半導體磁阻效應ppt課件-資料下載頁
2025-05-12 03:10本頁面
【正文】 示。 霍爾電導 由磁場作用引起，電導 由散射引起。? 相應的，電阻和霍爾電阻表示為? 1980年，德國物理學家馮 克利青通過測量低溫強磁場中的 Si MOSFET反型層中的二維電子氣系統(tǒng)，在固定電流 I和磁場強度時，觀察霍爾電 VH、電流方向電勢差 VP和門電壓 VG的關(guān)系，發(fā)現(xiàn)整數(shù)量子霍爾效應。Bz S DVHVPyxBzz? 反型層中載流子密度 ，霍爾電壓 所以正?；魻栃? 但是實驗中觀察到在 VH曲線中出現(xiàn)平臺且臺階處縱向電阻 ，而霍爾電阻是量子化的，其值為：? 因此? 而每個朗道能級的態(tài)密度 為 ，意味著平臺 正好在第 i個朗道能級被填 滿的情況。? 由于雜質(zhì)的作用， Landau能級的態(tài)密度將展寬，每個能級包含兩種狀態(tài) : 擴展態(tài) 和 局域態(tài)。? 只有擴展態(tài)可以傳導霍爾電流， 因此若擴展態(tài)的占據(jù)數(shù)不變，則霍爾電流不變。? 當 Fermi能級位于能隙中時 , 出現(xiàn)霍爾平臺。態(tài)密度擴展態(tài) 局域態(tài)朗道能級的指數(shù)從大到小? 考慮了局域態(tài)后，擴展態(tài)數(shù)目會減少，又為什么霍爾電導仍是量子化了的呢 ?? Prange認為局域態(tài)的存在并不影響霍爾電流。由散射理論所計算的結(jié)果顯示出：當電子費米能級位于局域態(tài)時，擴展態(tài)的電子會補償應由局域態(tài)貢獻的霍爾電流。 ? Laughlin提出了 規(guī)范不變性 的觀點，即電荷守恒。從這一點來說Laughlin的這一觀點是 Prange觀點的另一種更實質(zhì)化、一般化的說法。說明量子霍爾效應是由規(guī)范不變的普適原理所決定的，并不決定于系統(tǒng)的某些細節(jié)。Laughlin的假想實驗模型? 1982年，崔琦、施特默和赫薩德 (. Gossard)發(fā)現(xiàn)了分數(shù)量子霍爾效應他們在 GaAsAlGaAs異質(zhì)結(jié)上觀察到，上述 的表示式中 i為分數(shù)，而不僅是整數(shù)。? 實驗是在高度凈化，溫度更低 (～ 1K)，磁場更強 (約15T)的條件下進行的。此后的大量實驗卻發(fā)現(xiàn)i=p/q， p是奇數(shù)或偶數(shù)，而對最低朗道能級， q總是奇數(shù)。 1987年后又發(fā)現(xiàn)偶分母分數(shù)態(tài) i=5/2。? 整數(shù)量子霍爾效應 (IQHE)可以用 單粒子近似 很好地描述，其物理圖像已基本清楚。? 必須是高遷移率的樣品在更低的溫度下才能觀察到。分數(shù)量子霍爾效應是一個強磁場中的電子強關(guān)聯(lián)系統(tǒng)，要解釋分數(shù)量子霍爾效應必須考慮 電子相互作用 。因此要觀測到分數(shù)量子霍爾效應 (FQHE)要求樣品缺陷盡可能少，遷移率盡可能高。綠球代表被暫時凍結(jié)的電子 , 藍色為代表性電子的電荷密度 , 黑色箭頭代表磁
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