撰文/张金松

    2013年3月15日，由清华大学、中科院物理所和美国斯坦福大学组成的研究团队在《科学》杂志在线发文，宣布通过实验，首次发现了一个神奇而重要的物理现象——量子反常霍尔效应。这篇论文被杨振宁先生称为中国实验室里诞生的第一篇诺贝尔奖级别的物理学论文。未来，基于量子反常霍尔效应制成的新型电子器件，或许会取代我们现在使用的这些半导体器件，使信息技术进入一个全新的时代。

    从霍尔效应说起
    霍尔效应，是美国物理学家霍尔（Edwin Herbert Hall）于1879年发现的一种物理效应。在一个通有电流的导体中，如果施加一个垂直于电流方向的磁场，在洛仑兹力的作用下，电子的运动轨迹将发生偏转，并在导体两侧产生电荷积累，形成垂直于电流和磁场方向的电场，最终使载流子受到的洛仑兹力与电场斥力相平衡，从而在两侧建立起一个稳定的电势差即霍尔电压。这个电磁输运现象，就是著名的霍尔效应。

    利用霍尔效应制成的传感器已经在我们日常生活中得到了广泛的应用，这其中的关键，还是得益于高强度的恒定磁体（比如钕铁硼）的发现，以及高增益的集成电路。霍尔传感器的工作原理，就是以磁场为工作媒体，将物体的运动参量转变为数字电压的形式输出，使之具备传感和开关的功能。相比于传统的机电传感器，霍尔传感器具有很多独特的优点，比如，它只需要感受磁场的变化，而不需要有直接的机械接触，因此非常稳定、可靠。此外，霍尔信号对磁场的响应是瞬时的，因此可以精确控制、准确定位。

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