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.     

珀尔帖效应与塞贝克效应综合演示仪

设计制作了珀尔帖效应与塞贝克效应综合演示仪。采用DS18B20温度传感器和WH7016M温度控制器控制制冷温度,利用LabVIEW软件在电脑上显示制冷温度变化曲线。通过电压表电流表显示温差半导体制冷和发电时的电压电流。该演示仪既克服了以往此类演示仪不能定量演示且只能演示一种效应的缺点,又实现了温度变化用计算机图形演示的功能。该仪器操作简单、性能稳定、效果明显,在课堂演示中取得了良好的效果。     

光自旋霍尔效应的研究性实验教学

光自旋霍尔效应是由于光子的自旋-轨道相互作用导致自旋相反的光子相互分离的光学效应,极大地丰富了光学研究内涵,成为现代光学的研究前沿和热点.由于光自旋霍尔效应实验与由偏振片、望远镜、显微镜等器件组装的实验相通,因此可以把光自旋霍尔效应的研究成果进行整理,设计制作出适合于本科实验教学的仪器.本文对光自旋霍尔效应的研究进展进行了综述,并介绍了利用所开发的光自旋霍尔效应实验仪可开展的实验类型和进行研究性教学的情况.     

激光单摆演示仪的研制与应用

设计的激光单摆演示仪是利用霍尔传感器测量摆球的摆动周期,通过演示仪底盘上的小型激光器可观测摆动面的偏转,将计时、计数、测角等功能合为一体,有效摆动时间内能够分辨出地球的自转现象.     

多普勒效应演示仪的改进

对现有多普勒效应演示仪进行了改进.改进后的演示仪利用偏心电机带动振子振动,作为演示仪的振源,使振子在水槽来中水平移动进而获得多普勒效应.同时,为了方便观察,使用了频闪光源和45°平面镜将多普勒效应图像呈现在竖直毛玻璃屏上.     

磁流变液演示仪

为了清楚地演示磁流变现象,设计并制作了磁流变液演示仪.文章主要介绍了演示仪的工作原理、结构设计及演示方案.     

磁悬浮运动演示仪

基于磁悬浮与电磁驱动原理研制了磁悬浮运动演示仪.该演示仪不仅可以演示磁悬浮运动,还可以开展多种相关实验探究.本文详细介绍了演示仪的设计与制作,并举例说明了利用该该仪器开展的探究活动.     

基于霍尔效应直流电表的设计与制作

基于安培环路定理和霍尔效应,设计制作了一种电流测量装置.该装置利用线性霍尔元件,提供了一种间接测量电流的方法,并对0～20A的直流电流进行了实验验证.实验结果表明：该装置的测量精度满足测量要求.     

基于大学物理实验中霍尔元件的保护及探讨

结合大学物理实验教学中霍尔效应的讲解,阐述了霍尔效应的原理,提出了霍尔效应实验的一些改进方法,重点研究了霍尔元件的保护及对霍尔元件的应用进行了探讨.     

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.     

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.     

霍尔天平材料的多场调控

霍尔天平材料中层间耦合作用易于调控,基于此可以实现多组态磁存储模式,其区别于当前基于自旋阀或者磁性隧道结的传统二组态磁存储原理.与此同时,还可以在存储单元中实现信息的逻辑运算从而提高器件整体的运算效率.这一设计有利于自旋电子学器件的微型化、集成化,有望从物理原理上解决当前基于自旋阀或者磁性隧道结的传统二组态自旋电子学材料器件的技术瓶颈,进一步提高磁存储密度,为推动新型自旋电子学材料的研究开辟了一条新的研究思路.首先,本综述将介绍基于霍尔天平材料的磁存储器件的研究背景;其次,重点介绍霍尔天平存储逻辑器件一体化设计的提出与发展历程;再次,介绍霍尔天平材料关键指标-霍尔电阻比值的界面调控及物理机理探索;随后详细阐述霍尔天平体系中磁性斯格明子的产生与多场调控等动态行为.最后,简单介绍霍尔天平结构在其他相关材料中的扩展、应用,并展望其在未来器件应用中的前景.     

