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霍尔效应实验原理新上映_霍尔效应实验原理和内容(2024年11月抢先看)

内容来源：麦吉窗影视所属栏目：导读更新日期：2024-11-28

霍尔效应实验原理

在国家级物理学院研学的奇妙之旅 𐟌Ÿ 探索宇宙的奥秘，感受物理学的魅力！青岛大学物理科学学院位于黄海之滨，浮山脚下，是物理学爱好者的天堂。这里不仅拥有物理学一级学科博士点，还设有材料工程、学科教学（物理）以及专业学位硕士点。 𐟚€ 研学活动亮点： 𐟔젧‰駐†科普讲座：从宇宙大爆炸到微观粒子，激发学生对物理的兴趣。 𐟏�›𝥮𖧺禼”示实验室：体验特斯拉放电、伯努利试验、流体循环、涡流实验、角动量守恒实验、椎体上行实验、共振、电磁、光学等上百项演示实验。 𐟌ˆ 光学实验室：小学、初中生可以亲手操作衍射实验和光栅实验，观察光的奇妙现象；高中生则可以选择进行楞次定律实验、霍尔效应实验、电磁效应等物理实验。 𐟎 ”学目标： 𐟓š 培养学生对物理学科的兴趣，提升科学素养。 𐟌 拓宽学生视野，通过实验解答生活中的物理问题，如地铁安全线、飞机起飞原理等。 𐟏… 完成青岛市“十个一”研学实践内容，高中生还可获得山东省云平台研学学分，为综合评价招生考试和强基招生考试打下基础。 𐟎‰ 通过这次研学活动，学生们将在轻松愉快的氛围中学习物理知识，感受科学的魅力。

𐟔젩œ尔效应大学物理实验详解 𐟓š 实验报告主题：霍尔效应 𐟓… 实验日期：年月日 𐟑颀𐟏렧�祭楏𗥧“名：请填写 𐟔 实验目的：了解霍尔效应的原理测量霍尔电压与电流、磁场的关系学习对称测量法消除副效应 𐟓– 实验原理：霍尔效应是指在半导体材料中，当电流通过并施加磁场时，会产生一个与电流和磁场方向垂直的电势差。这个电势差被称为霍尔电压。霍尔系数是反映材料霍尔效应强弱的重要参数。 𐟧ꠥꌦ�꤯𜚊测绘VH-Is曲线：调节Is和Im至特定值，测量并记录霍尔电压值，绘制曲线。测绘VH-Im曲线：调节Is至特定值，改变Im并测量霍尔电压，绘制曲线。测量VHx分量：将霍尔元件从磁场中心移出，记录不同位置的霍尔电压值。 𐟔砥ꌧ”襓： HLD-HL-IV型霍尔效应实验组合仪电磁铁、样品和样品架两组恒流源S和IM 直流数字电压表、电流表 𐟓Š 实验数据处理：通过实验数据，验证VH与Is、Im之间的线性关系。分析误差来源，如地磁场、温度差等。 𐟤” 思考题：霍尔效应的微观机理是什么？如何消除系统误差？当磁场与霍尔元件片的法线方向不一致时，对测量结果有何影响？ 𐟓 实验结果表达与分析： VH-Is曲线和VH-Im曲线均呈线性关系。随着X的增大，VH减小。误差分析显示，地磁场和温度差是主要误差来源。通过对称测量法，可以得到更准确的霍尔电压平均值。

【厉害了！辽宁材料实验室取得重要研究成果】 #新时代六地辽宁杠杠滴##振兴新突破辽宁杠杠滴# 　　辽宁材料实验室研究人员近期在二硫化钼的n型半导体场效应晶体管低温欧姆接触稳定可靠制备上取得了重要进展，研究成果以“Fractional quantum Hall phases in high-mobility n-type molybdenum disulfide transistors”为题于2024年10月30日在Nature Electronics杂志在线发表。本研究在辽宁材料实验室与山西大学主导下，由法国巴黎高等师范学院、北京大学、香港科技大学、纽约Flatiron研究所等国内外多个实验与理论团队合作完成。　　研究人员将硫化钼少层晶体用氮化硼进行封装，其中顶部氮化硼薄层采用预图案化的二维微米尺寸窗口进行铋电极热蒸发接触。所得器件在较低载流子浓度即可具有全温区（毫开尔文至室温）欧姆接触和高迁移率（如图）。在毫开尔文温度、强磁场下观测到填充系数niu=1的量子极限和⅖、⅘填充的分数量子化横向电导平台。这是目前能够通过电输运（非拓扑平带体系）观测到分数量子霍尔效应的首个二维本征带隙n型半导体材料。该实验结果为基于二维半导体的低温高迁移率电子晶体管（HEMT）、低温放大器等纳米电子学器件提供了可能方案。　　（辽宁日报记者：孔爱群）#有一种美好叫辽宁#

