La diferència clau entre l'efecte Hall i l'efecte Hall quàntic és que l'efecte Hall es produeix principalment en semiconductors, mentre que l'efecte Hall quàntic es produeix principalment en metalls.
L'efecte Hall es refereix a la generació d'un potencial elèctric perpendicular tant a un corrent elèctric que flueix al llarg d'un material conductor com a un camp magnètic extern aplicat en angle recte amb el corrent després de l'aplicació del camp magnètic. Aquest efecte va ser observat el 1879 per Edwin Hall. L'efecte Hall quàntic es va descobrir més tard, com a derivació de l'efecte Hall.
Què és l'efecte Hall?
L'efecte Hall fa referència a la producció d'una diferència de tensió que és transversal a un corrent elèctric i a un camp magnètic aplicat. Aquí, la diferència de tensió sorgeix a través d'un conductor elèctric. El corrent elèctric el fa aquest conductor elèctric i el camp magnètic que s'hi aplica és perpendicular al corrent. Aquest efecte va ser descobert per Edwin Hall el 1879. També va inventar el coeficient de Hall, que és la relació entre el camp elèctric induït i el producte de la densitat de corrent i el camp magnètic aplicat. El valor d'aquest coeficient és una característica del material del qual està fet el conductor. Per tant, el valor d'aquest coeficient depèn del tipus, nombre i propietats del portador de càrrega que constitueix el corrent.
L'efecte Hall sorgeix a causa de la naturalesa del corrent en un conductor. Generalment, un corrent elèctric conté el moviment de molts petits portadors de càrrega com electrons, forats, ions o tots tres. Quan hi ha un camp magnètic, aquestes càrregues tendeixen a experimentar una força anomenada força de Lorentz. Quan no hi ha aquest camp magnètic, les càrregues tendeixen a seguir aproximadament una línia recta de la trajectòria de visió entre col·lisions amb impureses.
A més, quan s'aplica un camp magnètic perpendicularment, el recorregut de les càrregues entre col·lisions tendeix a corbar-se; així, les càrregues en moviment s'acumulen en una cara del material, deixant exposades càrregues iguals i oposades a l' altra cara. Aquest procés dóna lloc a una distribució asimètrica de la densitat de càrrega a través de l'element Hall que sorgeix de la força que és perpendicular tant al camí de la línia de visió com al camp magnètic aplicat. La separació d'aquestes càrregues estableix un camp elèctric. Això s'anomena efecte Hall.
Què és l'efecte Hall quàntic?
L'efecte Hall quàntic és un concepte de mecànica quàntica que es produeix en un sistema d'electrons 2D sotmès a una temperatura baixa i un camp magnètic fort. Aquí, la "conductància de Hall" experimenta transicions quàntiques de Hall per prendre els valors quantificats a un cert nivell. L'expressió matemàtica de l'efecte hall quàntic és la següent:
Hall conductància=Icanal/VHall=v.e2/h
Icanal és el corrent del canal, VHall és la tensió de Hall, e és la càrrega elemental, h és la constant de Plank i v és un prefactor anomenat factor d'ompliment que és un valor enter o un valor fraccionari. Per tant, podem identificar que l'efecte Hall quàntic és l'enter de l'efecte Hall quàntic fraccionari en funció de si “v” és un enter o una fracció, respectivament.
L'efecte Hall quàntic sencer té una característica específica, és a dir, la persistència de la quantització a mesura que varia la densitat electrònica. Aquí, la densitat d'electrons es manté constant quan el nivell de Fermi es troba en un buit espectral net; per tant, aquesta situació correspon a una en què el nivell de fermi és una energia amb una densitat finita d'estats, encara que aquests estats estan localitzats. Quan es considera l'efecte Hall quàntic fraccionari, és més complicat perquè la seva existència es basa fonamentalment en les interaccions electró-electró.
Quina diferència hi ha entre l'efecte Hall i l'efecte Hall quàntic?
La diferència clau entre l'efecte Hall i l'efecte Hall quàntic és que l'efecte Hall es produeix principalment en semiconductors, mentre que l'efecte Hall quàntic té lloc principalment en metalls. Una altra diferència important entre l'efecte Hall i l'efecte Hall quàntic és que l'efecte Hall es produeix quan hi ha un camp magnètic feble i temperatures mitjanes, mentre que l'efecte Hall quàntic requereix camps magnètics més forts i temperatures molt més baixes..
A continuació es resumeixen les diferències entre l'efecte Hall i l'efecte Hall quàntic.
Resum: Efecte Hall i efecte Hall quàntic
L'efecte Hall quàntic deriva de l'efecte Hall clàssic. La diferència clau entre l'efecte Hall i l'efecte Hall quàntic és que l'efecte Hall es produeix principalment en semiconductors, mentre que l'efecte Hall quàntic es produeix principalment en metalls.
