電子・磁性・光学材料
ホール効果の測定からわかることとして正しいものはどれか。
- Aホール係数の大きさがバンドギャップに比例するので、バンドギャップが直接わかる
- Bホール係数の符号から多数キャリアの種類が、大きさからキャリア濃度がわかる
- Cホール電圧は磁界によらず、流す電流と試料の厚さだけで決まる
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正解：B. ホール係数の符号から多数キャリアの種類が、大きさからキャリア濃度がわかる
電流を流した試料に垂直に磁界をかけると、キャリアがローレンツ力で側面に寄り、電流と磁界の両方に垂直な方向にホール電圧が生じます。キャリアが1種類なら、ホール係数は正孔で R_H = 1/(ne)、電子で R_H = −1/(ne) となり、符号から多数キャリアの種類、大きさからキャリア濃度nがわかります。さらに抵抗率と組み合わせると、移動度 μ = |R_H|/ρ も求められます。ホール電圧は電流と磁界の両方に比例します。バンドギャップは、キャリア濃度の温度依存性や光の吸収から求めます。磁気センサーのホール素子は、この効果を利用しています。