Ⅰ 霍爾效應分為哪五個
1、量子霍爾效應:
整數量子霍爾效應:量子化電導e2/h被觀測到,為彈道輸運(ballistic transport)這一重要概念提供了實驗支持。分數量子霍爾效應:勞赫林與J·K·珍解釋了它的起源。兩人的工作揭示了渦旋(vortex)和准粒子(quasi-particle)在凝聚態物理學中的重要性。
2、熱霍爾效應:垂直磁場的導體會有溫度差。
3、Corbino效應:垂直磁場的薄圓碟會產生一個圓周方向的電流。
4、自旋霍爾效應。
5、量子反常霍爾效應。
(1)量子反常霍爾效應擴展閱讀
本質:固體材料中的載流子在外加磁場中運動時,因為受到洛侖茲力的作用而使軌跡發生偏移,並在材料兩側產生電荷積累,形成垂直於電流方向的電場,最終使載流子受到的洛侖茲力與電場斥力相平衡,從而在兩側建立起一個穩定的電勢差即霍爾電壓。
正交電場和電流強度與磁場強度的乘積之比就是霍爾系數。平行電場和電流強度之比就是電阻率。大量的研究揭示:參加材料導電過程的不僅有帶負電的電子,還有帶正電的空穴。
Ⅱ 量子自旋霍爾效應和反常霍爾效應的區別,求解!!!
1:「量子自旋霍爾效應」是指找到了電子自轉方向與電流方向之間的規律,利用這個規律可以使電子以新的姿勢非常有序地「舞蹈」,從而使能量耗散很低。
在特定的量子阱中,在無外磁場的條件下(即保持時間反演對稱性的條件下),特定材料製成的絕緣體的表面會產生特殊的邊緣態,使得該絕緣體的邊緣可以導電,並且這種邊緣態電流的方向與電子的自旋方向完全相關,即量子自旋霍爾效應
2:量子反常霍爾效應不同於量子霍爾效應,它不依賴於強磁場而由材料本身的自發磁化產生。在零磁場中就可以實現量子霍爾態,更容易應用到人們日常所需的電子器件中。自1988年開始,就不斷有理論物理學家提出各種方案,然而在實驗上沒有取得任何進展。2013年,由清華大學薛其坤院士領銜、清華大學物理系和中科院物理研究所組成的實驗團隊從實驗上首次觀測到量子反常霍爾效應。美國《科學》雜志於2013年3月14日在線發表這一研究成果。
(1、量子反常霍爾效應使得在零磁場的條件下應用量子霍爾效應成為可能;
2、這些效應可能在未來電子器件中發揮特殊的作用,可用於制備低能耗的高速電子器件。)
Ⅲ 量子反常霍爾效應 什麼是量子反常霍爾效應
1、在凝聚態物理領域,量子霍爾效應研究是一個非常重要的研究方向。量子反常霍爾效應不同於量子霍爾效應,它不依賴於強磁場而由材料本身的自發磁化產生。在零磁場中就可以實現量子霍爾態,更容易應用到人們日常所需的電子器件中。
2、自1988年開始,就不斷有理論物理學家提出各種方案,然而在實驗上沒有取得任何進展。2013年,由清華大學薛其坤院士領銜、清華大學物理系和中科院物理研究所組成的實驗團隊從實驗上首次觀測到量子反常霍爾效應。美國《科學》雜志於2013年3月14日在線發表這一研究成果。
Ⅳ 量子反常霍爾效應的重要性
1、量子反常霍爾效應使得在零磁場的條件下應用量子霍爾效應成為可能;
2、這些效應可能在未來電子器件中發揮特殊的作用,可用於制備低能耗的高速電子器件。
Ⅳ 如何理解量子霍爾效應
量子霍爾效應
K. Von Klitzing,G. Dorda,M. Pepper於1979年發現,霍爾常數(強磁場中,縱向電壓和橫向電流的比值)是量子化的,RH=V/I=h/νe2,ν=1,2,3,……。這種效應稱為整數量子霍爾效應。進而,AT&T的D. Tsui、H. Stormer和A.Gossard發現,隨著磁場增強,在v=1/3,1/5,1/7…等處,霍爾常數出現了新的台階。這種現象稱為分數量子霍爾效應。
