整數量子霍爾效應

整數量子霍爾效應是二維電子氣系統在強磁場(約18萬高斯)和低溫（約1.5K）條件下的霍爾效應表現出明顯的量子化性質。

基本介紹

• 中文名：整數量子霍爾效應
• 外文名：integer quantum Hall effect
• 發現時間：1980年
• 發現人：馮·克利青等人
• 性質：霍爾電阻與整數i相聯繫的量子化

發現者

1980年馮克利青（VonKlitzing）等人首先觀測到了量子化霍爾效應。他們測量了SiMOSFET反型層中二維電子氣系統中的電子在15T強磁場和低於液He溫度下的霍爾電壓VH，沿電流方向的電勢差VP與柵壓VG的關係。當磁場垂直於反型層，磁感應強度B與沿反型層流動的電流強度I保持不變時，改變柵壓VG，可改變反型層中載流子密度ns。在正常的霍爾效應中應有VH∝1/VG（如果ns∝VG），但在強磁和低溫下，某些VG間隔內，VH曲線出現平台，對應於平台時的VP最小趨近於零，由此得到的霍爾電阻ρXY=-VH/I是量子化的，其值為

`\rho_{XY}=\frac{h}{iq^2},i=1,2,3,\ldots`

它只與物理常數h（普朗克常數）和q有關。霍爾電阻與整數i相聯繫的量子化性質稱整數量子霍爾效應。在1K以下，實驗還進一步觀察到i為分數的霍爾平台，即分數量子化霍爾效應。在調製摻雜的GaAs-GaAlAs等異質結構中也能觀測到量子化霍爾效應。