这篇文章是发表在《自然电子学》（Nature Electronics）2024年7月刊上的一篇评论文章，标题为"Reporting Hall effect measurements of charge carrier mobility in emerging materials"，作者是Vladimir Bruevich和Vitaly Podzorov。文章讨论了霍尔效应测量在确定新兴半导体材料电子性质方面的重要性，同时强调了在使用和分析这些测量时必须注意的问题。
文章结构分析
引言：
文章开篇强调了霍尔效应测量在材料科学领域的核心作用，尤其是在评估新兴半导体材料的电子性质方面。作者指出，尽管霍尔效应测量是一种直接且有效的工具，但在使用过程中需要特别注意，以避免错误的解释和结论。
霍尔效应测量的应用：
讨论了霍尔效应测量如何用于评估半导体材料中的载流子密度和迁移率，以及它如何区分不同的输运机制。作者解释了霍尔效应测量如何帮助确定载流子的密度和迁移率，并区分不同的输运行为，如跳跃、带状或两者的组合。此外，作者还提到了霍尔效应测量与其他实验提取迁移率的方法相比的优势。
文献分析：
作者分析了2000年至2023年间报告霍尔迁移率（𝜇𝐻𝑎𝑙𝑙）的文献，特别是那些在标题、摘要或关键词中提到霍尔迁移率的论文。并对这些文献进行了可靠性评分。作者开发了一个评分系统来评估这些文献的可靠性，这个评分系统基于作者提出的检查清单中的项目数量。
实验细节的重要性：
强调了实验细节的严谨性和清晰性对于正确使用霍尔效应测量至关重要。
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精确的实验设置：实验的准确性很大程度上取决于设置的精确性。这包括磁场的强度、方向、稳定性，以及样品的放置和定位。任何微小的变化都可能影响测量结果。
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样品制备：样品的质量和一致性对霍尔效应测量至关重要。样品的厚度、尺寸、表面平整度和清洁度都会影响测量结果。作者强调了制备样品时需要的精细工艺和控制。
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测量条件：实验条件，如温度、湿度和环境气氛，都需要严格控制。这些条件的变化可能会影响材料的电子性质，从而影响霍尔效应测量的结果。
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数据采集和分析：数据采集的准确性直接影响到分析结果的可靠性。作者提到，使用高精度的仪器和适当的信号处理技术是必要的。此外，数据分析方法，如对数据进行线性回归或其他统计分析，也必须明确和合理。
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实验重复性：为了验证结果的可重复性，实验应该多次重复。作者强调了在不同的条件下重复实验以确保结果的一致性。
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误差分析：作者指出，必须对实验中可能出现的误差进行识别和量化。这包括仪器误差、操作误差和统计误差等。对这些误差的了解有助于更准确地解释测量结果。
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透明度和完整性：作者强调了在报告中提供完整实验细节的重要性。这包括实验方法、样品制备过程、测量条件和数据分析方法。透明度有助于其他研究人员验证实验结果，并在必要时复制实验。
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检查清单的应用：作者提出的检查清单旨在帮助研究人员系统地考虑实验中的所有关键方面。通过遵循检查清单，研究人员可以确保他们的实验设计和报告尽可能全面和准确。
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同行评审的重要性：在科学出版过程中，同行评审是确保研究质量和实验细节准确性的关键环节。作者建议审稿人在评估论文时，使用检查清单作为评估工具。
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持续改进：作者鼓励研究人员持续改进他们的实验技术和报告方法。随着技术的发展和新问题的出现，实验细节的重要性也在不断演变。
关键领域讨论：文章详细讨论了八个关键领域，包括磁场和纵向激励电流的变化、霍尔电压与磁场和激励电流的线性关系、VDP配置中的接触切换、霍尔信号的长期演变和滞后、交流霍尔测量中的频率依赖性、出版物中的原始霍尔数据、研究设备的描述等。
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变化磁场和纵向激励电流：检查清单强调了在霍尔效应测量中变化磁场的大小和方向的重要性，以识别和校正可能的仪器偏置或测量设备的不足。这包括在直流(DC)和交流(AC)霍尔测量中对磁场的适当操作。
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霍尔电压与磁场和激励电流的线性关系：清单指出，霍尔迁移率的计算应基于霍尔电压与磁场和激励电流的线性关系。这要求在宽范围的磁场和电流下验证霍尔电压的线性响应。
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四探针电导率测量：为了准确计算霍尔迁移率，清单强调了使用四探针技术测量电导率的必要性，以纠正接触电阻带来的影响。
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VDP配置中的接触切换：在使用Van der Pauw (VDP)方法时，清单建议在不同的接触对之间切换，并进行适当的平均，以排除样品不均匀性或接触差异带来的影响。
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霍尔信号的长期演变和滞后：清单提醒研究者注意霍尔信号可能的漂移或波动，并在数据分析中考虑这些因素，以避免将其误解为霍尔电压的真实依赖性。
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交流霍尔测量中的频率依赖性：在交流磁场下的霍尔测量中，清单指出了测量频率对霍尔电压幅度的潜在影响，并建议报告至少两倍频率范围内的频率依赖性。
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出版物中的原始霍尔数据：清单强调了在论文中包含原始实验数据的重要性，以便其他研究者可以独立验证报告的霍尔迁移率。
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研究设备的描述：清单要求提供详细的设备描述，包括霍尔条的几何尺寸、接触几何以及可能影响霍尔测量的其他因素。
结论：文章总结了在新兴材料或预计载流子迁移率较低的材料中进行霍尔效应测量时，考虑文章中强调的八点和遵循建议的霍尔检查清单的重要性。
图1 展示了近年来在钙钛矿、共轭聚合物和晶体小分子有机半导体三类新兴半导体材料中，霍尔效应测量结果的趋势。
a图：数据点根据论文中提到的霍尔可靠性评分（rHall）进行颜色编码，评分范围从0到16。
分析显示，平均霍尔可靠性评分普遍较低，并且对于钙钛矿基系统，随着时间的推移，rHall评分有所下降，且与报道的迁移率呈负相关。
b图：展示了金属氧化物、硫族化合物和卤化钙钛矿的年平均霍尔可靠性评分（〈rHall〉）和室温霍尔迁移率（〈µHall〉）随发表年份的变化趋势。结果显示，随着年份的增加，〈rHall〉总体上呈下降趋势，而〈µHall〉则有所上升。金属氧化物和硫族化合物的霍尔效应测量结果相对更可靠，而卤化钙钛矿的测量结果则更不可靠。