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量子反常霍尔效应

发布时间: 2023-01-07 12:40:07

Ⅰ 霍尔效应分为哪五个

1、量子霍尔效应:

整数量子霍尔效应:量子化电导e2/h被观测到,为弹道输运(ballistic transport)这一重要概念提供了实验支持。分数量子霍尔效应:劳赫林与J·K·珍解释了它的起源。两人的工作揭示了涡旋(vortex)和准粒子(quasi-particle)在凝聚态物理学中的重要性。

2、热霍尔效应:垂直磁场的导体会有温度差。

3、Corbino效应:垂直磁场的薄圆碟会产生一个圆周方向的电流。

4、自旋霍尔效应。

5、量子反常霍尔效应。

(1)量子反常霍尔效应扩展阅读

本质:固体材料中的载流子在外加磁场中运动时,因为受到洛仑兹力的作用而使轨迹发生偏移,并在材料两侧产生电荷积累,形成垂直于电流方向的电场,最终使载流子受到的洛仑兹力与电场斥力相平衡,从而在两侧建立起一个稳定的电势差即霍尔电压。

正交电场和电流强度与磁场强度的乘积之比就是霍尔系数。平行电场和电流强度之比就是电阻率。大量的研究揭示:参加材料导电过程的不仅有带负电的电子,还有带正电的空穴。

Ⅱ 量子自旋霍尔效应和反常霍尔效应的区别,求解!!!

1:“量子自旋霍尔效应”是指找到了电子自转方向与电流方向之间的规律,利用这个规律可以使电子以新的姿势非常有序地“舞蹈”,从而使能量耗散很低。

在特定的量子阱中,在无外磁场的条件下(即保持时间反演对称性的条件下),特定材料制成的绝缘体的表面会产生特殊的边缘态,使得该绝缘体的边缘可以导电,并且这种边缘态电流的方向与电子的自旋方向完全相关,即量子自旋霍尔效应
2:量子反常霍尔效应不同于量子霍尔效应,它不依赖于强磁场而由材料本身的自发磁化产生。在零磁场中就可以实现量子霍尔态,更容易应用到人们日常所需的电子器件中。自1988年开始,就不断有理论物理学家提出各种方案,然而在实验上没有取得任何进展。2013年,由清华大学薛其坤院士领衔、清华大学物理系和中科院物理研究所组成的实验团队从实验上首次观测到量子反常霍尔效应。美国《科学》杂志于2013年3月14日在线发表这一研究成果。
(1、量子反常霍尔效应使得在零磁场的条件下应用量子霍尔效应成为可能;
2、这些效应可能在未来电子器件中发挥特殊的作用,可用于制备低能耗的高速电子器件。)

Ⅲ 量子反常霍尔效应 什么是量子反常霍尔效应

1、在凝聚态物理领域,量子霍尔效应研究是一个非常重要的研究方向。量子反常霍尔效应不同于量子霍尔效应,它不依赖于强磁场而由材料本身的自发磁化产生。在零磁场中就可以实现量子霍尔态,更容易应用到人们日常所需的电子器件中。

2、自1988年开始,就不断有理论物理学家提出各种方案,然而在实验上没有取得任何进展。2013年,由清华大学薛其坤院士领衔、清华大学物理系和中科院物理研究所组成的实验团队从实验上首次观测到量子反常霍尔效应。美国《科学》杂志于2013年3月14日在线发表这一研究成果。

Ⅳ 量子反常霍尔效应的重要性

1、量子反常霍尔效应使得在零磁场的条件下应用量子霍尔效应成为可能;
2、这些效应可能在未来电子器件中发挥特殊的作用,可用于制备低能耗的高速电子器件。

Ⅳ 如何理解量子霍尔效应

量子霍尔效应
K. Von Klitzing,G. Dorda,M. Pepper于1979年发现,霍尔常数(强磁场中,纵向电压和横向电流的比值)是量子化的,RH=V/I=h/νe2,ν=1,2,3,……。这种效应称为整数量子霍尔效应。进而,AT&T的D. Tsui、H. Stormer和A.Gossard发现,随着磁场增强,在v=1/3,1/5,1/7…等处,霍尔常数出现了新的台阶。这种现象称为分数量子霍尔效应。

