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霍尔效应.ppt

上传人:ocxuty74 2019/4/30 文件大小:2.71 MB

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霍尔效应.ppt

文档介绍

文档介绍:EdwinHall(1855~1938)霍尔效应是霍尔(Hall)24岁时在美国霍普金斯大学研究生期间,研究关于载流导体在磁场中的受力性质时发现的一种现象。在长方形导体薄板上通以电流,沿电流的垂直方向施加磁场,就会在与电流和磁场两者垂直的方向上产生电势差,这种现象称为霍尔效应,所产生的电势差称为霍尔电压。背景介绍霍尔效应***抨花遭嘻俞捎獭九珍誓蛀夸椿二娥齐斑锦坯颐等茂壹求氧摘营林孔舟崎霍尔效应霍尔效应量子霍尔效应长时期以来,霍尔效应是在室温和中等强度磁场条件下进行实验的。在霍尔效应发现100年后,1980年,德国物理学家克利青(KlausvonKlitzing)在研究极低温和强磁场中的半导体时,发现在低温条件下半导体硅的霍尔效应不是常规的那种直线,而是随着磁场强度呈跳跃性的变化,这种跳跃的阶梯大小由被整数除的基本物理常数所决定。这是当代凝聚态物理学令人惊异的进展之一,这在后来被称为整数量子霍尔效应。由于这个发现,克利青在1985年获得了诺贝尔物理奖。背景介绍膝达扭仕癣壹拐露翌撕逗蕴增戈名侄忻人保握改摈关阴潮汰栈纫颠咱畜煮霍尔效应霍尔效应分数量子霍尔效应背景介绍崔琦RobertLaughlinHorstStormer构造出了分数量子霍尔系统的解析波函数,给分数量子霍尔效应作出了理论解释1998年的诺贝尔物理学奖在量子霍尔效应家族里,至此仍未被发现的效应是“量子反常霍尔效应”——不需要外加磁场的量子霍尔效应。用高纯度半导体材料,在超低温环境:仅比绝对零度高十分之一摄氏度(约-273℃),超强磁场:当于地球磁场强度100万倍研究量子霍尔效应时发现了分数量子霍尔效应,这个发现使人们对量子现象的认识更进一步。曹皿闸佛铂搽哈缚部丝喉灰惟济串屠腊屹袋吱醉愁轨籍霖葡杠雀晋答填亡霍尔效应霍尔效应如今由清华大学薛其坤院士领衔,清华大学、中科院物理所和斯坦福大学研究人员联合组成的团队历时4年在量子反常霍尔效应研究中取得重大突破,在美国物理学家霍尔1880年发现反常霍尔效应133年后,他们从实验中首次观测到量子反常霍尔效应,这是中国科学家从实验中独立观测到的一个重要物理现象,也是物理学领域基础研究的一项重要科学发现。这一发现是相关领域的重大突破,也是世界基础研究领域的一项重要科学发现。这一发现或将对信息技术进步产生重大影响。背景介绍反常量子霍尔效应句喀第辅举狡屯贱****昭歉惦炮函要警幢列练邦课促坏尿砂灿佣浆秦囊睛腹霍尔效应霍尔效应霍尔效应应被发现100多年以来,它的应用发展经历了三个阶段:  第一阶段:从霍尔效应的发现到20世纪40年代前期。最初由于金属材料中的电子浓度很大而霍尔效应十分微弱所以没有引起人们的重视。这段时期也有人利用霍尔效应霍尔效制成磁场传感器,但实用价值不大,到了1910年有人用金属铋制成霍尔元件,作为磁场传感器。但是,由于当时未找到更合适的材料,研究处于停顿状态。  第二阶段:从20世纪40年代中期半导体技术出现之后,随着半导体材料、制造工艺和技术的应用,出现了各种半导体霍尔元件,特别是锗的采用推动了霍尔元件的发展,相继出现了采用分立霍尔元件制造的各种磁场传感器。  第三阶段;自20世纪60年代开始,,随着集成电路技术的发展,出现了将霍尔半导体元件和相关的信号调节电路集成在一起的霍尔传感器。进入20世纪80年代,随着大规模超大规模集成电路和微机械加工技术的进展,霍尔元件从平面向三维方向发展,出现了三端口或四端口固态霍尔传感器,实现了产品的系列化、加工的批量化、体积的微型化。霍尔集成电路出现以后,很快便得到了广泛应用。背景介绍霍尔效应---应用发展共恢彪旁丢旦涤目雌尼鳖后芽责滔镁厚惊争疡裳侩撤抓吵历庞盖涨题裔修霍尔效应霍尔效应1、测量载流子浓度根据霍尔电压产生的公式,以及在外加磁场中测量的霍尔电压可以判断传导载流子的极性与浓度,这种方式被广泛的利用于半导体中掺杂载体的性质与浓度的测量上。2、霍尔效应还能够测量磁场在工业、国防和科学研究中,例如在粒子回旋器、受控热核反应、同位素分离、地球资源探测、地震预报和磁性材料研究等方面,经常要对磁场进行测量,测量磁场的方法主要有核磁共振法、霍尔效应法和感应法等。具体采用什么方法,要由被测磁场的类型和强弱来确定。霍尔效应法具有结构简单、探头体积小、测量快和直接连续读数等优点,特别适合于测量只有几个毫米的磁极间的磁场,缺点是测量结果受温度的影响较大。霍尔效应的应用软押非堪妻惨撂馅襟窝惭五生兑府柞隋痘冷亦泄吏免痔全峻战仟豹傻柜涨霍尔效应霍尔效应3、电磁无损探伤霍尔效应无损探伤方法安全、可靠、实用,并能实现无速度影响检测,因此,被应用在设备故障诊断、材料缺陷检测之中。其探伤原理是建立在铁磁性材料的高磁导率特性之上。采用霍尔元件检测该泄漏磁场B的信号变化,可以有效地检测出缺陷存在。钢丝绳作为起重、运输、提