Это старая версия документа!
Приложение 1. Эффект Холла в сильном магнитном поле
Рассмотрим случай, когда за время свободного пробега $\tau $ заряженная частица пролетает расстояние много больше Ларморовского радиуса $\rho _L$ (пункт 1.1). Попробуйте самостоятельно убедиться, что это требование аналогично требованию $\omega _{c} \cdot \tau \gg 1$ (где $\omega _{c} $ — циклотронная частота, пункт 1.1). Такое магнитное поле называют сильным.
В сильных магнитных полях носители заряда вращаются по орбитам, совершив много оборотов, прежде чем испытают рассеяние. Значит, движение заряженных частиц ограничено по двум координатам, они «заквантованы» в магнитном поле. Расстояние между уровнями их квантования в магнитном поле (уровнями Ландау) составляет $\hbar \cdot \omega _{c}$, здесь $\hbar $– постоянная Планка. Энергетический спектр электронов и дырок в магнитном поле будет отличаться от спектра свободных электронов и дырок. Особенно ярко эффекты квантования будут проявляться, если $\hbar \cdot \omega _{c} >>k\cdot T$, \textit{k} – постоянная Больцмана. Интересен случай, когда носители заряда «заквантованы» ещё и в направлении параллельном магнитному полю. Известно (пункт 1), что если бы не было рассеяния носителей заряда, действие магнитного поля привело бы к тому, что потенциал в образце (рис. 7) перераспределился бы таким образом, что падение напряжения между контактами \textit{1}–\textit{2} не было, а напряжение между контактами \textit{3}–\textit{4} было бы пропорционально току \textit{I}. Нечто похожее обнаружили в metricconverterProductID1980 г1980 г. первооткрыватели квантового эффекта Холла фон Клитцинг с коллегами. Они увидели падение до нуля напряжения между контактами \textit{1}–\textit{2}, Холловское напряжение при этом выходило на плато и не менялось при изменении магнитного поля. При этом соотношение Холловского напряжения к току было кратно кванту сопротивления ${\raise0.7ex\hbox{$ h $}\!\mathord{\left/ {\vphantom {h e^{2} }} \right. \kern-\nulldelimiterspace}\!\lower0.7ex\hbox{$ e^{2} $}} $ (25813 Ом). Такой режим называется целочисленным квантовым эффектом Холла. За открытие этого эффекта в metricconverterProductID1985 г1985 г. фон Клитцингу была присуждена Нобелевская премия по физике.