霍尔效应与电阻测量.
霍尔效应及磁阻测量实验报告
霍尔效应及磁阻测量实验报告1.实验目的（1）．了解霍尔效应实验及霍尔副效应产生原理（2）．掌握霍尔系数的测量方法，学习消除霍尔副效应的实验方法（3）．研究半导体材料的电阻值随磁场的变化规律2.实验原理（1）.霍尔效应霍尔效应从本质上讲是运动的带电粒子在磁场中受洛仑兹力作用而引起的偏转。
当带电粒子(电子或空穴)被约束在固体材料中，这种偏转就导致在垂直电流和磁场的方向上产生正负电荷的聚积，从而形成附加的横向电场，即霍尔电场。
对于图1（a）所示的N型半导体试样，若在X方向通以电流1s，在Z方向加磁场B，试样中载流子（电子）将受洛仑兹力FB = eB （1）则在Y方向即试样A、电极两侧就开始聚积异号电荷而产生相应的附加电场一霍尔电场。
电场的指向取决于试样的导电类型。
对N型试样，霍尔电场逆Y方向，P型试样则沿Y方向，有：Is (X)、 B (Z) EH (Y) <0 (N型)EH (Y) >0 (P型)显然，该电场是阻止载流子继续向侧面偏移，当载流子所受的横向电场力与洛仑兹力相等时，样品两侧电荷的积累就达到平衡，故有= （2）其中为霍尔电场，是载流子在电流方向上的平均漂移速度。
设试样的宽为，厚度为，载流子浓度为，则（3）由（2）、（3）两式可得（4）即霍尔电压（、电极之间的电压）与乘积成正比与试样厚度成反比。
比例系数称为霍尔系数，它是反映材料霍尔效应强弱的重要参数，由RH的符号(或霍尔电压的正、负)判断样品的导电类型。
（2）.霍尔效应的副效应a.不等位电势差：由于霍尔元件的材料本身不均匀，以及由于工艺制作时，很难保证将霍尔片的电压输出电极焊接在同一等势面上，因此当电流流过样品时，即使已不加磁场，在电压输出电极之间也会产生一电势差，只与电流有关，与磁场无关。
b.厄廷豪森效应：霍尔片内部的快慢载流子向不同方向偏转，动能转化为热能，使x方向两侧产生温度差，因此霍尔电极和样品间形成热电偶，在电极间产生温差电动势，其正负、大小与I、B的大小和方向有关。
霍尔效应及磁阻效应讲义
通过霍尔效应测量磁场实验简介在磁场中的载流导体上出现横向电势差的现象是24岁的研究生霍尔（Edwin H. Hall）在1879年发现的，现在称之为霍尔效应。
随着半导体物理学的迅猛发展，霍尔系数和电导率的测量已经成为研究半导体材料的主要方法之一。
通过实验测量半导体材料的霍尔系数和电导率可以判断材料的导电类型、载流子浓度、载流子迁移率等主要参数。
若能测得霍尔系数和电导率随温度变化的关系，还可以求出半导体材料的杂质电离能和材料的禁带宽度。
在霍尔效应发现约100年后，德国物理学家克利青(Klaus von Klitzing)等研究半导体在极低温度和强磁场中发现了量子霍尔效应，它不仅可作为一种新型电阻标准，还可以改进一些基本量的精确测定，是当代凝聚态物理学和磁学令人惊异的进展之一，克利青为此发现获得1985年诺贝尔物理学奖。
其后美籍华裔物理学家崔琦(D. C. Tsui)和施特默在更强磁场下研究量子霍尔效应时发现了分数量子霍尔效应。
它的发现使人们对宏观量子现象的认识更深入一步，他们为此发现获得了1998年诺贝尔物理学奖。
用霍尔效应之制备的各种传感器，已广泛应用于工业自动化技术、检测技术和信息处理各个方面。
本实验的目的是通过用霍尔元件测量磁场，判断霍尔元件载流子类型，计算载流子的浓度和迁移速度，以及了解霍尔效应测试中的各种副效应及消除方法。
实验原理通过霍尔效应测量磁场霍尔效应装置如图2.3.1-1和图2.3.1-2所示。
将一个半导体薄片放在垂直于它的磁场中(B 的方向沿z轴方向)，当沿y方向的电极A、A’上施加电流I时，薄片内定向移动的载流子(设平均速率为u)受到洛伦兹力F B的作用，= q u B (1)FB无论载流子是负电荷还是正电荷，F B 的方向均沿着x 方向，在磁力的作用下，载流子发生偏移，产生电荷积累，从而在薄片B 、B’两侧产生一个电位差V BB ’,形成一个电场E 。
