Efecte Hall quàntic
From Wikipedia, the free encyclopedia
L’efecte Hall quàntic (o efecte Hall quàntic enter) és una versió quantificada de l’efecte Hall que s'observa en sistemes electrònics bidimensionals sotmesos a baixes temperatures i camps magnètics forts, en els quals la resistència Hall Rxy presenta passos que prenen el valors quantificats
on e és la càrrega elemental i h la constant de Planck. L'efecte Hall quàntum es refereix a la part entera o fraccionària de l'efecte Hall quàntic. El factor conegut com el factor d'ompliment, pot prendre valors enters (
) o fraccionaris (
) i d'aquesta forma es parla de l'efecte Hall quàntic enter o fraccionari.
La característica sorprenent de l'efecte Hall quàntic enter és la persistència de la quantificació (és a dir, l'altiplà de Hall) a mesura que varia la densitat d'electrons. Com que la densitat electrònica es manté constant quan el nivell de Fermi es troba en un buit espectral net, aquesta situació correspon a una en què el nivell de Fermi és una energia amb una densitat finita d'estats, tot i que aquests estats estan localitzats.[1]
L’efecte Hall quàntic fraccionari és més complicat i encara es considera un problema de recerca obert.[2] La seva existència es basa fonamentalment en les interaccions electró-electró. El 1988, es va proposar que hi havia un efecte Hall quàntic sense nivells de Landau. Aquest efecte Hall quàntic s'anomena efecte Hall anòmal quàntic (QAH). També hi ha un nou concepte de l’efecte Hall d'espín quàntic que és un anàleg de l'efecte Hall quàntic, on els corrents d'espín flueixen en lloc de corrents de càrrega.[3]
La quantificació de la conductància Hall té la important propietat de ser extremadament precisa. Els mesuraments de la conductància Hall s'ha trobat que se situen com múltiples enters o fraccions d’e²/h de gairebé una part per mil milions. Aquest fenomen rep el nom de "quantització exacta", que va ser descoberta per Klaus von Klitzing, i permet una nova definició estàndard de la resistència elèctrica basada en la resistència quàntica.[4] Des de 1990, un valor convencional fix de RK-90 es fa servir, a tot el món, en el calibratge de les resistències elèctriques.[5] L'efecte Hall quàntum també permet una determinació extremadament precisa de la constant d'estructura fina una quantitat d'importància fonamental en l'electrodinàmica quàntica.