La differenza fondamentale tra l'effetto Hall e l'effetto Hall quantistico è che l'effetto Hall si verifica principalmente sui semiconduttori, mentre l'effetto Hall quantistico si verifica principalmente nei metalli.
L'effetto Hall si riferisce alla generazione di un potenziale elettrico perpendicolare sia a una corrente elettrica che scorre lungo un materiale conduttore sia a un campo magnetico esterno applicato ad angolo retto rispetto alla corrente all'applicazione del campo magnetico. Questo effetto fu osservato nel 1879 da Edwin Hall. L'effetto Hall quantistico è stato scoperto in seguito, come una derivazione dell'effetto Hall.
Cos'è l'effetto Hall?
L'effetto Hall si riferisce alla produzione di una differenza di tensione trasversale ad una corrente elettrica e ad un campo magnetico applicato. Qui, la differenza di tensione sorge attraverso un conduttore elettrico. La corrente elettrica è costituita da questo conduttore elettrico e il campo magnetico ad esso applicato è perpendicolare alla corrente. Questo effetto fu scoperto da Edwin Hall nel 1879. Inventò anche il coefficiente di Hall, che è il rapporto tra il campo elettrico indotto e il prodotto della densità di corrente e del campo magnetico applicato. Il valore di questo coefficiente è una caratteristica del materiale di cui è composto il conduttore. Pertanto, il valore di questo coefficiente dipende dal tipo, numero e proprietà del portatore di carica che costituisce la corrente.
L'effetto Hall deriva dalla natura della corrente in un conduttore. Generalmente, una corrente elettrica contiene il movimento di molti piccoli portatori di carica come elettroni, lacune, ioni o tutti e tre. Quando c'è un campo magnetico, queste cariche tendono a sperimentare una forza chiamata forza di Lorentz. Quando non c'è un tale campo magnetico, le cariche tendono a seguire approssimativamente una linea retta del percorso visivo tra le collisioni con le impurità.
Inoltre, quando un campo magnetico viene applicato perpendicolarmente, il percorso delle cariche tra le collisioni tende a curvarsi; quindi, le cariche in movimento si accumulano su una faccia del materiale, lasciando cariche uguali e opposte esposte sull' altra faccia. Questo processo si traduce in una distribuzione asimmetrica della densità di carica attraverso l'elemento Hall che deriva dalla forza che è perpendicolare sia alla linea di visuale che al campo magnetico applicato. La separazione di queste cariche stabilisce un campo elettrico. Questo è chiamato effetto Hall.
Cos'è l'effetto Hall quantistico?
L'effetto Hall quantistico è un concetto di meccanica quantistica che si verifica in un sistema di elettroni 2D soggetto a bassa temperatura e un forte campo magnetico. Qui, la "conduttanza di Hall" subisce transizioni di Hall quantistiche per assumere i valori quantizzati a un certo livello. L'espressione matematica per l'effetto hall quantistico è la seguente:
Conduttanza di Hall=Icanale/VHall=v.e2/h
Ichannel è la corrente del canale, VHall è la tensione di Hall, e è la carica elementare, h è la costante di Plank e v è un prefattore chiamato fattore di riempimento che è un valore intero o un valore frazionario. Pertanto, possiamo identificare che l'effetto hall quantistico è l'intero dell'effetto Hall quantistico frazionario a seconda che "v" sia rispettivamente un numero intero o una frazione.
L'effetto Hall quantistico intero ha una caratteristica specifica, ovvero la persistenza della quantizzazione al variare della densità elettronica. Qui, la densità elettronica rimane costante quando il livello di Fermi si trova in un intervallo spettrale pulito; quindi, questa situazione corrisponde a quella in cui il livello di fermi è un'energia con una densità finita di stati, sebbene questi stati siano localizzati. Quando si considera l'effetto Hall quantistico frazionario, è più complicato perché la sua esistenza si basa fondamentalmente sulle interazioni elettrone-elettrone.
Qual è la differenza tra effetto Hall e Quantum Hall Effect?
La differenza fondamentale tra l'effetto Hall e l'effetto Hall quantistico è che l'effetto Hall si verifica principalmente sui semiconduttori, mentre l'effetto Hall quantistico si verifica principalmente nei metalli. Un' altra importante differenza tra l'effetto Hall e l'effetto Hall quantistico è che l'effetto Hall si verifica dove c'è un campo magnetico debole e temperature medie mentre l'effetto Hall Quantum richiede campi magnetici più forti e temperature molto più basse.
Qui sotto l'infografica riassume le differenze tra l'effetto Hall e l'effetto Hall quantistico.
Riepilogo – Effetto Hall vs Effetto Hall Quantistico
L'effetto Hall quantistico deriva dal classico effetto Hall. La differenza fondamentale tra l'effetto Hall e l'effetto Hall quantistico è che l'effetto Hall si verifica principalmente sui semiconduttori, mentre l'effetto Hall quantistico si verifica principalmente nei metalli.
