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什么是量子霍尔效应?量子霍尔效应是量子力学版本的霍尔效应,需要在低温强磁场的极端条件下才可以被观察到,霍尔电阻与磁场不再呈现线性关系,而出现量子化平台。
霍尔效应在1879年被E.H.霍尔发现,它定义了磁场和感应电压之间的关系。当电流通过一个位于磁场中的导体的时候,磁场会对导体中的电子产生一个横向的作用力,从而在导体的两端产生电压差。
量子霍尔效应是在极低的温度下电子在磁场方面的物理学理论,对效果的观察清楚地证实了量子力学作为一个整体。
结果之精确,以至于电阻测量的标准使用了量子霍尔效应,这也支持了在超导体方面的应用。
为什么磁场能影响电子?在强磁场中运动的电子由于电磁感应和电动机所依靠的洛伦兹力而作圆周运动。在原子厚度二维的材料的量子平坦地带,这导致了奇怪的量子效应。
如整数和分数量子化霍尔效应,表明洛伦兹偏转电荷的数量不是任意的,而是在离散(量子化)步骤中增加。
量子霍尔效应有哪些应用?量子自旋霍尔效应
“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。
量子霍尔效应和反常量霍尔效应?一句话解释,量子反常霍尔效应,不需要磁场即可实现量子霍尔态,而量子霍尔效应需要非常强大的磁场效应
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