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霍尔效应是磁电效应的一种。 这种现象是美国物理学家霍尔（1855-1938）于1879年在研究金属导电机制时发现的。 当电流通过垂直于外部磁场方向的导体时，导体垂直于磁场和电流方向的两个端面之间会出现电势差。 这种现象就是霍尔效应。 该电位差也称为霍尔电位差。
霍尔效应由 EH Hall 于 1879 年发现。它定义了磁场与感应电压之间的关系。 这种效果与传统的感应效果完全不同。 当电流通过位于磁场中的导体时，磁场对导体中的电子施加垂直于电子运动方向的力，从而在导体上产生电压差。 尽管这种效应已为人所知并理解多年，但直到材料技术取得重大进步、高强度恒定磁体和在小电压输出下运行的信号调理电路出现之前，基于霍尔效应的传感器才实用。 根据设计和配置，霍尔效应传感器可以用作开/关传感器或线性传感器。
对导体施加垂直于电流方向的磁场，会使导体中的电子和空穴受到不同方向的洛伦兹力，向不同方向聚集。 聚集的电子和空穴之间将产生电场。 电场会使后续的电子空穴受到电的影响，平衡磁场引起的洛伦兹力，让后续的电子空穴顺利通过。
霍尔效应
没有偏移，这称为霍尔效应。 产生的内置电压称为霍尔电压。
为了方便起见，假设导体是长方体，长度为a、b、d，磁场垂直于平面ab。 电流通过ad，电流I=nqv(ad)，n为电荷密度。 设霍尔电压为VH，导体沿霍尔电压方向的电场为VH/a。 设磁场强度为B。洛伦兹力f=qE+qvB/c（高斯单位制）当横向力为零时，电荷不再横向偏转。 结果，电流在磁场的作用下，在器件的两侧稳定地积累了不同符号的电荷。 形成水平霍尔电场E=-vB/c。 通过实验可以测得E=UH/W。 霍尔电阻定义为 RH= UH/I =EW/jW= E/jj = qn vRH=-vB/c /(qn v)=- B/(qnc)UH=RH I= -BI /(qnc)相关反应 量子霍尔效应 热霍尔效应：垂直磁场的导体中会存在温差。 效果：具有垂直磁场的薄盘会产生圆周电流。 自旋霍尔效应的本质：固体材料中的载流子在外磁场中运动时，由于洛伦兹力的作用，其轨迹发生偏转，在材料的两侧发生电荷积累，形成垂直于电流方向的波。 电场最终平衡载流子所受到的洛伦兹力与电场斥力，从而在两侧建立稳定的电势差，这就是霍尔电压。 正交电场与电流强度和磁场强度的乘积之比就是霍尔系数。 平行电场与电流强度的比值就是电阻率。
大量研究表明霍尔美国物理学家，材料的导电过程中不仅有带负电的电子，还有带正电的空穴。 霍尔效应的应用在应用技术中尤为重要。 霍尔发现，如果向位于磁场 (B) 中的导体 (d) 施加电压 (Iv)，并且磁场方向垂直于所施加电压的方向，则磁场方向垂直于磁场和施加电流的方向。 该方向将产生另一个电压（UH）。 人们称这个电压为霍尔电压。 这种现象称为霍尔效应。 就像一条路，人本来是均匀分布在路上，向前走的。 当存在磁场时，人们可能会被推到道路的右侧行走。 因此，道路（导体）两侧会产生电压差。 这称为“霍尔效应”。 基于霍尔效应制成的霍尔器件，利用磁场作为工作介质，将物体的运动参数转换成数字电压并输出，从而具有传感和开关功能。 迄今为止，在现代汽车中广泛应用的霍尔器件有：分配器上的信号传感器、ABS系统中的速度传感器、汽车车速表和里程表、液体物理量检测器以及各种电气负载的电流等。 检测和工作状态诊断、发动机转速和曲轴转角传感器、各种开关等。例如，在汽车点火系统中，设计者将霍尔传感器放置在分配器中，以取代机械断路器，并将其用作点火脉冲发生器。 该霍尔式点火脉冲发生器通过旋转速度变化的磁场在带电半导体层中产生脉冲电压，并控制电子控制单元（ECU）的初级电流。
