
【电】 transverse magnetic field effect
横向磁场效应(Transverse Magnetic Field Effect)指磁场方向与导体或半导体中电流方向垂直时,引发载流子轨迹偏移并产生附加电势的物理现象。该效应是电磁学与材料科学交叉研究的核心课题,在传感器、电机工程及半导体器件领域具有重要应用。
从微观机制分析,当带电粒子(电子/空穴)在导体中运动时,洛伦兹力公式可描述其受力状态: $$ F = q(vec{v} times vec{B}) $$ 其中$q$为电荷量,$vec{v}$为载流子速度,$vec{B}$为横向磁感应强度。这种力导致载流子沿垂直于电流和磁场的第三方向聚集,形成可测量的霍尔电压。
典型应用包括:
根据IEEE Transactions on Magnetics的实证研究,半导体材料的载流子迁移率直接影响效应强度,砷化镓(GaAs)的横向磁场灵敏度比硅材料高3-5倍。这一特性被广泛应用于高精度磁力计的设计。
横向磁场效应是磁电阻效应的一种类型,指当外加磁场方向与材料中电流方向垂直时,材料的电阻发生变化的物理现象。以下从三个方面进行详细解释:
物理机制与定义 当磁场方向垂直于电流方向时,材料内部电子的运动轨迹会受到洛伦兹力的作用,导致电子散射增强,从而增大电阻。这种现象与磁场和电流平行时的纵向磁场效应形成对比,横向磁场效应通常表现出更显著的电阻变化。
典型材料与数据
需要注意的是,横向磁场效应与霍尔效应存在本质区别:前者表现为电阻变化,后者产生横向电压。这种现象的发现为自旋电子学领域奠定了基础,相关研究曾获2007年诺贝尔物理学奖。
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