Холл эффекти менен кванттык Холл эффектинин негизги айырмасы Холл эффектиси негизинен жарым өткөргүчтөрдө, ал эми кванттык Холл эффектиси негизинен металлдарда болот.
Холл эффектиси өткөргүч материалды бойлой агып жаткан электр тогуна да перпендикуляр болгон электрдик потенциалдын пайда болушун жана магнит талаасы колдонулганда токко тик бурчта колдонулган тышкы магнит талаасын билдирет. Бул таасир 1879-жылы Эдвин Холл тарабынан байкалган. Кванттык Холл эффектиси кийинчерээк Холл эффектинин туундусу катары ачылган.
Hall Effect деген эмне?
Холл эффектиси электр тогуна жана колдонулган магнит талаасына туурасынан кеткен чыңалуу айырмасын өндүрүүнү билдирет. Бул жерде чыңалуу айырмасы электр өткөргүчтө пайда болот. Электр тогу бул электр өткөргүч тарабынан жасалат жана ага колдонулган магнит талаасы токко перпендикуляр. Бул эффектти 1879-жылы Эдвин Холл ачкан. Ал ошондой эле индукцияланган электр талаасынын токтун тыгыздыгы менен колдонулган магнит талаасынын көбөйтүндүсүнө катышы болгон Холл коэффициентин ойлоп тапкан. Бул коэффициенттин мааниси өткөргүч жасалган материалдын мүнөздөмөсү болуп саналат. Демек, бул коэффициенттин мааниси токту түзгөн заряд алып жүрүүчүнүн түрүнө, санына жана касиеттерине жараша болот.
Холл эффектиси өткөргүчтөгү токтун мүнөзүнөн улам пайда болот. Жалпысынан алганда, электр тогу электрондор, тешиктер, иондор же алардын үчөө тең сыяктуу көптөгөн кичинекей заряд алып жүрүүчүлөрдүн кыймылын камтыйт. Магниттик талаа болгондо, бул заряддар Лоренц күчү деп аталган күчкө дуушар болушат. Мындай магнит талаасы жок болгондо, заряддар аралашмалар менен кагылышуулардын ортосунда болжол менен түз сызык көрүү жолун ээрчишет.
Мындан тышкары, магнит талаасы перпендикуляр колдонулганда, кагылышуулардын ортосундагы заряддардын жолу ийри тенденцияга ээ болот; ошентип, кыймылдуу заряддар материалдын бир бетинде чогулуп, экинчи бетинде бирдей жана карама-каршы заряддар ачык калат. Бул процесс көрүү сызыгына да, колдонулган магнит талаасына да перпендикуляр болгон күчтөн келип чыккан Холл элементи боюнча заряддын тыгыздыгынын асимметриялык бөлүштүрүлүшүнө алып келет. Бул заряддардын бөлүнүшү электр талаасын түзөт. Бул Холл эффектиси деп аталат.
Кванттык Холл эффектиси деген эмне?
Quantum Hall эффектиси – төмөн температурага жана күчтүү магнит талаасына дуушар болгон 2D электрон системасында пайда болгон кванттык механикалык түшүнүк. Бул жерде, "Холл өткөргүчтүк" белгилүү бир деңгээлде квантталган маанилерди алуу үчүн кванттык Холл өтүүсүнө дуушар болот. Кванттык зал эффектинин математикалык туюнтмасы төмөнкүдөй:
Зал өткөргүчтүк=Iканал/VХолл=v.e2/h
Ichannel – каналдын ток, VHall – Холлдун чыңалуусу, e – элементардык заряд, h – Планктын туруктуулугу жана v бүтүн сан же бөлчөк маани болгон толтуруу фактору деп аталган префактор. Демек, биз кванттык холл эффектиси “v” бүтүн сан же бөлчөк болушуна жараша бөлчөк кванттык Холл эффектинин бүтүн саны экенин аныктай алабыз.
Бүтүн сандык кванттык Холл эффектинин спецификалык өзгөчөлүгү бар, башкача айтканда, электрондун тыгыздыгы өзгөрүп тургандыктан квантташтыруунун туруктуулугу. Бул жерде Ферми деңгээли таза спектрдик боштукта болгондо электрондун тыгыздыгы туруктуу бойдон калат; Ошентип, бул абал ферми деңгээли абалдардын чектүү тыгыздыгы менен энергия болгон абалга туура келет, бирок бул мамлекеттер локализацияланган. Бөлчөк кванттык Холл эффектин карап чыгууда, ал татаалыраак, анткени анын бар болушу негизинен электрон-электрондордун өз ара аракеттенүүсүнө көз каранды.
Холл эффекти менен кванттык холл эффектинин ортосунда кандай айырма бар?
Холл эффекти менен кванттык Холл эффектинин негизги айырмасы Холл эффектиси негизинен жарым өткөргүчтөрдө болот, ал эми кванттык Холл эффектиси негизинен металлдарда болот. Холл эффекти менен кванттык Холл эффектинин дагы бир маанилүү айырмасы, Холл эффектиси алсыз магнит талаасы жана орточо температура болгон жерде пайда болот, ал эми Quantum Hall эффекти күчтүү магниттик талааларды жана бир топ төмөн температураларды талап кылат.
Төмөндө инфографика Холл эффекти менен кванттык Холл эффектинин ортосундагы айырмачылыктарды жалпылайт.
Кыскача – Холл эффектиси менен кванттык холл эффектиси
Кванттык Холл эффектиси классикалык Холл эффектинен алынган. Холл эффекти менен кванттык Холл эффектинин негизги айырмасы Холл эффектиси негизинен жарым өткөргүчтөрдө болот, ал эми кванттык Холл эффектиси негизинен металлдарда болот.