与机械断路器相比，霍尔式点火脉冲发生器无磨损、免维护，能适应恶劣的工作环境，能精确控制点火正时，能大幅度提高发动机性能，具有明显的优势。 用作汽车开关电路上的功率霍尔电路，具有抑制电磁干扰的功能。 很多人都知道，汽车的自动化程度越高，微电子电路越多英语作文，就越怕电磁干扰。 汽车内有很多灯具和电器装置，特别是较大的大灯、空调电机和雨刷电机，在开关时会产生浪涌电流，使机械开关触点产生电弧，产生较大的电磁干扰。 信号。 使用功率霍尔开关电路可以减少这些现象。 霍尔器件检测磁场的变化并将其转换为电信号输出，可用于监视和测量汽车各部件工作参数的变化。 例如位置、位移、角度、角速度、旋转速度等，这些变量可以进行两次变换； 可测量压力、质量、液位、流量、流量等。 霍尔器件的输出直接与电子控制单元连接，实现自动检测。 目前的霍尔器件可以承受一定的振动，可以在负40摄氏度到零上150摄氏度的范围内工作。 全部密封，不受水、油污染，能充分适应汽车恶劣的工作环境。 发展 美国物理学家霍尔（埃德温，1855-1938）在1879年的一次实验中发现，当电流通过垂直于外磁场的导体时，导体垂直于磁场的两个端面之间会产生间隙和电流的方向。 产生电位差，这种现象就是霍尔效应。
该电位差也称为霍尔电位差。 发现霍尔效应约100年后，德国物理学家克劳斯·冯（Klaus von，1943-）等人在极低温度和强磁场下研究半导体时发现了量子霍尔效应。 这是当代凝聚态物理学的一个主要趋势。 这是一项令人惊叹的进展，克里青因此荣获 1985 年诺贝尔物理学奖。 后来，美籍华人物理学家Chee Tsui（1939-）和美国物理学家（B.，1950-）和Horst L. （1949-）利用更强的磁场，他们在研究量子霍尔效应时发现了分数量子霍尔效应。霍尔效应。 这一发现使人们对量子现象的认识进一步深入，并因此获得了1998年诺贝尔物理学奖。 近日，复旦校友、斯坦福大学教授张首晟与母校合作开展“量子自旋霍尔效应”研究。 “量子自旋霍尔效应”首先由张首晟教授预言，后被实验证实。 该成果被美国《科学》杂志评选为2007年十大科学进展之一。 如果这种效应在室温下发挥作用，它可能会催生新的低功耗“自旋电子学”计算设备。 目前工业上使用的许多高精度电压和电流传感器都是基于霍尔效应制成的，误差精度可以达到0.1%以内。 整数量子霍尔效应：观测到量子化电导e2/h，为弹道输运的重要概念（ ）提供了实验支持。
分数量子霍尔效应： 和 JK Jean 解释其起源]。 两人的工作揭示了涡旋 () 和准粒子 (quasi-) 在凝聚态物理中的重要性。 研究展望 整数量子霍尔效应的机理已经基本了解，但仍有一些科学家，如纽约州立大学石溪分校的 von 和 VJ，仍在进行分数量子效应的一些研究。 有理论家指出，分数量子霍尔效应中的某些平台可以构成非阿贝尔态（Non-），这可以成为构建拓扑量子计算机的基础。 石墨烯中的量子霍尔效应与一般量子霍尔行为有很大不同，被称为异常量子霍尔效应（Hall）。 此外，赫什、张首晟等人提出了自旋量子霍尔效应的概念，与之相关的实验也越来越受到人们的关注。
霍尔效应（图中电场方向应向下）
异常霍尔效应（来自 %E5%8F%8D%E5%B8%B8%E9%9C%8D%E5%B0%94%E6%95%88%E5%BA%94）
在自然界中，磁极总是成对出现在南极和北极，这与电子以孤立的正电子或负电子的形式存在不同。 1913年，狄拉克预言了磁单极子的存在，即孤立的磁南极或磁北极的存在。 这种基本粒子称为磁单极子。 然而，迄今为止，实验上尚未发现磁单极子的明确证据。 最近，来自日本、中国和瑞士的一组科学家报告称，他们发现了磁单极子存在的间接证据。 他们观察到铁磁晶体中的反常霍尔效应，并认为这种现象只能通过假设磁单极子的存在来解释。
定义
