第1章 绪论 1
1.1 磁性传感器（传感器和读取头） 3
1.1.1 磁阻传感器 5
1.1.2 硬盘驱动器磁头 6
1.2 磁随机存储器（MRAM） 10
参考文献 11
第2章 巨磁阻和隧道磁阻器件物理 12
2.1 自旋钉扎 13
2.1.1 自旋钉扎的唯象理论 13
2.1.2 自旋钉扎的微磁理论 19
2.2 巨磁阻效应的自由电子模型 25
2.2.1 金属和金属薄膜的电导率 25
2.2.2 铁磁金属的电导率（两电流模型） 28
2.2.3 巨磁阻效应的两电流模型 30
2.3 隧道磁阻（TMR）器件的自由电子模型 38
2.3.1 隧穿电流的Simmons公式 38
2.3.2 铁磁隧道结 43
参考文献 48
第3章 金属多层薄膜的巨磁阻器件 50
3.1 交换耦合金属多层薄膜 50
3.1.1 金属多层薄膜中的层间耦合 50
3.1.2 金属多层膜的磁阻性能 54
3.1.3 磁阻性能对薄膜结构的依赖性 58
3.1.4 磁阻率的热稳定性 65
3.2 磁传感器 67
3.2.1 静态特性 68
3.2.2 动态特性 70
参考文献 72
第4章 自旋阀器件 74
4.1 自旋阀 74
4.1.1 交换偏置自旋阀 74
4.1.2 赝自旋阀 80
4.2 巨磁阻效应的增强 82
4.2.1 背层效应 83
4.2.2 镜面散射效应 86
4.3 磁头 101
4.3.1 读取头的设计 102
4.3.2 读取头的自旋阀 108
参考文献 113
第5章 隧道型巨磁阻（TMR）器件 116
5.1 自旋相关隧穿 116
5.1.1 隧道磁阻 116
5.1.2 自旋隧道结的制备 121
5.1.3 自旋隧道结的微加工 124
5.1.4 退火性能 126
5.1.5 TMR的温度依赖性 127
5.1.6 偏压对TMR的影响 129
5.1.7 双隧道结 131
5.2 TMR磁头 133
参考文献 135
第6章 磁性随机存储器（MRAM） 137
6.1 MRAM器件及其工作原理 137
6.1.1 早期的MRAM器件 137
6.1.2 基于GMR单元的MRAM器件 138
6.1.3 基于MTJ单元的MRAM器件 140
6.2 基于MTJ的MRAM架构 140
6.3 MRAM的特性 142
6.4 MTJ单元的设计 143
6.5 MTJ单元的自旋翻转场 147
6.5.1 单畴计算 147
6.5.2 微磁模拟 148
6.5.3 二维的磁化翻转 151
6.6 MRAM制造中存在的问题 153
6.6.1 集成电路的兼容性 153
6.6.2 MTJ单元的一致性 154
6.7 目前MRAM制造方面的尝试 154
6.8 MRAM的可扩展能力：高存储密度的挑战 156
6.8.1 电阻 156
6.8.2 信号电压 157
6.8.3 写入电流 157
6.8.4 超顺磁性 158
参考文献 159
第7章 其他巨磁阻器件 161
7.1 双极自旋晶体管 161
7.1.1 自旋注入 161
7.1.2 自旋晶体管的工作原理 162
7.1.3 器件的性质 165
7.1.4 原型器件的验证 165
7.2 自旋场效应管 167
7.3 自旋阀晶体管 168
7.3.1 自旋阀晶体管的原理 168
7.3.2 器件特性 170
7.4 自旋相关单电子隧穿器件 171
7.4.1 结构和特性 171
7.4.2 库仑阻塞效应的TMR增强效应 177
7.4.3 自旋积累 178
参考文献 179