學習材料學習材料*學習材料*學習材料學習材料學習材料*學習材料*學習材料學習材料學習材料*學習材料*學習材料學習材料學習材料*學習材料*學習材料學習材料學習材料*學習材料*學習材料學習材料學習材料*學習材料*學習材料學習材料學習材料*學習材料*學習材料學習材料學習材料*學習材料*學習材料學習材料學習材料*學習材料*學習材料學習材料學習材料*學習材料*學習材料學習材料學習材料*學習材料*學習材料學習材料學習材料*學習材料*學習材料學習材料學習材料*學習材料*學習材料學習材料學習材料*學習材料*學習材料學習材料學習材料*學習材料*學習材料學習材料學習材料*學習材料*學習材料學習材料學習材料*學習材料*學習材料學習材料學習材料*學習材料*學習材料學習材料學習材料*學習材料*學習材料學習材料學習材料*學習材料*學習材料學習材料學習材料*學習材料*學習材料學習材料學習材料*學習材料*學習材料學習材料學習材料*學習材料*學習材料學習材料學習材料*學習材料*學習材料學習材料學習材料*學習材料*學習材料學習材料學習材料*學習材料*學習材料學習材料學習材料*學習材料*學習材料學習材料學習材料*學習材料*學習材料學習材料學習材料*學習材料*學習材料學習材料學習材料*學習材料*學習材料學習材料學習材料*學習材料*學習材料學習材料學習材料*學習材料*學習材料常見的鐵磁材料鐵在貝里淵區(010)面內貝里曲率(k)大小的實際分布圖，也產生鋒利的峰與脊．因此，動量空問內標準場的特點決定了霍爾濁度率的特點，也就是反常霍爾效應是由磁性材料能帶所決定的，是材料的內稟特點半導體化學學習材料*反常Hall效應及動量空間中的磁單極?在自然界中電場與磁場是非對稱的，即存在著單個的電荷，但不存在著單個的磁體〔磁單極〕，南北磁體總是成對出現霍爾效應公式，這是電動熱學的根本推論之一。
為了追求電磁場的對稱統一，狄拉克于1931年首次預言了磁單極的存在，但是直至現今為止還沒有有力的實驗證據證明其存在。這是由于預言的磁單極可能存在的方式具有太高的能量，只可能在天文觀察或加速器科學中獲得。但是，我們可以換一個角度來考慮這個問題。現代數學學非常是材料科學的迅速舉辦，引起了晶格倒空間概念的提出。這是由于晶體具有嚴格的周期對稱性，其中電子的行為必須要藥量子力學中的波函數的概念來描述。每一個可能的電子搶占態相應于晶格倒空間〔動量空間〕中的一個波函數。化學所方忠研究員與英國產業技術綜和研究所(AIST)的Y.,N.,K.院士及英國西南學院的M.院士等人，詳盡剖析了此種動量空間中的奇點問題〔即BerryPhase〕，首次提出其實質上相應于倒空間的一種磁單極存在方式。半導體化學學習材料*這些磁單極并非存在于實空間中，而是存在于晶體的動量空間中。而且，這些磁單極具有很低的能量，才能在實驗中很簡單的觀測到。最直接的方式是檢測磁性晶體中的反常Hall效應。因為磁單極的存在，電子的Hall輸運行為遭到很大的影響，造成其反常Hall系數與晶體的磁化硬度成非線性關系，而并非原先預測的線性關系。