量子霍尔效应的发展历程

量子霍尔效应的发现是新兴的低维凝聚态物理发展中的一件大事,分数量子霍尔效应的发现更是开创了一个研究多体现象的新时代,并将影响到物理学的很多分支,这个领域两次被授予诺贝尔物理奖,引起了人们很大的兴趣,文章介绍了量子霍尔效应发展的历程,主要内容包括１８９７年霍尔发现霍尔效应、１９８０年Ｋｌａｕｓ ｖｏｎ Ｋｌｉｔｚｉｎｇ发现整数量子霍尔效应、１９８２年崔琦和Ｈｏｒｓｔ Ｌ．Ｓｔｏｒｍｅｒ发现分数量子霍     

THEORETICAL AND EXPERIMENTAL INVESTIGATION ON ANOMALOUS HALL EFFECT OF HETEROGENOUS SEMICONDUCTOR SAMPLES

Based on the theoretical results of inversion layers model and interpenetrating network model, we studied the anomalous Hall effect of heterogenous semiconductor samples, and obtained the following results: (1) the wider the sample energy gap, the higher the temper-ature at which anomalous Hall effect begins to appear; (2) the lower the sample resistivity, the higher the temperature at which anomalous Hall effect begins to appear, which is further verified in our experiment; (3) mobility is the main factor which determines what role p-n junction plays in sample Hall voltage; (4) for n-Ge sample with inversion layers structure, with the increase of p-type region, the Hall effect changes from normal n-type Hall effect to anomalous Hall effect of the single dip type, then to anomalous Hall effect of the second reversal type.     

Integer quantum hall effect between any two points in the system

The Hall current flowing across an arbitrary curve connecting any two points selected in a high mobility, dissipation free, integer quantum Hall system shows quantised nature with respect to the potential difference between the two points. The Hall conductance can therefore be defined between any two points in the sample. For a given system, the behaviour of this Hall conductance depends on the potential difference between the two selected points only. The overall quantum Hall behaviour can be derived in a special case when the two points are selected at the Hall contacts.     

Hall viscosity and electromagnetic response

We show that, for Galilean invariant quantum Hall states, the Hall viscosity appears in the electromagnetic response at finite wave numbers q. In particular, the leading q dependence of the Hall conductivity at small q receives a contribution from the Hall viscosity. The coefficient of the q(2) term in the Hall conductivity is universal in the limit of strong magnetic field.     

霍尔效应的发现

介绍了霍尔的生平,回顾了霍尔在导师罗兰的指导下,发现霍尔效应的历程;分析了罗兰和霍尔在这一研究中发挥的重要作用,以及霍尔在研究工作中的严谨作风和顽强毅力.     

Magnetism and Hall effect of the Heusler alloy Co2ZrSn synthesized by melt-spinning process

Magnetization and Hall resistivity have been measured for the Heusler alloy Co₂ZrSn synthesized by the melt-spinning process. The temperature dependence of magnetization follows the spin-wave theory at a low temperature. Abnormal behaviors are observed both in resistance and Hall effect below 8 K. The present Hall resistivity measurement shows that the anomalous Hall effects coexist with normal Hall effects. The negative value of normal Hall coefficient over the whole temperature range reveals that the major charge carriers are electrons. The anomalous Hall coefficient is proportional to the zero-field resistivity, suggesting that magnetic skew scattering is the dominant mechanism in the ferromagnetic regime. The reason for the abnormity below 8 K during transport is discussed.     

Hall effect measurements using low ac magnetic fields and lock-in technique on field effect transistors with molybdenum disulfide channels

Hall effect measurements conventionally rely on the use of dc magnetic fields. For electronic devices made of ultrathin semiconducting materials, such as molybdenum disulfide (MoS₂), the dc Hall effect measurements have practical difficulties. Here, we report the results of the Hall effect measurements using ac magnetic fields and a lock-in detection of the Hall voltage for field effect transistors with ultrathin MoS₂ channels. The ac Hall effect measurements have some advantages over the dc measurements. The carrier concentration and the Hall mobility were estimated as a function of gate voltage from the results of the ac Hall effect measurements. They used a magnetic field strength that was lower by two orders of magnitude than those used in prior studies on MoS₂ devices, which relied on dc magnetic fields.