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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12月抢先看)

内容来源：麦吉窗影视所属栏目：导读更新日期：2024-12-03

霍尔效应实验原理

𐟔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。

手机变实验神器！Phyphox 探索Phyphox的无限可能，将你的手机变成物理实验的实验室！𐟔찟“𑠦— 论是力学、声学、电学还是磁学，Phyphox都能满足你的实验需求。下面是一些精选的实验项目，让你轻松掌握物理原理。 𐟓Š 力学实验：自由落体：观察物体的自由下落过程，测量加速度。向心加速度：探索旋转运动中的加速度现象。电梯速度：模拟电梯上升或下降的速度。非弹性碰撞：研究碰撞中动能转化的过程。摆（弹簧）的周期：测量摆动的周期。 𐟎砥㰥�ꌯ𜚊测量声音频率和共振：利用手机的麦克风，测量声音的频率并探索共振现象。分贝与距离的关系：了解声音强度如何随距离的增加而变化。音频频谱：使用手机应用进行音频频谱分析实验，探索声音的频谱特征。音频示波器：利用音频示波器帮助学生可视化声波形和干扰前后的差异，加深对声音波动的理解。 𐟌᯸ 压力实验：利用气压计测量高度变化引起的空气压强变化。智能手机可以检测甚至一米高度变化所引起的空气压力变化。气压计可用于测量高度，因为在地球表面附近，压力变化是线性的。 𐟔砧”𕥭楒Œ磁学实验：使用智能手机磁力计进行实验，例如使用霍尔效应验证安培定理。研究LRC电路的特性，通过测量电感、电阻和电容的组合。大多数智能手机都包含一个磁力计，可以用作指南针来帮助我们导航。由于它使用地球磁场，因此它一定非常敏感。因此，它也可用于检测直流电流。快来下载Phyphox，用你的手机探索物理的奥秘吧！𐟚€𐟌Ÿ

大学物理实验指南：探索自然界的奥秘 𐟌 大学物理实验课程涵盖了多个有趣的实验项目，让我们一起来探索这些实验背后的科学原理吧！ RC串联电路稳态过程 𐟔Œ 在这个实验中，我们将研究RC串联电路的稳态过程。通过改变电容和电阻的值，观察电流和电压的变化，了解电路的响应特性。伏安法测非线性电阻 𐟓Š 伏安法是一种常用的测量电阻的方法。在这个实验中，我们将使用伏安法来测量非线性电阻的阻值，并绘制伏安特性曲线。光电效应法测定普朗克常数 𐟌ž 光电效应是光与物质相互作用的一种重要现象。通过测量光电效应中的光电流，我们可以计算出普朗克常数，了解光子的能量。单缝衍射测光强分布 𐟌ˆ 单缝衍射是波动光学中的一个经典实验。通过测量单缝衍射的光强分布，我们可以了解光的波动性质，并验证衍射原理。导热系数测定 𐟔劥Ｇƒ�𛦕𐦘柳騴襯𜧃�𝥊›的量度。在这个实验中，我们将通过测量不同材料的导热系数，了解材料的热传导性能。用扭摆法测刚体转动惯量 𐟌€ 扭摆法是一种测量刚体转动惯量的经典方法。通过观察扭摆的周期和振幅，我们可以计算出刚体的转动惯量。电位差计校准电流表 𐟔犧”𕤽差计是一种精密的测量仪器。在这个实验中，我们将使用电位差计来校准电流表，提高电流测量的准确性。硅光电池 𐟌𓊧ᅥ…‰电池是一种将光能转换为电能的装置。通过测量硅光电池的输出电压和电流，我们可以了解光电池的工作原理。空气中声速的测定 𐟎𖊥㰩€Ÿ是声音传播的速度。在这个实验中，我们将通过测量空气中声速，了解声音传播的条件和速度变化规律。空气比热容比的测定 ☀️ 比热容是物质吸热或放热能力的量度。通过测量空气的比热容比，我们可以了解空气的热力学性质。霍尔效应及其应用 𐟛䯸霍尔效应是一种磁电效应。通过观察霍尔效应的实验现象，我们可以了解磁场对电流的影响，并探索其在现代电子技术中的应用。这些实验不仅让我们了解了物理学的原理，还让我们体验了科学探索的乐趣。希望你能从中获得收获！

李德仁、薛其坤荣获最高科技技术奖 2023年度最高科学技术奖于6月24日在北京揭晓，李德仁院士和薛其坤院士荣获这一科技界的崇高荣誉。李德仁，这位著名的摄影测量与遥感学家，致力于提升我国测绘遥感对地观测水平。他攻克了卫星遥感全球高精度定位及测图核心技术，解决了遥感卫星影像高精度处理的系列难题。李德仁带领团队研发的全自动高精度航空与地面测量系统，为我国高精度高分辨率对地观测体系建设作出了杰出贡献。薛其坤，凝聚态物理领域的杰出科学家，取得多项引领性的重要科学突破。他率领团队首次实验观测到量子反常霍尔效应，这一成果在国际上产生了重大学术影响。此外，他在异质结体系中发现了界面增强的高温超导电性，为国际高温超导领域开启了全新研究方向。李德仁，1939年12月出生，中国科学院院士、中国工程院院士、国际欧亚科学院院士、国际宇航学院通讯院士、国际摄影测量与遥感学会荣誉会员。现任武汉大学学术委员会主任、测绘遥感信息工程国家重点实验室学术委员会主任、地球空间信息技术协同创新中心主任。曾获国家科学技术进步奖（创新团队）1项、国家科技进步二等奖4项、国家教学成果二等奖2项（均排名第一）。薛其坤，1962年12月出生，山东蒙阴人，理学博士，教授，中国科学院院士。现任南方科技大学校长。主要研究方向为扫描隧道显微学、表面物理学、自旋电子学、拓扑量子物理和高温超导电性。曾获国家自然科学一等奖1项、国家自然科学二等奖2项、第三世界科学院物理奖、陈嘉庚数理科学奖、求是杰出科学家奖、何梁何利科学与技术成就奖、未来科学大奖-物质科学奖、菲里兹ⷤ𜦦•楥–、全国创新争先奖章等奖励。2005年11月当选为科学院院士；2017年12月起任北京量子信息科学研究院院长。目前为教育部科技委常务副主任，物理学会副理事长，美国物理学会会士。

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

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。

2024 第十二届腾讯科学 WE 大会将于 11 月 3 日在成都举办

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）#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#

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。

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