基于以上理論，方忠研究員通過從頭估算的方式，直接估算了中的反常Hall系數，并與美國知名實驗科學家Y.領導的實驗小組檢測的實驗結果進行了比較，得到了特別一致的結果。因而有力的證明了磁單極存在于晶體的動量空間中，解決了困擾數學學界多年的一個根本問題.此研究工作已發表在八月十日的日本《科學》〔〕雜志上。此研究獲得中科院“百人方案〞的支助。半導體化學學習材料*半導體化學方忠學習材料*自人們對電和磁的現象有所認識以來，無論在理論上還是實踐中，電和磁猶如一對形影不離的雙胞兄弟。電與磁的相像之處不勝枚舉：帶電體周圍有電場，磁極周圍也有磁場；同種電荷相斥，同名磁體也相斥；異種電荷相吸，異名磁體也相吸；變化的電場能迸發磁場，變化的磁場也能迸發電場。但是，電與磁并非是完全對稱的。人們很早就發現，帶電體可分割成單獨帶有正電荷和負電荷的粒子，正、負電荷可以單獨存在；但當人們去研究磁現象時，卻發現磁極的兩極總是成對出現，無論把吸鐵石分割得多么小，新得到的每一段小吸鐵石總有兩個磁體。
長久以來，人們從來沒有發現過單獨存在的磁體——磁單極子。反常霍爾效應與磁單極子半導體化學學習材料*狄拉克的磁單極子理論1931年，知名的日本化學學家狄拉克首先從理論上用極精致的物理數學公式預言，磁單極子是可以獨立存在的。他根據電動熱學和量子熱學的合理推演，前所未有地把磁單極子作為一種新粒子提出來，除了使麥克斯韋多項式具有完全對稱的方式，并且根據磁單極子的存在，電荷的量子化現象也可以得到解釋。他研究了一個電子在磁單極子的磁場中的運動，得出了磁單極子的磁荷量與電子的電荷量的關系式：其中n=整數，g為磁單極子的磁荷量。半導體化學學習材料*當n=1時，得根本磁荷或狄拉克磁單極子的量值為：比根本電荷e大得多，這是磁單極子的一個重要特點。半導體化學學習材料*這意味著異性磁荷之間的吸引力，比起異性電荷之間的吸引力要強得多，必須在很強的外力作用下才會把成對的相反磁荷分開。狄拉克覺得這就可以解釋，為何電子已經發現，而磁單極子卻未能找到。其它，因為公式中n=整數，由此又闡明了磁荷和電荷的不連續性。
解釋了化學學中仍然懸而未決的“電荷量子化〞難題。后來的一些化學學家則填補了狄拉克理論中的一些困難和缺乏，給磁單極子的存在以更堅實的理論根據。半導體化學學習材料*蛛絲馬跡隨著磁單極子理論的提出，科學界掀起了一場尋找磁單極子的狂潮。人們絞盡腦汁，采納了各類各樣的方式，去尋找這些理論上的磁單極子。根據理論剖析，可能的磁單極子源包含宇宙大爆燃、銀河系、太陽、地球、隕星、宇宙射線和加速器等等。根據磁單極子的性質與物質的相互作用，就可能偵測到它們是否存在。常用的偵測方式有：感應法、電離法、聲學法和電磁法。半導體化學學習材料*尋找磁單極子并不是一帆風順的。科學家們在古老的月球的鐵礦石和來自月球之外的鐵隕鐵中、高能加速器中、宇宙射線中以及地球上不斷的追尋著。而這種努力最后都以失敗告終，連一個磁單極子也沒有找到。但這種失敗并沒有使她們消沉和舍棄。她們一邊企圖建筑更強悍的加速器，一邊不斷改進偵測裝置。終于找到了一些磁單極子的蛛絲馬跡。半導體化學學習材料*1975年，日本的一個科研小組，用汽球將感光底板送到空氣非常黏稠的高空，經過幾晝夜宇宙射線的映照，發現感光底板上真的有又粗又黑的痕跡，她們欣慰假定狂，于是迫不及待地在此后舉行的一次國際大會上宣稱，她們找到了磁單極子。
