Квантовый эффект Холла

Квантовый эффект Холла связан с использованием явления сверхпроводимости. Если структура металл-окисел-полупроводник (МОП-структура) охладить до температуры 4,2 К и поместить в сильное магнитное поле с индикацией (6-12) Тл, то на выходе МОП-структуры, называемой холловским контактом, электрическое сопротивление будет изменяться ступенчатым образом. Величина холловского сопротивления (константа К. Клитцинга) Rx= 25812,807 Ом с погрешностью измерений, выполненных за рубежом и в нашей стране, не менее . По зарубежным данным значение соотношения e/h в ближайшее годы будет подтверждено с погрешностью до . В этом случае существенно (как минимум на порядок) уменьшиться погрешность измерения единицы электрического сопротивления.

Соответствующая установка, воспроизводящая размер Ома, включена в состав государственного эталона электрического сопротивления. Другой составной частью эталона является группа из 10 манганиновых катушек сопротивления с номинальным значением 1 Ом, обеспечивающая воспроизведение Ома со средним квадратическим отклонением результата измерений (по десяти независимым измерениям).

При помещении металла в сильное магнитное поле уровни электронов квантуются (квантование Ландау), изменяются уровни Ферми, что приводит к осцилляции магнитной проницаемости, проводимости.

Это явление заметно проявляется для сверхпроводников в магнитных полях (квантовый магниторезистивный эффект Холла). Суть его заключается в том, что если охладить МОП (металл – окисел – полупроводник) структуру (холловский контакт) до температуры ниже критической, то ее сопротивление в магнитном поле будет изменяться ступенчатым образом.

(6.5)

где h = 25812.807 Ом – постоянная Клитцинга.

Рис. 6.4 Зависимость холловского сопротивления от магнитного поля.

Как было замечено Клитцингом, при измерении эффекта Холла в инверсном слое кремниевого МОП транзистора при низких температур (Т ~ 1 K) и в сильных магнитных полях (B > 1 Тл) линейная зависимость холловского сопротивления сменяется чередой ступеней (плато) как показано на Рис. . Когда на зависимоcти холловского сопротивления Rх наблюдается плато, продольное электрическое сопротивление становится очень малой величиной. При низких температурах ток в образце может течь без диссипации (рассеяния).

Эффект Штарка

Классификации рецепторов

Физические основы твердотельной наноэлектроники

Сканирующие магнитные микроскопы на основе СКВИД-интерферометров

Вернуться в оглавление: Современные фундаментальные и прикладные исследования в приборостроении