当前位置:文档之家› 什么是量子霍尔效应-

什么是量子霍尔效应-

什么是量子霍尔效应?
2018年12月17日复旦大学物理学系修发贤课题组在《自然》杂志上刊发了他们的研究成果:在拓扑半金属砷化铬纳米片中观测到由外尔轨道形成的新型三维量子霍尔效应。

该项研究成果我国科学家首次在三维空间中发现量子的霍尔效应。

什么是霍尔效应
在中学物理课本我们都学过霍尔效应,它实际上一种电磁效应的。

我们给一块半导体通电,在导体外面外加一个与电流方面垂直的磁场,磁场会使半导体中的电子与空穴(可以视为正电荷)受到不同方向的洛伦兹力而在不同方面上聚集,聚集起来的电子和空穴之间会产生电场,此时在半导体两侧产生了垂直于磁场和电流方向的电压,而且在此电压生成的电场力和磁场的洛伦兹力平衡以后,后来的电子和空穴就不在聚集,顺利通过不发生偏移。

这种现象是由美国物理学家霍尔于1879年研究金属导电机制的时候发现的,所以命名为“霍尔效应”,且在实际生活中产生了广泛的应用,根据霍尔效应做成的霍尔器件,就是以磁场为工作媒介,将物体的运动参数转变为数字电压的形式输出,使之具备传感和开关功能。

如:汽车的点火系统,设计人员将霍尔传感器放在分电器内取代机械断电器,用作机械断电器,用作点火脉冲发生器。

这种霍尔点火发生器随着转速变化的磁场在带电半导体内产生脉冲电压,控制电控单元的初级电流。

相对于机械断电器而言,霍尔式点火脉冲发生器无磨损免维护,能够适应恶劣的环境,同时能够精确的控制点火,具有明显的优势。

什么是量子霍尔效应(二维)
我们上面所说的霍尔效应是在三维的导体中实现的,其中的电子可以在导体中自由运动。

现在科学家通过某些手段将电子限制在一个二维平面内,之后添加一个垂直于该平面的磁场,同时沿着二维电子平面一个方向通以电流,此时在二维平面的另一个方向上测量到电压。

这种现象称为量子霍尔效应,属于量子力学版的霍尔效应。

该现象是由德国物理学家冯•克利青发现,并因此获得1985年的诺贝尔物理学奖。

但是为。

相关主题