ჰოლის ეფექტსა და კვანტურ ჰოლის ეფექტს შორის მთავარი განსხვავება ისაა, რომ ჰოლის ეფექტი ძირითადად გვხვდება ნახევარგამტარებზე, ხოლო კვანტური ჰოლის ეფექტი ძირითადად მეტალებში.
ჰოლის ეფექტი ეხება ელექტრული პოტენციალის წარმოქმნას პერპენდიკულარული როგორც ელექტრული დენის მიმართ, რომელიც მიედინება გამტარ მასალის გასწვრივ, ასევე გარე მაგნიტური ველის მიმართ, რომელიც გამოიყენება დენის მიმართ სწორი კუთხით, მაგნიტური ველის გამოყენებისას. ეს ეფექტი 1879 წელს შენიშნა ედვინ ჰოლმა. ჰოლის კვანტური ეფექტი მოგვიანებით აღმოაჩინეს, როგორც ჰოლის ეფექტის წარმოშობა.
რა არის ჰოლის ეფექტი?
ჰოლის ეფექტი ეხება ძაბვის სხვაობის წარმოქმნას, რომელიც განივია ელექტრო დენისა და გამოყენებული მაგნიტური ველის მიმართ. აქ ძაბვის სხვაობა წარმოიქმნება ელექტრო გამტარზე. ელექტრული დენი წარმოიქმნება ამ ელექტრული გამტარის მიერ და მასზე გამოყენებული მაგნიტური ველი დენის პერპენდიკულარულია. ეს ეფექტი აღმოაჩინა ედვინ ჰოლმა 1879 წელს. მან ასევე გამოიგონა ჰოლის კოეფიციენტი, რომელიც არის ინდუცირებული ელექტრული ველის თანაფარდობა დენის სიმკვრივისა და გამოყენებული მაგნიტური ველის ნამრავლთან. ამ კოეფიციენტის მნიშვნელობა არის დამახასიათებელი მასალა, საიდანაც მზადდება დირიჟორი. მაშასადამე, ამ კოეფიციენტის მნიშვნელობა დამოკიდებულია მუხტის მატარებლის ტიპზე, რაოდენობასა და თვისებებზე, რომელიც წარმოადგენს დენს.
ჰოლის ეფექტი წარმოიქმნება გამტარში დენის ბუნების გამო. ზოგადად, ელექტრული დენი შეიცავს მრავალი მცირე მუხტის მატარებლის მოძრაობას, როგორიცაა ელექტრონები, ხვრელები, იონები ან სამივე მათგანი. როდესაც არსებობს მაგნიტური ველი, ეს მუხტები განიცდიან ძალას, რომელსაც ეწოდება ლორენცის ძალა. როდესაც ასეთი მაგნიტური ველი არ არის, მუხტები მიდრეკილნი არიან მიჰყვნენ დაახლოებით მხედველობის სწორ გზას მინარევებისაგან შეჯახებას შორის.
უფრო მეტიც, როდესაც მაგნიტური ველი გამოიყენება პერპენდიკულარულად, შეჯახებებს შორის მუხტების გზა მრუდისკენ მიდის; ამგვარად, მოძრავი მუხტები გროვდება მასალის ერთ მხარეს, ტოვებს თანაბარ და საპირისპირო მუხტებს მეორე მხარეს. ეს პროცესი იწვევს მუხტის სიმკვრივის ასიმეტრიულ განაწილებას ჰოლის ელემენტზე, რომელიც წარმოიქმნება ძალისგან, რომელიც პერპენდიკულარულია როგორც მხედველობის ხაზის, ასევე გამოყენებული მაგნიტური ველის მიმართ. ამ მუხტების გამოყოფა ქმნის ელექტრულ ველს. ამას ჰოლის ეფექტი ჰქვია.
რა არის კვანტური ჰოლის ეფექტი?
კვანტური ჰოლის ეფექტი არის კვანტური მექანიკური კონცეფცია, რომელიც გვხვდება 2D ელექტრონულ სისტემაში, რომელიც ექვემდებარება დაბალ ტემპერატურას და ძლიერ მაგნიტურ ველს. აქ „დარბაზის გამტარობა“გადის კვანტურ ჰოლ გადასვლებს, რათა მიიღოს კვანტური მნიშვნელობები გარკვეულ დონეზე. კვანტური ჰოლის ეფექტის მათემატიკური გამოხატულება შემდეგია:
დარბაზის გამტარობა=Iარხი/Vდარბაზი=v.e2/სთ
Iარხი არის არხის დენი, VHall არის ჰოლის ძაბვა, e არის ელემენტარული მუხტი, h არის პლანკის მუდმივი და v არის პრეფაქტორი, რომელსაც ეწოდება შევსების ფაქტორი, რომელიც არის მთელი რიცხვი ან წილადი მნიშვნელობა. მაშასადამე, ჩვენ შეგვიძლია დავადგინოთ, რომ კვანტური ჰოლის ეფექტი არის წილადი კვანტური ჰოლის ეფექტის მთელი რიცხვი იმისდა მიხედვით, არის თუ არა „v“მთელი რიცხვი თუ წილადი, შესაბამისად.
მთლიანი კვანტური ჰოლის ეფექტს აქვს სპეციფიკური თვისება, ანუ კვანტიზაციის მდგრადობა ელექტრონის სიმკვრივის ცვალებადობით.აქ ელექტრონის სიმკვრივე რჩება მუდმივი, როდესაც ფერმის დონე სუფთა სპექტრულ უფსკრულიშია; ამრიგად, ეს მდგომარეობა შეესაბამება სიტუაციას, სადაც ფერმის დონე არის ენერგია მდგომარეობების სასრული სიმკვრივით, თუმცა ეს მდგომარეობები ლოკალიზებულია. ფრაქციული კვანტური ჰოლის ეფექტის განხილვისას ის უფრო რთულია, რადგან მისი არსებობა ფუნდამენტურად ეყრდნობა ელექტრონ-ელექტრონის ურთიერთქმედებას.
რა განსხვავებაა ჰოლის ეფექტსა და კვანტურ ჰოლის ეფექტს შორის?
ჰოლის ეფექტსა და კვანტურ ჰოლის ეფექტს შორის მთავარი განსხვავება ისაა, რომ ჰოლის ეფექტი ძირითადად გვხვდება ნახევარგამტარებზე, ხოლო კვანტური ჰოლის ეფექტი ძირითადად მეტალებში ხდება. კიდევ ერთი მნიშვნელოვანი განსხვავება ჰოლის ეფექტსა და კვანტურ ჰოლის ეფექტს შორის არის ის, რომ ჰოლის ეფექტი ხდება იქ, სადაც არის სუსტი მაგნიტური ველი და საშუალო ტემპერატურა, ხოლო კვანტური ჰოლის ეფექტი მოითხოვს უფრო ძლიერ მაგნიტურ ველებს და გაცილებით დაბალ ტემპერატურას.
ქვემოთ ინფოგრაფიკა აჯამებს განსხვავებებს ჰოლის ეფექტსა და კვანტურ ჰოლის ეფექტს შორის.
შეჯამება – Hall Effect vs Quantum Hall Effect
კვანტური ჰოლის ეფექტი მიღებულია კლასიკური ჰოლის ეფექტიდან. მთავარი განსხვავება ჰოლის ეფექტსა და კვანტურ ჰოლის ეფექტს შორის არის ის, რომ ჰოლის ეფექტი ძირითადად ხდება ნახევარგამტარებზე, ხოლო კვანტური ჰოლის ეფექტი ძირითადად მეტალებში.