最年轻的最高科学奖得主薛其坤 1963 年，出生于山东蒙阴 1984 年，从山东大学光学系激光专业毕业，进入曲阜师范大学任教 1990 年，获得中国科学院物理研究所硕士 1994 年，获得中国科学院物理研究所博士，后在日本东北大学金属材料研究所工作 1999 年，任中科院表面物理国家重点实验室主任 2010 年，担任清华大学理学院院长、物理系主任 2012 年，带领团队首次在实验上发现量子反常霍尔效应 2013 年，担任清华大学副校长 2016 年，获得未来科学大奖 2020 年，担任南方科学大学校长 2023 年，获得国家最高科学技术奖

华为海思半导体与器件面试题集锦 𐟓š 又到了秋招季，华为的面试题真是让人捉摸不透。之前分享了一些华为的面试经验，这次就给大家带来一些海思的机试题，希望能帮到大家。芯片基础知识 𐟓𚊦𕷦㮥 ᦵ‹不准原理：这个原理告诉我们，不可能同时精确测量一个粒子的动量和坐标。载流子浓度：随着温度升高，电子热激发会使得载流子浓度增加，因为温度升高会使得原子核对电子的束缚力减弱。非平衡载流子寿命：在小注入条件下，非平衡载流子的寿命与少数载流子浓度成正比。 MOS管亚阈值摆幅：室温下，传统MOS管器件的亚阈值摆幅极限是不低于60mV/dec，这是热力学的限制。晶体性质 𐟔 晶体缺陷：晶体缺陷包括点缺陷（如空位、间隙原子）、线缺陷（如位错）、面缺陷（如晶界、相界）。晶体宏观特性：晶体的宏观特性包括对称性、均一性和各向异性。半导体与器件 𐟒𛊩ž平衡PN结载流子：非平衡PN结的载流子扩散电流和漂移电流大小不相等。 MOS管符号规则：N沟道MOS管的符号中，D是漏极，S是源极，G是栅极，中间的箭头表示衬底，如果箭头向里表示是N沟道的MOS管，箭头向外表示是P沟道的MOS管。 CMOS与三极管：CMOS在输入高电平或低电平时，会导致一个管子工作，另一个管子截止，功耗小；三极管有NPN、PNP三种类型，分别有截至状态、放大状态和饱和状态。肖特基二极管：肖特基二极管是由掺杂的半导体区域（通常是N型）与金属连接形成的，具有较低的势垒，开关速度非常快。其他重要概念 𐟌Ÿ 晶格振动：晶格振动的能量量子称为声子。霍尔效应：在霍尔效应的实验中，金属与P型半导体的霍尔电压在符号上相反，无论载流子的类型，洛伦兹力都是朝一个方向。等离子体刻蚀：这是一种用于微电子加工的技术。希望这些题目能帮到大家更好地准备面试！祝大家好运！𐟍€