然而，對于那是否真的是磁單極子留下的痕跡，會上爭辯很大，大多數科學家覺得這些痕跡很顯著是重離子留下的，但試驗者還是堅持覺得那是磁單極子留下的“杰作〞。雙方因此展開了劇烈的爭辯，誰也勸說不了誰。所以，到目前為止，這種痕跡究竟是誰留下的，還是樁無法了斷的“懸案〞。半導體化學學習材料*1982年，澳洲化學學家凱布雷拉宣布，在他的實驗儀器中發覺了一個磁單極子。他采納一種稱為超導量子干預式磁強計的儀器，在實驗室中進行了151天的實驗觀察記錄，經過縝密剖析，實驗所得的數據與磁單極子理論所提出的磁場單極子形成的條件根本吻合，因而他覺得這是磁單極子穿過了儀器中的超導線圈。不過因為之后沒有重復觀察到類似于那次實驗中所觀察到的現象，所以這一例子還不能確證磁單極子的存在。半導體化學學習材料*近來，一組由中國、瑞士、日本等多國的科學家組成的研究小組匯報說，她們發現了磁單極子存在的間接證據，她們在一種被稱為鐵磁晶體的物質中觀察到反常霍爾效應，而且覺得只有假定存在磁單極子就能解釋這些現象。半導體化學學習材料*仍在繼續雖然出現了一些雖然可以證明磁單極子存在的實驗現象。
但這種實驗不是存在爭議就是無法重復。因而在經歷了歷時半個多世紀的尋找以后，仍然沒有一個科學家勇于理直氣壯地宣稱自己完全真正找到了磁單極子。半導體化學學習材料*于是便有許多人指責：“既然在如此長的時間內都沒有找到確鑿的證據，這么磁單極子可能根本就是一種僅殘存在于人們主觀想像中的子虛烏有的產物。〞就連到了晚年的狄拉克本人，也對磁單極子是否存在形成了深深的猜疑。1981年，他在致一位友人的信中說：至今我已是屬于這些不信任磁單極子存在之列的人了。半導體化學學習材料*同時，許多人仍然肯定磁單極的存在，其中不乏極其杰出的化學學家。她們堅持覺得，磁單極子是存在的，但它們成對結合得太緊密了，如今全部的高能粒子尚不能把它們轟開。兩種觀點劇烈對決，誰也勸說不了誰。半導體化學學習材料*磁單極子理論自提出以來迄今，已逾半個多世紀，常年不能被否認，也不能被證實，這在科學史上是罕見的，由于通常的科學假定若果在如此長的時間內未被否認，人們都會將此假定證實或舍棄。目前，尋找磁單極子的實驗還在進行中，人們并不因困難重重而內疚泄氣，恰恰相反，化學學家正興致勃勃一往無前，有關磁單極子的理論商量也愈發深刻。
假如磁單極子實在存在，除了現有的電磁理論要作重大更改，但是化學學乃至天文學的根底理論也將又重大的舉辦。半導體化學學習材料*學習材料學習材料*學習材料*學習材料學習材料學習材料*學習材料*學習材料學習材料學習材料*學習材料*學習材料學習材料學習材料*學習材料*學習材料學習材料學習材料*學習材料*學習材料學習材料學習材料*學習材料*學習材料學習材料學習材料*學習材料*學習材料學習材料學習材料*學習材料*學習材料學習材料學習材料*學習材料*學習材料學習材料學習材料*學習材料*學習材料學習材料學習材料*學習材料*學習材料學習材料學習材料*學習材料*學習材料學習材料學習材料*學習材料*學習材料學習材料學習材料*學習材料*學習材料學習材料學習材料*學習材料*學習材料霍爾效應半導體化學本節主要了解磁場對半導體電輸運的影響，了解霍爾效應、反常霍爾效應、量子霍爾效應和分數量子霍爾效應等。
學習材料*歷史背景1879年，Hall發現霍爾效應1881年，Hall發現反常霍爾效應1893年，Kundt發現霍爾內阻近似與磁化硬度成線性關系〔反常霍爾效應〕1929年，Smith和Sear提出反常霍爾效應經驗公式1980年，馮.克利青(Klausvon)發現量子霍耳效應半導體化學學習材料*1982年，加拿大AT&T貝爾實驗室的崔琦和斯特默發現分數量子霍爾效應1983年，法國AT&T貝爾實驗室的勞克林提出準粒子理論模型，解釋了分數量子霍爾效應1985年，馮.