Hall sensing is performed on a localized magnetic field pattern using a quasi-ballistic Hall cross device. The Hall resistance shows a pronounced peak as a function of the magnetic field amplitude which is absent in the magnetization hysteresis loop. This non-monotonic response exemplifies qualitatively the failure of conventional Hall sensing. It is demonstrated how, by using a numerical simulation based on the Landauer-Büttiker model, the amplitude of the magnetic field profile can be determined from such measurements.
References
1.
2.
K. S.
Novoselov
, A. K.
Geim
, S. V.
Dubonos
, E. W.
Hill
, and I. V.
Grigorieva
, Nature
426
, 812
(2003
).3.
D. A.
Christian
, K. S.
Novoselov
, and A. K.
Geim
, Phys. Rev. B
74
, 064403
(2006
).4.
L.
Theil Kuhn
, A. K.
Geim
, J. G. S.
Lok
, P.
Hedegård
, K.
Ylänen
, J. B.
Jensen
, E.
Johnson
, and P. E.
Lindelof
, Eur. Phys. J. D
10
, 259
(2000
).5.
Y.
Li
, P.
Xiong
, S.
von Molnar
, Y.
Ohno
, and H.
Ohno
, J. Appl. Phys.
93
, 7912
(2003
).6.
K. J.
Kirk
, S.
McVitie
, A. R.
Long
, and E.
Skuras
, J. Appl. Phys.
93
, 7906
(2003
).7.
D.
Reuter
, S.
Hoch
, B.
Hausmanns
, B.
Stahlmecke
, G.
Dumpich
, R.
Wieser
, U.
Nowak
, and A. D.
Wieck
, J. Magn. Magn. Mater.
272
, 1654
(2004
).8.
G.
Mihailovic
, A.
Hoffmann
, and S.
von Molnar
, J. Appl. Phys.
106
, 074518
(2009
).9.
A. K.
Geim
, I. V.
Grigorieva
, S. V.
Dubonos
, J. G. S.
Lok
, J. C.
Maan
, A. E.
Filippov
, and F. M.
Peeters
, Nature
390
, 259
(1997
).10.
A. K.
Geim
, S. V.
Dubonos
, J. G. S.
Lok
, I. V.
Grigorieva
, J. C.
Maan
, L. T.
Hansen
, and P. E.
Lindelof
, Appl. Phys. Lett.
71
, 2379
(1997
).11.
S.
Pedersen
, G. R.
Kofod
, J. C.
Hollingbery
, C. B.
Sørensen
, and P. E.
Lindelof
, Phys. Rev. B
64
, 104522
(2001
).12.
H. A.
Carmona
, A. K.
Geim
, A.
Nogaret
, P. C.
Main
, T. J.
Foster
, M.
Henini
, S. P.
Beaumont
, and M. G.
Blamire
, Phys. Rev. Lett.
74
, 3009
(1995
).13.
P. D.
Ye
, D.
Weiss
, R. R.
Gerhardts
, M.
Seeger
, K.
von Klitzing
, K.
Eberl
, and H.
Nickel
, Phys. Rev. Lett.
74
, 3013
(1995
).14.
G.
Mihailovic
, K.
Aledealat
, P.
Xiong
, S.
von Molnar
, M.
Field
, and G. J.
Sullivan
, Appl. Phys. Lett.
91
, 172518
(2007
).15.
Y.
Kim
, S.
Joo
, W.
Lee
, J.
Hong
, S. K.
Hong
, K. H.
Kim
, S. U.
Kim
, K.
Rhie
, S.
Lee
, Y.
Chung
, and K.
Shin
, J. Korean Phys. Soc.
52
, 513
(2008
).16.
J.
Schluck
, S.
Fasbender
, T.
Heinzel
, K.
Pierz
, H. W.
Schumacher
, D.
Kazazis
, and U.
Gennser
, Phys. Rev. B
91
, 195303
(2015
).17.
J.
Wrobel
, T.
Dietl
, A.
Lusakowski
, G.
Grabecki
, K.
Fronc
, R.
Hey
, K. H.
Ploog
, and H.
Shtrikman
, Phys. Rev. Lett.
93
, 246601
(2004
).18.
Y. S.
Shin
, T.
Obatao
, Y.
Tokura
, M.
Pioro-Ladriere
, R.
Brunner
, T.
Kubo
, K.
Yoshida
, and S.
Tarucha
, Phys. Rev. Lett.
104
, 046802
(2010
).19.
I. S.
Ibrahim
, V. A.
Schweigert
, and F. M.
Peeters
, Phys. Rev. B
57
, 15416
(1998
).20.
F. M.
Peeters
and X. Q.
Li
, Appl. Phys. Lett.
72
, 572
(1998
).21.
M.
Cerchez
and T.
Heinzel
, Appl. Phys. Lett.
98
, 232111
(2011
).22.
J. G. S.
Lok
, A. K.
Geim
, J. C.
Man
, S. V.
Dubonos
, L. T.
Kuhn
, and P. E.
Lindelof
, Phys. Rev. B
58
, 12201
(1998
).23.
