学习材料学习材料*学习材料*学习材料学习材料学习材料*学习材料*学习材料学习材料学习材料*学习材料*学习材料学习材料学习材料*学习材料*学习材料学习材料学习材料*学习材料*学习材料学习材料学习材料*学习材料*学习材料学习材料学习材料*学习材料*学习材料学习材料学习材料*学习材料*学习材料学习材料学习材料*学习材料*学习材料学习材料学习材料*学习材料*学习材料学习材料学习材料*学习材料*学习材料学习材料学习材料*学习材料*学习材料学习材料学习材料*学习材料*学习材料学习材料学习材料*学习材料*学习材料学习材料学习材料*学习材料*学习材料学习材料学习材料*学习材料*学习材料学习材料学习材料*学习材料*学习材料学习材料学习材料*学习材料*学习材料学习材料学习材料*学习材料*学习材料学习材料学习材料*学习材料*学习材料学习材料学习材料*学习材料*学习材料学习材料学习材料*学习材料*学习材料学习材料学习材料*学习材料*学习材料学习材料学习材料*学习材料*学习材料学习材料学习材料*学习材料*学习材料学习材料学习材料*学习材料*学习材料学习材料学习材料*学习材料*学习材料学习材料学习材料*学习材料*学习材料学习材料学习材料*学习材料*学习材料学习材料学习材料*学习材料*学习材料学习材料学习材料*学习材料*学习材料学习材料学习材料*学习材料*学习材料常见的铁磁材料铁在贝里渊区(010)面内贝里曲率(k)大小的实际分布图，也产生锋利的峰与脊．因此，动量空问内标准场的特点决定了霍尔浊度率的特点，也就是反常霍尔效应是由磁性材料能带所决定的，是材料的内禀特点半导体化学学习材料*反常Hall效应及动量空间中的磁单极?在自然界中电场与磁场是非对称的，即存在着单个的电荷，但不存在着单个的磁体〔磁单极〕，南北磁体总是成对出现霍尔效应公式，这是电动热学的根本推论之一。
为了追求电磁场的对称统一，狄拉克于1931年首次预言了磁单极的存在，但是直至现今为止还没有有力的实验证据证明其存在。这是由于预言的磁单极可能存在的方式具有太高的能量，只可能在天文观察或加速器科学中获得。但是，我们可以换一个角度来考虑这个问题。现代数学学非常是材料科学的迅速举办，引起了晶格倒空间概念的提出。这是由于晶体具有严格的周期对称性，其中电子的行为必须要药量子力学中的波函数的概念来描述。每一个可能的电子抢占态相应于晶格倒空间〔动量空间〕中的一个波函数。化学所方忠研究员与英国产业技术综和研究所(AIST)的Y.,N.,K.院士及英国西南学院的M.院士等人，详尽剖析了此种动量空间中的奇点问题〔即BerryPhase〕，首次提出其实质上相应于倒空间的一种磁单极存在方式。半导体化学学习材料*这些磁单极并非存在于实空间中，而是存在于晶体的动量空间中。而且，这些磁单极具有很低的能量，才能在实验中很简单的观测到。最直接的方式是检测磁性晶体中的反常Hall效应。因为磁单极的存在，电子的Hall输运行为遭到很大的影响，造成其反常Hall系数与晶体的磁化硬度成非线性关系，而并非原先预测的线性关系。
