Põhiline erinevus Halli efekti ja kvant-Halli efekti vahel seisneb selles, et Halli efekt esineb peamiselt pooljuhtidel, samas kui kvant-Halli efekt esineb peamiselt metallides.
Halli efekt viitab elektripotentsiaali tekitamisele, mis on risti nii mööda juhtivat materjali voolava elektrivoolu kui ka magnetvälja rakendamisel voolu suhtes täisnurga all oleva välise magnetväljaga. Seda efekti täheldas 1879. aastal Edwin Hall. Halli kvantefekt avastati hiljem Halli efekti tuletusena.
Mis on Halli efekt?
Halli efekt viitab pingeerinevuse tekkele, mis on risti elektrivoolu ja rakendatud magnetvälja suhtes. Siin tekib pingeerinevus üle elektrijuhi. Elektrivoolu tekitab see elektrijuht ja sellele rakendatav magnetväli on vooluga risti. Selle efekti avastas Edwin Hall 1879. aastal. Ta leiutas ka Halli koefitsiendi, mis on indutseeritud elektrivälja suhe voolutiheduse ja rakendatud magnetvälja korrutisesse. Selle koefitsiendi väärtus on materjali omadus, millest juht on valmistatud. Seetõttu sõltub selle koefitsiendi väärtus voolu moodustava laengukandja tüübist, arvust ja omadustest.
Saali efekt tekib juhi voolu iseloomu tõttu. Üldiselt sisaldab elektrivool paljude väikeste laengukandjate nagu elektronide, aukude, ioonide või kõigi kolme liikumist. Magnetvälja olemasolul kipuvad need laengud kogema jõudu, mida nimetatakse Lorentzi jõuks. Kui sellist magnetvälja ei ole, kalduvad laengud lisanditega kokkupõrgete vahel järgima ligikaudu sirgjoont.
Lisaks, kui magnetväli rakendatakse risti, kipub laengute tee kokkupõrgete vahel kõveruma; seega kogunevad liikuvad laengud materjali ühele küljele, jättes teisele pinnale paljaks võrdsed ja vastupidised laengud. Selle protsessi tulemuseks on laengutiheduse asümmeetriline jaotus Halli elemendi vahel, mis tuleneb jõust, mis on risti nii vaatejoone kui ka rakendatud magnetväljaga. Nende laengute eraldamine loob elektrivälja. Seda nimetatakse Halli efektiks.
Mis on Quantum Halli efekt?
Quantum Halli efekt on kvantmehaaniline kontseptsioon, mis esineb 2D-elektronsüsteemis, mis on allutatud madalale temperatuurile ja tugevale magnetväljale. Siin läbib "Hall juhtivus" kvant Halli üleminekuid, et omandada kvantiseeritud väärtused teatud tasemel. Kvanthalli efekti matemaatiline avaldis on järgmine:
Saali juhtivus=Ikanal/VSaal=v.e2/h
Ikanal on kanali vool, VHall on Halli pinge, e on elementaarlaeng, h on Planki konstant ja v on eeltegur, mida nimetatakse täiteteguriks ja mis on kas täisarv või murdosa väärtus. Seetõttu võime tuvastada, et kvanthalli efekt on murdosa kvant-Halli efekti täisarv sõltuv alt sellest, kas "v" on vastav alt täisarv või murd.
Täisarvulisel kvant-Halli efektil on spetsiifiline tunnus, st kvantimise püsivus elektrontiheduse muutumisel. Siin jääb elektronide tihedus konstantseks, kui Fermi tase on puhtas spektrivahes; seega vastab see olukord olukorrale, kus fermi tasand on piiratud olekutihedusega energia, kuigi need olekud on lokaliseeritud. Kui võtta arvesse fraktsionaalset kvant-Halli efekti, on see keerulisem, kuna selle olemasolu sõltub põhiliselt elektronide ja elektronide vastasmõjudest.
Mis vahe on Halli efektil ja Quantum Halli efektil?
Põhiline erinevus Halli efekti ja kvant-Halli efekti vahel on see, et Halli efekt esineb peamiselt pooljuhtidel, samas kui kvant-Halli efekt esineb peamiselt metallides. Teine oluline erinevus Halli efekti ja kvant-Halli efekti vahel on see, et Halli efekt ilmneb nõrga magnetvälja ja keskmise temperatuuri korral, samas kui Quantum Halli efekt nõuab tugevamaid magnetvälju ja palju madalamaid temperatuure.
Allpool infograafikat võetakse kokku Halli efekti ja kvant-Halli efekti erinevused.
Kokkuvõte – Halli efekt vs Quantum Halli efekt
Kvant-Halli efekt on tuletatud klassikalisest Halli efektist. Peamine erinevus Halli efekti ja kvant-Halli efekti vahel on see, et Halli efekt esineb peamiselt pooljuhtidel, samas kui kvant-Halli efekt esineb peamiselt metallides.
