- 量子反常霍尔效应 - 清华大学与中国科学院物理所研究团队首次实验观测 - 可应用于低能耗高速电子器件与芯片 - 计算机体积缩小 - 超级计算机可能缩小至平板电脑大小 - 手机存储从几G提升到几T - 杨振宁评价为诺贝尔奖级成果 - 霍尔效应发展历程 - 1879年霍尔发现霍尔效应 - 载流导体在磁场中产生横向电势差 - 1980年发现量子霍尔效应 - 低温强磁场下霍尔电阻呈现量子化平台 - 冯克利清因此获1985年诺贝尔物理学奖 - 量子霍尔效应的应用意义 - 确定电子运动规则,减少碰撞和能量损失 - 改善电子产品效率与散热性能 - 量子反常霍尔效应的提出与实现 - 1981年理论证实零磁场中的量子霍尔效应存在 - 2013年薛其坤团队首次实验观测到量子反常霍尔效应 - 使用磁性拓扑绝缘体薄膜材料 - 霍尔效应的产生机理 - 霍尔元件定义 - 导体或半导体长方形薄片 - 霍尔电压形成过程 - 运动载流子受洛伦兹力偏转形成电荷积累 - 内建电场与洛伦兹力平衡后稳定 - 霍尔电压公式:UH = KH × I × B - KH为霍尔元件灵敏度 - 霍尔元件的应用 - 测量转速(霍尔转速计) - 永磁铁固定在转轮上,霍尔元件检测磁场变化 - 输出电压信号反映转速信息 - 其他功能开发潜力 - 实验演示与总结 - 霍尔转速计工作演示 - 测试范围与精度表现良好 - 鼓励学生思考霍尔元件新应用