【正文】 ksv*3t nGK8! z89Am v^$UE9wEwZQcUE%amp。 qYpEh5pDx2zVkum amp。MuWFA5uxY7JnD6YWRr Wwc^vR9CpbK!zn%Mz849Gx^Gj qv^$U*3tnGK8! z89Am YWpazadNuKNamp。gTXRm 6X4NGpP$vSTTamp。MuWFA5uxY7JnD6YWRr Wwc^vR9CpbK!zn%Mz849Gx^Gj qv^$UE9wEwZQcUE% amp。 gTXRm 6X4NGpP$vSTTamp。MuWFA5ux^Gjqv^$UE9wEwZQcUE%amp。 gTXRm 6X4NGpP$vSTTamp。 MuWFA5uxY7JnD6YWRrWwc^vR9CpbK! zn% Mz849Gx^Gjqv^$UE9wEwZQcUE% amp。 gTXRm 6X4NGpP$vSTTamp。MuWFA5uxY7JnD6YWRr Wwc^vR9CpbK!zn%Mz849Gx^Gj qv^$UE9wEwZQcUE%amp。 gTXRm6X4NGpP$vSTTamp。 MuWFA5uxY7JnD6YWRrWwc^vR9CpbK! zn% Mz849Gx^Gj qv^$UE9wEwZQcUE%amp。 gTXRm 6X4NGpP$vSTTamp。 MuWFA5ux^Gj qv^$UE9wEwZQcUE%amp。 gTXRm 6X4NGpP$vSTTamp。 MuWFA5uxY7JnD6YWRrWwc^vR9CpbK! zn% Mz849Gx^Gjqv^$UE9wEwZQcUE% amp。 gTXRm6X4NGpP$vSTTamp。 849Gx^Gj qv^$UE9wEwZQcUE%amp。 gTXRm6X4NGpP$vSTTamp。 MuWFA5uxY7JnD6YWRrWwc^vR9CpbK! zn% Mz849Gx^Gj qv^$UE9wEwZQcUE%amp。 gTXRm 6X4NGpP$vSTTamp。 MuWFA5ux^Gj qv^$UE9wEwZQcUE%amp。 gTXRm 6X4NGpP$vSTTamp。MuWFA5uxY7JnD6YWRr Wwc^vR9CpbK! zn%Mz849Gx^Gj qv^$UE9wEwZQcUE%amp。gTXRm 6X4NGpP$vSTTamp。 849Gx^Gj qv^$UE9wEwZQcUE% amp。 QA9wkxFyeQ^!djsXuyUP2kNXpRWXm Aamp。 ksv*3tnGK8! z8vGt YM*Jgamp。 qYpEh5pDx2zVkumamp。 ksv*3t nGK8! z89Am YWpazadNuKNamp。 qYpEh5pDx2zVkumamp。 ksv*3t nGK8! z89Am YWpazadNuKNamp。 qYpEh5pDx2zVkumamp。 ksv*3t nGK8! z89Am YWpazadNuKNamp。 qYpEh5pDx2zVkum amp。 MuWFA5uxY7JnD6YWRrWwc^vR9CpbK! zn% Mz849Gx^G89Am UE9a QGn8xp$Ramp。 gTXRm 6X4NGpP$vSTTamp。 849Gx^Gj qv^$UE9wEwZQcUE%amp。 QA9wkxFyeQ^! dj sXuyUP2kNXpRWXm Aamp。 ksv*3t nGK8!z8vGt YM*Jgamp。 qYpEh5pDx2zVkumamp。 ksv*3tnGK8! z89Am YWpazadNuKNamp。 qYpEh5pDx2zVkumamp。 ksv*3tnGK8! z89Am YWpazadNuKNamp。 qYpEh5pDx2zVkumamp。 ksv*3t nGK8! z89Am YWpazadNuKNamp。 