Sciencemag.cz
Doporučujeme
V roce 1879 si Edwin Hall povšiml jevu, který nese od té doby jeho jméno. Magnetické pole vertikálně stojícího magnetu mění ve vodivé destičce směr proudu, který se následně vychyluje. Ve směru kolmém na původní tok tak vzniká další napětí (protékající nosiče náboje jsou posunuty jedním směrem).
Hallův jev byl původně popsán v kovu (ve zlatém plíšku), dnes se využívá především k diagnostice polovodičů – z toho, jaké změříme hodnoty indukovaného napětí (Hallova napětí), dokážeme odvodit některé charakteristiky polovodiče, např. zda jeho vodivost tvoří elektrony nebo díry, jak rychle se pohybují nebo jaká je jejich hustota v polovodiči.
Hallův jev lze navíc kombinovat i s dopadajícím světlem, kdy dojde k tzv. Foto-Hallově jevu. V tomto případě se dá získat větší množství informací; pokud se v polovodiči vedle sebe vyskytují elektrony i díry, dokážeme charakterizovat oba nosiče náboje, což může být důležité např. v optoelektronice (původní Hallův jev umožňoval získat informace pouze o majoritním nosiči náboje). Nové studie výzkumníků IBM, KAIST (Korea Advanced Institute of Science and Technology), KRICT (Korea Research Institute of Chemical Technology) a Duke University nyní rozšiřují naše chápání souvisejících procesů. Z modifikovaného Hallova jevu lze pak určovat i další podrobnosti, např. dobu životnosti nosiče nábojů, odpovídající vzdálenost difúze a informace o rekombinaci nábojů. Klíčovým kritériem při Foto-Hallové jevu je poměr generovaného elektrického pole k součinu proudové hustoty a intenzity magnetického pole – tzv. Hallův koeficient.
Hallův jev, autor: CeSt, zdroj: WikiSkripta, licence obrázku Creative Commons Uveďte autora 3.0
Novinkou má nyní být i měření vodivosti a Hallova koeficientu jako funkce intenzity dopadajícího světla a zjištění, že Hallův koeficient udává pomocí speciální diferenciální rovnice také rozdíl v pohyblivosti většinového a menšinového nosiče náboje (elektronů a děr). Novou techniku autoři výzkumu označují jako Carrier-Resolved Photo Hall (CRPH).
Takto získané podrobné charakteristiky polovodičů by mohly najít uplatnění v optoelektronice i při vývoji solárních článků.
Oki Gunawan et al. Carrier-resolved photo-Hall effect, Nature (2019). DOI: 10.1038/s41586-019-1632-2
E. H. Hall. On a New Action of the Magnet on Electric Currents, American Journal of Mathematics (2006). DOI: 10.2307/2369245
Zdroj: IBM a další
