Kwantowy efekt Halla

Z Wikipedii, wolnej encyklopedii
Skocz do: nawigacja, szukaj

Kwantowy efekt Halla ma te same podstawy co klasyczny efekt Halla ale występujący w niższych temperaturach i wyższych polach magnetycznych.

Obniżanie temperatury i zwiększanie pola magnetycznego pozwala zaobserwować:

  • efekt Shubnikova – de Haasa (oscylacje kwantowe)
  • całkowity kwantowy efekt Halla
  • ułamkowy kwantowy efekt Halla

Całkowity kwantowy efekt Halla stosowany jest obecnie jako podstawa wyznaczania oma (jednostki oporu elektrycznego w układzie SI).

(Całkowity) kwantowy efekt Halla[edytuj | edytuj kod]

Wyniki pomiarów QHE

(ang. IQHE / QHE – Quantum Hall Effect) uhonorowany Nagrodą Nobla w 1985 r. (patrz: linki na końcu artykułu) dla Klausa von Klitzinga. Stąd też nazwa niestandardowej jednostki oporu elektrycznego, klitzinga.

Warunkami koniecznymi do zaobserwowania kwantowego efektu Halla są:

  • bardzo niska temperatura (<4,2 K)
  • silne pole magnetyczne (do kilku tesli) – kwantowy efekt Halla łatwo zaobserwować na wykresie oporu Halla (napięcie Halla podzielone przez prąd sterujący płynący wzdłuż próbki) od indukcji pola magnetycznego.
  • próbka musi mieć specjalną strukturę – taką, by elektrony przewodnictwa miały w niej swobodę tylko w dwóch wymiarach (ang. 2DEG – two dimensional electron gas).

Kwantowy efekt Halla polega na przyjmowaniu przez opór elektryczny materiału określonych dyskretnych wartości, podobnie jak inne skwantowane wielkości fizyczne (ładunek elektryczny, pęd, energia elektronów w atomach pierwiastków chemicznych). Wartość oporu elektrycznego jest opisana wzorem: R=\frac{h}{i \cdot e^2},

gdzie h - stała Plancka, i - liczba naturalna (1, 2, 3, ...), e - ładunek elektryczny elementarny, i dla kolejnych liczb naturalnych wynosi około 25 813Ω, 12 906Ω, 8 604Ω, 6 453Ω, 5 163Ω, itd.

Ułamkowy kwantowy efekt Halla[edytuj | edytuj kod]

Wyniki pomiarów FQHE

(ang. FQHE) Również uhonorowany Nagrodą Nobla (1998).

Zobacz też[edytuj | edytuj kod]

Linki zewnętrzne[edytuj | edytuj kod]