演示小位移传感器的装置制作

本文介绍了半导体材料的霍尔效应及磁阻效应,讨论了霍尔磁阻元件的特性,提出位移传感器的工作原理、结构设计,并详细说明安装和调试过程.演示装置结构简单、物理概念清晰、易于操作.它将磁场的变化无接触转化为材料的电阻变化,从而把与磁场变化相联的位移形式转化为电信号输出,形成位移传感器.由实验数据和图示曲线表明:测量桥路输出电压随磁钢和霍尔片之间的距离变化而变化;另外,测量桥路的测量灵敏度随工作电流IC增加而提高.通过本装置可以对霍尔磁阻效应、一种小位移测量传感器原理和方法进行演示和探究.在课堂教学、课程设计等场合,直观显示霍尔元件的各种效应和技术应用,有着良好的教学效果.     

集成霍尔传感器特性测量与应用实验的改进

对大学物理实验中集成霍尔传感器特性测量与应用实验的进行了改进.提出了用专门的螺线管测量灵敏度,使用2片正交放置的霍尔片测量待测通电螺线管中磁场磁感应强度,并给出了具体的测量步骤和电路设计以及测量结果.     

高性能石墨烯霍尔传感器

本文回顾了石墨烯霍尔传感器的相关研究工作.通过改善石墨烯生长转移和霍尔元件的微加工工艺,石墨烯霍尔元件和霍尔集成电路都展示出超越传统霍尔传感器的优异性能.石墨烯霍尔元件的灵敏度、分辨率、线性度和温度稳定性等重要指标都优于传统商用霍尔元件.通过开发一套钝化工艺,霍尔元件的稳定性有了明显提升.结合石墨烯材料的特点,展示了石墨烯在柔性磁传感和多功能传感领域的新颖应用.此外,成功实现了石墨烯/硅互补型金属-氧化物-半导体(CMOS)混合霍尔集成电路,并进行了应用展示.通过发展一套低温加工工艺(不超过180℃),将石墨烯霍尔元件制备在硅基CMOS芯片的钝化层上,从而与硅基CMOS电路实现了单片集成.本文的研究结果表明石墨烯在霍尔磁探测方向拥有重大的性能优势,在产业化应用中有巨大发展潜力.     

利用导电橡胶改进薄膜霍尔效应实验装置

介绍了利用导电橡胶对薄膜霍尔效应装置的改进方案及对新装置的性能测试结果.初步证实了将导电橡胶应用于薄膜霍尔效应测量装置时,具有电流线平行、不损伤薄膜、装片方便、接触电阻低、接触稳定等优点.     

霍尔效应实验分层次内容体系的构建

以霍尔效应实验为例,结合科技前沿研究热点,探讨了基于石墨烯霍尔效应的四级分层次教学内容构建.霍尔效应基础内容包括石墨烯霍尔器件的灵敏度和伏安特性的测量;提升内容为石墨烯霍尔器件转移曲线的测量,载流子浓度和迁移率的计算;进阶内容包括石墨烯霍尔器件的制作,石墨烯霍尔器件的自主应用;高阶内容涵盖石墨烯量子霍尔效应的测量和石墨烯霍尔效应的仿真计算.构建霍尔效应实验四级内容体系,可以更好地培养学生在基础知识、实验能力、科学素养和核心价值等方面的综合能力.     

磁子霍尔效应

霍尔效应是凝聚态领域中古老却又极具潜力的研究领域,其起源可以追溯到数百年前. 1879年,霍尔发现将载流导体置于磁场中时,磁场带来的洛伦兹力将使得电子在导体的一侧积累,这一新奇的物理现象被命名为霍尔效应.之后,一系列新的霍尔效应被发现,包括反常霍尔效应、量子霍尔效应、自旋霍尔效应、拓扑霍尔效应和平面霍尔效应等.值得注意的是,霍尔效应能够实现不同方向的粒子流之间的相互转化,因此在信息传输过程中扮演着重要的角色.在玻色子体系(如磁子)中,相应的一系列磁子霍尔效应也被发现,他们共同推动了以磁子为基础的自旋电子学的发展.本文回顾了近年来在磁子体系中的霍尔效应,简述其现代半经典的处理方法,包括虚拟电磁场理论和散射理论等.并进一步介绍了磁子霍尔效应的物理起源,概述了不同类型磁子的霍尔效应.最后,对磁子霍尔效应的发展趋势进行了展望.     

量子反常霍尔效应研究进展

在没有外加磁场的作用下就能表现出量子化霍尔电导的量子反常霍尔效应已经成为霍尔家族中的重要一员, 其物理起源是体能带反转结构和铁磁性相互作用. 量子反常霍尔效应最重要的表现是在边缘态处具有无耗散运动的手性电流, 这种性质拥有可以改变未来量子电子学的潜力, 极大推动器件小型化、 低损耗、 高速率发展. 近年来,基于理论指导, 人们在实验上已多次观察到量子反常霍尔效应. 在本文中, 从实验层面上重点回顾了量子反常霍尔效应在铬(Cr) 、钒(V) 掺杂的(Bi,Sb)2Te3 体系的研究进展, 以及目前量子反常霍尔效应在其它体系中的研究现状, 深入理解量子反常霍尔效应的起源和机理, 最后对量子反常霍尔效应进行总结和展望     

霍尔效应中的空穴

霍尔效应(Hall effect)可以用来测定金属和半导体中的载流子符号.霍尔系数定义为RH=Ey/jxH其中Ey,jx,H分别为电场、电流密度和磁场(图1).如果RH＜0,那就意味着Ey沿着-y方向,载流子的符号为负(即电子);如果RH＞0,那就意味着Ey沿着y方向,载流子的符号为正,称之为空穴(holes).     

弯曲时空中转动对自旋流的影响

自旋轨道相互作用和自旋霍尔效应一直受到广泛关注,不仅在理论上进行了预测,而且也在实验中实现了自旋电流的产生.本文研究弯曲时空中转动对自旋流和自旋霍尔电导率的影响.非平庸几何可以改变自旋和轨道之间的相互作用,利用推广的Drude模型,计算了自旋依赖的作用力,并得到了非平庸几何对该力的修正.当计入转动效应时,给出了一般性的Dirac方程,并利用Foldy-Wouthuysen变换得到了非相对论近似下的哈密顿量.在此基础上,计算了自旋流和自旋霍尔电导率.在弯曲时空中由于转动的效应而导致偏振矢量的变形,自旋流的大小和方向都会因为转动而发生改变,因而自旋霍尔电导率也会随之得到修正.时空几何的非平庸性导致了自旋流有各向异性的特点.研究结论可以用于分析量子霍尔系统中带电旋量粒子的电磁动力学问题,也可以对晶体中的缺陷问题提供重要的理论帮助.对于光子系统来说,研究结果对于研究光子自旋霍尔效应在静态引力场中的行为具有一定的参考价值,对于实验上利用光子自旋霍尔效应来实现弯曲时空提供一定的理论支持.     

使用霍尔探头来测定四极磁铁的磁轴和机械轴之间的距离

本文的作者用数学、物理的方法推导并用二个实例阐述了使用霍尔片在四极磁铁孔穴内旋转来测得在四个极头方向上场强的极值,从而来计算该磁铁的磁轴和机械轴之间的距离和相对方位。GSI自1971年直到目前都是用这种办法来检验该所的加速器系统中的每一个四极磁铁的制造质量。使用与计算机速接的霍尔片的测磁系统,对各种规格的四极磁铁,一般在20分钟内可以得到测量结果。