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[!--downpath--]【實驗目的】
1．了解霍爾效應實驗原理以及有關霍爾元件對資料要求的知識。
2．學習用“對稱丈量法”消除付效應的影響，丈量試樣的VH—IS；和VH—IM曲線。
3．確定試樣的導電類型、載流子含量以及遷移率。【實驗儀器】
霍爾效應實驗儀
【實驗原理】
霍爾效應從實質上講是運動的帶電粒子在磁場中受洛侖茲力作用而造成的偏轉。當帶電粒子(電子或空穴)被約束在固體
資料中，這些偏轉就造成在垂直電壓和磁場的方向上發生正
負電荷的積聚，進而產生附加的縱向電場，即霍爾電場。
對于圖1（a）所示的N型半導體試樣，若在X方向通以電壓
1s，在Z方向加磁場B，試樣中自旋（電子）將受洛侖茲力
FB=evB（1）
則在Y方向即試樣A、A電極一側就開始積聚異號電荷而發生
相應的附加電場一霍爾電場。電場的指向取決于試樣的導電
類型。對N型試樣，霍爾電場逆Y方向物理實驗 霍爾效應，P型試樣則沿Y方向，有：
Is(X)、B(Z)EH(Y)
EH(Y)>0(P型)
其實，該電場是制止自旋繼續向正面偏斜，當柵極所
受的縱向電場力H
eE與洛侖茲力eVB相等時，樣品兩邊電荷的
積累就達到平衡，故有
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HeE=Bve（2）
其中HE為霍爾電場，v是自旋在電壓方向上的平均甩尾速率。
設試樣的寬為b，長度為d，自旋含量為n，則
bdvneIs=（3）
由（2）、（3）兩式可得
BIRdB
InebEVSHSHH==
=1（4）
即霍爾電流HV（A、A'電極之間的電流）與IsB乘積成反比與試樣長度成正比。比列系數ne
RH1
稱為霍爾系數，它是反映資料霍爾效應強弱的重要參數，810?=
IsB
VRHH
1、由RH的符號(或霍爾電流的正、負)判定樣品的導電類型
判定的方式是按圖一所示的Is和B的方向，若測得的
VH=VAA’觸f
2、由RH求自旋含量n即e
RnH1
=。應當強調，這個關系式是假設所有的自旋都具
有相同的甩尾速率得到的，嚴格一點，考慮自旋的速率統計分布，需引入8
3π的修正因子（可參閱黃昆、謝希德著《半
導體化學學》）。
3、結合濁度率的丈量，求自旋的遷移率
。
濁度率與自旋含量n以及遷移率
之間有如下
關系：
μσne=（6）
即σμHR=，通過實驗測出值即可求出。
按照上述可知，要得到大的霍爾電流，關鍵是要選擇霍爾系數大（即遷移率
高、電阻率
亦較高）的資料。因
μρ=HR物理實驗 霍爾效應，就金屬導體而言，和
均很低，而不良導體
雖高，但μ極小，
ned
KH1
（7）
來暗示元件的靈敏度，HK稱為霍爾靈敏度
【實驗內容】
1、測繪HV-Is曲線。將實驗儀的“HV、σV”切換開關投
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向HV側，測試儀的“功能切換”置HV。堅持MI值不變（取
I=0.6A）,測繪HV-Is曲線，
2、測繪HV-MI曲線。實驗儀及測試儀各開關位置同上。
堅持Is值不變（Is=3.00mA）,測繪HV-MI曲線，
3、丈量
σ
V值
將“HV、σV”切換開關投向σV側，測試儀的“功能切換”
置σV。在零磁場下，取SI=2.00mA，丈量σV。
注意：Is取值不要過大，以免σV太大，毫伏表超量程（此時首數碼顯示為1，后三位數碼熄滅）。
4、確定樣品的導電類型
將實驗儀三組太刀開關均投向上方，即Is沿X方向，B沿Z方向，毫伏表丈量電流為VAA，。取Is=2mA，IM=0.6A，丈量VH大小及極性，判定樣品導電類型。
5、求樣品的RH、n、σ和μ值。【數據表格與數據記錄】
(mv
mv由公式ccmBIdVRSHH/0549.
1105.004.
=????=?=-
由公式1719
108.810
6.10549.011--?=??==eRnH由公式63..051.1672
33
=????==
-SVlISσσ西門子/米由公式89.763..0=?==σμHR
第3頁
【小結與討論】
(1)了解了霍爾效應實驗原理以及有關霍爾元件丟資料的要求
的知識，了解到一些數學量比方說霍爾系數，遷移率，濁度率霍爾靈敏度等
(2)怎樣判斷霍爾器件的自旋類型？
討論曉得電壓方向一定，自旋的受力方向就一定，自旋會在受力方向積累，之后觀測其正負。
2、若霍爾片的法線與磁場方向和磁場紛歧致，對丈量結果有何影響？
磁場只有部份份量有作用，也就是實際磁場大于通電電壓應發生的磁場。
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