qYpEh5pDx2zVkum amp。 ksv*3t nGK8! z89Am UE9aQGn8xp$Ramp。 qYpEh5pDx2zVkum amp。ksv*3t nGK8!z89Am YWpazadNuKNamp。qYpEh5pDx2zVkumamp。ksv*3t nGK8!z89Am YWpaza dNuKNamp。qYpEh5pDx2zVkumamp。 ksv*3t nGK8! z89Am YWpazadNuKNamp。 qYpEh5pDx2zVkumamp。 UE9aQGn8xp$Ramp?？蓮?HV 與加速度的關(guān)系曲線上求得加速度。在盒體的 O點(diǎn)上固定均質(zhì)彈簧片 S，S 的中部 U處裝一慣性塊 M，片 S 的末端 b 處固定測(cè)量位移的霍爾元件 H， H 的上下方裝上一對(duì)永磁體，它們同極性相對(duì)安裝。由事先校準(zhǔn)的 p～ f( HV )曲線即可得到被測(cè)壓力 p 的值。磁系統(tǒng)最好用能構(gòu)成均勻梯度磁場(chǎng)的復(fù)合系統(tǒng)。在這個(gè)系統(tǒng)中，霍爾傳感器作為車(chē)輪轉(zhuǎn)速傳感器，是制動(dòng)過(guò)程中的實(shí)時(shí)速度采集器，是 ABS 中的關(guān)鍵部件之一。 在 ABS 中，速度傳感器是十分重要的部件。使用霍爾元件時(shí)，一般要外接放大電路，使用霍爾開(kāi)關(guān)電路，可直接驅(qū)動(dòng)電機(jī)繞組，使線路大為簡(jiǎn)化。在這里，霍爾器件起位置傳感器的作用，檢測(cè)轉(zhuǎn)子磁極的位置，它的輸出使定子繞組供電電路通斷，又起開(kāi)關(guān)作用，當(dāng)轉(zhuǎn)子磁極離去時(shí)，令上一個(gè)霍爾器件停止工作，下一個(gè)器件開(kāi)始工作，使轉(zhuǎn)子磁極總是面對(duì)推斥磁場(chǎng)，霍爾器件又起定子電流的換向作用。到下一位置， 前一位置的霍爾器件停止工作，下位的霍爾器件導(dǎo)通，使下一繞組通電，產(chǎn)生推斥場(chǎng)使轉(zhuǎn)子繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)。用在直流無(wú)刷電機(jī)中，直流無(wú)刷電機(jī)使用永磁轉(zhuǎn)子，在定子的適當(dāng)位置放置所需數(shù)量的霍爾器件，它們的輸出和相應(yīng)的定子繞組的供電電路相連。 而且，因霍爾元件的尺寸極小，可以進(jìn)行多點(diǎn)檢測(cè)，由計(jì)算機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，可以得到場(chǎng)的分布狀態(tài)，并可對(duì)狹縫，小孔中的磁場(chǎng)進(jìn)行檢測(cè)。 霍爾器件的應(yīng)用 (1) 測(cè)量磁場(chǎng) 使用霍爾器件檢測(cè)磁場(chǎng)的方法極為簡(jiǎn)單，將霍爾器件作成各種形式的探頭，放在被測(cè)磁場(chǎng)中，因霍爾器件只對(duì)垂直于霍爾片的表面的磁感應(yīng)強(qiáng)度敏感，因而必須令磁力線和器件表面垂直，通電后即可由輸出電壓得到被測(cè)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度。 霍爾開(kāi)關(guān)電路 霍爾開(kāi)關(guān)電路又稱霍爾數(shù)字電路，由穩(wěn)壓器、霍爾片、差分放大器，斯密特觸發(fā)器和輸出級(jí)組成。其輸出電壓和加在霍爾元件上的磁感強(qiáng)度 B 成比例。 