基于以上理论，方忠研究员通过从头估算的方式，直接估算了中的反常Hall系数，并与美国知名实验科学家Y.领导的实验小组检测的实验结果进行了比较，得到了特别一致的结果。因而有力的证明了磁单极存在于晶体的动量空间中，解决了困扰数学学界多年的一个根本问题.此研究工作已发表在八月十日的日本《科学》〔〕杂志上。此研究获得中科院“百人方案〞的支助。半导体化学学习材料*半导体化学方忠学习材料*自人们对电和磁的现象有所认识以来，无论在理论上还是实践中，电和磁犹如一对形影不离的双胞兄弟。电与磁的相像之处不胜枚举：带电体周围有电场，磁极周围也有磁场；同种电荷相斥，同名磁体也相斥；异种电荷相吸，异名磁体也相吸；变化的电场能迸发磁场，变化的磁场也能迸发电场。但是，电与磁并非是完全对称的。人们很早就发现，带电体可分割成单独带有正电荷和负电荷的粒子，正、负电荷可以单独存在；但当人们去研究磁现象时，却发现磁极的两极总是成对出现，无论把吸铁石分割得多么小，新得到的每一段小吸铁石总有两个磁体。
长久以来，人们从来没有发现过单独存在的磁体——磁单极子。反常霍尔效应与磁单极子半导体化学学习材料*狄拉克的磁单极子理论1931年，知名的日本化学学家狄拉克首先从理论上用极精致的物理数学公式预言，磁单极子是可以独立存在的。他根据电动热学和量子热学的合理推演，前所未有地把磁单极子作为一种新粒子提出来，除了使麦克斯韦多项式具有完全对称的方式，并且根据磁单极子的存在，电荷的量子化现象也可以得到解释。他研究了一个电子在磁单极子的磁场中的运动，得出了磁单极子的磁荷量与电子的电荷量的关系式：其中n=整数，g为磁单极子的磁荷量。半导体化学学习材料*当n=1时，得根本磁荷或狄拉克磁单极子的量值为：比根本电荷e大得多，这是磁单极子的一个重要特点。半导体化学学习材料*这意味着异性磁荷之间的吸引力，比起异性电荷之间的吸引力要强得多，必须在很强的外力作用下才会把成对的相反磁荷分开。狄拉克觉得这就可以解释，为何电子已经发现，而磁单极子却未能找到。其它，因为公式中n=整数，由此又阐明了磁荷和电荷的不连续性。
解释了化学学中仍然悬而未决的“电荷量子化〞难题。后来的一些化学学家则填补了狄拉克理论中的一些困难和缺乏，给磁单极子的存在以更坚实的理论根据。半导体化学学习材料*蛛丝马迹随着磁单极子理论的提出，科学界掀起了一场寻找磁单极子的狂潮。人们绞尽脑汁，采纳了各类各样的方式，去寻找这些理论上的磁单极子。根据理论剖析，可能的磁单极子源包含宇宙大爆燃、银河系、太阳、地球、陨星、宇宙射线和加速器等等。根据磁单极子的性质与物质的相互作用，就可能侦测到它们是否存在。常用的侦测方式有：感应法、电离法、声学法和电磁法。半导体化学学习材料*寻找磁单极子并不是一帆风顺的。科学家们在古老的月球的铁矿石和来自月球之外的铁陨铁中、高能加速器中、宇宙射线中以及地球上不断的追寻着。而这种努力最后都以失败告终，连一个磁单极子也没有找到。但这种失败并没有使她们消沉和舍弃。她们一边企图建筑更强悍的加速器，一边不断改进侦测装置。终于找到了一些磁单极子的蛛丝马迹。半导体化学学习材料*1975年，日本的一个科研小组，用汽球将感光底板送到空气非常黏稠的高空，经过几昼夜宇宙射线的映照，发现感光底板上真的有又粗又黑的痕迹，她们欣慰假定狂，于是迫不及待地在此后举行的一次国际大会上宣称，她们找到了磁单极子。
