Effet Hall et effet quantique Hall

1998/12/01 Elhuyar Zientzia Iturria: Elhuyar aldizkaria

• Fisika
• Biografiak
• Historia

Si une mince lame métallique est placée à l'intérieur d'un champ magnétique formant la surface de la lame un angle droit par rapport à la direction du champ, et on fait passer un courant électrique dans la direction de l'axe longitudinal de la plaque, un champ électrique qui forme un angle de 90° par rapport au champ magnétique et au courant électrique, c'est-à-dire une différence de potentiel.

Le champ électrique est proportionnel à la densité de courant et à l'induction magnétique. Ce phénomène est connu comme effet Hall, Edwin H. Il a été découvert par Hall en 1879. Ce phénomène est dû à l'apparition d'une force qui détourne latéralement les électrons en déplaçant les particules à charge électrique (dans ce cas les électrons) dans le champ magnétique.

L'effet Hall peut être utilisé pour mesurer la densité des porteurs de charge (électrons négatifs ou creux positifs) et des compteurs basés sur l'effet Hall sont actuellement utilisés dans les laboratoires du monde entier.

En utilisant de basses températures (-272 °C) et de grands champs magnétiques (de l'ordre de 30 teslas) on a étudié l'effet Hall sur des matériaux semi-conducteurs (c'est-à-dire avec des couches très fines de matériau), où on a observé que la nature de l'effet Hall change. En 1980 Klaus von Klitzing a découvert que la conductance Hall ne dépend pas des caractéristiques du matériau, mais est quantifiée, c'est-à-dire que la capacité des électrons est quantifiée pour transporter la charge électrique et varie non pas linéairement en fonction de la température, mais à des sauts.

En outre, l'ampleur de ces sauts ne dépend pas des caractéristiques du matériau, mais les valeurs de la conductance Hall sont obtenues en multipliant par un nombre entier la combinaison de certaines constantes physiques de base (charge d'électron et constante de Planck). Cette découverte est appelée effet quantique Hall (température à laquelle la résistance osmique disparaît et le matériau devient superconducteur). Cet effet peut être compris en utilisant les lois de la physique quantique.