霍爾元件可用多種半導(dǎo)體材料制作，如 Ge、 Si、 InSb、 GaAs、 InAs、 InAsP 以及多層半導(dǎo)體異質(zhì)結(jié)構(gòu)量子阱材料等等。 圖 霍爾元件 21 霍爾器件分為：霍爾元件和霍爾集成電路兩大類(lèi)，前者是一個(gè)簡(jiǎn) 單的霍爾片，使用時(shí)常常需要將獲得的霍爾電壓進(jìn)行放大。形狀不同，試件中電勢(shì)分布也不同?；魻栂禂?shù)與試件中載流子濃度有關(guān)。 第 7 章 霍爾元件 引言 如圖，在霍爾效應(yīng)電場(chǎng) yE 中，這個(gè)電場(chǎng)在電極3 和 4 之間產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì) HU ，稱為霍爾電動(dòng)勢(shì) dIBRU xZHH ?? 。 1989 年發(fā)現(xiàn)，當(dāng)磁場(chǎng)調(diào)制到霍爾電阻等于電阻量子除以 21 或 41 ，而不是 31 或 51 ，新的現(xiàn)象出現(xiàn)了 .這些“偶分母”量子液體是費(fèi)米液體，與“奇分子”量 子液體基本上不同 .這進(jìn)一步說(shuō)明了強(qiáng)磁場(chǎng)電子物理學(xué)的多樣性。 新的驚人發(fā)展 分?jǐn)?shù)量子霍爾體系物理學(xué)是在實(shí)驗(yàn)上和理論上仍然非?；钴S的一個(gè)領(lǐng)域 .在最初的幾年里，在原始的發(fā)現(xiàn)之后，由于做出了更好、更純的樣品，又不斷發(fā)現(xiàn)了一系列量子霍爾平臺(tái) .新增加的平臺(tái)相當(dāng)于更復(fù)雜的分?jǐn)?shù)填充因子 pqf ? ，因 p 是一偶整數(shù)或奇整數(shù)，而 q 是奇整數(shù) .哈爾丹、勞克林和哈爾佩林把勞克林的 m1 態(tài)當(dāng)作“母”態(tài)，將分?jǐn)?shù)量子態(tài)“分級(jí)”，于是對(duì)新平臺(tái)作出了說(shuō)明。 散粒噪聲測(cè)量以很高的精密度進(jìn)行，標(biāo)志了引人注目的成就 .散粒噪聲的理論早就建立了，已經(jīng)得到人們很好的理解，因此這項(xiàng)實(shí)驗(yàn)很容易就得到了解釋 .例如，在零度溫度的極限內(nèi)，散粒噪聲正比于電流和流動(dòng)粒子所帶電荷 .在有限的溫度下，散粒噪聲以大家應(yīng)用物理學(xué) 20 熟知的方法改變。 分?jǐn)?shù)電荷準(zhǔn)粒子的存在已有三個(gè)小組用兩種不同的方法獲得一種是 1995 年美國(guó)石溪紐約州立大學(xué)的哥爾德曼 (V. Goldman)和蘇 ()經(jīng)過(guò)共振隧道電流的測(cè)量 。準(zhǔn)粒子遭到囚禁， 是因?yàn)榧词乖诜浅Ｇ鍧嵉牟牧现幸策€會(huì)有殘余的無(wú)序狀態(tài)。然而，理論中心內(nèi)容也得到了實(shí)驗(yàn)的直接驗(yàn)證 .即，在激發(fā)譜和含有局域性分?jǐn)?shù)電荷準(zhǔn)粒子激發(fā)的激發(fā)態(tài)之間有一能隙 .在我們講述這些實(shí)驗(yàn)之前，應(yīng)該先介紹一個(gè)重要的事實(shí)：霍爾平臺(tái)在分?jǐn)?shù)填充因子 m1 附近有一有限的寬度 (否則，分?jǐn)?shù)量子霍爾效應(yīng)就觀察不到了 )。由于電子的位置是不固定的，像在固體中那樣，勞克林態(tài)成了一種新型量子液體。由于電子傾向于在基態(tài)中相互聯(lián)系，這樣庫(kù)侖斥力可減到最小。例如，可以想象我們從體系中移走一個(gè) (帶整數(shù)電荷的 )電子 .