然而，对于那是否真的是磁单极子留下的痕迹，会上争辩很大，大多数科学家觉得这些痕迹很显著是重离子留下的，但试验者还是坚持觉得那是磁单极子留下的“杰作〞。双方因此展开了剧烈的争辩，谁也劝说不了谁。所以，到目前为止，这种痕迹究竟是谁留下的，还是桩无法了断的“悬案〞。半导体化学学习材料*1982年，澳洲化学学家凯布雷拉宣布，在他的实验仪器中发觉了一个磁单极子。他采纳一种称为超导量子干预式磁强计的仪器，在实验室中进行了151天的实验观察记录，经过缜密剖析，实验所得的数据与磁单极子理论所提出的磁场单极子形成的条件根本吻合，因而他觉得这是磁单极子穿过了仪器中的超导线圈。不过因为之后没有重复观察到类似于那次实验中所观察到的现象，所以这一例子还不能确证磁单极子的存在。半导体化学学习材料*近来，一组由中国、瑞士、日本等多国的科学家组成的研究小组汇报说，她们发现了磁单极子存在的间接证据，她们在一种被称为铁磁晶体的物质中观察到反常霍尔效应，而且觉得只有假定存在磁单极子就能解释这些现象。半导体化学学习材料*仍在继续虽然出现了一些虽然可以证明磁单极子存在的实验现象。
但这种实验不是存在争议就是无法重复。因而在经历了历时半个多世纪的寻找以后，仍然没有一个科学家勇于理直气壮地宣称自己完全真正找到了磁单极子。半导体化学学习材料*于是便有许多人指责：“既然在如此长的时间内都没有找到确凿的证据，这么磁单极子可能根本就是一种仅残存在于人们主观想像中的子虚乌有的产物。〞就连到了晚年的狄拉克本人，也对磁单极子是否存在形成了深深的猜疑。1981年，他在致一位友人的信中说：至今我已是属于这些不信任磁单极子存在之列的人了。半导体化学学习材料*同时，许多人仍然肯定磁单极的存在，其中不乏极其杰出的化学学家。她们坚持觉得，磁单极子是存在的，但它们成对结合得太紧密了，如今全部的高能粒子尚不能把它们轰开。两种观点剧烈对决，谁也劝说不了谁。半导体化学学习材料*磁单极子理论自提出以来迄今，已逾半个多世纪，常年不能被否认，也不能被证实，这在科学史上是罕见的，由于通常的科学假定若果在如此长的时间内未被否认，人们都会将此假定证实或舍弃。目前，寻找磁单极子的实验还在进行中，人们并不因困难重重而内疚泄气，恰恰相反，化学学家正兴致勃勃一往无前，有关磁单极子的理论商量也愈发深刻。
假如磁单极子实在存在，除了现有的电磁理论要作重大更改，但是化学学乃至天文学的根底理论也将又重大的举办。半导体化学学习材料*学习材料学习材料*学习材料*学习材料学习材料学习材料*学习材料*学习材料学习材料学习材料*学习材料*学习材料学习材料学习材料*学习材料*学习材料学习材料学习材料*学习材料*学习材料学习材料学习材料*学习材料*学习材料学习材料学习材料*学习材料*学习材料学习材料学习材料*学习材料*学习材料学习材料学习材料*学习材料*学习材料学习材料学习材料*学习材料*学习材料学习材料学习材料*学习材料*学习材料学习材料学习材料*学习材料*学习材料学习材料学习材料*学习材料*学习材料学习材料学习材料*学习材料*学习材料学习材料学习材料*学习材料*学习材料霍尔效应半导体化学本节主要了解磁场对半导体电输运的影响，了解霍尔效应、反常霍尔效应、量子霍尔效应和分数量子霍尔效应等。
学习材料*历史背景1879年，Hall发现霍尔效应1881年，Hall发现反常霍尔效应1893年，Kundt发现霍尔内阻近似与磁化硬度成线性关系〔反常霍尔效应〕1929年，Smith和Sear提出反常霍尔效应经验公式1980年，冯.克利青(Klausvon)发现量子霍耳效应半导体化学学习材料*1982年，加拿大AT&T贝尔实验室的崔琦和斯特默发现分数量子霍尔效应1983年，法国AT&T贝尔实验室的劳克林提出准粒子理论模型，解释了分数量子霍尔效应1985年，冯.