电场使载流子又受到一个与F B 方向相反的电场力F E ，F E ＝q E = q V BB’ / b(2)其中b 为薄片宽度，F E 随着电荷累积而增大，当达到稳定状态时F E ＝F B ，即q uB = q V BB’ / b(3)这时在B 、B’两侧建立的电场称为霍尔电场，相应的电压称为霍尔电压，电极B 、B’称为霍尔电极。
实验二霍尔系数和电阻率的测量
实验二 霍尔系数和电阻率的测量把通有电流的半导体置于磁场中，如果电流方向与磁场垂直，则在垂直于电流和磁场的方向会产生一附加的横向电场，这个现象称为霍尔效应。
随着半导体物理学的发展，霍尔系数和电导率的测量已成为研究半导体材料的主要方法之一。
通过实验测量半导体材料的霍尔系数和电导率可以判断材料的导电类型、载流子浓度、载流子迁移率等主要参数。
若能测量霍尔系数和电导率随温度变化的关系，还可以求出材料的杂质电离能和材料的禁带宽度。
一、实验目的1. 了解霍尔效应实验原理以及有关霍尔元件对材料要求的知识；2. 学习用“对称测量法”消除副效应的影响，测量并绘制试样的V H -I S 和V H -I M 曲线；3. 确定试样的导电类型、载流子浓度以及迁移率。
二、实验原理霍尔效应从本质上讲是运动的带电粒子在磁场中受洛仑兹力作用而引起的偏转。
当带电粒子（电子和空穴）被约束在固体材料中，这种偏转就导致在垂直于电流和磁场的方向上产生正负电荷的积累，从而形成附加的横向电场，即霍尔电场。
对于图 (a)所示的N 型半导体试样，若在X 方向的电极D 、E 上通以电流I S ，在Z 方向加磁场B ，试样中载流子（电子）将受洛仑兹力：B v e F g （）其中，e 为载流子（电子）电量，v 为载流子在电流方向上的平均定向漂移速率，B 为无论载流子是正电荷还是负电荷，Fg 的方向均沿Y 方向，在此力的作用下，载流子发生偏移，则在Y 方向即试样A 、A ’电极两侧就开始聚集异号电荷，在A 、A ’两侧产生一个电位差V H ，形成相应的附加电场E H ——霍尔电场，相应的电压V H 称为霍尔电压，电极A 、A ’称为霍尔电极。
电场的指向取决于试样的导电类型。
N 型半导体的多数载流子为电子，P 型半导体的多(a (b图 样品示意图数载流子为空穴。
对N 型试样，霍尔电场逆Y 方向，P 型试样则沿Y 方向，有I S (X)、B (Z) E H (Y) < 0 (N 型)E H (Y) > 0 (P 型)显然，该电场是阻止载流子继续向侧面偏移。
实验三 半导体霍尔效应测量实验
实验三半导体材料的霍尔效应测量实验1实验原理1）霍尔效应霍尔效应指的是在外加磁场的作用下，给半导体通入电流，内部的载流子受到磁场引起的洛伦兹力的影响，空穴和电子向相反的方向偏转，这种偏转导致在垂直电流和磁场方向上产生正负电荷的积累，形成附加的横向电场，直至电场对载流子的作用力与洛伦兹力抵消，此时的电场强度乘以半导体样品的宽度后，可以得到霍尔电压V H。
设磁感应强度为B，电子浓度（假设为n型半导体）为n，则电流表达式为I H=nevbd，而霍尔电压产生的电场为E H=vB霍尔电压的表达式为:V H=E H b=vBb =I HnebdBb =1neI H Bd=R HI H Bd其中R H称为霍尔系数：R H=1 ne可以通过V H,B, I H的方向可以判断样品的导电类型，通过V H和 I H的关系曲线可以提取出R H，进一步还可以得到电子（空穴）浓度。
在实际测量中，还会伴随一些热磁副效应，使得V H还会附带另外一些电压，给测量带来误差。
为了消除误差，需要取不同的I H和B的方向测量四组数据求平均值得到V H，如下表示I H正向I H负向B正向V1V3B负向V2V42)范德堡法测量电阻率由于实验使用的霍尔元件可视为厚度均匀、无空洞的薄片，故可使用范德堡法进行电阻率的测量。
在样品四周制作四个极小的欧姆接触电极1,2,3,4。
如图2所示。
