אפקט הול הקוונטי
ויקיפדיה האנציקלופדיה encyclopedia
בפיזיקה אפקט הול הקוונטי הוא הגרסה הקוונטית לאפקט הול הקלאסי. באפקט הול הקוונטי אפשר לראות מדרגות בדידות בהתנגדות הול כפונקציה של השדה המגנטי, כלומר קיימים ערכי שדה מגנטי שעבורם התנגדות הול עולה בחדות, בעוד שבין הערכים הללו ערך התנגדות הול נשאר קבוע. ההתנגדות הארכית (האוהמית) של הדגם שווה לאפס כפונקציה של השדה המגנטי, פרט לאזורים שבהם התנגדות הול משתנה וזאת בניגוד למה שחזה דרודה, ציפינו שהמוליכות וההתנגדות יתנהגו בצורה ליניארית לגמרי.
זרם העובר דרך גז אלקטרונים דו־ממדי בנוכחות שדה מגנטי חזק הניצב למישור הגז גורם ליצירת מתח בכיוון המאונך לכיוון הזרם. בטמפרטורות נמוכות, מתרחש מעבר פאזה קוונטי שבו מוליכות הול, המוגדרת בנוסחה:
(כאשר הוא הזרם החשמלי בדגם, הוא מתח הול, e הוא מטען האלקטרון ו-h הוא קבוע פלאנק), מקבלת ערכים בדידים. מקדם המילוי יכול להיות מספר שלם או שבר (1/3, 2/5, 3/7, 2/3, 3/5, 1/5, 2/9, 3/13, 5/2...), באופן כללי p/(2p+1) כאשר p שלם חיובי. היחס מייצג את היחס בין מספר האלקטרונים למספר קוונטות השטף המגנטי במערכת. האפקט נקרא אפקט הול הקוונטי השלם או השברי לפי הערך אותו מקבל מקדם המילוי.
התופעה נצפית בהתקני מוליכים למחצה שבהם האלקטרונים מתנהגים בקירוב טוב כמו גז אלקטרונים דו־ממדי שמאפשר את התרחשות התופעה.
לאחרונה חוקרים גילו כי ניתן לראות את אפקט הול הקוונטי וגם אפקט הול הקוונטי השברי גם ללא שדה מגנטי חיצוני כלל אלא רק כתוצאה מפאזת ברי. זו תגלית מעניינת שנחקרת גם בעת הזו.