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三维空间发现量子霍尔效应

时间:2019-10-11 11:40:23  

三维空间发现量子霍尔效应

电磁学太难了,学不会?搞不懂?别怕瑞麟天下的小编带你学习霍尔效应原理是什么。

  霍尔效应是电磁效应的一种,这一现象是美国物理学家霍尔(E.H.Hall,1855-1938)于1879年在研究金属的导电机制时发现的。 当电流垂直于外磁场通过导体时,载流子发生偏转,垂直于电流和磁场的方向会产生一附加电场,从而在导体的两端产生电势差,这一现象就是霍尔效应,这个电势差也被称为霍尔电势差。霍尔效应应用左手定则校验。

  2018年中国科学家曹原首次在三维空间发现量子霍尔效应。

霍尔效应解释

  在半导体上外加与电流方向垂直的磁场,会使得半导体中的电子与空穴受到不同方向的洛伦兹力而在不同方向上聚集,在聚集起来的电子与空穴之间会产生电场,电场力与洛伦兹力产生平衡之后,不再聚集,此时电场将会使后来的电子和空穴受到电场力的作用而平衡掉磁场对其产生的洛伦兹力,使得后来的电子和空穴能顺利通过不会偏移,这个现象称为霍尔效应。而产生的内建电压称为霍尔电压。

霍尔效应原理

霍尔效应原理

  方便起见,假设导体为一个长方体,长度分别为a、b、d,磁场垂直ab平面。电流经过ad,电流I = nqv(ad),n为电荷密度。设霍尔电压为VH,导体沿霍尔电压方向的电场为VH / a。设磁场强度为B。

  洛伦兹力

  F=qE+qvB/c(Gauss 单位制)

  电荷在横向受力为零时不再发生横向偏转,结果电流在磁场作用下在器件的两个侧面出现了稳定的异号电荷堆积从而形成横向霍尔电场

  由实验可测出 E= UH/W 定义霍尔电阻为

  RH= UH/I =EW/jW= E/j

  j = q n vRH=-vB/c /(qn v)=- B/(qnc)

    UH=RH I= -B I /(q n c)

霍尔效应原理

 

霍尔效应原理

霍尔效应原理/本质

  固体材料中的载流子在外加磁场中运动时,因为受到洛仑兹力的作用而使轨迹发生偏移,并在材料两侧产生电荷积累,形成垂直于电流方向的电场,最终使载流子受到的洛仑兹力与电场斥力相平衡,从而在两侧建立起一个稳定的电势差即霍尔电压。 正交电场和电流强度与磁场强度的乘积之比就是霍尔系数。平行电场和电流强度之比就是电阻率。大批的研究揭示:参加材料导电过程的不仅有带负电的电子,还有带正电的空穴。

  看懂霍尔效应原理了吗?小编过去也很头疼呢,没懂的同学们快来瑞麟天下咨询吧,细心为你解答电磁学相关问题哟,欢迎打扰。