“祖国需要我，我要立刻回去”！得知祖国芯片行业遭遇“卡脖”后，科学家杜灵杰果断拒绝美国百万年薪，毅然回国，立志做好“中国芯”。中国芯片技术的短板逐渐显露，美国作为技术强国，不仅未提供援助，反而趁机打压。 2011年，杜灵杰的研究成果在国际上受到认可，莱斯大学的物理系为他敞开了大门，并提出提供全额奖学金。但杜灵杰内心担忧是否能够适应国外的生活和学习方式。杜灵杰的选择被他的导师的话所影响，导师认为出国深造是提升自我、积累经验的最佳路径。经过一番内心的挣扎，他决定接受这个挑战。 2012年，中国青年科学家杜灵杰抵达美国。他选择的研究方向是半导体物理。当时，半导体领域的研究已经进入了一个新的阶段，量子自旋霍尔效应成为研究的热点。早在2006年，张首晟教授等学者已经提出了这一理论，但相关的实验数据一直未能确切获得。杜灵杰在杜瑞瑞教授的指导下，着手挑战这一理论的实验验证。在接下来的六年时间里，杜灵杰几乎投入了所有的时间和精力在实验室中。他最终成功在特定的半导体材料中观测到了量子自旋霍尔效应的存在。杜灵杰的研究没有止步于此。在成功观测到量子自旋霍尔效应后，他又开始探索更加深入的物理现象——时间反演对称下的量子自旋霍尔效应。此外，基于20世纪60年代诺贝尔奖得主莫特教授关于BCS激子凝聚的理论。杜灵杰决定在此基础上进一步探索。经过三年的努力，杜灵杰和他的研究团队在实验中成功观测到了激子凝聚的现象，并进一步发现了激子的拓扑性质。 2016年，杜灵杰作为新晋博士毕业生。正值其事业上升期，哥伦比亚大学向他伸出了合作之手，希望他能加入其研究团队。此前杜灵杰的研究主要集中在电学领域，而哥伦比亚大学提出的项目则是在光学领域。经过深思熟虑，杜灵杰决定接受这一挑战。在哥伦比亚大学的博士后期间，杜灵杰与其导师共同开发出了一套新的纳米制造工艺。他们的合作进一步扩展了半导体人工石墨烯的量子模型研究。杜灵杰的名声也随之在美国科技界快速上升。尽管美国各研究机构和企业提出了高薪聘请他留在美国，但杜灵杰的内心始终牵挂着祖国。得知国家芯片领域遭到技术封锁，杜灵杰放弃了所有在美国的优越条件，决定带着自己多年来的研究成果回国。 2019年，杜灵杰坚定地踏上了回国的飞机。杜灵杰生于江苏镇江，他的父母都是教师。杜灵杰就更偏爱探索和研究。进入校园学习后，杜灵杰他不仅在课堂上积极，课后也常常与老师讨论问题。 2002年，高中阶段的杜灵杰在全国奥林匹克物理竞赛中获得了优异成绩，击败了许多年长的对手，获得第一名的成绩。南京大学物理学院因此向他伸出橄榄枝，杜灵杰被保送进入该校学习。在南京大学，杜灵杰被分配到理科强化部。在这样高强度的学习环境中，杜灵杰初次感受到了学术竞争压力。大学课程的难度和多样性远超他以前的学习经历。他坚持不偏科的学习理念，选修了众多不同领域的课程，然而，这种广泛的学习策略致他的学习成绩一度陷入困境。在一次期末考试后，杜灵杰的成绩仅位于班级中等。在父亲的启发和个人的反思后，杜灵杰逐渐聚焦于量子噪声干涉领域。在大学的最后一年，杜灵杰的成果为他赢得了保送研究生的资格。研究生阶段，杜灵杰在南京大学深入研究量子噪声干涉，并在此过程中解决了一个科学界多年未解的难题——建立了量子噪声环境下的LZS（Landau-Zener-St㼣kelberg）干涉理论。他的导师于扬教授将其成果编入教材，并推广使用。这一研究成果还使他得到了《物理评论》的关注，进而引起了美国莱斯大学的注意。当时，王阳元院士强调，如果不解决国产芯片问题，他将“死不瞑目”。在人才的竞争中，任正非曾提到，未来的商业竞争是人才的竞争。虽然中国每年培养出众多人才，许多人却选择在海外发展。在这样的环境下，杜灵杰等科学家的选择尤为显得意义重大。杜灵杰的工作主要集中在电子和光学原理的综合应用。从2010年开始，他的研究成果频频出现在国际知名期刊。回国后，杜灵杰为中国半导体产业的崛起做出了不可磨灭的贡献。参考文献：[1]倪海波.杜灵杰:扎根祖国做“中国芯”[J].科学中国人,2020(S01):48-50