克利青獲得諾貝爾化學獎1998年，崔琦、斯特默、勞克林二人獲得諾貝爾化學學獎！1999年，提出載流子霍爾效應202X年，張守晟等提出量子載流子霍爾效應202X年，牛謙等人提出的廣義內在的載流子霍爾效應半導體化學學習材料*霍爾效應Hall半導體化學學習材料*EdwinHall(1855~1938)半導體化學學習材料*麥克斯韋在《電磁學》一書中寫道：吸鐵石作用在固態導體中的電壓上，恰如作用在自由運動的導體上一樣我們必須記住，促使載流導體切割磁力線的力不是作用在電壓上…，在導線中，電壓的本身完全不受吸鐵石接近或其它電壓的影響．愛德朗〔瑞典化學學家〕在一篇文章中說：1879年，24歲的霍爾注意到麥克斯韋與愛德朗觀點的不同：半導體化學學習材料*反復實驗改成薄金箔取代，有電壓形成！搞定!!未觀察到任何現象到底電壓受不受磁場影響？霍爾討教導師羅蘭半導體化學學習材料*“電流通過金屬，在磁場作用下形成縱向電動勢〞------霍爾效應半導體化學學習材料*“論吸鐵石對電壓的續作用〞發表在《美國物理刊物》上。
新聞界：“過去５０年中電學方面最重要的發現〞開爾文：“霍爾的發現可和法拉第相比較〞英國化學學家洛奇〔O.Lodge〕曾有類似看法，但迫于麥克斯韋的權威，舍棄實驗。遺憾！洛奇很不爽霍爾一戰成名半導體化學學習材料*霍爾效應的定義把通有電壓的半導體置于均勻的磁場中，設電場沿x方向，電場硬度為Ex；磁場方向和電場垂直霍爾效應公式，沿z方向，磁感應硬度為Bz，則在垂直于電場和磁場的+y或-y方向將形成一個縱向電場Ey，這個現象稱為霍爾效應。霍爾電場Ey與電壓密度Jx和磁感應硬度Bz成反比，即比列系數RH稱為霍爾系數半導體化學學習材料*形成霍爾效應的微觀緣由是洛侖茲力的作用半導體化學學習材料*霍爾效應原理對P型半導體，電場Ex，空穴甩尾速率vx，電壓密度Jx=pqvx。在垂直磁場Bz作用下，空穴遭到洛倫茲力的qv×B，方向沿-y，大小qvxBz。空穴在洛倫茲力作用下向-y方向偏轉，電荷累積形成指向+y的縱向電場，當縱向電場對空穴的作用與洛倫茲力作用相抵消時，抵達穩定狀態，此時半導體化學xyz學習材料*Jx=pqvx半導體化學學習材料*對N型半導體，電子甩尾方向-x方向，洛倫茲力的qv×B，方向仍沿-y。
電子在洛倫茲力作用下向-y方向偏轉，電荷累積形成指向-y的縱向電場，當縱向電場對空穴的作用與洛倫茲力作用相抵消時，抵達穩定狀態，此時Jx=nqvx半導體化學學習材料*n型半導體和p型半導體的霍爾電場方向相反，霍爾系數的符號相反結合所施加的x方向電場和形成的縱向電場，可知在有垂直磁場時，電場和電壓不在同一個方向，三者的傾角θ稱為霍爾角對p型半導體，霍爾角為正，用θp表示；對n型半導體，霍爾角為負，用θn表示半導體化學學習材料*實驗中一般通過檢測霍爾電流VH以求RH，采納長度和長度比寬度小得多的圓形樣品，設長l，寬b，厚d，則半導體化學學習材料*霍爾效應的應用推測半導體的導電類型：n型半導體和p型半導體的霍爾電流相反，霍爾系數的符號相反測定氮化物含量和遷移率：由已知Ix，Bz，d，測出VH，即可得出RH；由可以求出氮化物含量p或n；再測出濁度率，即可求出遷移率半導體化學學習材料*霍爾傳感根據霍爾效應原理制成的霍爾元件，可用于磁場和功率檢測，也可制成開關器件，在手動操作和信息處理等方面有著廣泛的應用。思索金屬和半導體誰的霍爾效應大？為何？半導體化學