M.
Johnson
, B. R.
Bennett
, M. J.
Yang
, M. M.
Miller
, and B. V.
Shanabrook
, Appl. Phys. Lett.
71
, 974
(1997
).24.
F. G.
Monzon
, M.
Johnson
, and M. L.
Roukes
, Appl. Phys. Lett.
71
, 3087
(1997
).25.
T.
Vançura
, T.
Ihn
, S.
Broderick
, K.
Ensslin
, W.
Wegscheider
, and M.
Bichler
, Phys. Rev. B
62
, 5074
(2000
).26.
V.
Kubrak
, A.
Neumann
, B. L.
Gallagher
, P. C.
Main
, M.
Henini
, C. H.
Marrows
, and B. J.
Hickey
, J. Appl. Phys.
87
, 5986
(2000
).27.
B. L.
Gallagher
, V.
Kubrak
, A. W.
Rushforth
, A. C.
Neumann
, K. W.
Edmonds
, P. C.
Main
, M.
Henini
, C. H.
Marrows
, B. J.
Hickey
, and S.
Thoms
, Physica E
11
, 171
(2001
).28.
Y.
Li
, P.
Xiong
, S.
von Molnar
, S.
Wirth
, Y.
Ohno
, and H.
Ohno
, Appl. Phys. Lett.
80
, 4644
(2002
).29.
H.
Rolff
, W.
Pfützner
, C.
Heyn
, and D.
Grundler
, J. Magn. Magn. Mater.
272–276
, 1623
(2004
).30.
S.
Joo
, J.
Hong
, K.
Rhie
, K. Y.
Jung
, K. H.
Kim
, S. U.
Kim
, B. C.
Lee
, W. H.
Park
, and K.
Shin
, J. Korean Phys. Soc.
48
, 642
(2006
).31.
M.
Cerchez
, S.
Hugger
, T.
Heinzel
, and N.
Schulz
, Phys. Rev. B
75
, 035341
(2007
).32.
S.
Hugger
, H.
Xu
, A.
Tarasov
, M.
Cerchez
, T.
Heinzel
, I. V.
Zozoulenko
, D.
Reuter
, and A. D.
Wieck
, Phys. Rev. B
78
, 165307
(2008
).33.
A.
Nogaret
, J. Phys.: Condens. Matter
22
, 253201
(2010
).34.
G.
Scheunert
, W.
Hendren
, A.
Lapicki
, P.
Jesudoss
, R.
Hardeman
, M.
Gubbins
, and R. M.
Bowman
, J. Phys. D: Appl. Phys.
46
, 152001
(2013
).35.
C. W. J.
Beenakker
and H.
van Houten
, in Solid State Physics
, edited by H.
Ehrenereich
and D.
Turnbull
(Academic Press
, 1991
), Vol. 44, pp. 1
–228
.36.
V.
Stepankin
, Physica B
211
, 345
(1995
).37.
K. Y.
Mulyukov
, G. F.
Korzinova
, and S. A.
Nikitin
, J. Appl. Phys.
79
, 8584
(1996
).38.
K.
Niira
, Phys. Rev.
117
, 129
(1960
).39.
D.
Jiles
, Introduction to Magnetism and Magnetic Materials
(Chapman and Hall
, London
, 1998
).40.
S.
Chaudhary
, P.
Garg
, and S.
Rajput
, Solid State Commun.
132
, 293
(2004
).41.
S.
Svensson
and A. W.
Swanson
, J. Appl. Phys.
59
, 2870
(1986
).42.
C. W. J.
Beenakker
and H.
van Houten
, Phys. Rev. Lett.
63
, 1857
(1989
).43.
T.
Ando
, A. B.
Fowler
, and F.
Stern
, Rev. Mod. Phys.
54
, 437
(1982
).44.
S.
Hugger
, M.
Cerchez
, H.
Xu
, and T.
Heinzel
, Phys. Rev. B
76
, 195308
(2007
).45.
C. J. B.
Ford
, S.
Washburn
, M.
Büttiker
, C. M.
Knoedler
, and J. M.
Hong
, Phys. Rev. Lett.
62
, 2724
(1989
).46.
A. M.
Chang
, T. Y.
Chang
, and H. U.
Baranger
, Phys. Rev. Lett.
63
, 996
(1989
).47.
M. R.
Roukes
, A.
Scherer
, S. J.
Allen
, H. G.
Craighead
, R. M.
Ruthen
, E. D.
Beebe
, and J. P.
Harbison
, Phys. Rev. Lett.
59
, 3011
(1987
).48.
H. U.
Baranger
and A. D.
Stone
, Phys. Rev. Lett.
63
, 414
(1989
).49.
A.
Oral
, S. J.
Bending
, R. G.
Humphreys
, and M.
Henini
, Supercond. Sci. Technol.
10
, 17
(1997
).50.
V. V.
Khotkevych
and S. J.
Bending
, J. Phys.: Conf. Ser.
150
, 012021
(2009
).© 2016 AIP Publishing LLC.
2016
AIP Publishing LLC
You do not currently have access to this content.
