Kvantehalleffekten består av at en påtrykt strøm i et materiale skaper en elektrisk spenning i en retning vinkelrett på strømmen og at denne spenningen kan kun endres i atskilte trinn (hvilket betyr at den er kvantisert).

Effekten har skapt mye oppmerksomhet innenfor fundamental forskning og har også ført til anvendelser på grunn av at effekten kan måles ekstremt nøyaktig. 

Kvantehalleffekten ble påvist av den tyske fysikeren Klaus von Klitzing da han studerte den klassiske halleffekten ved lav temperatur i tynne ledende sjikt i MOS-transistor-strukturer. I 1985 ble von Klitzing tildelt Nobelprisen i fysikk for sin oppdagelse av kvantehalleffekten.

Ved normal halleffekt dannes det en spenning over tverrsnittet til en strømførende leder eller halvleder når den befinner seg i et magnetfelt rettet vinkelrett på strømretningen. Hallresistansen er forholdet mellom den elektriske feltstyrken som gir opphav til hallspenningen og strømtettheten.

I den vanlige halleffekten øker hallresistansen lineært med den magnetiske feltstyrken, mens den endres trinnvis i den kvantiserte halleffekten. Kvantehalleffekten oppstår typisk når et to-dimensjonalt system (en svært tynn film) med frie elektroner utsettes for en lav temperatur og et sterkt magnetfelt.

I grafén, et to-dimensjonalt lagt med karbonatomer som ble syntetisert i 2004, kan kvantehalleffekten observes selv ved rom-temperatur.

Den eksperimentelle teknikken for å måle hallresistansen Rer så nøyaktig at man i 1990 innførte en ny definisjon av enheten ohm basert på denne effekten: 1 Ω = RH/25812,807.

Ved å utnytte kvantehalleffekten har man også bestemt Plancks konstant med meget stor nøyaktighet. Måling av den kvantiserte halleffekten kan blant annet brukes til presisjonsbestemmelse av den atomære finstrukturkonstanten.

Foreslå endringer i tekst

Foreslå bilder til artikkelen

Kommentarer

Har du spørsmål om artikkelen? Skriv her, så får du svar fra fagansvarlig eller redaktør.

Du må være logget inn for å kommentere.