Hall effekti va kvant Xoll effekti oʻrtasidagi asosiy farq shundaki, Xoll effekti asosan yarimoʻtkazgichlarda, kvant Xoll effekti esa asosan metallarda sodir boʻladi.
Hall effekti oʻtkazuvchi material boʻylab oqayotgan elektr tokiga ham, magnit maydon qoʻllanilganda oqimga toʻgʻri burchak ostida qoʻllaniladigan tashqi magnit maydonga ham perpendikulyar elektr potensialining hosil boʻlishini anglatadi. Bu ta'sir 1879 yilda Edvin Xoll tomonidan kuzatilgan. Xoll kvant effekti keyinchalik Xoll effektining hosilasi sifatida topilgan.
Hall effekti nima?
Hall effekti elektr tokiga va qo'llaniladigan magnit maydonga ko'ndalang bo'lgan kuchlanish farqini ishlab chiqarishni anglatadi. Bu erda kuchlanish farqi elektr o'tkazgichda paydo bo'ladi. Elektr toki bu elektr o'tkazgich tomonidan amalga oshiriladi va unga qo'llaniladigan magnit maydon oqimga perpendikulyar. Bu effekt 1879-yilda Edvin Xoll tomonidan kashf etilgan. U shuningdek, induktsiyalangan elektr maydonining oqim zichligi va qo'llaniladigan magnit maydon mahsulotiga nisbati bo'lgan Xoll koeffitsientini ixtiro qildi. Ushbu koeffitsientning qiymati o'tkazgich ishlab chiqarilgan materialning xarakteristikasi hisoblanadi. Shuning uchun bu koeffitsientning qiymati oqimni tashkil etuvchi zaryad tashuvchining turi, soni va xususiyatlariga bog'liq.
Hall effekti oʻtkazgichdagi tokning tabiati tufayli yuzaga keladi. Umuman olganda, elektr toki elektronlar, teshiklar, ionlar yoki ularning uchtasi kabi ko'plab kichik zaryad tashuvchilarning harakatini o'z ichiga oladi. Magnit maydon mavjud bo'lganda, bu zaryadlar Lorentz kuchi deb ataladigan kuchni boshdan kechirishga moyildir. Bunday magnit maydon bo'lmaganda, zaryadlar aralashmalar bilan to'qnashuvlar orasidagi to'g'ri ko'rish yo'li bo'ylab harakat qiladi.
Bundan tashqari, magnit maydon perpendikulyar qoʻllanilganda, toʻqnashuvlar orasidagi zaryadlar yoʻli egrilikka moyil boʻladi; shunday qilib, harakatlanuvchi zaryadlar materialning bir yuzida to'planib, ikkinchi yuzida teng va qarama-qarshi zaryadlarni qoldiradi. Bu jarayon ko'rish chizig'iga ham, qo'llaniladigan magnit maydonga ham perpendikulyar bo'lgan kuchdan kelib chiqadigan zaryad zichligining Hall elementi bo'ylab assimetrik taqsimlanishiga olib keladi. Ushbu zaryadlarning ajralishi elektr maydonini o'rnatadi. Bu Hall effekti deb ataladi.
Kvant zal effekti nima?
Kvant Hall effekti - past harorat va kuchli magnit maydon ta'sirida bo'lgan 2D elektron tizimida yuzaga keladigan kvant mexanik tushunchasi. Bu erda "Zal o'tkazuvchanligi" ma'lum darajada kvantlangan qiymatlarni olish uchun kvant Hall o'tishlarini boshdan kechiradi. Kvant zal effektining matematik ifodasi quyidagicha:
Zal o'tkazuvchanligi=Ikanal/VHall=v.e2/h
Ichannel - kanal oqimi, VHall - Hall kuchlanishi, e - elementar zaryad, h - Plank doimiysi va v butun son yoki kasr qiymat bo'lgan to'ldirish omili deb ataladigan prefaktordir. Shunday qilib, biz kvant zal effekti kasr kvant Hall effektining butun son ekanligini aniqlashimiz mumkin, bu “v” mos ravishda butun son yoki kasr ekanligiga qarab.
Butun sonli kvant Xoll effekti o'ziga xos xususiyatga ega, ya'ni elektron zichligi o'zgarganda kvantlashning davomiyligi. Bu erda Fermi darajasi toza spektral bo'shliqda bo'lganda elektron zichligi doimiy bo'lib qoladi; Shunday qilib, bu holat fermi darajasi chegaralangan holatlar zichligiga ega energiya bo'lgan holatga to'g'ri keladi, garchi bu holatlar mahalliylashtirilgan bo'lsa. Kasr kvant Xoll effektini ko'rib chiqsak, u yanada murakkabroq, chunki uning mavjudligi asosan elektron-elektron o'zaro ta'siriga bog'liq.
Hall effekti va kvant zal effekti oʻrtasidagi farq nima?
Xoll effekti va kvant Xoll effekti o'rtasidagi asosiy farq shundaki, Xoll effekti asosan yarim o'tkazgichlarda, kvant Hall effekti esa asosan metallarda sodir bo'ladi. Xoll effekti va kvant Xoll effekti o'rtasidagi yana bir muhim farq shundaki, Xoll effekti zaif magnit maydon va o'rtacha harorat mavjud bo'lganda yuzaga keladi, Kvant Xoll effekti esa kuchli magnit maydonlarni va ancha past haroratlarni talab qiladi.
Quyida infografikada Hall effekti va kvant Hall effekti oʻrtasidagi farqlar jamlangan.
Xulosa – Hall effekti va kvant zal effekti
Kvant Hall effekti klassik Xoll effektidan olingan. Xoll effekti va kvant Xoll effekti o'rtasidagi asosiy farq shundaki, Xoll effekti asosan yarim o'tkazgichlarda, kvant Xoll effekti esa asosan metallarda sodir bo'ladi.
