Квантовий ефект Холла

Матеріал з Вікіпедії — вільної енциклопедії.
Перейти до: навігація, пошук

Квантовий ефект Холла (або цілочислений квантовий ефект Холла) є по суті квантово-механічною версією класичного ефекту Холла, який спостерігається у двомірних системах електронного газу у випадку низьких температур та сильних магнітних полів, в яких холлівська електрична провідність σ приймає дискретні значення:

 \sigma = \nu \; \frac{e^2}{h},

де e є елементарний заряд електрона, а h — стала Планка. В «звичайному» квантовому ефекті Холла, знаному як цілочислений квантовий ефект Холла, величина ν приймає тільки цілочислені значення (ν = 1, 2, 3, …). Проте існує також і дробовий ефект Холла, в якому величина ν приймає дробові значення (ν = 2/7, 1/3, 2/5, 3/5, 5/2, …)

Історія[ред.ред. код]

Цілочисленне квантування холлівської провідності було вперше теоретично передбачене Андо, Матсумото та Уємура 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 непередбачуване 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 при сильних магнітних полях дробове — ν=1/3. В подальших експериментах були знайдені інші дробові значення 2/5, 3/7… В 1998 році Цуі, Штермер та Лафлін отримали Нобелівську премію в галузі фізики за відкриття та теоретичне пояснення цього явища.

Див. також[ред.ред. код]

Література[ред.ред. код]

  • 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). Postscript.
  • Quantum Hall Effect Observed at Room Temperature, Magnet Lab Press Release [1]
  • 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.


Фізика Це незавершена стаття з фізики.
Ви можете допомогти проекту, виправивши або дописавши її.