《量子反常霍耳效應》由會員分享，可在線閱讀，更多相關《量子反?；舳?4頁典藏版）》請在讀根文庫上搜索。
1、量子反?；舳猄tillrundeep.流靜水深,人凈心深Wherethereislife,thereishope。有生命必有希望（一）霍耳效應1897年德國科學家霍耳發覺，當電壓通過在磁場中的導體板時，如圖導體板外側a、b上形成電勢差UH，這就是所謂的霍耳效應，該電勢差稱作霍耳電流。借助洛侖茲力與電場力平衡quB=qUH/l而I=ldnqu或u=I/ldqn因而UH=BI/nqd=1/nqBI/d=kBI/d其中n為單位容積內的自旋數k稱為霍耳系數，與n成正比金屬的k很?。ㄒ騨很大）半導體的k大好多（因
2、n較?。?，半導體材料制成的霍耳片可作各類檢測，如B，T，V等（二）量子霍耳效應20世紀70年代以來，半導體技術發展很快，半導體化學學中盛行一個嶄新的領域-二維電子系統。特征：在薄層內的電子被限制在很窄的勢阱中，因而在與表面垂直方向上，產生一系列的基態，運動狀態是量子化的，而在與表面平行方向上的電子運動是完全自由的?；舳鷥茸柙诎雽w中常把霍耳電流與垂直于霍耳電場方向的電壓之比稱為該樣品的霍耳內阻RH，即RH=UH/I=1/nqB/d=B/nsq其中ns=nd為自旋的面密度1980年美國維爾茲堡學院的年輕數學學家克里青在高溫（約幾K）、強磁場（約1
3、T-10T）下研究二維電子系統的霍耳效應時，發覺霍內阻并不象以上精典公式強調的與磁場B成線性壇長，而是有規律地成臺階形上升，臺階的高度為一個數學常數h/e2乘以整數i，即RH=B/nse=h/ie2i=1，2，3式中h為普朗克常數，e為電子電荷RH與樣品的種類、結構、尺寸都無關這一現象稱量子霍耳效應。內阻單位的新基準國際計量委員會下屬熱學咨詢委員會（CCE）決定：從1990年起國際中將以量子霍耳效應所得的量子霍耳內阻h/e2來代表歐姆的國家參考基準，其值為95812.807。*算一算h/e2的單位是不是阻值的單位歐姆h/e2=Js
4、/C2=V/A=分數量子霍耳效應1982年日本貝爾實驗室的美藉日裔科學家崔琦等人在研究級高溫（約0.1K）、超強磁場（小于10T）下的二維電子系統的霍耳效應時又發覺量子霍耳內阻的量子數還可取分母為質數的分數，即i=1/3，2/3，2/5，3/5反常霍爾效應，4/5這些量子現象稱為分數量子霍耳效應，而把以上取整數的稱為整數量子霍耳效應。分數量子霍耳效應是一種全新的量子現象，他的理論解釋造成了人們對宏觀量子現象的一大突破。量子霍耳效應的相關研究已三獲諾貝爾化學獎1985年美國克里青整數量子霍耳效應1998年英國崔琦、施特默、勞克林分數量子霍耳效應2010年
5、英國安德烈海姆、康斯坦丁諾沃肖洛夫2005年發覺石墨烯中的半整數目子霍耳效應（三）量子反?；舳阼F磁性材料中，無需外加電場也會形成霍耳效應-1880年霍耳的又一個發覺，這一現象稱為反?；舳?。1988年有人現出可能存在不須要外加磁場的量子霍耳效應-量子反?；舳５S多年過去了這方面的研究，仍然沒有取得突破，進展甚少。中國科學家的重大突破2010年，我國理論化學學家方忠、載希等與拓撲絕緣體開拓者張首晟合作，提出了磁性參雜的三維拓撲絕緣體可能是實現量子反常霍耳效應的最佳體系。2012年10月，中科院教授、清華學院化學系院長薛其坤為首的團隊，總算成功觀測到了量子反?；舳?。她們經過四年的努力，生長檢測了1000多個樣品，借助分子束外延方式，生長出了高質量的Cr參雜（Bi，Sb）的拓撲絕緣體薄膜，此材料在零磁場中的反常霍耳內阻達到了量子霍耳內阻的特點值h/e2（25800）反?；魻栃?/strong>，總算在實驗上觀測到了這一非常的量子現象。印度科學刊物2013年3月14日在線發表了這一研究成果。量子反?；魻栃?/strong>示意圖評價“這個研究成果是從中國實驗室里，第一次發表下來的諾貝爾化學獎級的論文，這不僅是復旦學院，中科院的喜事，也是整個國家發展中的喜事?！?諾貝爾化學獎得主、清華學院高等研究院名譽教授楊振寧感謝！
