（1855～1938）霍尔效应是霍尔(Hall)24岁时在德国霍普金斯学院研究生期间，研究关于载流导体在磁场中的受力性质时发觉的一种现象。在长圆形导体板材上通以电压，沿电压的垂直方向施加磁场，都会在与电压和磁场二者垂直的方向上形成电势差，这些现象称为霍尔效应，所形成的电势差称为霍尔电流。背景介绍霍尔效应量子霍尔效应长时期以来，霍尔效应是在温度和中等硬度磁场条件下进行实验的。在霍尔效应发觉100年后，1980年,英国化学学家克利青()在研究级高温和强磁场中的半导体时，发觉在高温条件下半导体硅的霍尔效应不是常规的那个直线反常霍尔效应，而是随着磁场硬度呈跳跃性的变化，这些跳跃的阶梯大小由被整数除的基本数学常数所决定。这是当代汇聚态化学学令人惊愕的进展之一，这在后来被称为整数量子霍尔效应。因为这个发觉，克利青在1985年获得了诺贝尔化学分数量子霍尔效应背景介绍构造出了分数量子霍尔系统的解析波函数，给分数量子霍尔效应做出了理论解释1998年的诺贝尔化学学奖在量子霍尔效应家族里，至此尚未被发觉的效应是“量子反常霍尔效应”——不须要外加磁场的量子霍尔效应。
用高含量半导体材料，在超高温环境：仅比绝对零度高非常之一摄氏度（约－273），强悍磁场：当于月球磁场硬度100万倍研究量子霍尔效应时发觉了分数量子霍尔效应，这个发觉使人们对量子现象的认识更进一步。现在由复旦学院薛其坤教授领衔，复旦学院、中科院化学所和哈佛学院研究人员联合组成的团队耗时4年在量子反常霍尔效应研究中取得重大突破，在德国化学学家霍尔1880年发觉反常霍尔效应133年后，她们从实验中首次观测到量子反常霍尔效应，这是中国科学家从实验中独立观测到的一个重要化学现象，也是数学学领域基础研究的一项重要科学发觉。这一发觉是相关领域的重大突破，也是世界基础研究领域的一项重要科学发觉。这一发觉或将对信息技术进步形成重大影响。背景介绍反常量子霍尔效应霍尔效应应被发觉100多年以来,它的应用发展经历了三个阶段：第一阶段：从霍尔效应的发觉到20世纪40年代前期。最初因为金属材料中的电子含量很大而霍尔效应非常微弱所以没有引发人们的注重。这段时期也有人借助霍尔效应霍尔效制成磁场传感，但实用价值不大,到了1910年有人用金属铋制成霍尔器件，作为磁场传感。并且，因为当时未找到更合适的材料，研究处于停顿状态。
第二阶段：从20世纪40年代中期半导体技术出现以后，随着半导体材料、制造工艺和技术的应用，出现了各类半导体霍尔器件，非常是锗的采用加快了霍尔器件的发展，陆续出现了采用分立霍尔器件制造的各类磁场传感。第三阶段；自20世纪60年代开始，,随着集成电路技术的发展，出现了将霍尔半导体器件和相关的讯号调节电路集成在一起的霍尔传感。步入20世纪80年代，随着大规模超大规模集成电路和微机械加工技术的进展，霍尔器件从平面向三维方向发展，出现了三端口或四端口固态霍尔传感，实现了产品的系列化、加工的批量化、体积的微型化。霍尔集成电路出现之后，很快便得到了广泛应用。背景介绍霍尔效应---应用发展1、测量自旋含量按照霍尔电流形成的公式，以及在外加磁场中检测的霍尔电流可以判定传导自旋的极性与含量，这些方法被广泛的利用于半导体中参杂载体的性质与含量的检测上。2、霍尔效应还能否检测磁场在工业、国防和科学研究中，比如在粒子回旋器、受控热核反应、同位素分离、地球资源侦测、地震预报和磁性材料研究等方面，常常要对磁场进行检测，检测磁场的方式主要有核磁共振法、霍尔效应法和感应法等。具体采用哪些方式，要由被测磁场的类型和强弱来确定。
霍尔效应法具有结构简单、探头容积小、测量快和直接连续读数等优点，非常适宜于检测只有几个毫米的磁体间的磁场，缺点是检测结果受湿度的影响较大。霍尔效应的应用3、电磁无损探伤霍尔效应无损探伤方式安全、可靠、实用，并能实现无速率影响测量，为此，被应用在设备故障诊断、材料缺陷测量之中。其探伤原理是构建在铁磁性材料的高磁导率特点之上。采用霍尔器件检查该泄露磁场B的讯号变化，可以有效地检查出缺陷存在。钢丝绳作为起重、运输、提升及承载设备中的重要预制构件，被应用于煤矿、运输、建筑、旅游等行业，但因为使用环境恶劣，在它表面会形成断丝、磨损等各类缺陷，所以，及时对钢丝绳探伤检查变得尤为重要。目前，国外外公认的最可靠、最实用的方式就是漏磁测量方式，依据这一测量方式设计的断丝探伤检查装臵，如EMTC系列钢丝绳无损检查仪，其金属截面积检测精度为0.2％，一个捻距内断丝有一根错判时确切率90％，性能良好，在生产中有着广泛的用途。4、现代车辆工业上应用车辆上广泛应用的霍尔元件就包括：讯号传感、ABS系统中的速率传感、汽车速率表和里程表、液体化学量测量器、各种用电负载的电压测量及工作状态确诊、发动机怠速及连杆角度传感、各种开关等。
