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  法國的Albert Fert與德國的Peter Grtinberg因在納米多層膜的磁性結(jié)構(gòu)中發(fā)現(xiàn)巨磁電阻效應(yīng)(GMR)而榮獲2007年度的諾貝爾物理學獎,，電子具有電荷與自旋2個自由度,，在傳統(tǒng)的電子學中,，僅僅是電荷被電場調(diào)控,，稱之為電荷為基的電子學,，而GMR效應(yīng)的發(fā)現(xiàn)開拓了有效地控制自旋制備新穎電子器件的基礎(chǔ),，自旋電子學可定義為以自旋為基的電子學,，其中自旋在器件中起著核心的作用,。目前,。自旋電子學效應(yīng)已呈現(xiàn)出豐富多彩的重要的技術(shù)上的應(yīng)用,，自旋電子學是十分重要的具有戰(zhàn)略意義的研究領(lǐng)域，列入發(fā)達國家重點支持的計劃中,。從物理學的觀點來看,，過去的世紀屬于“電荷”的世紀，那么未來的世紀可能屬于“自旋”的世紀。

  微電子工業(yè)的興起奠定了第三次產(chǎn)業(yè)革命的基礎(chǔ),，但目前的發(fā)展遇到功耗增大,、制造成本增加的局限，最終,，現(xiàn)存模式的微電子工業(yè)的發(fā)展將受到量子效應(yīng)的限制而壽終,，20世紀80年代發(fā)現(xiàn)的巨磁電阻（GMR）效應(yīng)，其本質(zhì)反映了電子的輸運性質(zhì)與電子自旋的取向有關(guān),，如在輸運過程中除利用電子的電荷屬性外,，同時利用電子自旋屬性，信息的傳輸,、運算與存儲可在固體內(nèi)部有機地結(jié)合在一起,，從而有利于器件高度集成化、能耗降低,、運算速度提高,。因此利用電子自旋屬性，發(fā)展自旋器件,，必將成為新世紀信息工業(yè)革命性的研發(fā)方向,。巨磁電阻(GMR)效應(yīng)和隧穿磁電阻效應(yīng)(TMR)讀出磁頭的應(yīng)用迅速提高了硬盤記錄密度，同時,，近10年研發(fā)磁性隨機存儲器(MRAM)也成為發(fā)達國家競爭的主戰(zhàn)場,。此外，將自旋極化的電子注入到半導(dǎo)體器件中,，形成半導(dǎo)體自旋電子學新學科,。

  2007年諾貝爾物理學獎授予巨磁電阻效應(yīng)的發(fā)明者：法國的A．Fert教授與德國的P．Grtinberg教授，以表彰他們對凝聚態(tài)物理與信息技術(shù)的發(fā)展所做出的杰出貢獻,，同時諾貝爾獎評選委員會指出：“巨磁電阻效應(yīng)的發(fā)現(xiàn)打開了一扇通向新技術(shù)世界的大門,。這里，將同時利用電子的電荷以及自旋這兩個特性”,。

  磁電阻效應(yīng)是指材料磁化狀態(tài)的變化導(dǎo)致電阻值改變的現(xiàn)象,。向異性磁電阻(AMR)效應(yīng)：1856年英國W．Thomson首先在鐵磁材料中發(fā)現(xiàn)各向異性磁電阻效應(yīng)(AMR)，其值約為3％～5％,；1979年IBM公司首先利用AMR效應(yīng)制備成薄膜讀出磁頭,，取代原來的感應(yīng)式磁頭，使磁盤記錄密度提高了數(shù)10倍,；1991年,，磁盤密度已達1～2Gb/in²。

  巨磁電阻(GMR)效應(yīng)：1988年Fert與Grinberg科研小組彼此獨立地在人工納米結(jié)構(gòu)中(鐵/鉻多層膜)發(fā)現(xiàn)了高達50％的磁電阻效應(yīng),，比AMR效應(yīng)高十倍,，故命名為巨磁電阻(GMR)效應(yīng),，其機理不同于前者，其物理本質(zhì)反映了電子的輸運性質(zhì)與電子自旋的取向有關(guān),，稱為自旋相關(guān)導(dǎo)電,。因此在輸運過程中不僅可利用電子電荷特性，而且同時可利用電子自旋這一自由度,，信息的傳輸,、處理與存儲可在固體內(nèi)部有機地結(jié)合在一起。

  隧道磁電阻（TMR）效應(yīng)：早在1975年,，Julliere就在Co/Ge/Fe磁性隧道結(jié)中觀察到了TMR效應(yīng),。近20年來，GMR效應(yīng)的研究發(fā)展非常迅速,，并且基礎(chǔ)研究和應(yīng)用研究幾乎齊頭并進,，已成為基礎(chǔ)研究快速轉(zhuǎn)化為商業(yè)應(yīng)用的國際典范。隨著GMR效應(yīng)研究的深入,，TMR效應(yīng)開始引起人們的重視。磁隧道結(jié)中兩鐵磁層間不存在或基本不存在層間耦合,，只需要一個很小的外磁場即可將其中一個鐵磁層的磁化方向反向,，從而實現(xiàn)隧穿電阻的巨大變化，故磁隧道結(jié)具有更高的磁場靈敏度,。同時,，磁隧道結(jié)這種結(jié)構(gòu)本身電阻率很高、能耗小,、性能穩(wěn)定,。因此，磁隧道結(jié)無論是作為讀出磁頭,、各類傳感器,，還是作為磁隨機存儲器(MRAM)，都具有無與倫比的優(yōu)點,，其應(yīng)用前景十分看好,。

  1988年法國發(fā)表了巨磁電阻（GMR）效應(yīng)的論文，德國除發(fā)表相關(guān)論文外,，同時還申報了專利,，美國購買了德國的專利并將它產(chǎn)業(yè)化。20世紀90年代后,，巨磁電阻（GMR）效應(yīng)的研究在世界范圍內(nèi)興起了繼高溫超導(dǎo)氧化物研究之后的新高潮,，形成了磁電子學的新學科。隧道磁電阻(TMR)效應(yīng)也從低溫開拓到室溫,，從而進入到實用化,。目前TMR器件已逐步取代GMR器件,，技術(shù)的更新十分迅速，從基礎(chǔ)研究到實際應(yīng)用幾乎是相互交融與促進,。