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什么是量子霍尔效应|

量子反常霍尔效应,什么是量子反常霍尔效应

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。

什么是量子霍尔效应|

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。

什么是量子霍尔效应

什么是量子霍尔效应?

量子霍尔效应,指的就是量子力学版本的霍尔效应,霍尔效应呢是一种电磁效应,于1879年,美国物理学家霍尔所发现的,霍尔效应定义了磁场和电压的关系,这个效应早在很多年前就已经被人们所知晓并且理解,现今霍尔效应广泛适用于电磁学领域,霍尔效应传感器应用于电力系统中。

霍尔效应是在研究金属的导电机制时被发现的,当电流垂直在外磁场并通过半导体时,这时载流子便会发生偏转,电流和磁场的方向会产生附加的电场,最后半导体的两端就会产生电势差,这一现象就是霍尔效应,霍尔效应应该用左手来判断。

量子霍尔效应被看做是整数量子霍尔效应和分数量子霍尔效应的统称,整数量子霍尔效应的发明人是冯克利青等人,需要在强磁场和低温的二维电子气体中才有明显的量子化性质。而分数量子霍尔效应是由崔琦等人所发现的,需要在迁移率较高的二维电子气体中才能被观测到。

直到2004年,英国物理学家安德烈海姆和康斯坦丁诺沃肖洛夫,在实验室里面成功的从石墨中分离出了石墨烯,进而在室温下观测到了量子霍尔效应。

量子霍尔效应存在的条件,需要在低温以及很强的磁场条件下才可以被观测到,量子霍尔效应是20世纪以来物理领域最为重要的科学发现之一,自从量子霍尔效应被科学家们发现的一百多年里面,科学家们对其研究只局限于二维体系中,从来都没有超出该领域的发现,三维量子霍尔效应的观测实在是太让人惊奇了。

三维量子霍尔效应

据有关消息称,2018年12月18日,复旦大学物理学系修发贤课题组的最新研究成果表明,在三维空间竟然发现了量子霍尔效应,这是中国科学家首次发现到的。根据以往的科学实验表明,量子霍尔效应只可能在二维空间或者准二维体系中发生。

三维量子霍尔效应发现的重要意义

研究成果《砷化镉中基于外尔轨道的量子霍尔效应》,在三维空间观测到三维量子霍尔效应,这一发现是证实新型三维量子霍尔效应的直接证据,是人类科学从二维能够迈到三维的最为关键的一步。有许多网友听到这一消息十分兴奋,纷纷评论:不明觉厉,厉害了,我的国!

三维量子霍尔效应推动了科学领域的发现,增强了科学家们的信心和动力,代表着科学领域又向前走了一大步。另外,量子霍尔效应的研究,对于研制出低能耗的电子器件也有很大帮助。

什么是霍尔效应不等位电压

在额定控制电流下,不加磁场时霍尔输出电极间的空载霍尔电势称为不等位电压。

霍尔效应是电磁效应的一种,这一现象是美国物理学家霍尔于1879年在研究金属的导电机制时发现的。当电流垂直于外磁场通过半导体时,载流子发生偏转,垂直于电流和磁场的方向会产生一附加电场,从而在半导体的两端产生电势差,这一现象就是霍尔效应,这个电势差也被称为霍尔电势差。霍尔效应使用左手定则判断。


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