14图 1 霍尔效应原理示意图先在1、2端通电流，3、4端测电压，可以定义一个电阻R1=|V34| I12然后在2、3端通电流，1、4端测电压，求R2=|V14| I23理论上证明样品的电阻率与R1、R2的关系为ρ=πdln2R1+R22f可以通过查表可知范德堡因子f与R1/R2的关系，从而求得样品的电阻率。
2实验内容本实验所用仪器为SH500-A霍尔效应实验仪、恒流电源、高斯计。
实验步骤如下：1）连线掌握仪器性能，连接恒流电源与霍尔效应试验仪之间的各组连线。
2）测量霍尔系数，判断样品的导电类型测量半导体样品的霍尔系数。
实验十九霍尔效应-电导率的测定
实验十九 霍尔效应－电导率的测定一、实验目的1. 掌握霍尔效应产生的原理。
2. 了解变温霍尔效应测试系统的使用方法。
3. 掌握测量材料电阻率的基本原理和方法。
二、实验原理1. 霍尔效应霍尔效应是指在外加磁场下，处于导电状态的材料中的载流子由于受洛伦兹力的作用运动发生偏转，在垂直于磁场方向的材料的两端积聚异种电荷的现象。
并且当外加磁场一定，电流不变以及温度恒定的情况下，材料在平行磁场两端积聚电荷数达到稳定，因此产生一个恒定电压V H , 称为霍尔电压，该值大小由下式表述：t IBR V H H /= (1)式中：V H 单位为V ，t 为样品厚度，单位为m ；I 为通过样品的电流，单位为A ; B 为磁通密度，单位为wb/m 2；R H 为霍尔系数，与材料的性质有关，单位m 2/C 。
2. 材料的电阻率材料的电阻率是表征材料导电能力的重要参数，它与材料的几何形状以及材料中所加电流和电压无关。
标准样品(直六面体)的电阻率由下式表示：)(m ILtwV ⋅Ω=ρσ (2) 其中V σ为电导电压，单位为V ，t 为样品厚度，单位为m ，w 为样品宽度，单位为m ，L 为样品电位引线之间的距离，单位为m ，I 为通过样品的电流，单位为A 。
三、实验仪器设备及流程1.CVM-200霍尔效应仪。
2.TC-201温控仪。
3.SV-12变温恒温仪。
4. 可换向永磁磁铁。
5. 实验样品：1) 美国Lakeshore公司HGT-2100高灵敏霍尔探头，工作电流10mA，室温下灵敏度为55-140mV/kG；2) 碲镉汞单晶，厚1.11mm，最大电流50mA。
四、实验操作步骤1.磁场标定系统中的S1为已在室温下标定过的霍尔探头，在室温下用开关选择样品S1，并使恒温器位于可换向永磁磁铁中心，恒温器真空抽口垂直于商标面。
开机后快速将横流源输出调到mA，此时CVM-200表的微伏表电压读数即为磁场的特斯拉数。
霍尔探头最大电流为10mA。
霍尔效应和开尔文电桥测低值电阻
假设薄片的宽度为d，在两侧的横向电场的电势差为： UH = EH d = υBd. 电流是单位时间通过某一截面的电荷量，通过霍尔器件的电流是 I = jad = qnυad. 于是： υ= I . nqad (7) (6) (5)
其中，n是载流子浓度，j 是电流密度。将式(7)带入式(4)可得 UH = 令 RH = 为霍尔系数，则 UH = RH 所以霍尔系数等于 RH = 定义霍尔灵敏度 KH = 1 , nqa (12) UH a . IB (11) IB . a (10) IB . nqa 1 , nq (8)
套餐C：改变铜棒和铝棒的长度l三次，在倍率(0.01和0.1)情况下，调 节R1 = R2 = 2KΩ, ..., 5KΩ，测出RX 的值。利用式(18)计算得到铜棒和铝棒的电阻率。共 有2 × 3 × 2 × 4 = 48组数据。 实验数据处理： 套餐A：在给定铜棒长度情况下，计算出铜棒在比率为0.1时的电阻值RX = RX ± △RX ， 然后通过式(18)计算出电阻率ρ = ρ ± △ρ。类似计算铜棒在比率为0.01和相同长度时铝棒 在比率为0.01及0.1情况下的电阻值和电阻率。 √∑ ∑ RXi (RXi − RX )2 RX = , △RX = (19) n (n − 1) 套餐B：类似套餐A，当铜棒和铝棒在比率为0.1或0.01时，测量并计算三个不同长度下它 们的电阻值RX = RX ± △RX ，然后通过式(18)计算出电阻率ρ = ρ ± △ρ。 