霍尔效应(李群庆)_780504521.pdf

霍尔效应与磁电阻测量 清华大学物理实验中心 2013.09 学生须知 • 牢记上课时间和循环顺序。 • 物理实验分预习、操作、报告三部分。通过预习提前 了解原理、准备实验记录表格、画好电路图。 • 实验结束时，原始数据一定要教师签字。 • 实验报告统一要求手写，数据处理部分采用计算机处 理时可以打印该部分。 2 霍尔效应  I B U • 1879年，Edwin Hall 发现了霍 H 1 尔效应，即处在磁场中的非磁性 金属或半导体薄片中的载流子受 d 2 到洛仑兹力的影响偏向一边，导 致一个可测量的霍尔电压。 IB 1 IB U H nqd nq d RH  霍耳系数 IB KH  霍耳片灵敏度系数 U R K IB H H H d 若q 0   2 1 B 若q 0    R K B 1 2 xy H d H 3 霍尔效应的研究成果 • 霍尔效应 （1879年） • 反常霍尔效应（1880年） • 整数量子霍尔效应 （1980年德国科学家冯·克利青发现， 1985年诺贝尔物理奖） • 分数量子霍尔效应 （1982年美国科学家崔琦和施特默发 现，1998年诺贝尔物理奖）； • 石墨烯中的半整数量子霍尔效应 （2005年发现，2010年 诺贝尔物理奖）； • 量子化自旋霍尔效应 （2007年发现，2010年欧洲物理奖， 2012年美国物理学会巴克利奖）。 • 量子反常霍尔效应（清华物理系薛其坤）是在此领域的 又一个重大进展，有可能是量子霍尔效应家族的最后一个 重要成员。 反常霍尔效应 • 1880年，Edwin Hall 发现在铁磁性的金属材料样 品里，横向电阻率的大小除了常规项外，还增加 了与样品的磁化强度有关的反常项，当样品达到 饱和磁化强度时，横向电阻率变成了常数。   K B  4R M xy H s RS  反常霍耳系数 5 量子霍尔效应 • 整数量子霍尔效应 1980年德国科学家冯·克 利青发现在二维电子系统