反常霍尔效应也是由霍尔发觉了。事实上,诸多带霍尔的各类效应中(例如量子霍尔效应,热霍尔效应,载流子霍尔效应,量子载流子霍尔效应等等),只有两种效应是霍尔本人发觉的反常霍尔效应,那就是正常霍尔效应和反常霍尔效应。
化学学家埃德温·霍尔
1879年,霍尔发觉,当给一块导体加一个z方向的磁场反常霍尔效应,在x方向加一个电压时,样品纵向,即y方向便会形成一个电流,这个电流就是霍尔电流,对应的效应就是正常霍尔效应。仅仅三年以后,霍尔报导了对铁磁性金属(铁)的霍尔效应研究结果,发觉铁的霍尔效应比正常无磁金属的霍尔效应大了十几倍,这就是知名的反常霍尔效应。
金属镍的反常霍尔效应
这两种效应,即正常霍尔效应和反常霍尔效应在数学学史上占有很重要的地位。我们就会正常霍尔效应很熟悉了,在小学阶段就学过。当时我们可能意识不到它的重要性。从历史上来看,正常霍尔效应首次说明了导体中的自旋是怎样运动的。我们可以通过它便捷地得出导体内的自旋浓度。霍尔效应的发觉在某种程度上催生了半导体化学和固体电子学的发展。它被称为是固体输运实验中的女王(Queen)。
但甚至霍尔本人也没有想到,他发觉的反常霍尔效应直到经过了一百多年后的明天也没有完全解释清楚,要完全解释反常霍尔效应,甚至要用到基于量子热学的几何拓扑概念,即贝利相位,或则贝利曲率的概念。
关于反常霍尔效应的一个公式如下,
它的左侧两项分别就是正常霍尔效应和反常霍尔效应的贡献,其中正常霍尔效应与磁场直接相关,而反常霍尔效应则与材料的磁化硬度有关。
经过常年的研究,科学家们如今总结出了反常霍尔的三种机制:即和贝利相位相关的内在偏转机制,和杂质相关的偏转机制以及和载流子轨道耦合相关的非对称散射机制。具体在研究中出现的反常霍尔效应究竟是属于哪种机制,仍然是科研上争辩的热点。具体的研究工作有待进一步进行。