美国物理学家霍尔（1855-1938）发现，如果对位于磁场中的导体施加电压，且磁场方向垂直于施加电压的方向，则磁场方向垂直磁场和施加电流的方向。 该方向上会产生另一个电压，称为霍尔电压。 这种现象称为霍尔效应。 更简单地说，当导体中有电流时，就有电荷载流子在其中移动。 当导体中存在磁场时，导体中载流子的运动会受到影响，这些载流子可能会向某一侧移动。 导体两侧会产生电压差。 铁磁材料的霍尔效应通常由两部分组成。 一般非磁性金属材料的电阻应与外部磁场成正比，这称为一般霍尔效应。 然而，在铁磁金属材料中，电阻还与材料的磁化强度有关，这称为反常霍尔效应。
反常霍尔效应是研究铁磁体载流子特性的重要手段之一。 过去人们对它的生成机制并没有完全了解。 大约两年前，中国科学院物理研究所/北京凝聚态物理国家实验室姚玉贵副研究员和他的合作者利用第一性原理方法，首次从理论上发现了经典铁磁材料的反常霍尔效应，例如由于室温下的铁主要来自内部非散射机制霍尔美国物理学家，即 Berry 几何相的贡献，而不是早期研究中经常考虑的外部散射机制（参见 Yao et. al., Phys. Rev） Lett. 92, (2004) 了解详情），因此内部 Bing 机制的研究对于理解反常霍尔效应尤为重要。 实验中经常观察到反常霍尔电导率与磁化强度之间的线性关系。 当时还不清楚内在机制如何反映这种行为。
反常霍尔效应
近日，姚玉贵副研究员与美国大学实验研究组曾博士、Hanno H.教授以及德克萨斯大学牛前教授合作，从理论和理论两方面对铁磁薄膜体系中的反常霍尔效应进行了系统研究。和实验方面。 特别是对反常霍尔效应产生的内在机制与磁化强度之间的关系进行了深入探讨，取得了新的重要成果。 通过理论分析，他们首先发现实验中观察到的反常霍尔效应可以与内在和外在机制的贡献分开。 本质部分与第一性原理计算的理论值非常接近。 此外，从理论上和实验上还发现，系统中固有的反常霍尔电导率与磁化强度具有线性依赖性。 在0∽240K（0.8TC）温度范围内实验值与理论值吻合较好。 这种现象可以在有限的温度下使用。 下面解释一下自旋波的长波波动图像。 这项工作进一步阐明了反常霍尔效应的内在机制的作用，是该研究领域的重要进展。
电场和磁场之间缺乏对称性是物理学中最古老的谜团之一。 为什么电子有正负电荷，而南北磁极却密不可分？ 狄拉克奖磁单极子的存在与电荷量子化有关——另一个尚未解开的谜团——但磁单极子确实尚未通过实验被发现。
一些试图统一电弱相互作用和强相互作用的理论也预测了磁单极子的存在。 但所谓的大统一理论预测的这些单极子的质量对于实验来说太大了，大约为 10^16 吉电子伏。
AIST（AIST）和他的合作者并没有在真实空间中寻找磁单极子，而是在动量空间中寻找。 物理学家利用凝聚态物质中的费米面（Fermi）和布里渊区（zones）构建的动量空间。 该小组受到最近理论工作的启发，该理论工作提出了动量空间中磁单极子的行为与反常霍尔效应之间的密切联系。
合作者将由锶、钌和氧制成的晶体放入指向z极的磁场中，然后测量电流通过x方向时的横向电阻率，即y方向的电阻率。 他们发现电阻率并不像预期的那样随温度线性变化，而是波动甚至改变符号。
研究人员还使用高分辨率克尔显微镜（Kerr）测量了晶体薄层的横向光电导率，发现了低能量下的尖锐峰值。 根据他们的解释，这种尖峰只能通过晶体能带结构中磁单极子的存在来解释。 这两种反常效应是磁单极子存在的“指纹”。 现在该团队计划寻找表现出更强异常效应的物质。 这个电磁定律是物理学各个领域的新起点。 从这个角度来看，已经证明使用固态晶体的实验可以验证包括粒子物理和宇宙物理在内的大多数物理问题。
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