R. Laughlin 给出了解释,他认为,由于极少量杂质的出现,整数v个朗道能级被占据,这导致电场与电子密度的比值B/ρ为h/ev,从而导致霍尔常数出现台阶。他还指出,由于在那些分数占有数处,电子形成了一种新的稳定流体,正是这些电子中的排斥作用导致了分数量子霍尔效应。

霍尔效应[1]是磁电效应的一种,这一现象是美国物理学家霍尔(A.H.Hall,1855—1938)于1879年在研究金属的导电机构时发现的。当电流垂直于外磁场通过导体时,在导体的垂直于磁场和电流方向的两个端面之间会出现电势差,这一现象便是霍尔效应。这个电势差也被叫做霍尔电势差。 [编辑本段]霍尔效应的原理
导体中的电荷在电场作用下沿电流方向运动,由于存在垂直于电流方向的磁场,电荷受到洛伦兹力,产生偏转,偏转的方向垂直于电流方向和磁场方向,而且正电荷和负电荷偏转的方向相反,这样就产生了电势差。 [编辑本段]霍尔效应的发展
霍尔效应此后在测量、自动化、计算机和信息技术等领域得到了广泛的应用,比如测量磁场的高斯计。

在霍尔效应发现约100年后,德国物理学家克利青(Klaus von Klitzing, 1943-)等在研究极低温度和强磁场中的半导体时发现了量子霍耳效应,这是当代凝聚态物理学令人惊异的进展之一,克利青为此获得了1985年的诺贝尔物理学奖。

之后,美籍华裔物理学家崔琦(Daniel Chee Tsui,1939- )和美国物理学家劳克林(Robert B.Laughlin,1950-)、施特默(Horst L.St rmer,1949-)在更强磁场下研究量子霍尔效应时发现了分数量子霍尔效应,这个发现使人们对量子现象的认识更进一步,他们为此获得了1998年的诺贝尔物理学奖。

最近,复旦校友、斯坦福教授张首晟与母校合作开展了“量子自旋霍尔效应”的研究。“量子自旋霍尔效应”最先由张首晟教授预言,之后被实验证实。这一成果是美国《科学》杂志评出的2007年十大科学进展之一。如果这一效应在室温下工作,它可能导致新的低功率的“自旋电子学”计算设备的产生。

目前工业上应用的高精度的电压和电流型传感器有很多就是根据霍尔效应制成的,误差精度能达到0.1%以下

Ⅵ 量子霍尔效应为什么省电

量子霍尔效应省电的原因是量子反常霍尔效应。反常霍尔效应,与普通的霍尔效应在本质上完全不同,因为这里不存在外磁场对电子的洛伦兹力而产生的运动轨道偏转。反常霍尔电导则是由于材料本身的自发磁化而产生,是一类新的重要物理效应。在涂上能量涂层以后,可在1米范围的量子作用能量场内,使无序的运动电子变成有序的运动电子,达到以下效果:降低路损线损、降低谐波危害、提高整个输变电过程的有功功率和功率因数,从而达到节能省电、保护用电设备的功效。

Ⅶ 量子反常霍尔效应的名词解释

量子霍尔效应,于1980年被德国科学家发现,是整个凝聚态物理领域中最重要、最基本的量子效应之一。它的应用前景非常广泛。
我们使用计算机的时候,会遇到计算机发热、能量损耗、速度变慢等问题。这是因为常态下芯片中的电子运动没有特定的轨道、相互碰撞从而发生能量损耗。而量子霍尔效应则可以对电子的运动制定一个规则,让它们在各自的跑道上“一往无前”地前进,“这就好比一辆高级跑车,常态下是在拥挤的农贸市场上前进,而在量子霍尔效应下,则可以在‘各行其道、互不干扰’的高速路上前进。”
然而,量子霍尔效应的产生需要非常强的磁场,“相当于外加10个计算机大的磁铁,这不但体积庞大,而且价格昂贵,不适合个人电脑和便携式计算机。”而量子反常霍尔效应的美妙之处是不需要任何外加磁场,在零磁场中就可以实现量子霍尔态,更容易应用到人们日常所需的电子器件中。