当人们遇到一种具有潜在有趣电子特性的新材料时，首先要做的事情之一就是测量霍尔电压。事实证明，用二维材料制成的用于测量霍尔电压的装置往往具有不恰当的几何形状。这正是新南威尔士大学（University of New South Wales）的亚当·米科利奇（Adam Micholich）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，并意识到他们需要解释的设置与他们的目标设置之间存在不匹配。”

由于博士生雅各布·塞德尔和博士后扬·格拉施克热衷于通过二维器件的非理想几何结构对霍尔测量的影响程度来确定，研究人员开始对装置进行建模，并在不同几何形状的二维霍尔器件上进行一系列艰苦的实验。他们发现，实现霍尔测量理想几何结构的障碍并不是引入微小的误差；事实上，测量结果通常是2倍的误差，在某些情况下，是整个数量级的误差。”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，他们的材料比他们想象的要好，他们只是看不到，因为他们的设置并不理想。”

2-D的问题

霍尔效应是指当一个磁场被施加到一个材料上，电流流过它时产生的电压，在这种情况下，三者相互垂直。这种霍尔电压可以很好地显示材料中电子的密度，这与迁移率一起，给出了材料的整体导电性。

对于Micolich来说，用于霍尔测量的形状不好的材料是一个老问题。该小组的工作是从先前的III-V纳米线研究中衍生出来的，问题是在这样一个狭窄的装置上连接电极来测量霍尔电压，而不需要彼此接触，然后测量在如此短的距离内产生的微小电压。对于纳米线来说，很难得到任何测量结果，这意味着科学家们已经采取了各种通常不令人满意的方法来测量电子特性。然而，位于隆德的Lars-Samuelson小组和Julich的Thomas-Schapers小组首次展示了实现纳米尺度的灵巧性和灵敏度的实验，以实现纳米线的霍尔测量。

大约一年前，澳大利亚国立大学的Philippe Caroff和同事们发现，他们可以调整模板来生长InAs阵列，而不是纳米线的形状，而是将其宽度延伸到二维的“纳米鳍”，霍尔测量应该更直接一点，因为霍尔电压是在更远的距离上产生的，导致更大的值，应该更容易测量。然而，尽管可以用二维材料进行霍尔测量，但理想的几何结构是一个比宽度长的矩形，一对点接触只接触二维材料的侧面。在实验中，这些点接触有一个有限的宽度。此外，部分电极不可避免地与二维材料的顶部重叠，因为它们太薄了。”顶部的一小块金属实际上非常重要，”米科利奇说。

处理二维材料的另一个特点是复制相同形态的问题，这使得系统地比较几何效果特别困难。在这方面，米科利奇和他的团队有一个优势，那就是一次可以成批种植成百上千万个几乎完全相同的鳍。为了进一步减少器件变化对结果的影响，他们使用尽可能少的翅片，并附加多组具有不同间距、形状和重叠的电极，尽可能地进行相似性比较。

现有更正

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，以便人们能够找出如何纠正自己设备的缺点。所概述的修正预计适用于所有材料，而不管其具体性质如何，因为只有装置的几何形状会影响测量结果。

米科利奇认为，多年来可能有许多团体意识到他们的装置不适合霍尔测量的理想几何结构，他们可能对文献中没有指出如何修正这种效应感到失望。

“好吧，”米克里奇说，“现在有了。”

参考文献：Jan G. Gluschke, Jakob Seidl, H. Hoe Tan, Chennupati Jagadish, Philippe Caroff and Adam P. Micolich Impact of invasive metal probes on Hall measurements in semiconductor nanostructures, Nanoscale (2020). doi.org/10.1039/D0NR04402D

J. Seidl et al. Regaining a Spatial Dimension: Mechanically Transferrable Two-Dimensional InAs Nanofins Grown by Selective Area Epitaxy, Nano Letters (2019). DOI: 10.1021/acs.nanolett.9b01703。