霍尔误差的发现激发了人们对二维材料的渴望

当人们遇到具有潜在有趣电子特性的新材料时，他们做的第一件事就是测量霍尔电压。随着新型 2-D 材料的爆炸式增长，这一点最为真实，但事实证明，由用于进行霍尔电压测量的 2-D 材料制成的设备通常具有不合适的几何形状。这正是新南威尔士大学的 Adam Micolich 和他的团队在开始研究 2-D III-V 半导体 InAs 的特性时发现的，并意识到他们需要考虑设置之间的不匹配他们拥有和他们的目标设置。“我们认为这一定是在文献中;我们不能第一个想要纠正这个问题，但实际上什么都没有，”他告诉 Phys.org。

拥有博士学位 学生 Jakob Seidl 和博士后 Jan Gluschke 热衷于确定二维设备的非理想几何形状对其霍尔测量的影响程度，研究人员开始对设置进行建模并在二维霍尔设备上进行一系列艰苦的实验不同的几何形状。他们发现，实现霍尔测量的理想几何形状的障碍并不是引入了轻微的不准确性;事实上，测量结果通常相差两倍，在某些情况下甚至相差一个数量级。“有趣的是，在大多数情况下，这意味着人们低估了他们最看重的东西，即材料的流动性，”Micolich 补充道。“他们的材料比他们想象的要好，他们只是看不到它，因为他们的设置并不理想。”

二维的问题

霍尔效应是指当磁场施加到有电流流过的材料上时产生的电压，其中三者相互垂直。该霍尔电压很好地指示了材料中电子的密度，这与迁移率一起给出了材料的整体导电性。

对于 Micolich 来说，霍尔测量中具有笨拙形态的材料是一个老问题。该小组的工作脱离了之前关于 III-V 纳米线的工作，其中问题在于将电极连接到如此窄的设备上以测量霍尔电压，而无需彼此接触，然后测量在如此短的距离上产生的微小电压。对于纳米线，实际获得任何测量的困难意味着科学家们已经诉诸各种通常不令人满意的变通方法来测量电子特性。然而，Lund 的 Lars Samuelson 小组和 Julich 的 Thomas Schapers 小组展示了第一个实验，以实现纳米线霍尔测量所需的纳米级灵巧性和灵敏度。

大约一年前，澳大利亚国立大学的 Philippe Caroff 及其同事发现，他们可以调整模板来生长 InAs 阵列，而不是纳米线的形状，而是将宽度拉伸成二维“纳米鳍”。在这里，霍尔测量应该更简单一些，因为霍尔电压是在更远的距离上产生的，从而导致更容易测量的更大值。然而，虽然可以使用二维材料进行霍尔测量，但理想的几何形状是长大于宽的矩形，其中一对点接触恰好接触二维材料的侧面。在实验中，这些点接触具有有限的宽度，就设备的长度而言可能非常大。此外，电极的一部分不可避免地会与二维材料的顶部重叠，因为它们太薄了。“顶部的一点金属实际上非常重要，”Micolich 说。

使用二维材料的另一个特点是再现相同形态的问题，这使得对几何效果的系统比较特别困难。在这里，Micolich 和他的团队的优势在于，可以一次性批量生长数百万个几乎相同的鳍。为了进一步减少设备变化对结果的影响，他们使用尽可能少的鳍片，并连接多组具有不同间距、形状和重叠的电极，以尽可能地进行同类比较。

手头的更正

这项工作不仅强调了这些材料的性能比以前想象的要好，而且还提供了测量表，以便人们可以找出如何纠正自己设备的缺点。概述的修正预计适用于所有材料，无论其具体属性如何，因为只有设备的几何形状会影响测量。

Micolich 表示，多年来可能有许多团体意识到他们的设备不适合霍尔测量的理想几何形状，并且可能对在文献中没有找到任何指出如何校正这种效应的文献感到失望。

“嗯，”米科利奇说，“现在有了。”

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