霍尔效应的概念
量子霍尔效应:这是霍尔效应的量子力学版本。一般认为是整数量子霍尔效应和分数量子霍尔效应的统称。
霍尔效应是物理学家霍尔在1879年发现的,它定义了磁场与感应电压的关系。这种效果和传统的电磁感应完全不同。当电流通过磁场中的导体时,磁场会产生垂直于电子运动方向的力,从而在垂直于导体和磁感应线的两个方向上产生电势差。
虽然这种效应已经被认识和理解很多年了,但是基于霍尔效应的传感器还没有实用化,直到材料技术有了很大的进步,直到有了高强度的恒磁体和工作在小电压输出的信号调理电路。根据不同的设计和配置,霍尔效应传感器可用作开/关传感器或线性传感器,这些传感器广泛用于电力系统中。
扩展数据:
霍尔效应的发展;
霍尔效应发现后约100年,德国物理学家克利钦等人在极低温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的惊人进展之一,克利钦也因此获得了诺贝尔物理学奖。?
后来,美籍华人物理学家崔琦和美国物理学家劳克林、斯托默在研究更强磁场中的量子霍尔效应时,发现了分数量子霍尔效应。这一发现让人们对量子现象有了进一步的认识,他们也因此获得了1998诺贝尔物理学奖。
现在,复旦大学校友、斯坦福大学教授张首晟与母校合作研究量子自旋霍尔效应。“量子自旋霍尔效应”最初是由张首晟教授预言的,后来被实验证实。这项成果是美国《科学》杂志评选的2007年十大科学进展之一。
如果这种效应在室温下有效,它可能会导致新的低功耗“自旋电子学”计算设备的出现。工业上使用的很多高精度电压电流传感器都是根据霍尔效应制作的,误差精度可以达到0.1%以下。
由清华大学薛其坤院士领衔,清华大学、中科院物理所、斯坦福大学研究人员组成的团队,在量子反常霍尔效应研究方面取得重大突破。他们在实验中首次观测到量子反常霍尔效应,这是我国科学家独立观测到的重要物理现象,也是物理学领域基础研究的重要科学发现。