霍尔效应与电阻测量课件.pptxVIP

霍尔效应及磁电阻测量;当电流垂直于外磁场方向通过导体时，在垂直于磁场和电流方向的导体的两个端面之间出现电势差的现象称为霍尔效应，该电势差称为霍尔电势差（霍尔电压）。;图１ 霍尔效应原理

当载流子所受的横向电场力eEH与洛仑兹力 相等时，样品两侧电荷的积累就达到平衡，故有;得

霍尔系数;霍尔效应的应用;德国物理学家冯·克利青等在二维体系

的霍尔效应实验中，多次研究在处于极低温度

1.5K和强磁场18T的作用下，发现了一个与经典霍尔效应完全不同的现象:霍尔电阻RH随磁场的变化出现了一系列量子化电阻平台,这些平台电阻为,这种现象称为整数量

子霍尔效应。;二维电子气主要用MOSFET方式实现;二维电子系统在强磁场作用下,会形成电子的分立能级(称为Landan能级).;Stormer,HorstL.;?2000PrenticeHall;崔琦——物理学家，1998年诺贝尔物理奖得主之一。丘成桐——数学家，数学界最高荣誉菲尔兹奖得主之一

何沛雄教授－－香港大学中文系名誉教授吴家玮——香港科技大学创校校长

钟景辉——资深的香港舞台剧演员和导演，戏剧教育家制作人，电视剧演员及电视节目主持。

唐英年——现任香港财政司司长。黄杏秀——香港电视艺员。

欧倩怡——香港电视艺员。

王晶——香港电影导演、编剧、制作人。关锦鹏——香港电影导演。

陈键锋——香港电视艺员。

周松岗——地铁公司行政总裁。卓以和博士——半导体之父

沈吕九博士——著名物理学家

林思齐博士——前加拿大不列颠哥伦比亚省省督谢志伟博士——前浸会大学校长

吴清辉教授——浸会大学校长

萧荫堂教授——哈佛大学数学系系主任

郭新教授——香港大学理学院院长，著名天文学家;崔琦、施特默和劳克林在比整数量子霍尔效应更低的温度0.1K和更强的磁场20T条件下,对具有高迁移率的更纯净的二维电子气系统

样品的测量中,也在一些电阻和温度范围内观测到横向霍尔电阻呈现平台而同时纵向电阻减小到零的现象,但不同的是,这些平台对应的不是整数值,而是分数值,称为分数量子霍尔效应。;可以从复合??色子(每电子携带奇数根量子磁通)的角度有一个较好的理解.;应用:;;磁电阻效应MR是指物质在磁场的作用下电阻发生变化的物理现象。表征磁电阻效应大小的物理量为MR，

其定义为：

其中 和 分别表示物质在某一不为零的磁场中和磁场为零时的电阻率。

磁电阻效应按磁电阻值的大小和产生机理的不同可分为：正常磁电阻效应(OMR)、各向异性磁电阻效应(AMR)、巨磁电阻效应(GMR)等。;正常磁电阻效应来源于磁场对电子的洛仑兹力,导致载流子运动发生偏转或产生螺旋运动,使电子碰撞几率增加,电阻增大.;如果电子运动的速度VV0时,电子将沿着洛仑兹力作用的方向偏转,使沿着外电场方向的电流密度减小,即由于磁场的存在而增加了电阻,;其关系式为;实验证明,

在弱磁场的作用下,电阻率的相对;2.12 各向异性磁电阻效应;这里 为铁磁材料在理想退磁状态下的电阻率。不过由于理想的退磁状态很难实现，通常取;2.13 巨磁电阻效应;图４ 巨磁阻效应示意图

FM表示磁性材料,NM表示非磁性材料,磁性材料中的箭头表示磁化方向,Spin的箭头表示通过电子的自旋方向;在下部的两个线路图中,R表示电阻;颗粒膜

颗粒膜具有微颗粒和薄膜双重特性及其交互作用效应,因此从磁性多层膜巨磁效应的研究延伸到磁性颗粒膜巨磁效应的研究有其内在的必然性.

颗粒膜中的巨磁电阻效应类似于多层膜的情况,主要是磁性颗粒本身之间的相互散射.

隧道巨磁电阻效应

磁性多层膜的巨磁阻效应一般发生在磁性层/非磁层/磁性层之间,其中非磁层为金属层,对于非磁层为半导体或绝缘体材料的磁性多层膜体系,若在垂

直于膜面即横跨绝缘体材料层的电压作用下可以产生隧穿电流,便形成了隧道磁电阻效应.;氧化物膜;2.14 磁电阻效应应用;GMR随机存储器(RAM);GMR传感器;2.2 磁电阻测量;图６四端法测电阻示意图;图７[Co（1nm）/ITO（2nm）]50多层膜电阻随磁场的变化关系;图８ 隧道结的结构与测量示意图;