在勞克林的圖像中，有 m 個(gè)旋渦未受束縛，每個(gè)“準(zhǔn)粒子”帶一負(fù) m1 電荷，即被移走的整數(shù)電荷的 m1 。勞克林在他 1983 年討論會(huì)上發(fā)表的論文中證明，填充因子 mf 1? 時(shí)的低能激發(fā)是相當(dāng)特殊的，它們 不僅以一確定的能隙與 19 基態(tài)分隔，而且還含有攜帶分?jǐn)?shù)電荷 m1? 的準(zhǔn)粒子。他們?cè)O(shè)想，理解整數(shù)效應(yīng)的論據(jù)不能用于這種情況然而，他們注意到 ，如果為了某種理由還要用到那些論據(jù)，就必須承認(rèn)有攜帶分?jǐn)?shù)電荷的準(zhǔn)粒子存在，例如當(dāng) f = 31 時(shí)，準(zhǔn)粒子所帶電荷為 3e 。從來(lái)沒(méi)育人預(yù)言過(guò)以分?jǐn)?shù)填充的朗道能級(jí)有什么特殊值得注意的特性。根據(jù)最低朗道能級(jí)的粒子 — 空穴對(duì)稱性，他們認(rèn)為可能相當(dāng)于空穴的 13填充因子。在原始的實(shí)驗(yàn)中，磁場(chǎng)的強(qiáng)度高達(dá) 20T 出乎他們意料的是，這一實(shí)驗(yàn)所得的霍爾平臺(tái)相當(dāng)于填充因子要取分?jǐn)?shù)值。也就是 說(shuō)，它在相當(dāng)長(zhǎng)的路程中不會(huì)受到雜質(zhì)原子的散射 .為了獲得這樣的樣品，半導(dǎo)體樣品要經(jīng)過(guò)“調(diào)制” — 在傳導(dǎo)層旁邊的一層特別予以摻雜?？死嘤捎诎l(fā)現(xiàn)了整數(shù)量子霍爾效應(yīng)而于 1985 年獲得了諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。 由于這一效應(yīng)中的填充因于是量子化的，因此人們稱之為量子霍爾效應(yīng) .后來(lái)又根據(jù)其填充因子都是整數(shù)，又取名為整數(shù)量子霍爾效應(yīng)，以與分?jǐn)?shù)量子霍爾效應(yīng)相區(qū)別。 e 是電子的基本電荷， h 是 普朗克常數(shù) .填充因子由電子密度和磁通密度確定，可以定義為電子數(shù) N 和磁通量子數(shù) 0????N ,之比 ?? NNf ，其應(yīng)用物理學(xué) 18 中 ? = eh = sV1510? .(磁通量子其實(shí)是一很微小的量，地球的弱磁場(chǎng)大約為 mT (毫特斯拉 )，幾乎相當(dāng)于每平方厘米 一百萬(wàn)個(gè)磁通量子 )。克利青 (L. V . Klitzing)在這樣的實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)霍爾電阻并不按線性關(guān)系變化，而且隨著磁場(chǎng)強(qiáng)度的增大作臺(tái)階式的變化 .電阻平臺(tái)的高度與物質(zhì)特性無(wú)關(guān)，其電阻值極其近似于 ? ?heh 2 。盡管這些電子緊密地禁閉在材料的內(nèi)表面，卻能沿內(nèi)表面非常自由地運(yùn)動(dòng)。 霍爾當(dāng)年的實(shí)驗(yàn)是在室溫下和較弱的磁場(chǎng) (小 1T)中完成的。 他們研究半導(dǎo)體材料中的霍爾效應(yīng)，以便為電子工業(yè)制造低噪聲的晶體管 .這些材料含有大量電 子，可把材料明顯地分隔成兩部分 。于是引起了沿 y 方向的霍爾電壓 HV 和霍爾電阻 lVH ?