克利青获得诺贝尔化学奖1998年，崔琦、斯特默、劳克林二人获得诺贝尔化学学奖！1999年，提出载流子霍尔效应202X年，张守晟等提出量子载流子霍尔效应202X年，牛谦等人提出的广义内在的载流子霍尔效应半导体化学学习材料*霍尔效应Hall半导体化学学习材料*EdwinHall(1855~1938)半导体化学学习材料*麦克斯韦在《电磁学》一书中写道：吸铁石作用在固态导体中的电压上，恰如作用在自由运动的导体上一样我们必须记住，促使载流导体切割磁力线的力不是作用在电压上…，在导线中，电压的本身完全不受吸铁石接近或其它电压的影响．爱德朗〔瑞典化学学家〕在一篇文章中说：1879年，24岁的霍尔注意到麦克斯韦与爱德朗观点的不同：半导体化学学习材料*反复实验改成薄金箔取代，有电压形成！搞定!!未观察到任何现象到底电压受不受磁场影响？霍尔讨教导师罗兰半导体化学学习材料*“电流通过金属，在磁场作用下形成纵向电动势〞------霍尔效应半导体化学学习材料*“论吸铁石对电压的续作用〞发表在《美国物理刊物》上。
新闻界：“过去５０年中电学方面最重要的发现〞开尔文：“霍尔的发现可和法拉第相比较〞英国化学学家洛奇〔O.Lodge〕曾有类似看法，但迫于麦克斯韦的权威，舍弃实验。遗憾！洛奇很不爽霍尔一战成名半导体化学学习材料*霍尔效应的定义把通有电压的半导体置于均匀的磁场中，设电场沿x方向，电场硬度为Ex；磁场方向和电场垂直霍尔效应公式，沿z方向，磁感应硬度为Bz，则在垂直于电场和磁场的+y或-y方向将形成一个纵向电场Ey，这个现象称为霍尔效应。霍尔电场Ey与电压密度Jx和磁感应硬度Bz成反比，即比列系数RH称为霍尔系数半导体化学学习材料*形成霍尔效应的微观缘由是洛仑兹力的作用半导体化学学习材料*霍尔效应原理对P型半导体，电场Ex，空穴甩尾速率vx，电压密度Jx=pqvx。在垂直磁场Bz作用下，空穴遭到洛伦兹力的qv×B，方向沿-y，大小qvxBz。空穴在洛伦兹力作用下向-y方向偏转，电荷累积形成指向+y的纵向电场，当纵向电场对空穴的作用与洛伦兹力作用相抵消时，抵达稳定状态，此时半导体化学xyz学习材料*Jx=pqvx半导体化学学习材料*对N型半导体，电子甩尾方向-x方向，洛伦兹力的qv×B，方向仍沿-y。
电子在洛伦兹力作用下向-y方向偏转，电荷累积形成指向-y的纵向电场，当纵向电场对空穴的作用与洛伦兹力作用相抵消时，抵达稳定状态，此时Jx=nqvx半导体化学学习材料*n型半导体和p型半导体的霍尔电场方向相反，霍尔系数的符号相反结合所施加的x方向电场和形成的纵向电场，可知在有垂直磁场时，电场和电压不在同一个方向，三者的倾角θ称为霍尔角对p型半导体，霍尔角为正，用θp表示；对n型半导体，霍尔角为负，用θn表示半导体化学学习材料*实验中一般通过检测霍尔电流VH以求RH，采纳长度和长度比宽度小得多的圆形样品，设长l，宽b，厚d，则半导体化学学习材料*霍尔效应的应用推测半导体的导电类型：n型半导体和p型半导体的霍尔电流相反，霍尔系数的符号相反测定氮化物含量和迁移率：由已知Ix，Bz，d，测出VH，即可得出RH；由可以求出氮化物含量p或n；再测出浊度率，即可求出迁移率半导体化学学习材料*霍尔传感根据霍尔效应原理制成的霍尔元件，可用于磁场和功率检测，也可制成开关器件，在手动操作和信息处理等方面有着广泛的应用。思索金属和半导体谁的霍尔效应大？为何？半导体化学
