【摘要】 美国科学家崔琦、和史特莫等人发现了分数量子霍尔效应。

2.分数量子霍尔效应

美国科学家崔琦、和史特莫等人发现了分数量子霍尔效应。在0.1K的超低温度和20T的强磁场条件下，测量具有高迁移率的二维电子气系统样品，发现在一定范围内横向霍尔电阻呈现平台现象，这些平台对应的是分数值（即式1中的f可为1/3, 2/5等），而不是原有量子霍尔效应理论的整数值，由于f可取分数，所以此类量子霍尔效应称为分数量子霍尔效应。

 

图2 分数量子霍尔效应的RH-B图

 

图2中，虚对角线表示经典霍尔电阻，台阶形的实线代表实验结果，箭头所指的纵坐标值是引起台阶的磁场强度，带峰的曲线表示纵向电阻。分数量子霍尔效应的要点包括：（1）分数量子霍尔效应是一种低维电子系统的强关联效应，由电子间的库仑相互作用所致，不考虑电子关联；（2）给出了电子系统的基态波函数，被称为劳克林波函数，并用波函数计算了系统基态的能量；（3）f=1/m (分数量子平台) 是多电子系统集合态的特征, 称为量子霍尔液体，此液体会消耗能量，产生“准粒子”，每一个准粒子携有整数电荷的1/m，由于电子间的库仑相互作用，量子霍尔液体也是不可压缩的。

 

3.半整数量子霍尔效应

英国科学家安德烈·海姆和俄罗斯科学家康斯坦丁·诺沃舍洛夫在实验中分离出石墨烯，成功在常温下观察到量子霍尔效应。石墨烯厚度只有0.335纳米。

 

[1] 王东,浅谈从霍尔效应到量子反常霍尔效应. 电子世界. 2016,(23)

[2] 李海, 量子霍尔效应及量子反常霍尔效应的探索历程[J], 大学物理. 2014,33(12)

[3]郑厚植. 分数量子霍尔效应——1998年诺贝尔物理学奖介绍[J]. 物理, 1999, 28(3):2.