量子霍尔效应的意义,量子自旋霍尔效应的作用?

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量子自旋霍尔效应的作用?

“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。

如何理解量子霍尔效应?

如何理解量子霍尔效应,就得先理解霍尔效应,一起来看看吧!

霍尔效应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。

霍尔效应的原理就是: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垂直于电子运动方向上的的作用力,从而在垂直于导体与磁感线的两个方向上产生电势差。

霍尔效应从本质上讲是运动的带电粒子在磁场中受洛仑兹力作用引起的偏转。当带电粒子(电子或空穴)被约束在固体材料中,这种偏转就导致在垂直电流和磁场的方向上产生正负电荷的聚积,从而形成附加的横向电场。在电场强度与洛伦兹力产生平衡之后,不再聚集,此时电场将会使后来的电子和空穴受到电场力的作用而平衡掉磁场对其产生的洛伦兹力,使得后来的电子和空穴能顺利通过不会偏移,这个现象称为霍尔效应,而产生的内建电压称为霍尔电压。

量子霍尔效应(Quantum Hall effect),是霍尔效应的量子力学版本。一般看作是整数量子霍尔效应和分数量子霍尔效应的统称。

整数量子霍尔效应由马普所的德国物理学家冯·克利青发现。他因此获得1985年诺贝尔物理学奖。分数量子霍尔效应由崔琦、霍斯特·施特默和亚瑟·戈萨德发现,前两者因此与罗伯特·劳夫林分享1998年诺贝尔物理学奖。

为什么霍尔效应的研究可以获得诺贝尔物理学奖?

每年的10月份是诺贝尔奖的开奖月,今年会有诺贝尔奖花落中国吗?可能性不是很大。不过中国已经出现了有可能在未来拿到诺贝尔奖的成果,清华大学薛其坤发现的量子反常霍尔效应就是其中一例。

你用的手机、笔记本中有很多半导体元件,对半导体的研究可谓是引发了当今的信息革命。半导体按载流子是空穴还是电子的不同可分为P型半导体和N型半导体,若是问怎样知道一个半导体是P型半导体还是N型半导体?用霍尔效应就可以。

霍尔效应是美国物理学家霍尔于1879年在他读研究生期间发现的。半导体中通有电流时,在与电流相垂直的方向上加上磁场,半导体中载流子就会在洛伦兹力的作用下发生偏转,于是在半导体的两侧产生电势差。由于电子和空穴的电性不同,它们在洛伦兹力作用下的偏转就会使得半导体两侧的电势差有正有负,这样就区分了P型半导体和N型半导体。

霍尔在后来的进一步研究中还发现,有些材料在通有电流时即使不加磁场也会在两侧出现电势差,这是由材料本身的自发磁化引起的。这种现象叫做反常霍尔效应。

霍尔在1938年去世,当时电子产业还没有发展起来,霍尔没有拿到诺贝尔奖。霍尔没有想到的是,在他之后霍尔效应不仅在技术领域有了大范围的应用,也引出了多个诺贝尔物理学奖。

到此,以上就是小编对于量子霍尔效应的贡献的问题就介绍到这了,希望介绍量子霍尔效应的贡献的3点解答对大家有用。

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