Edvin Xoll tajribasi. Kvant Xoll effekti. Xoll effektini hozirgi kundagi ahamiyati

Kvant Xoll effekti
Reja:

1. 
   Edvin Xoll tajribasi.
   
2. 
   Kvant Xoll effekti.
   
3. 
   Xoll effektini hozirgi kundagi ahamiyati.
   

1879-yilda amerikalik fizik Edvin Xoll qiziq bir fizik tajriba o‘tkazdi. U yupqa to‘rtburchak oltin plastinani kuchli magnit maydoniga, ushbu magnit maydoni tekisligiga perpendikulyar tarzda joylashtirdi. Keling, x va x’ o‘sha tilla to‘rtburchakning ikkita qarama-qarshi tomonini ifodalasin; y va y‘ esa qolgan yana ikkita qarama-qarshi tomoni bo‘lsin. Olim tilla to‘rtburchakning x va x’ tomonlariga batareykaning qutblarini uladi va tok x yo‘nalishda oqishni boshladi. Shunda Xoll hayrat bilan shuni kuzatdiki, y va y’ tomonlar orasida ham muayyan elektr kuchlanishi yuzaga keldi. Ushbu kuchlanish esa, tokning zichligi va magnit maydoni qiymati Bz ning ko‘paytmasiga proporsional ekan. Ko‘p yillar mobaynida, Xoll effektidan amaliy foydalanish sohasini topish qiyin bo‘ldi. Chunki, bunda hosil bo‘layotgan kuchlanish qiymati juda past edi. Lekin, ushbu effekt, XX-asrning ikkinchi yarmida butun dunyo bo‘ylab son-sanoqsiz sondagi ilmiy tadqiqotlar va tajriba-sinov ishlanmalarida anchayin foydali manba sifatida qo‘llanildi. Aytish joizki, Xoll tomonidan bunday past kuchlanishni kashf qilishi, elektron kashf qilinishidan naq 18-yil avvalroq sodir bo‘lgan edi.
Xoll konstantasi RH - induksiyalangan elektr maydoni Ey ning, tok zichligi jx va Bz ko‘paytmasi bilan o‘zaro nisbatiga teng:
R_H=Ey/(j_x*B_Z)
y o‘qi bo‘ylab yuzaga keladigan kuchlanish va tok kuchining o‘zaro nisbati xoll qarshiligi deyiladi. Xoll konstantasi ham, xoll qarshiligi ham qaralayotgan moddaning xossasi bo‘ladi. Xoll effekti magnit maydoni va tok tashuvchilarining zichligini o‘lchashda juda ham qo‘l keluvchi muhim fizik effekt bo‘lib chiqdi. Biz ataylab, «tok tashuvchilari» degan jumlani qo‘llamoqdamiz. Chunki, biz bilgan elektr tokini nafaqat elektronlar, balki boshqa turdagi zaryadlangan zarralar ham tashishi mumkin. Masalan, musbat zaryadlangan tok tashuvchilaridan teshiklarni eslash o‘rinli.
Magnit maydoni noldan ~ 10Tgacha skanerlanganda, platouxlar ikki o'lchovli elektron gazlarning Hall o'tkazuvchanligida, kriyojen haroratda qanday ko'rinishi tushuntiriladi. Xoll platosida σ xy = ne² / h, bu erda n ajralmas, bo'ylama o'tkazuvchanlik esa yo'qoladi. Bu ajralmas kvant Hall effekti. Bunday qurilmalardagi bo'sh elektronlar klassik siklotron orbitalariga o'xshash Landau miqdorini egallashi ko'rsatilgan. IQHE barqarorligi energiya uzilish bilan emas, balki harakatchanlik bilan bog'liqligi ko'rsatilgan. IQHE ning topologik kelib chiqishini ko'rsatadigan tahlil takrorlanadi. Keyingi kasrli QHE tavsiflanadi: Lavlinning kvazipartikulalarning IQHE jihatidan izohi keltirilgan. Hech qanday magnit maydon bo'lmasa, kvant spin Hall effekti kuzatiladi va bu erda tavsiflanadi. Vaqtning teskari o'zgarishi va Kramer juftliklari asosiy talablar sifatida ko'riladi. Uning topologik kelib chiqishi ta'riflangan.

Xoll fraktsiyali kvant tizimi endi elektronga ta'sir qilmaydigan elektron gaz sifatida ishlov berilmaydigan elektronlar to'plamidir. ... Metall va yarimo'tkazgichlarning elektron gaz tizimlaridan farqli o'laroq, ularning o'tkazuvchanligi elektron va fononlarning tarqalishiga bog'liq.

Hozirgi kunda Xoll effektidan foydalanib ishlovchi qurilmalar talaygina. Xususan, magnit maydonini yoki suyuqlik oqimlarini qayd qiluvchi datchiklari, bosim datchiklari, hamda, avtomobilni o‘t oldirish taqsimlagichlari shular jumlasidandir. 1980-yilda nemis fizigi Klaus fon Klitsing kvant miqyosidagi Xoll effektini ham kashf qildi. Aniqlanishicha, kuchli magnit maydoni va past haroratlarda, xoll qarshiligining magnit maydoni bilan bog‘liqlik grafigida sakrashlar kuzatilar ekan.

Zamonaviy peyntbol qurilmalarida Xoll effekti otish tezligini oshirish uchun qo‘llaniladi.