R. Laughlin 給出了解釋,他認為,由於極少量雜質的出現,整數v個朗道能級被占據,這導致電場與電子密度的比值B/ρ為h/ev,從而導致霍爾常數出現台階。他還指出,由於在那些分數佔有數處,電子形成了一種新的穩定流體,正是這些電子中的排斥作用導致了分數量子霍爾效應。
霍爾效應[1]是磁電效應的一種,這一現象是美國物理學家霍爾(A.H.Hall,1855—1938)於1879年在研究金屬的導電機構時發現的。當電流垂直於外磁場通過導體時,在導體的垂直於磁場和電流方向的兩個端面之間會出現電勢差,這一現象便是霍爾效應。這個電勢差也被叫做霍爾電勢差。 [編輯本段]霍爾效應的原理
導體中的電荷在電場作用下沿電流方向運動,由於存在垂直於電流方向的磁場,電荷受到洛倫茲力,產生偏轉,偏轉的方向垂直於電流方向和磁場方向,而且正電荷和負電荷偏轉的方向相反,這樣就產生了電勢差。 [編輯本段]霍爾效應的發展
霍爾效應此後在測量、自動化、計算機和信息技術等領域得到了廣泛的應用,比如測量磁場的高斯計。
在霍爾效應發現約100年後,德國物理學家克利青(Klaus von Klitzing, 1943-)等在研究極低溫度和強磁場中的半導體時發現了量子霍耳效應,這是當代凝聚態物理學令人驚異的進展之一,克利青為此獲得了1985年的諾貝爾物理學獎。
之後,美籍華裔物理學家崔琦(Daniel Chee Tsui,1939- )和美國物理學家勞克林(Robert B.Laughlin,1950-)、施特默(Horst L.St rmer,1949-)在更強磁場下研究量子霍爾效應時發現了分數量子霍爾效應,這個發現使人們對量子現象的認識更進一步,他們為此獲得了1998年的諾貝爾物理學獎。
最近,復旦校友、斯坦福教授張首晟與母校合作開展了「量子自旋霍爾效應」的研究。「量子自旋霍爾效應」最先由張首晟教授預言,之後被實驗證實。這一成果是美國《科學》雜志評出的2007年十大科學進展之一。如果這一效應在室溫下工作,它可能導致新的低功率的「自旋電子學」計算設備的產生。
目前工業上應用的高精度的電壓和電流型感測器有很多就是根據霍爾效應製成的,誤差精度能達到0.1%以下
Ⅵ 量子霍爾效應為什麼省電
量子霍爾效應省電的原因是量子反常霍爾效應。反常霍爾效應,與普通的霍爾效應在本質上完全不同,因為這里不存在外磁場對電子的洛倫茲力而產生的運動軌道偏轉。反常霍爾電導則是由於材料本身的自發磁化而產生,是一類新的重要物理效應。在塗上能量塗層以後,可在1米范圍的量子作用能量場內,使無序的運動電子變成有序的運動電子,達到以下效果:降低路損線損、降低諧波危害、提高整個輸變電過程的有功功率和功率因數,從而達到節能省電、保護用電設備的功效。
Ⅶ 量子反常霍爾效應的名詞解釋
量子霍爾效應,於1980年被德國科學家發現,是整個凝聚態物理領域中最重要、最基本的量子效應之一。它的應用前景非常廣泛。
我們使用計算機的時候,會遇到計算機發熱、能量損耗、速度變慢等問題。這是因為常態下晶元中的電子運動沒有特定的軌道、相互碰撞從而發生能量損耗。而量子霍爾效應則可以對電子的運動制定一個規則,讓它們在各自的跑道上「一往無前」地前進,「這就好比一輛高級跑車,常態下是在擁擠的農貿市場上前進,而在量子霍爾效應下,則可以在『各行其道、互不幹擾』的高速路上前進。」
然而,量子霍爾效應的產生需要非常強的磁場,「相當於外加10個計算機大的磁鐵,這不但體積龐大,而且價格昂貴,不適合個人電腦和攜帶型計算機。」而量子反常霍爾效應的美妙之處是不需要任何外加磁場,在零磁場中就可以實現量子霍爾態,更容易應用到人們日常所需的電子器件中。