套餐C：Double 套餐B。 实验结论： 套餐A：相同材料，不同比率下可电导率比较；比较铜棒和铝棒的电导率。 套餐A：相同材料，不同长度下的电导率比较；比较铜棒和铝棒的电导率。 套餐A：前面二者结合。 实验讨论： 吧啦吧啦。。。。。。 关于本实验对你们的一点小期望： 1：掌握开尔文电桥测低值电阻的基本原理及其平衡条件。 2：熟悉开尔文电桥测低值电阻的方法。 3：掌握实验数据处理的方法。 PS1：这是关于霍尔效应和开尔文(双臂)电桥测低值电阻两个实验的简单说明的试行版， 不是预习报告。同学们如果有什么问题可以提出来，我们共同修改。 PS2: 实验课的课时不是你们课表上的两个课时而是三个课时，如果加上课间休息的时间 一般大概是150分钟左右，基本上是靠近5点(国庆之后靠近四点半)。 PS3：非常感谢14物1第5及6组和14物2第3及4组的所有同学，例如：肖杉、聂锦坤、祝鑫 婷、小璇姐等。这四组的同学中有的小伙伴没有认真记录试验原理， 有的也会在做实验 过程中出现一点小状况，但是他们都很认真地、辛苦地完成了实验，并为以后做霍尔效应 和开尔文电桥测低值电阻实验的同学提供了很多有用的信息和经验。 再次感谢他们！最 后祝所有的同学们快乐实验！学业进步！(笑脸)
介绍磁通测量的方法
介绍磁通测量的方法磁通测量是一种用于测量磁场特性的方法，它在许多领域中都具有广泛的应用，例如电力系统、电动机、仪器仪表等。
磁通测量可以通过测量磁感应强度、磁通量等参数来反映磁场的分布和特性。
在磁通测量中，我们常用的方法包括：霍尔效应测量、磁电阻测量和法拉第效应测量。
1. 霍尔效应测量：霍尔效应是指在一块薄片上通有电流时，垂直于电流和磁场方向的方向上会产生电势差，这种现象被称为霍尔效应。
利用霍尔效应可以测量磁感应强度以及磁场的方向和分布。
在实际应用中，我们通常使用霍尔元件来测量磁通量。
霍尔元件是一种集成了霍尔效应的电子器件，常用的有霍尔传感器和霍尔开关。
通过将霍尔元件放置在待测磁场中，当磁场发生变化时，霍尔元件会产生相应的电信号，进而测量磁场的特性。
2. 磁电阻测量：磁电阻效应是指材料的电阻会随着外加磁场的变化而发生变化。
根据磁电阻效应，我们可以设计磁电阻测量装置来测量磁感应强度、磁场的方向和大小。
目前，最常用的磁电阻测量方法是磁电阻效应传感器。
磁电阻效应传感器通常由磁电阻材料、导线和电子装置组成。
当该传感器处于磁场中时，其电阻会发生变化，通过测量电阻的变化可以得到与磁场相关的信息。
3. 法拉第效应测量：法拉第效应是指当导电体运动穿过磁场或磁场变化时，会在导电体两端产生电势差。
这种现象被称为法拉第效应。
法拉第效应可以用于测量磁通量和磁场的分布。
法拉第效应传感器是一种典型的应用，通过测量法拉第效应可以得到磁场的特性。
这种传感器可用于测量磁通量、磁场分布以及有关磁场的运动状态等。
总结回顾：在本篇文章中，我们介绍了磁通测量的几种常用方法，包括霍尔效应测量、磁电阻测量和法拉第效应测量。
这些方法都可以用于测量磁场的特性，并提供有关磁感应强度、磁通量以及磁场分布的信息。
通过采用这些方法，我们可以更好地理解和分析各种与磁场相关的问题。
在实际应用中，根据具体的需求和测量要求，我们可以选择合适的方法来进行磁通测量。
实验二 霍尔系数和电阻率的测量
实验二 霍尔系数和电阻率的测量把通有电流的半导体置于磁场中，如果电流方向与磁场垂直，则在垂直于电流和磁场的方向会产生一附加的横向电场，这个现象称为霍尔效应。
随着半导体物理学的发展，霍尔系数和电导率的测量已成为研究半导体材料的主要方法之一。
通过实验测量半导体材料的霍尔系数和电导率可以判断材料的导电类型、载流子浓度、载流子迁移率等主要参数。
若能测量霍尔系数和电导率随温度变化的关系，还可以求出材料的杂质电离能和材料的禁带宽度。
