半導体磁気抵抗素子の概要

 半導体磁気抵抗素子とは                            

 半導体薄膜に垂直方向に印加される磁束密度に応じて抵抗値が変化します。
極性、S極性どちらの磁界を印加しても同様に抵抗値が変化します。
複数の素子を組み合わせることで、抵抗の変化を電圧の変化として取り出します。
材料は非常に高い電子移動度が必要です。(高い移動度を持つInSbを用いるのが一般的です。)

 半導体における磁気抵抗効果モデル                      

  右図に示すように半導体薄膜に磁界(磁束密度)を印加しなければ 電流ベクトルは印加された電界方向に平行になります。
しかし、磁界を印加するとホール効果により電流ベクトルは 電界方向に所定の角度をなすために、電流経路が長くなり抵抗値が増加します
                                                                                                                                               
 

 半導体薄膜の磁気抵抗効果                          

 磁気抵抗変化率△R/R0は低磁界領域(約0.4T以下)では半導体薄膜の電子移動度μと半導体薄膜に垂直に

印加される磁束密度Bの積の2乗に比例し、高磁界領域(約0.4T以上)ではμとBに比例します。

 

 ◆磁気抵抗効果の定義

     

  RB:有磁界での抵抗
  R0:無磁界での抵抗

 ◆低磁界領域(0.4T以下)での磁気抵抗変化率

        

  RB:有磁界での抵抗
  R0:無磁界での抵抗
  μ:電子移動度
  B:磁束密度

                                                           

 

     

 ◆高磁界領域(0.4T以上)での磁気抵抗変化率

        

  RB:有磁界での抵抗
  R0:無磁界での抵抗
  μ:電子移動度
  B:磁束密度

                                                           

 

 半導体磁気抵抗素子の材料                          

 上記の様に半導体の磁気抵抗効果は材料の電子移動度μに依存しています。つまり、材料の電子移動度が大きければそれだけ磁気抵抗効果も大きくなります。このため半導体磁気抵抗素子の材料には電子移動度の大きいⅢ-Ⅴ族化合物半導体の中で最大の電子移動度をもつInSbが用いられます。InSbは電子移動度78000(cm2/Vsec)と半導体中最大の電子移動度をもつので半導体磁気抵抗素子用の材料として適しています。                                                                      

 

 

 

 

 

 

 

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