Квантовий ефект Холла (або цілочислений квантовий ефект Холла або квантовий Голів ефект) — версія класичного ефекту Холла, що спостерігається у двомірних системах електронного газу у випадку низьких температур та сильних магнітних полів, в яких поперечна магнітопровідність σ приймає дискретні значення:
де — елементарний електричний заряд, а — стала Планка.
Експериментально квантування проявляється як незмінне значення поперечної магнітопровідності при зміні напруженості магнітного поля в певних межах. Коли напруженість магнітного поля виходить за межі цього інтервалу, поперечна магнітопровідність змінюється стрибком. Ця зміна супроводжується піком поздовжньої магніто-провідності. Ефект проявляється тільки при низьких температурах.
Величина містить тільки фізичні сталі, тому квантовий ефект Холла має велике значення для метрології, оскільки дозволяє визначити величину елементаного заряду або сталої Планка з великою точністю. є . Обернена їй величина є природною одиницею опору. Вона отримала назву (сталої фон Клітцинга).
У «звичайному» квантовому ефекті Холла, який називають цілочисленим, величина ν приймає тільки цілочислені значення (ν = 1, 2, 3, …). Проте існує також і (дробовий ефект Холла), в якому величина ν приймає значення, що виражаються раціональними числами (ν = 2/7, 1/3, 2/5, 3/5, 5/2, …).
Історія
Цілочисленне квантування холлівської провідності було вперше теоретично передбачене Андо, Матсумото та Уемурою в 1975 році на основі наближених обчислень. Декілька дослідників в той час спостерігали незвичайний характер провідності інверсійних шарів електронів/дірок на поверхні розділу «діелектрик — напівпровідник» в спеціально виготовлених для цих цілей МДН-транзисторах. Проте тільки в 1980 році (Клаус фон Клітцинг) зробив експериментальне відкриття, яке полягало в квантуванні холлівської провідності. В 1985 році Клаусу фон Клітцингу була присуджена Нобелівська премія в галузі фізики за це відкриття. Елементарну теорію цілочисленого ефекта Холла розробив (Роберт Лафлін). Якщо цілочислений ефект спостерігався на поверхні кремнію, то дробовий варіант ефекту спостерігався надалі в інверсійних шарах гетероструктур на основі арсеніда галію.
В 1982 році (Денієл Цуї) (Daniel Tsui) та (Горст Штермер) (Horst Stormer) відмітили, що плато в холлівському опорі спостерігається не тільки при цілих значеннях величини ν, але і в сильних магнітних полях при ν=1/3. У подальших експериментах були знайдені інші дробові значення 2/5, 3/7… У 1998 році Цуї, Штермер та Лафлін отримали Нобелівську премію в галузі фізики за відкриття та теоретичне пояснення цього явища.
Див. також
- (Стала фон Клітцинга)
- Квантовий ефект Холла в графені
Примітки
- (Слюсар В. И.) Наноантенны: подходы и перспективы [ 3 Червня 2021 у Wayback Machine.] // Электроника: Наука, Технология, Бизнес. — 2009. — № 2. — С. 61.
Література
- T. Ando, Y. Matsumoto, and Y. Uemura, J. Phys. Soc. Jpn. 39, 279 (1975) DOI:10.1143/JPSJ.39.279
- K. von Klitzing, G. Dorda, and M. Pepper, Phys. Rev. Lett. 45, 494 (1980) DOI:10.1103/PhysRevLett.45.494
- R.B. Laughlin, Phys. Rev. B. 23, 5632 (1981) DOI:10.1103/PhysRevB.23.5632
- Integral quantum Hall effect for nonspecialists, D. R. Yennie, Rev. Mod. Phys. 59, 781 (1987) DOI:10.1103/RevModPhys.59.781
- 25 years of Quantum Hall Effect, K. von Klitzing, Poincaré Seminar (Paris-2004). .
- Quantum Hall Effect Observed at Room Temperature, Magnet Lab Press Release
- Room-Temperature Quantum Hall Effect in Graphene, K. S. Novoselov et al., Science 315 1379 (9 Mar 2007) DOI:10.1126/science.1137201
- J. E. Avron, D. Osacdhy and R. Seiler, Physics Today, August (2003)
- Very- Low- Frequency Resonance of MOSFET Amplifier Parameters, Solid- State Electronics, Vol.37, No.10, pp. 1739–1751, 1994.
- Very- Low- Frequency (VLF) Investigations of the MOSFET's High- order Derivatives, Solid- State Electronics, Vol.38, No.3, pp. 661–671, 1995.
![]() | Це незавершена стаття з фізики. Ви можете проєкту, виправивши або дописавши її. |
Вікіпедія, Українська, Україна, книга, книги, бібліотека, стаття, читати, завантажити, безкоштовно, безкоштовно завантажити, mp3, відео, mp4, 3gp, jpg, jpeg, gif, png, малюнок, музика, пісня, фільм, книга, гра, ігри, мобільний, телефон, android, ios, apple, мобільний телефон, samsung, iphone, xiomi, xiaomi, redmi, honor, oppo, nokia, sonya, mi, ПК, web, Інтернет