一、实验目的1. 了解霍尔效应实验原理以及有关霍尔元件对材料要求的知识；2. 学习用“对称测量法”消除副效应的影响，测量并绘制试样的V H -I S 和V H -I M 曲线；3. 确定试样的导电类型、载流子浓度以及迁移率。
二、实验原理霍尔效应从本质上讲是运动的带电粒子在磁场中受洛仑兹力作用而引起的偏转。
当带电粒子（电子和空穴）被约束在固体材料中，这种偏转就导致在垂直于电流和磁场的方向上产生正负电荷的积累，从而形成附加的横向电场，即霍尔电场。
对于图2.1 (a)所示的N 型半导体试样，若在X 方向的电极D 、E 上通以电流I S ，在Z 方向加磁场B ，试样中载流子（电子）将受洛仑兹力：B v e F g （2.1）其中，e 为载流子（电子）电量，v 为载流子在电流方向上的平均定向漂移速率，B 为磁感无论载流子是正电荷还是负电荷，Fg 的方向均沿Y 方向，在此力的作用下，载流子发生偏移，则在Y 方向即试样A 、A ’电极两侧就开始聚集异号电荷，在A 、A ’两侧产生一个电位差V H ，形成相应的附加电场E H ——霍尔电场，相应的电压V H 称为霍尔电压，电极A 、A ’称为霍尔电极。
电场的指向取决于试样的导电类型。
N 型半导体的多数载流子为电子，P 型半导体的多数载流子为空穴。
对N 型试样，霍尔电场逆Y 方向，P 型试样则沿Y 方向，有(a) (b) 图2.1 样品示意图I S (X)、B (Z) E H (Y) < 0 (N 型)E H (Y) > 0 (P 型)显然，该电场是阻止载流子继续向侧面偏移。
霍尔电阻率与直流电阻率的关系
霍尔电阻率与直流电阻率的关系1. 概述霍尔电阻率和直流电阻率是两种电阻率的概念，它们在物理学和电子工程中有着重要的应用。
霍尔电阻率是指在霍尔效应作用下的电阻率，而直流电阻率则是在直流电流通过材料时的电阻率。
本文将探讨霍尔电阻率与直流电阻率之间的关系。
2. 霍尔效应霍尔效应是指在电流通过导体时，如果导体处于外加磁场中，会产生一种横向电压。
这种横向电压称为霍尔电压，产生霍尔电压的导体称为霍尔元件。
霍尔电阻率即是在霍尔效应作用下，材料的电阻率。
3. 直流电阻率直流电阻率是指在直流电流通过材料时的电阻率。
在直流电路中，电流通过导体时会遇到电阻，产生电阻损耗。
直流电阻率是描述材料在直流电路中的电阻性能的重要参数。
4. 霍尔电阻率与直流电阻率的关系霍尔电阻率与直流电阻率有着密切的关系。
霍尔电阻率可以通过材料的直流电阻率计算得出。
当知道材料的直流电阻率时，可以根据霍尔电效应公式计算出霍尔电阻率。
材料的霍尔电阻率也会受到直流电阻率的影响。
材料的导电性能、离子浓度等因素会影响直流电阻率，而这些因素也会影响霍尔电阻率。
霍尔电阻率与直流电阻率之间存在着复杂的关系。
5. 应用霍尔电阻率和直流电阻率在电子元件领域有着广泛的应用。
霍尔元件由于可以感应外加磁场并产生横向电压，常用于传感器、电流表等领域。
直流电阻率则常用于电路设计、材料选择等方面。
理解霍尔电阻率与直流电阻率的关系，有助于更准确地设计和选择电子元件。
6. 结论霍尔电阻率与直流电阻率之间存在着密切的通联，可以相互转换和影响。
理解二者之间的关系对于电子工程领域具有重要意义。
希望本文能够帮助读者更深入地了解霍尔电阻率与直流电阻率的关系。
7. 材料特性影响在探讨霍尔电阻率与直流电阻率的关系时，需要考虑材料的特性对电阻率的影响。
具体来说，材料的电导率、载流子浓度、电子迁移率等因素都会对电阻率产生影响。
而这些因素同样会影响霍尔电阻率和直流电阻率之间的关系。
材料的电导率是一个重要参数，它反映了材料导电的能力。
霍尔效应的应用(实验报告)
霍尔效应的应用(实验报告)引言霍尔效应是物理学中的一种重要效应，它是指在垂直于电流方向和磁场方向的方向上施加一定大小的磁场，结果将会出现电势差。
霍尔系数指的是磁场大小和电势差之间的比率，该系数可以反映金属内部自由电子的密度和带电载流子运动的速率等参数。
霍尔效应广泛应用于各种领域，如磁场传感器、磁场漫游器、磁性存储器等。
在实验室中，人们经常使用霍尔效应来测量电阻率、磁场强度、材料的类型等物理量。
