الاختلاف الرئيسي بين تأثير هول وتأثير هول الكمي هو أن تأثير هول يحدث بشكل أساسي على أشباه الموصلات ، بينما يحدث تأثير هول الكمومي بشكل أساسي في المعادن.
يشير تأثير هول إلى توليد جهد كهربائي عمودي على كل من تيار كهربائي يتدفق على طول مادة موصلة ومجال مغناطيسي خارجي مطبق بزاوية قائمة على التيار عند تطبيق المجال المغناطيسي. لوحظ هذا التأثير في عام 1879 من قبل إدوين هول. تم اكتشاف تأثير هول الكمي لاحقًا ، كاشتقاق لتأثير هول.
ما هو تأثير هول؟
يشير تأثير هول إلى إنتاج فرق الجهد الذي يكون عرضيًا للتيار الكهربائي وإلى مجال مغناطيسي مطبق. هنا ، ينشأ فرق الجهد عبر موصل كهربائي. يتكون التيار الكهربائي بواسطة هذا الموصل الكهربائي ويكون المجال المغناطيسي المطبق عليه عموديًا على التيار. اكتشف إدوين هول هذا التأثير في عام 1879. اخترع أيضًا معامل هول ، وهو نسبة المجال الكهربائي المستحث إلى ناتج كثافة التيار والمجال المغناطيسي المطبق. قيمة هذا المعامل هي سمة من سمات المادة التي يتكون منها الموصل. لذلك ، تعتمد قيمة هذا المعامل على نوع ورقم وخصائص حامل الشحن الذي يشكل التيار.
ينشأ تأثير القاعة بسبب طبيعة التيار في الموصل. بشكل عام ، يحتوي التيار الكهربائي على حركة العديد من ناقلات الشحنة الصغيرة مثل الإلكترونات أو الثقوب أو الأيونات أو جميعها. عندما يكون هناك مجال مغناطيسي ، تميل هذه الشحنات إلى اختبار قوة تسمى قوة لورنتز. عندما لا يوجد مثل هذا المجال المغناطيسي ، فإن الشحنات تميل إلى اتباع ما يقرب من خط مستقيم من مسار الرؤية بين الاصطدامات مع الشوائب.
علاوة على ذلك ، عندما يتم تطبيق مجال مغناطيسي بشكل عمودي ، يميل مسار الشحنات بين الاصطدامات إلى الانحناء ؛ وبالتالي ، تتراكم الرسوم المتحركة على وجه واحد من المادة ، تاركة شحنة متساوية ومعاكسة مكشوفة على الوجه الآخر. ينتج عن هذه العملية توزيع غير متماثل لكثافة الشحنة عبر عنصر Hall الذي ينشأ من القوة المتعامدة على كل من خط مسار الرؤية والمجال المغناطيسي المطبق. يؤدي فصل هذه الشحنات إلى إنشاء مجال كهربائي. وهذا ما يسمى تأثير هول.
ما هو تأثير قاعة الكم؟
تأثير قاعة الكم هو مفهوم ميكانيكي كمي يحدث في نظام إلكترون ثنائي الأبعاد يتعرض لدرجة حرارة منخفضة ومجال مغناطيسي قوي. هنا ، تخضع "توصيل هول" لتحولات هول الكمومية لتأخذ القيم الكمية عند مستوى معين. يكون التعبير الرياضي لتأثير القاعة الكمومية كما يلي:
موصلية هول=Iقناة/ VHall=v.e2/ h
Iالقناةهي القناة الحالية ، VHallهي جهد القاعة ، e هي الشحنة الأولية ، h ثابت بلانك و v هو عامل أولي يسمى عامل الملء وهو إما قيمة عدد صحيح أو قيمة كسرية. لذلك ، يمكننا تحديد أن تأثير القاعة الكمومية هو العدد الصحيح لتأثير القاعة الكمومية الكسري اعتمادًا على ما إذا كان "v" عددًا صحيحًا أو كسرًا ، على التوالي.
تأثير هول الكمي الصحيح له ميزة محددة ، أي استمرار التكميم مع تغير كثافة الإلكترون.هنا ، تظل كثافة الإلكترون ثابتة عندما يكون مستوى فيرمي في فجوة طيفية نظيفة ؛ وبالتالي ، فإن هذا الموقف يتوافق مع حالة يكون فيها مستوى الفرمي طاقة ذات كثافة محدودة من الحالات ، على الرغم من أن هذه الحالات موضعية. عند النظر في تأثير هول الكمي الكسري ، يكون الأمر أكثر تعقيدًا لأن وجوده يعتمد بشكل أساسي على تفاعلات الإلكترون والإلكترون.
ما هو الفرق بين تأثير هول وتأثير قاعة الكم؟
الاختلاف الرئيسي بين تأثير هول وتأثير هول الكمي هو أن تأثير هول يحدث بشكل أساسي على أشباه الموصلات ، بينما يحدث تأثير هول الكمومي بشكل أساسي في المعادن. هناك اختلاف مهم آخر بين تأثير هول وتأثير هول الكمي هو أن تأثير هول يحدث عندما يكون هناك مجال مغناطيسي ضعيف ودرجات حرارة متوسطة بينما يتطلب تأثير قاعة الكم مجالات مغناطيسية أقوى ودرجات حرارة أقل بكثير.
أدناه مخطط المعلومات الرسومي يلخص الاختلافات بين تأثير هول وتأثير القاعة الكمومية.
ملخص - Hall Effect مقابل Quantum Hall Effect
تأثير القاعة الكمومية مشتق من تأثير هول الكلاسيكي. الفرق الرئيسي بين تأثير هول وتأثير هول الكمي هو أن تأثير هول يحدث بشكل أساسي على أشباه الموصلات ، بينما يحدث تأثير هول الكمومي بشكل أساسي في المعادن.
