Galvenā atšķirība starp Hola efektu un kvantu Hola efektu ir tāda, ka Hola efekts galvenokārt rodas uz pusvadītājiem, savukārt kvantu Hola efekts galvenokārt notiek metālos.
Hall efekts attiecas uz elektriskā potenciāla ģenerēšanu, kas ir perpendikulāra gan elektriskajai strāvai, kas plūst gar vadošu materiālu, gan ārējam magnētiskajam laukam, kas tiek pielietots taisnā leņķī pret strāvu, iedarbinot magnētisko lauku. Šo efektu 1879. gadā novēroja Edvīns Hols. Kvantu Hola efekts tika atklāts vēlāk kā Hola efekta atvasinājums.
Kas ir Hallas efekts?
Hall efekts attiecas uz sprieguma starpības veidošanos, kas ir šķērsvirziena elektriskajai strāvai un pielietotajam magnētiskajam laukam. Šeit sprieguma starpība rodas pāri elektriskajam vadītājam. Elektrisko strāvu veido šis elektriskais vadītājs, un tam pieliktais magnētiskais lauks ir perpendikulārs strāvai. Šo efektu 1879. gadā atklāja Edvīns Hols. Viņš arī izgudroja Hola koeficientu, kas ir inducētā elektriskā lauka attiecība pret strāvas blīvuma un pielietotā magnētiskā lauka reizinājumu. Šī koeficienta vērtība ir materiāla, no kura izgatavots vadītājs, īpašība. Tāpēc šī koeficienta vērtība ir atkarīga no lādiņa nesēja veida, skaita un īpašībām, kas veido strāvu.
Hall efekts rodas vadītājā esošās strāvas rakstura dēļ. Parasti elektriskā strāva satur daudzu mazu lādiņu nesēju, piemēram, elektronu, caurumu, jonu vai visu trīs no tiem, kustību. Ja ir magnētiskais lauks, šie lādiņi mēdz piedzīvot spēku, ko sauc par Lorenca spēku. Ja šāda magnētiskā lauka nav, lādiņi mēdz sekot aptuveni taisnai redzamības līnijai starp sadursmēm ar piemaisījumiem.
Turklāt, ja magnētiskais lauks tiek pielietots perpendikulāri, lādiņu ceļš starp sadursmēm mēdz izliekties; tādējādi kustīgie lādiņi uzkrājas vienā materiāla virspusē, atstājot vienādus un pretējus lādiņus atklātus otrā pusē. Šis process rada asimetrisku lādiņa blīvuma sadalījumu pa Hall elementu, kas rodas no spēka, kas ir perpendikulārs gan redzes ceļa līnijai, gan pielietotajam magnētiskajam laukam. Šo lādiņu atdalīšana rada elektrisko lauku. To sauc par Hallas efektu.
Kas ir Quantum Hall efekts?
Kvantu Hola efekts ir kvantu mehāniskā koncepcija, kas rodas 2D elektronu sistēmā, kas ir pakļauta zemai temperatūrai un spēcīgam magnētiskajam laukam. Šeit “Hall vadītspēja” tiek pakļauta kvantu Hola pārejām, lai noteiktā līmenī iegūtu kvantētās vērtības. Kvantu zāles efekta matemātiskā izteiksme ir šāda:
Zāles vadītspēja=Ikanāls/VZāle=v.e2/h
Ikanāls ir kanāla strāva, VHall ir Hola spriegums, e ir elementārais lādiņš, h ir Planka konstante un v ir prefaktors, ko sauc par aizpildīšanas koeficientu, kas ir vai nu vesela skaitļa vērtība, vai daļēja vērtība. Tāpēc mēs varam noteikt, ka kvantu halles efekts ir daļēja kvantu Hola efekta vesels skaitlis atkarībā no tā, vai “v” ir attiecīgi vesels skaitlis vai daļa.
Vesela skaitļa kvantu Hola efektam ir īpaša iezīme, tas ir, kvantēšanas noturība, mainoties elektronu blīvumam. Šeit elektronu blīvums paliek nemainīgs, kad Fermi līmenis ir tīrā spektrālā spraugā; tādējādi šī situācija atbilst situācijai, kurā fermi līmenis ir enerģija ar ierobežotu stāvokļu blīvumu, lai gan šie stāvokļi ir lokalizēti. Aplūkojot frakcionēto kvantu Hola efektu, tas ir sarežģītāks, jo tā pastāvēšana pamatā ir atkarīga no elektronu un elektronu mijiedarbības.
Kāda ir atšķirība starp Holas efektu un kvantu zāles efektu?
Galvenā atšķirība starp Hola efektu un kvantu Hola efektu ir tāda, ka Hola efekts galvenokārt rodas uz pusvadītājiem, bet kvantu Hola efekts galvenokārt notiek metālos. Vēl viena svarīga atšķirība starp Hola efektu un kvantu Hola efektu ir tāda, ka Hola efekts rodas, ja ir vājš magnētiskais lauks un vidēja temperatūra, savukārt kvantu Hola efektam ir nepieciešami spēcīgāki magnētiskie lauki un daudz zemāka temperatūra.
Zemāk infografikā ir apkopotas atšķirības starp Hola efektu un kvantu Hola efektu.
Kopsavilkums - Hola efekts pret kvantu Hola efektu
Kvantu Hola efekts ir atvasināts no klasiskā Hola efekta. Galvenā atšķirība starp Hola efektu un kvantu Hola efektu ir tāda, ka Hola efekts galvenokārt rodas uz pusvadītājiem, savukārt kvantu Hola efekts galvenokārt notiek metālos.