本实验旨在通过实际操作，深入了解霍尔效应的物理原理、测量方法及其应用，并学习相关数据的处理与分析方法。
实验原理当一个电导体被放置于均匀磁场中，电导体内的自由电子受到洛伦兹力的作用而偏转。
因此，从一个边缘到另一个边缘的自由电子轨道长度增加，电场强度也相应地增加，从而导致电势差。
这种现象称为霍尔效应。
如图1所示，当一个电导体被放置在均匀磁场中，自由电子的运动路径受到洛伦兹力的影响，偏向的方向垂直于电流方向和磁场方向。
偏转的自由电子会集中在电导体的一侧，另一侧则缺少自由电子。
因此，在沿电导体宽度方向施加电场E时，电子从一个侧面流向另一侧面，在这个过程中，电势差V将出现在电导体的宽度方向上。
当电流$I$通过电导体时，霍尔电势差$V_H$与电流$I$、磁感应强度$B$和材料的霍尔系数$R_H$之间存在如下关系：$$V_H=R_HB\frac{IB}{d}$$其中，$d$为电导体的厚度。
霍尔系数$R_H$可以通过测量电势差$V_H$、电流$I$和磁感应强度$B$来计算。
在实验中，通常使用双臂电桥测量$V_H$，从而计算出$R_H$。
实验器材1. 磁场传感器2. 电流源3. 电压表5. 双臂电桥6. 示波器实验流程1. 将电导体固定在磁场传感器上，并将电流通入电导体中。
2. 通过稳流电源调节电流值，并通过电压表测量电流值。
3. 在磁场传感器上调节磁感应强度，使其达到一定的值。
4. 连接双臂电桥，调整电桥的平衡，记录下电桥平衡时的两臂电压。
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场为零时的电阻率。 磁电阻效应按磁电阻值的大小和产生机理的不同 可分为：正常磁电阻效应(OMR)、各向异性磁电阻效 应(AMR)、巨磁电阻效应(GMR) 等。
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1.21 整数量子霍尔效应
德国物理学家冯· 克利青等在二维体系 的霍尔效应实验中，多次研究在处于极低温度 1.5K 和强磁场18T 的作用下，发现了一个与 经典霍尔效应完全不同的现象: 霍尔电阻R H 随磁场的变化出现了一系列量子化电阻平台, h 这些平台电阻为 2 ,这种现象称为整数量 ie 子霍尔效应。
崔琦
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Stormer, Horst L.
Prof. Robert B. Laughlin
崔琦，1939年出生在中国河南省宝 丰县一个殷实的家庭，崔琦在家中是老 幺，上有三位姐姐。1949年国内战乱, 姐 姐们逃至香港, 1951年,12岁的崔琦被接 到香港, 四姐弟远离父母, 在香港自力更 生。 聪颖的崔琦进入香港培正中学读初 二, 并完全依靠奖学金读至高中毕业。 1958年, 崔琦以优异的成绩获得留美奖学 金的资助进入美国里斯特纳大学, 毕业后 又入芝加哥大学攻读物理博士, 后进入贝 尔实验室做研究, 80年代中期, 进入普林 顿大学执教至今。
eEH evB
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Is nevbd
得
IsB 1 IsB VH E H b RH ne d d
1 RH ne
霍尔系数
©2000 Prentice Hall浓度 判断半导体类型 测量磁场强度 测量地磁场 电信号转换及运算 设计磁流体发电机 测量电流强度 测量微小位移
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二维电子气主要用MOSFET方式实现
图２
MOSFET 示意图
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图３ 整数量子霍尔效应
二维电子系统在强磁场作用下, 会形成 电子的分立能级(称为Landan 能级).
