Applications de l’effet Hall dans les semi-conducteurs

Abstract

En 1879, Edwin Herbert Hall découvrit l’effet Hall à l’Université Johns Hopkins,une des découvertes majeures de la physique des semi-conducteurs. En cherchant à vérifier une hypothèse de Maxwell concernant la nature de la force qui s’exerce sur un conducteur traversé par un courant et placé dans un champ magnétique, Hall constata l’apparition d’une différence de potentiel perpendiculaire à la fois à la direction du courant et à celle du champ magnétique appliqué. Cette tension transversale, appelée aujourd’hui tension de Hall, est due à la déviation des porteurs de charge sous l’action de la force de Lorentz.[42] Découvert il y a plus d’un siècle, l’effet Hall est passé de la physique fondamentale à un outil indispensable dans bien des domaines de l’ingénierie moderne. Son utilisation des métaux classiques vers les semi-conducteurs grâce aux avancées de la microélectronique dans les années 1960 lui a valu de nombreuses applications dans l’industrie (mesure de courant sans contact, mesure de position ou de vitesse dans les systèmes critiques de l’automobile pour ne citer que cela). Dans le même temps, la découverte dans les années 1980 de l’effet Hall quantique entier (Klaus von Klitzing, prix Nobel 1985) puis de l’effet Hall quantique fractionnaire (Horst Störmer, Daniel Tsui et Robert Laughlin, prix Nobel 1998) a bouleversé notre compréhension de la matière condensée et a posé une nouvelle référence pour la métrologie de la résistance électrique[43,48]