Kwantowe zjawisko Halla

Z Wikipedii, wolnej encyklopedii
(Przekierowano z Efekt Halla (kwantowy))
Skocz do: nawigacja, szukaj

Kwantowe zjawisko Halla, kwantowy efekt Hallazjawisko fizyczne mające te same podstawy co klasyczne zjawisko Halla, ale występujące w niższych temperaturach i silniejszych polach magnetycznych.

Obniżanie temperatury i zwiększanie pola magnetycznego pozwala zaobserwować:

  • zjawisko Szubnikowa–de Haasa (oscylacje kwantowe)
  • całkowite kwantowe zjawisko Halla
  • ułamkowe kwantowe zjawisko Halla

Całkowite kwantowe zjawisko Halla wykorzystywane jest obecnie jako podstawa wyznaczania oma (jednostki oporu elektrycznego w układzie SI).

(Całkowite) kwantowe zjawisko Halla[edytuj]

Wyniki pomiarów (całkowitego) kwantowego zjawiska Halla

Jego odkrycie zostało w 1985 roku uhonorowane Nagrodą Nobla dla Klausa von Klitzinga. Od jego nazwiska pochodzi nazwa niestandardowej jednostki oporu elektrycznego: klitzing.

Warunkami koniecznymi do zaobserwowania kwantowego zjawiska Halla są:

  • bardzo niska temperatura (< 4,2 K)
  • silne pole magnetyczne (do kilku tesli). Kwantowe zjawisko Halla łatwo zaobserwować na wykresie zależności oporu Halla (napięcie Halla podzielone przez prąd sterujący płynący wzdłuż próbki) od indukcji pola magnetycznego.
  • specjalna struktura próbki – taka, by elektrony przewodnictwa miały w niej swobodę tylko w dwóch wymiarach (ang. two dimensional electron gas – 2DEG).

Kwantowe zjawisko Halla polega na przyjmowaniu przez opór elektryczny materiału określonych wartości dyskretnych, 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

hstała Plancka
i – liczba naturalna (1, 2, 3, ...)
eładunek elektryczny elementarny

i dla kolejnych liczb naturalnych wynosi on w przybliżeniu 25813, 12906, 8604, 6453, 5163 Ω itd.

Ułamkowe kwantowe zjawisko Halla[edytuj]

Wyniki pomiarów ułamkowego kwantowego zjawiska Halla

W 1998 roku jego odkrycie również zostało uhonorowane Nagrodą Nobla.

Zobacz też[edytuj]

Linki zewnętrzne[edytuj]