材料的电阻随着所加磁场而增大或减小的现象称为磁阻效应。这种效应在金属中可忽略，在半导体中相对比较明显。半导体的磁阻效应在工业领域有着许多重要的应用，与人们生活息息相关。近20年来，科学家们发现了一些更加有趣、新颖的磁阻效应，这些发现直接导致了新技术的出现，并催生了新的学科。当代信息技术的发展与这些新型的磁阻效应密不可分。

    巨磁阻效应（GMR）：两层铁磁金属夹一层非磁金属的三明志结构，当铁磁层的磁矩相互平行时，载流子与自旋有关的散射最小，材料有最小的电阻。当铁磁层的磁矩为反平行时，与自旋有关的散射最强，材料的电阻最大。这个效应由法国的Fert小组和德国的Grünberg小组于1988年分别独立发现。1997年，全球首个基于巨磁阻效应的读出磁头问世。GMR磁头的出现引发了硬盘的“大容量、小型化”革命。要想知道Fert和Grünberg的贡献有多大，看一下我们计算机的硬盘大小就清楚了。2007年二人问鼎诺贝尔物理奖，当真是名之所至，众望所归。看来，诺贝尔奖并不总代表着艰难晦涩的理论。1980年代，金属的输运研究绝对属于冷门。Fert和Grünberg当时已年近五旬，但都还是小人物。不过Fert和Grünberg敢于面对惨淡的现实，勇于坚守冷清的阵地，最终获得幸运女神的青睐。目前自旋电子学的研究欣欣向荣，Fert和Grünberg功不可没。相对于GMR效应的发现，他们不跟风、敢坚持的科研品格对我们而言是更大的科学财富。

    庞磁阻效应（CMR）：在磁性多层膜中发现的磁电阻效应促使人们在大块材料中寻找与此有关的效应，结果真找到了——外加磁场能使钙钛矿结构的锰氧化物从非磁绝缘体变为铁磁性金属，由于其磁阻异常巨大，竟比巨磁阻效应高几个数量级，便被称为庞磁阻效应。事实上，庞磁阻效应早在1950年就被荷兰飞利浦的Jonker和Santen发现了。他们的结果躺在图书馆里无人问津，等待是如此漫长，不得不于1994年被重新发现了一次。庞磁阻效应通常需要几个特斯拉的磁场，在实际应用方面或许面临困难，但它蕴涵了丰富的物理内容，从而吸引了大批的追随者。注意，1980年代发现的高温氧化物超导体及近几年发展起来的新型氧化物多铁性材料也都具有钙钛矿结构，钙钛矿氧化物不愧是凝聚态物理研究的一个宝库。

    隧道磁阻效应（TMR）：与GMR很相似，不过要将三明志结构的金属中间层改为很薄的绝缘层（电子可通过量子隧穿效应而通过绝缘层）。隧道磁阻效应效应一经发现，便受到了广泛的关注。TMR磁头已逐渐取代GMR磁头，成为主流的硬盘信息读出技术。利用TMR效应，在新型磁性随机存储器的研制上也大获成功。实际上，隧道磁阻效应在1975年就由法国的Jullière发现了，但直到1990年代初期重新发现后才受到重视。历史在这里又一次重演，不过好在Jullière并没有等太久。

    异常磁阻效应（EMR）：2000年，美国的Solin小组发现一种特殊的非磁InSb-Au复合结构（如图1a）存在着巨大的磁阻效应，在0.25T、4T垂直磁场下磁阻分别高达9100%和750000%，远大于一般的半导体几何磁阻效应，也大于迄今已知的任何一种物理磁阻效应，被称为异常磁阻效应。EMR产生的根源在于金属分流器的使用：无磁场时，电流通过金属分流器，电阻很小；加垂直磁场时，电流的路径发生偏转，一部分将通过半导体，电阻增大；通过两个电压引线可以感知这种电阻变化。图1a所示的结构通过保角映射，可将该结构转换为另一种等效的条形结构（如图1b）。受制于磁噪声的影响，GMR及TMR磁头对超高密度（1Tb/in²以上）信息读取无能为力，EMR磁头也许可以大展身手。