Pagrindinis Holo ir kvantinio Holo efekto skirtumas yra tas, kad Holo efektas daugiausia pasireiškia puslaidininkiuose, o kvantinis Holo efektas daugiausia pasireiškia metaluose.
Halės efektas reiškia elektrinio potencialo generavimą, statmeną elektros srovei, tekančiai išilgai laidžios medžiagos, ir išoriniam magnetiniam laukui, veikiančiam stačiu kampu srovei, veikiant magnetiniam laukui. Šį efektą 1879 m. pastebėjo Edvinas Holas. Kvantinis Holo efektas buvo atrastas vėliau, kaip Holo efekto darinys.
Kas yra Holo efektas?
Halės efektas reiškia įtampos skirtumo, kuris yra skersinis elektros srovei ir taikomam magnetiniam laukui, susidarymą. Čia įtampos skirtumas atsiranda per elektros laidininką. Elektros srovę sukuria šis elektros laidininkas, o jam veikiamas magnetinis laukas yra statmenas srovei. Šį efektą 1879 m. atrado Edvinas Holas. Jis taip pat išrado Holo koeficientą, kuris yra indukuoto elektrinio lauko santykis su srovės tankio ir taikomo magnetinio lauko sandauga. Šio koeficiento reikšmė yra medžiagos, iš kurios pagamintas laidininkas, charakteristika. Todėl šio koeficiento reikšmė priklauso nuo srovę sudarančio krūvininko tipo, skaičiaus ir savybių.
Halės efektas atsiranda dėl srovės pobūdžio laidininke. Paprastai elektros srove juda daug mažų krūvininkų, tokių kaip elektronai, skylės, jonai arba visi trys. Kai yra magnetinis laukas, šie krūviai dažniausiai patiria jėgą, vadinamą Lorenco jėga. Kai tokio magnetinio lauko nėra, tarp susidūrimų su priemaišomis krūviai eina maždaug tiesia linija.
Be to, kai magnetinis laukas veikia statmenai, krūvių kelias tarp susidūrimų linkęs kreivai; taigi judantys krūviai kaupiasi vienoje medžiagos pusėje, o kitoje pusėje lieka atviri vienodi ir priešingi krūviai. Šis procesas lemia asimetrinį krūvio tankio pasiskirstymą per Holo elementą, atsirandantį dėl jėgos, kuri yra statmena tiek regėjimo linijai, tiek taikomam magnetiniam laukui. Šių krūvių atskyrimas sukuria elektrinį lauką. Tai vadinama Hall efektu.
Kas yra Quantum Hall efektas?
Kvantinės Holo efektas yra kvantinė mechaninė koncepcija, atsirandanti 2D elektronų sistemoje, kuri yra veikiama žemos temperatūros ir stipraus magnetinio lauko. Čia „Hall laidumas“patiria kvantinius Holo perėjimus, kad tam tikrame lygyje įgautų kvantuotas vertes. Matematinė kvantinės salės efekto išraiška yra tokia:
Salės laidumas=Ikanalas/VHall=v.e2/h
Ichannel yra kanalo srovė, VHall yra Holo įtampa, e yra elementarus krūvis, h yra Planko konstanta ir v yra išankstinis veiksnys, vadinamas užpildymo koeficientu, kuris yra sveikasis skaičius arba trupmeninė reikšmė. Todėl galime nustatyti, kad kvantinis Holo efektas yra sveikasis trupmeninio kvantinio Holo efekto skaičius, priklausomai nuo to, ar „v“yra atitinkamai sveikas skaičius ar trupmena.
Sveikasis kvantinis Holo efektas turi specifinę savybę, ty kvantavimo išlikimą kintant elektronų tankiui. Čia elektronų tankis išlieka pastovus, kai Fermio lygis yra švariame spektriniame tarpe; taigi, ši situacija atitinka situaciją, kai fermio lygis yra energija su baigtiniu būsenų tankiu, nors šios būsenos yra lokalizuotos. Kalbant apie trupmeninį kvantinį Holo efektą, jis yra sudėtingesnis, nes jo egzistavimas iš esmės priklauso nuo elektronų ir elektronų sąveikos.
Kuo skiriasi Hall efektas ir kvantinės salės efektas?
Pagrindinis Holo ir kvantinio Holo efekto skirtumas yra tas, kad Holo efektas daugiausia pasireiškia puslaidininkiuose, o kvantinis Holo efektas daugiausia pasireiškia metaluose. Kitas svarbus skirtumas tarp Holo efekto ir kvantinio Holo efekto yra tas, kad Holo efektas atsiranda ten, kur yra silpnas magnetinis laukas ir vidutinė temperatūra, o kvantiniam Holo efektui reikia stipresnių magnetinių laukų ir daug žemesnės temperatūros.
Toliau infografijoje apibendrinami Holo efekto ir kvantinio Holo efekto skirtumai.
Santrauka – Holo efektas prieš kvantinį Holo efektą
Kvantinis Holo efektas gaunamas iš klasikinio Holo efekto. Pagrindinis skirtumas tarp Holo ir kvantinio Holo efekto yra tas, kad Holo efektas daugiausia pasireiškia puslaidininkiuose, o kvantinis Holo efektas daugiausia pasireiškia metaluose.
