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未来科技革命有望由此产生 反常霍尔效应( 二 )


我们用霍尔电压与通过电流的比值来定义霍尔电阻的物理量 。当外磁场较小时，霍尔电阻会随着外磁场的增大而增大，两者之间存在线性关系 。当施加的磁场继续增加到一定值时，霍尔电阻将保持不变 。如果外加磁场进一步增大，霍尔电阻会突然跳到一个新的平台上，整体曲线呈阶梯状 。这种不连续的变化趋势是量子效应的显著特征 。
量子霍尔效应的物理特性
神的信息资源网比那更独特 。如果我们同时关注霍尔导体本身的电阻，就会发现当霍尔电阻位于平台上时，导体本身的电阻就消失了！其实此时导体内部的广大区域是没有电流的，电流只在导体的边缘流动 。
量子反常霍尔效应——开启电子技术新时代
量子霍尔效应有许多神奇迷人的特性，但它的产生依赖于强外磁场的条件，因此缺乏实用性 。试想一下，如果我们研制出一种具有量子霍尔效应的超导芯片，虽然具有低发热、高速度的有益特性，但可能需要配备一个冰箱大小的强磁场发生器来维持其运行，这是我们无法接受的 。
那么，有没有一种材料可以独立于强磁场产生量子霍尔效应呢？这种材料是众所周知的拓扑绝缘体 。自2007年问世以来，拓扑绝缘体在全世界范围内引起了堪比石墨烯的关注 。受此启发，薛教授及其团队将拓扑绝缘体与铁磁材料有机结合，实现了无需外加磁场即可在低温下观测到的量子霍尔效应 。为了表示区别，这种新现象被称为量子反常霍尔效应 。
图6:拓扑绝缘体中的量子反常霍尔效应，来源:中国科学博览会
量子霍尔效应为实现超高性能电子器件提供了一种可能的途径，可以大大降低电路发热，提高开关频率和运行速度 。而中国科学家首次发现的反常量子霍尔效应，进一步摆脱了强磁场的束缚，有可能实现器件的小型化 。如果能进一步解决相关技术障碍，提高可用温度，未来有望进一步拓展应用场景 。
参考文献:
http://blog.miraikan.jst.go.jp/topics/20161209-2016-1.html
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Http://www.cas.cn/zt/kjzt/zgkxysewbzxzdjz/njtwzkxrgqywt/sp信息资源网/2016 01/t 2016 01 05 _ 4513687 . shtml
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http://www.cailiaoniu.com/46956.html
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【未来科技革命有望由此产生 反常霍尔效应】


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