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1.22 分数量子霍尔效应
何沛雄教授－－香港大学中文系名誉教授 吴家玮——香港科技大学创校校长 钟景辉——资深的香港舞台剧演员和导演，戏剧教育家 视制作人，电视剧演员及电视节目主持。 唐英年——现任香港财政司司长。 黄杏秀——香港电视艺员。 欧倩怡——香港电视艺员。 王晶——香港电影导演、编剧、制作人。 关锦鹏——香港电影导演。 陈键锋——香港电视艺员。 周松岗——地铁公司行政总裁。 卓以和博士——半导体之父 沈吕九博士——著名物理学家 林思齐博士——前加拿大不列颠哥伦比亚省省督 谢志伟博士——前浸会大学校长 吴清辉教授——浸会大学校长 萧荫堂教授——哈佛大学数学系系主任 郭新教授——香港大学理学院院长，著名天文学家
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1.1 经典霍尔效应
当电流垂直于外磁场方向通过导体时，在垂直于 磁场和电流方向的导体的两个端面之间出现电势差的 现象称为霍尔效应，该电势差称为霍尔电势差（霍尔 电压）。
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图１
霍尔效应原理
ev B
当载流子所受的横向电场力eEH与洛仑兹力 相 等时，样品两侧电荷的积累就达到平衡，故有
他是获得这一世界科学最高奖的第六名华人, 另外五 名分别是杨振宁、李政道、丁肇中、李远哲、朱棣文。
宇称不守恒理论
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发展利用雷射冷却与 以分子水平化学反应动力学的研究 J粒子 捕捉原子方法
崔琦——物理学家，1998年诺贝尔物理奖得主之一。 丘成桐——数学家，数学界最高荣誉菲尔兹奖得主之一
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2 磁电阻效应
正常磁电阻效应
各向异性磁电阻效应
磁电阻效应
巨磁阻效应
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2 磁电阻效应
磁电阻效应MR是指物质在磁场的作用下电阻发生 变化的物理现象。表征磁电阻效应大小的物理量为MR， 其定义为：
其中
和 0分别表示物质在某一不为零的磁场中和磁
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可以从复合玻色子(每电子携带奇数根 量子磁通) 的角度有一个较好的理解.
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应用:
1. 1990年起, 电阻标准为:
2. 精细结构常数
在量子电动力学中，任何电磁 现象都可以用精细结构常数的 幂级数来表达。这样一来，精 细结构常数就具有了全新的含 义：它是电磁相互作用中电荷 之间耦合强度的一种度量，或 者说，它就是电磁相互作用的 强度。
何弢博士——建筑师 何钟泰博士——工程师 黄干亨博士——律师 叶惠康博士——香港儿 童合唱团创办人 石信之——指挥家 马思聪——音乐家 何建宗教授——环保及 极地探险家(培正中学校监) 毛钧年——前新华社社 长 谢仕荣——AIA保险集团 亚太区总裁 林秀棠——商人 赵世曾——商人、建筑 师 陈国强——商人、土木 工程师 何重恩——香港电台节 目监制及主持人。 顾明均－－香港著名商 人，南太电子集团创办人。
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霍尔效应及磁电阻测量
2 磁电阻效应
1 霍尔效应
1.1 经典霍尔效应 整数量子霍尔 效应 1.2 量子霍尔效应 分数量子霍尔 效应
Magnetic Resistance
2.1 磁电阻效应(MR)原理 2.11 正常磁电阻效应(OMR) 的基本原理 Ｏrdinary
2.12 各向异性磁电阻效应(AMR) 的基本原理 Anisotropic 2.13 巨磁阻效应(GMR) 的基本原理 Ｇiant 2.2 磁电阻测量
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崔琦、施特默和劳克林在比整数量子霍尔 效应更低的温度0.1K 和更强的磁场20T条件 下,对具有高迁移率的更纯净的二维电子气系统 样品的测量中,也在一些电阻和温度范围内观测 到横向霍尔电阻呈现平台而同时纵向电阻减小 到零的现象,但不同的是,这些平台对应的不是 整数值,而是分数值,称为分数量子霍尔效应。