比如用在车辆开关电路上的功率霍尔电路，具有抑制电磁干扰的作用。由于车辆的手动化程度越高，微电子电路越多，就越怕电磁干扰。而车辆上有许多家具和家电件在开关时会形成浪涌电压，使机械式开关触点形成电弧，形成较大的电磁干扰讯号。采用功率霍尔开关电路就可以减少这种现象。中国科学家发觉的量子反常霍尔效应也具有极高的应用前景。量子霍尔效应的形成须要用到特别强的磁场。而反常霍尔效应与普通的霍尔效应在本质上完全不同，反常霍尔浊度是因为材料本身的自发磁化而形成的。实现了零磁场中的量子霍尔效应，就有可能借助其无耗散的边沿态发展新一代的低煤耗晶体管和电子学元件，进而解决笔记本发热问题和摩尔定理的困局问题。这种效应可能在未来电子元件中发挥特殊作用：无需高强磁场，就可以制备低煤耗的高速电子元件，比如极低煤耗的芯片，因而可能促使高容错的全拓扑量子计算机的诞生——这意味着个人笔记本未来可能得以更新换代。10实验目的：1、验证霍尔传感输出电势差与螺线管内的磁感应硬度成反比。2、测量集成线性霍尔传感的灵敏度。3、测量螺线管内磁感应硬度与位臵之间的关系，求得螺线管均匀磁场范围及边沿的磁感应硬度。4、学习补偿原理在磁场检测中的应用。
11实验原理现象——霍尔效应在长圆形导体板材上通以电压，沿电压的垂直方向施加磁场，都会在与电压和磁场二者垂直的方向上形成电势差，这些现象称为霍尔效应，所形成的电势差称为霍尔电流。12若用一块如图所示的N型半导体试样（导电的自旋是电子）设试样的宽度为方向通过电流向左运动。若电子的电荷量轴负方向运动时将遭到洛伦兹力的作用，洛伦兹力用理论剖析13因为洛伦兹力的作用，致使电子将沿的方向向上侧偏轴的负方向），这样就导致了侧电子的积累，侧正电荷的积累，进而使两边出现电势差，且点低于点，所以在试样中产生了纵向电场这一电场就称为霍尔电场。该电场又对电子具有反方向的静电力。（3）（此力方向向下）电子遭到电场力和磁场力的作用，一方面使电子向上偏斜，另一方面电子又遭到向下的制约电子向上偏斜的力。因为这两个力的作用所以电子在半导体试样侧面的积累不会无限止地进行下去：在开始阶段，电场力比磁场力小，电荷继续向侧面积累，随着积累电荷的降低，电场力不断增加，直至电子所受的电场力和磁场力相等，即两面产生恒定的电势差叫霍尔电势差。ned为自旋含量，为自旋所带的电量。是一常量，仅与导体材料有关，它是反映材料霍尔效应强弱的重要参数（10）可见，只要测出霍尔电势差和工作电压，就可以求出磁感应硬度当给定，改变时可得到呈线性关系，直线斜率就是。
由公式（9）可求得导电类型如图：因为运动电荷遭到洛伦兹力的作用反常霍尔效应，使其S侧积累负电荷，P侧积累正电荷，因而电势差是P点低于S点，17p型半导体导电自旋为空穴，空穴相当于带正电的粒子，带正电粒子其运动方向和电压运动方向相同，如图所示：带正电的粒子在洛伦兹力作用下，其正电荷向上偏斜，两侧积累了负电荷，产生下高上低的电势差。这时，，所以是p型半导体。18求氮化物含量（11）这个关系式是假设所有的自旋都具有相同的飘移速率得到的，并且严格说来，考虑自旋的速率统计分布，霍尔系数表达式中应该除以一个修正因子3/8由以上讨论可知，霍尔电流与氮化物含量成正比，即导电材料的载流子含量越大，霍尔系数就越小，霍尔电势差就越小，通常金属中的载流子是自由电子，其含量很大(大概)，所以金属材料的霍尔系数很小，霍尔效应不明显。半导体材料的氮化物含量要比金属小得多，才能形成较大的霍尔电势差，所以霍尔片要用半导体材料弄成，而不用金属材料做霍尔片。另外氮化物含量的大小受湿度的影响较大，所以要注意清除气温的影响。还有，霍尔电流与通过霍尔片的工作电压和电荷所受的磁场的乘积成反比，与霍尔片长度成正比，霍尔片长度越小，霍尔电动势就越大，所以制做霍尔片时常常采用减少的办法来降低霍尔电动势，因而提升灵敏度。
室温低湿度高湿度低湿度高方向与I和Ｂ方向有关。因为材料中自旋的速度不同，在磁场的作用下，自旋的偏转直径不同，因而在y轴方向形成气温梯度，由此温度梯度产生的温差电动20能斯特效应沿x方向通以电压，两端电极与样品的接触内阻不同而形成不同的焦耳热，致使x方向形成气温梯度，这一气温梯度造成一附加的横向热扩散电压，在磁场的作用下，因而在y轴方向形成纵向电位差，为能斯特电流。方向只与Ｂ方向有关。霍尔效应中的负效应21横向热扩散电压，在磁场的作用下，因而在y轴方向形成纵向温差，这一纵向温差又造成纵向电位差，为里吉-勒迪克电流。RL的方向只与Ｂ的方向有关。霍尔效应中的负效应22不等位效应制备霍尔样品时,y方向的检测电极很难做到处于理想的等位面上，虽然在未加磁场时，在Ａ、Ｂ两电极间也存在一个因为不等位电势造成的欧姆压降Ｕ的方向有关。霍尔效应中的负效应23霍尔效应中负效应的清除方向与I和Ｂ方向有关。能斯特效应RL的方向只与Ｂ的方向有关不等位效应