Ученые решили загадку, 140 лет скрывавшуюся в одном из фундаментальных физических понятий, в эффекте Холла - «Наука и технологии»

Ученые-физики нашли способ, позволивший получить доступ к информации, имеющей отношение к одному из фундаментальных физических явлений, к эффекту Холла, и ускользавшей от них в течение 140 лет. Напомним читателям, что физик Эдвин Холл (Edwin Hall) в 1879 году обнаружил, что электрический ток в проводнике, помещенном в магнитное поле, создает электрическое поле и потенциал, вектор которых направлен перпендикулярно направлению движения тока. Это явление, получившее название эффекта Холла, широко используется в современной электронике и других областях, включая исследования полупроводниковых материалов. Но, к сожалению, именно сам эффект Холла служит препятствием к проведению измерений некоторых видов.

Не так давно исследователи компании IBM, университета Дюка и корейского Института науки и передовых технологий (Korea Advanced Institute of Science and Technology, KAIST) разработали метод получения информации, измерение которой было ранее "заблокировано" эффектом Холла.

Для того, чтобы понять о чем идет речь, необходимо провести небольшой экскурс в физику. Известно, что движение электрических зарядов в полупроводниках имеет дискретный характер из-за того, что оно обеспечивается движением отрицательно заряженных электронов и положительно заряженных "электронных дырок", представляющих собой отсутствующий в кристаллической структуре материала электрон. Ученые при помощи эффекта Холла изучают особенности движения носителей заряда в материалах, вычисляя их плотность и скорость перемещения. Позже эффект Холла использовался для изучения эффектов воздействия света на различные материалы, в которых свет выбивает из атомов электроны, формируя свободные электроны и электронные дырки.

Но все исследовательские методы на базе эффекта Холла могут давать значимые результаты по отношению к носителям заряда, присутствующим в материале в большем количестве. Т.е. если в материале имеется большее количество электронов, то есть возможность получить информацию об электронах, в обратом случае становится доступна лишь информации о носителях противоположного заряда - электронных дырках.

Используя теоретические расчеты, исследователи нашли способ одновременного получения информации о носителях электрического заряда обоих типов. И ключевым моментом в этом деле стала дополнительная энергия, закачиваемая в материал при помощи света. Под воздействием этой дополнительной энергии носители заряда различной полярности начинают вести себя несколько по-разному, при этом возникает некий дисбаланс, величина которого определяется математическим уравнением, разработанным учеными.