量子霍爾效應

量子霍爾效應，一般被看作是整數量子霍爾效應和分數量子霍爾效應的統稱。

整數量子霍爾效應被馬普所的德國物理學家馮·克利青發現。他因此獲得1985年諾貝爾物理學獎。分數量子霍爾效應被崔琦、施特默和赫薩德（A. C. Gossard）發現，前兩者因此與勞赫林（Robert Betts Laughlin）分享1998年諾貝爾物理學獎。

整數量子霍爾效應最初在高磁場下的二維電子氣中被觀測到；分數量子霍爾效應通常在遷移率更高的二維電子氣下才能被觀測到。

概述

K. Von Klitzing，G. Dorda，M. Pepper於1979年發現，霍爾常數（強磁場中，縱向電壓和橫向電流的比值）是量子化的，RH＝V/I＝h/νe2，ν＝1，2，3，……。這種效應稱為整數量子霍爾效應。進而,AT&T的D. Tsui、H. Stormer和A.Gossard發現，隨著磁場增強，在v＝1/3,1/5,1/7…等處，霍爾常數出現了新的台階。這種現象稱為分數量子霍爾效應。
R. Laughlin給出了解釋，他認為，由於極少量雜質的出現，整數v個朗道能級被占據，這導致電場與電子密度的比值B/ρ為h/ev，從而導致霍爾常數出現台階。他還指出，由於在那些分數占有數處，電子形成了一種新的穩定流體，正是這些電子中的排斥作用導致了分數量子霍爾效應。