ui,1939- )和美国物理学家劳克林(Robert B.Laughlin,1950-)、施特默(Horst L. St rmer,1949-)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,这个发现使人们对量子现象的认识更进一步,他们为此获得了1998年的诺贝尔物理学奖。Р6Р最近,复旦校友、斯坦福教授张首晟与母校合作开展了“量子自旋霍尔效应”的研究。“量子自旋霍尔效应”最先由张首晟教授预言,之后被实验证实。这一成果是美国《科学》杂志评出的2007年十大科学进展之一。如果这一效应在室温下工作,它可能导致新的低功率的“自旋电子学”计算设备的产生。目前工业上应用的高精度的电压和电流型传感器有很多就是根据霍尔效应制成的,误差精度能达到0.1%以下Р7Р当电流方向一定时,薄片中载流子的电荷符号决定了A、B两点横向电势差的符号。因此,通过A、B两点电势差的测定,可以判定薄片中载流子究竟是带正电荷还是带负电荷。实验证明:大多数金属导体中的载流子带负电荷(即电子);半导体中的载流子有两种,带正电荷(即空穴)的称为P型半导体,带负电荷(即电子)的称为N型半导体。Р8Р二、霍尔电势差和磁场测量Р在霍尔效应中,电荷量为q,垂直磁场B的漂移速度为v的载流子,一方面受到磁场力? Fm=qvB (1)?的作用,向某一侧面积聚;另一方面,在侧面上积聚的电荷将在薄片上形成横向电场EH,使载流子又受到电场力? Fe=qEH (2)?的作用。电场力和磁场力的方向相反,它将阻碍电荷向侧面的继续积聚。随着积聚电荷的增加,电场不断增加,直到载流子所受的电场力和磁场力相等,即? Fe=Fm?时,达到一种平衡状态,载流子不再继续向侧面积聚。Р9Р平衡状态时,横向电场强度Р设薄片宽度为a,则横向电场在A、B两点间产生的电势差为Р因为Р所以Р式中n为载流子浓度,j为电流密度Р(3)Р(4)Р(5)Р(6)Р10
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