厉害了！辽宁材料实验室取得重要研究成果　　辽宁材料实验室研究人员近期在二硫化钼的n型半导体场效应晶体管低温欧姆接触稳定可靠制备上取得了重要进展，研究成果以“Fractional quantum Hall phases in high-mobility n-type molybdenum disulfide transistors”为题于2024年10月30日在Nature Electronics杂志在线发表。本研究在辽宁材料实验室与山西大学主导下，由法国巴黎高等师范学院、北京大学、香港科技大学、纽约Flatiron研究所等国内外多个实验与理论团队合作完成。　　研究人员将硫化钼少层晶体用氮化硼进行封装，其中顶部氮化硼薄层采用预图案化的二维微米尺寸窗口进行铋电极热蒸发接触。所得器件在较低载流子浓度即可具有全温区（毫开尔文至室温）欧姆接触和高迁移率（如图）。在毫开尔文温度、强磁场下观测到填充系数niu=1的量子极限和⅖、⅘填充的分数量子化横向电导平台。这是目前能够通过电输运（非拓扑平带体系）观测到分数量子霍尔效应的首个二维本征带隙n型半导体材料。该实验结果为基于二维半导体的低温高迁移率电子晶体管（HEMT）、低温放大器等纳米电子学器件提供了可能方案。 #新时代六地辽宁杠杠滴# #振兴新突破辽宁杠杠滴# #有一种美好叫辽宁# 　　（辽宁日报记者：孔爱群）

霍尔效应：半导体世界的侦探故事 𐟕𕯸♂️ 想象一下，半导体世界就像一部科幻电影，而霍尔效应就是那部电影的主角！今天，我们要变成科技侦探，揭开半导体的神秘面纱，追踪载流子的行踪！电荷的舞蹈派对 𐟒ƒ 在电场和磁场的双重奏下，电荷们跳起了华丽的舞蹈，而霍尔效应正是这场派对的焦点。导电身份大揭秘 𐟕𕯸‍♀️ 无论是n型的电子侠客，还是p型的空穴骑士，霍尔效应都能一眼识破它们的真面目。载流子的藏宝图 𐟗𚯸 通过霍尔效应，我们得到了一张载流子分布的藏宝图，上面标记着它们在半导体中的每一个秘密基地。迁移率的测速仪 𐟏Ž️ 想知道载流子们在电场中的奔跑速度吗？霍尔效应就像一台测速仪，告诉我们它们的迁移率。实验的放大镜 𐟔 每一位科技侦探都需要一个放大镜，而霍尔效应实验就是我们探索半导体特性的得力助手。科技界的超级英雄 𐟒ꊤ𛎤𜠦„Ÿ器到电子器件，霍尔效应就像一位超级英雄，无处不在，无所不能。理论与实践的桥梁 𐟌‰ 霍尔效应不仅连接了科学理论与实际应用，更是我们理解半导体世界的桥梁。探索的无限乐趣 𐟎‰ 加入这场探索，就像走进了一个充满惊喜的科技迷宫，每一步都可能发现新的奇迹。 𐟔 加入侦探行动现在，就让我们一起加入这场科技侦探行动，探索霍尔效应如何成为半导体研究的超级侦探，揭示材料的秘密。