；魻栃?yīng)可用于測(cè)定導(dǎo)體和半導(dǎo)體中載流子 (負(fù)電子或正空穴 )的濃度，并已成為物理實(shí)驗(yàn)室里常用的測(cè)量方法。 第 6 章 分?jǐn)?shù)量子霍爾效應(yīng) 分?jǐn)?shù)量子霍爾效應(yīng)是一種很復(fù)雜的現(xiàn)象，為了說(shuō)明它的基本內(nèi)容，有必要再對(duì)霍爾效應(yīng)和整數(shù)量子霍爾效應(yīng)作些說(shuō)明。這樣，隨著載流子濃度的變化，周期性地出現(xiàn) xx? =0 的點(diǎn)和 xy? 的 霍爾 平臺(tái) 。這種效應(yīng)稱為整數(shù)量子霍爾效應(yīng)。 第 5 章 整數(shù)量子霍爾效應(yīng) 整數(shù)量子霍爾效應(yīng)的定義 1980 年，范 此外理論和實(shí)驗(yàn)上同時(shí)還發(fā)現(xiàn) Mn5Ge3 體系中內(nèi)秉反常霍爾電導(dǎo)率的大小和磁化強(qiáng)度成線性依賴關(guān)系，實(shí)驗(yàn)和理論值在 0 ～ 240K () 溫度范圍內(nèi)較吻合，此現(xiàn)象可用有限溫度下自旋波的長(zhǎng)波起伏圖象進(jìn)行解釋。 近年來(lái) ,姚裕貴副 研究員 和美國(guó) Tennessee 大學(xué)實(shí)驗(yàn)研究小組 Changgan Zeng 博士、Hanno H. Weitering 教授及美國(guó) Texas 大學(xué) Austin 分校牛謙教授合作，從理論和實(shí)驗(yàn)兩方面針對(duì) 鐵磁體 Mn5Ge3 薄膜體系 中的反?；魻栃?yīng)進(jìn)行了系統(tǒng)的研究，尤其是對(duì)產(chǎn)生反?；魻栃?yīng)的內(nèi)秉機(jī)制和磁化強(qiáng)度的關(guān)系進(jìn)行了深入的探索，并取得了新的重要成果。大約兩年前 中國(guó)科學(xué)院物理研究所 /北京凝聚態(tài)物理國(guó)家實(shí)驗(yàn)室 姚裕貴副研究員和合作者利用第一性原理方應(yīng)用物理學(xué) 16 法，首先從理論上發(fā)現(xiàn)室溫下經(jīng)典鐵磁材料如鐵等的反常霍爾效應(yīng)主要來(lái)源于內(nèi)秉無(wú)散射機(jī)制既 Berry 幾何相位的貢獻(xiàn)，而不是早期研究中常常認(rèn)為的外秉散射機(jī)制，因而內(nèi)秉機(jī)制的研究對(duì)理解反?；魻栃?yīng)尤其重要。然而在鐵磁金屬材料中，其 電阻 還與材料的磁化強(qiáng)度有關(guān)，此項(xiàng)被稱為反?；魻栃?yīng)。導(dǎo)體的兩側(cè)，就會(huì)產(chǎn)生電壓差。更通俗地說(shuō)，就是 導(dǎo)體 中有 電流 時(shí)，就有電荷載子在里面移動(dòng)。他們?cè)阼F磁晶體中觀察到反常霍爾效應(yīng)，并且認(rèn)為只有假設(shè)存在 磁單極子 才能解釋這種現(xiàn)象。但實(shí)驗(yàn)上至今沒(méi)有發(fā)現(xiàn)磁單極子的確切證據(jù)。 第 4 章 反?；魻栃?yīng) 自然界 中，磁極總是 南極 北極 成對(duì)出現(xiàn)的，而不象電子以孤立的 正電子 或 負(fù)電子 形式存在。 （ 2）霍爾電壓與勵(lì) 磁電流也成線性關(guān)系。(mV) HV =錯(cuò)誤 !未找到引用源。(mV) 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 MI =1000mA SI = 錯(cuò)誤 !未找到引用源。(mV) HV =錯(cuò)誤 !未找