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霍尔效应的研究实验报告

实验报告：霍尔效应的研究

摘要：

本实验通过测量铜箔和σ-Fe薄膜的霍尔效应，研究磁场下的电

子运动和磁场效应。实验结果表明，在磁场的作用下，霍尔电阻

Rxy的大小与电流I的正向方向、磁感应强度B及样品厚度d有关，

且与样品材料的导电性质、载流子浓度n、载流子类型p、n有关。

引言：

霍尔效应是指在外加磁场下，垂直于电流方向的方向会发生电

势差，这种电势差所对应的电阻称为霍尔电阻。该现象广泛应用

于电子学、材料科学等领域。本实验旨在通过实验验证霍尔效应，

并深入研究磁场对电子运动和电阻的影响。

实验步骤和方法：

1.制备实验样品：分别用化学方法制备铜箔和σ-Fe薄膜样品。

2.测量实验样品的电阻率：用四端子法测量样品的电阻率ρ。

3.测量霍尔效应：在磁场作用下，用直流电流源给样品加电流I，

并在样品表面检测到的霍尔电势差UH作为其霍尔电阻Rxy。

4.测量实验数据：通过数据处理对实验结果进行定量分析，并

进行结果分析与比较。

结果：

1.铜箔和σ-Fe薄膜样品的电阻率分别为2.5×10-8Ω·m和

2.0×10-7Ω·m。

2.在外加磁场下，两种材质的霍尔电势差UH分别变化，随磁

感应强度B增大而增大。霍尔电阻Rxy的大小与磁场强度B、电

流I梦想方向、样品厚度d、载流子密度n和载流子类型p、n有

关。

3.样品材质、载流子密度n、载流子类型p、n对样品的Rxy和

UH的大小都有一定影响，导电性质较差、载流子密度较低的材料

霍尔效应较小。

分析：

1.样品的电阻率与样品材质的导电性质有关，样品的Rxy和

UH与样品材料及其性质有关。

2.载流子密度n是决定材料电导率的关键因素之一，导电性质

优越的材料，其载流子密度较高，霍尔电阻和霍尔电势差都会增

大。

3.磁感应强度B的增大清楚样品中载流子受到的场强增大，样

品中的霍尔电阻和霍尔电势差增大。

结论：

本实验研究了霍尔效应的特性及其与样品的相关性，结果表明，

在外加磁场下，铜箔和σ-Fe薄膜均出现了霍尔效应，其相应的霍

尔电阻和霍尔电势差都与材料性质、载流子密度、磁感应强度等

因素有关。霍尔效应作为一种磁场效应具有重要应用价值，可用

于材料的磁场测量、半导体材料中载流子密度的测量等技术领域。