量子霍尔效应

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量子霍尔效应

由式(11- 64b)可得

这一比值具有电阻的量纲,因而被定义为霍尔电阻RH.此式表明, 尔电阻应正比磁场B. 1980年,在研究半导体在极低温度下和强磁 中的霍尔效应时,德国物理学家克里青(Klaus vonKlitzing)发现 霍尔电阻和磁场的关系并不是线性的,而是有一系列台阶式的改变, 如图11- 51所示(该图数据是在1. 39 K的温度下取得的,电流保持 25. 52 FiA不变).这一效应叫量子霍尔效应,克里青因此获得 1985年诺贝尔物理学.

量子霍尔效应只能用量子理论解释,该理论指出



11-51址子犠尔效应

式申岛叫做克里青常氐它和基本常用h和(•有关,即

R, = g = 25 813<0>.

(11-66)

由于Rk的测定值可以准确到10-io,所以量子霍尔效应被用来 定义电阻的标准,从1990年开始,“欧姆”就根据霍尔电阻精确地等 25


812. 80 n来定义了.

克里青当时的测量结果显示,式(11-65)中的N为整数,其后 美籍华裔物理学家崔琦(D. C. Tsui, 19 39-)和施特默(H. L. Stomer, 19 49-)等人研究量子霍尔效应时,发现在更强的磁场(20甚至 30 T)下,式(11- 65)中的”可以是分数,如1/3, 1/5, 1/2, 1/4 等,这种现象叫分数量子霍尔效应,这一发现和理论研究使人们对宏 观量子现象的认识更深入了一步.崔琦、施特默和劳克林(R_ Laughlin, 1950-)等人也因此而获得了 1998年诺贝尔物理学.


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