基于石墨烯的光学传感器在多个领域得到了广泛的应用。二维材料是伴随着 2004 年曼切斯特大学 Geim 小组成功分离出单原子层的石墨材料一-单层石墨烯(graphene)而提出的。在成功得到单层石墨烯(二维)之后,它和金刚石(三维)、石墨(三维)、碳纳米管 (一维) 和富勒烯(零维)就组成了一个完整的碳材料“家族”，与这些成员相比，单层石墨烯的一些性能指标如光学、电学等均与之相当甚至更好。从理论上说，单层石墨烯是除金刚石外所有碳晶体的基本结构单元，不同形状的单层石墨烯薄片可以构成不同的碳材料21。如图所示。单层石墨烯从理论上的预言到实验上的成功制备,经历了近 60 年的时间。传统理论认为,单层石墨烯不会在现实中存在。从结果来看，理论方面显然是错误的，之所以出现这种与理论相悖的结果是因为单层石墨烯层片并非一个完美平面，故其通过在表面形成褶皱或吸附其他分子来维持自身的稳定性。但从在实验室成功用胶带剥离出单层石墨烯之后，不仅理论方面得到了完善，其制备方法也取得了很大的进步。在下面我们简单介绍了制备单层石墨烯常用的几种方法以及其优缺点。完美石墨烯由于具有优异的性质而被誉为 21 世纪最具颠覆性的“新材料之王”，并在高频晶体管、机械谐振器、透明导体、自旋电子学、传感器和药物输送方面显示出巨大的应用潜力。单层石墨烯具有特殊的能带结构，即锥形的价带与导带完全对称分布在费米能级的上下，致使导带和价带仅有一个交叉点(此交叉点也被称为狄拉克点)，如图 1.2 所示。从分子结构来看，每个 C-C 键都有一个成键轨道与反键轨道，并且以 C-C 键为平面完全对称，而且整个单层石墨烯分子结构中的每个a键互相共钜形成了一个大r键，电子或空穴将会有一个很高的电子费米速率(106m/s)。正是由于这些，在电学特性方面，单层石墨烯的载流子的传输能力很强。在室温下，单层石墨烯薄膜电子迁移率高达 200000 cm2/(Vⷳ)，其相对应的电阻率为 10-6𗣭，比一些导电性很强的金属如铜、银还要低。除了超高的迁移率和超低的电阻率之外，单层石墨烯还有其他的一些突出的电子性质，如量子霍尔效应、自选传输性质等。在热学特性方面，其主要取决于单层石墨烯的声子传输。室温下导热率高达 5300 W/mk，是纯铜导热率(400 W/mⷫ)的 10 多倍。除了上述所提到的这些特性，单层石墨烯的光学性能也格外突出。同电子特性类似，单层石墨烯的光学特性也与二维、单原子厚的蜂窝状碳晶格密切相关。正因如此独特的电子能带结构，原则上单层石墨烯对白光的吸收值为𑨲.3%)，即透过率高达 97.7%，几乎完全透明，反射率可以忽略不计 (<0.1%，10 层石墨烯约为 2%)，而且石墨烯的光吸收率随着石墨烯层数的增加而线性增加。由于石墨烯强大的宽带吸收，在全内反射下对横向电模式(Transverse Electric,TE)和横向磁模式(Transverse Magnetic,TM)表现出不同的反射率，理论研究表明，在全内反射情况下，单层、双层和少层石墨烯对光的 TE 模式的吸收多于 TM 模式。在磁场的作用下，单层石墨烯的电子和空穴会分离。随着磁场强度的增加光吸收的振幅会增加，并出现蓝移。根据单层石墨烯的精细结构常数，再结合保利阻塞原理，可知单层石墨烯的光吸收可以通过调整费米面的位置来调节。从能带转换来看，光和单层石墨烯之间的相互作用主要有两种类型，带间跃迁和带内跃迁。在紫外区，带间跃迁接近鞍点，此时的光吸收超过了普遍的吸收值，具有激子效应。在远红外和太赫兹光谱区，电子响应主要是带内跃迁，在这个波段的电子响应类似于金属中的自由电子响应，可以激发表面等离子体激元。在近红外和可见光波段，光反应主要是带间跃迁。单层石墨烯的另一个有趣的光学方面是胶体石墨烯量子点。这种量子点可以发蓝光或绿光，并在体外异质结光伏电池中充当良好的电荷载体分离器。石墨烯可以结合光纤反射原理或光纤于涉原理作为荧光材料。除了这些光学特性,还有许多其他光学现象如磁光效应、电磁感应透明和光束偏移等。石墨烯的光学特性为构建基于石墨烯的光学器件奠定了基础，基于石墨烯的光学传感器也陆续被开发出来。目前，基于石墨烯的光学传感器主要包括 SPR 传感器、石墨烯光纤 SPR 传感器和石墨烯空间光传感器。其中，应用最广泛的光学传感器是基于 SPR 的传感器，其灵敏度高，无标记，能够实时响应。对于光学传感器来说，单层石墨烯还可以应用于生物传感器中。基于石墨烯的光学生物传感器可用于单细胞检测、细胞系和抗癌药物检测、蛋白质和抗原-抗体检测等。同样地，SPR 型的生物传感器的功能特点也非常突出，具有实时监测、检测方便快捷、灵敏度高、分析数据质量高、跟踪监测配体稳定性、保证反应平衡和应用广泛等特点。

2024 第十二届腾讯科学 WE 大会将于 11 月 3 日在成都举办