浅的,形象的比方,只用来帮助大家建立一个初步的概念。

设想一下,你准备过一个路口,你要做的当然是“左看看,右看看,脖子扭扭,屁股扭扭”。如果你运气好的话,发现这条路是单行道,那么你要做的就是“左看看,脖子扭扭,屁股扭扭”。这样通过是不是可以比上面一个路口更容易些?

课外阅读:

1. 早在1997年,IBM已经向市场投放了基于巨磁电阻效应制备的数据读出头(Read Head)。

2. 彼得-格林贝格尔小组最初的工作中,研究了由铁、铬、铁三层金属膜样品,使材料电阻下降了1.5%。费尔小组研究了由铁和铬组成的多层膜样品,电阻下降了50%。


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