Diskussion:Quanten-Hall-Effekt

Der Wert für A in der Herleitung des Quantenhalleffekts ist falsch

rot A ist (0,-B, 0), d.h. das B Feld ist in y-Richtung. Das soll vermtl. nicht so sein.

Die richtige Wahl für A findet man unter https://de.wikipedia.org/wiki/Landau-Niveau (nicht signierter Beitrag von 2003:EB:7727:2DAD:E598:81C5:43E5:9371 (Diskussion) 10:36, 26. Mär. 2023 (CEST))

Fehler

Die Behauptung, dass der Shubikov-De-Haas-Effekt beim QHE in x-Richtung vorliegt ist Grundweg falsch. Das sollte ein verantwortlicher mal löschen. (Quelle: u.A. Hunklinger - Festkörperphysik) (nicht signierter Beitrag von 85.180.73.210 (Diskussion) 12:45, 12. Mai 2011 (CEST))

Will da nicht mal jemand drauf eingehen? Es sollte doch das Ziel sein dass in Wikipedia weniger Unfug steht als bisher...und meine Verbesserung im Artikel wurde rückgängig gemacht. Bin ich der einzige Mensch der Ahnung von Physik hat? (nicht signierter Beitrag von 85.180.56.220 (Diskussion) 17:16, 25. Jun. 2011 (CEST))

Wenn ich die DOS anschaue, dann ist das für mich ganz klar ein Shubnikov de Haas Effekt. (nicht signierter Beitrag von 129.69.48.35 (Diskussion) 12:15, 5. Aug. 2020 (CEST))

Erklärung des Quanten-Hall-Effekts

Bisher ist das Zustandekommen des QHE noch überhaupt nicht erklärt. Wie weit sollen wir das ändern? Eine kurze, allgemeinverständliche Erklärung ist mir bisher leider nicht bekannt, kann da jemand helfen? -- Moritz Lenz <mlenz@physik.uni-wuerzburg.de>

Genau das ist meiner Meinung nach ein großes Problem.. die Allgemeinverständlichkeit eines Artikels über den QHE. Um Ihn wirklich zu verstehen, müsste man sehr tiefgehende Erklärungen reinschreiben... vom 2DEG über Landau-Levels zu Zustandsdichten, lokalisierten Zuständen, skipping orbits und haumichtot.. Das alles (einigermaßen) Allgemeinverständlich hinzubekommen verlangt großes schreiberisches Können und wird dann wahrscheinlich falsch..

Mein Vorschlag: Erst mal "AllgemeinUnverständlich" (bis auf einen kurzen Abriss am Anfang), erst mal das ganze suksessive fachlich korrekt reinschreiben und irgendwann mal auch für Laien verständliche Erklärungen dazugeben.

-- Schneizen 10:31, 2. Aug 2006 (CEST)

Ich habe gerade ein Artikel in Nature 2008 Seite 829 über die Entdeckung von 1/4 Elektronenladung beim 2DEG QHE gelesen. In diesem Artikel wird n = 5/2 gesetzt. NAch die Anlayse der Daten muss die ladung 1/4e sein. Da mir der QHE noch nicht bekannt war las ich mir den Artikel durch und fand ihn mithilfe der Verlinkung halbwegs verständlich. Besonders die Seite der TU Berlin fand ich hilfreich.

Tobias Herzog

QHE ohne ext. Magnetfeld

In der Nature vom 27. Apr. 2008 findet sich ein Artikel, der einen QHE in Wismust-Antimon-Kristallen ohne Anlegen eines externen Magnetfeldes beschreibt. Wäre vielleicht nicht schlecht, das mit in den Artikel auf zu nehmen. Der Apparative Aufwand ist zwar ähnlich hoch wie bei der Magnetfeld-Sache, es könnte sich aber was tun auf dem Gebiet ... naja, es wird sich was tun. --Harko 14:10, 3. Mai 2008 (CEST)

Servus

Ich kapier garnix.

Wie wärs mit einer beschreibung für Idioten?

So in der art: "Stellen sie sich vor...........und das ist der Quanten-Hall-Effekt"

Danke 85.2.160.192 14:56, 3. Mai 2008 (CEST)

Also,ich finde die vereinfachte Erklärung schon Super. Da hab ich aber eine Anmerkung:

"beschreiben eine Spiralbahn senkrecht zum elektrischen und Magnetfeld (die Bewegung ist durch das 2DEG in diese zwei Dimensionen eingeschränkt)"

Demnach müsste meiner Meinung nach explizit erwähnt werden, dass es eine Art "2D-Spirale" ist, da Spiralen normalerweise 3D sind (Kreisbewegung 2D + Bewegung parallel zur Achse = 3D). Wenn ich das richtig verstehe ist hier die Translation aber nicht in richtung der Achse, diese steht ja parallel zum Magnetfeld, sondern senkrecht zu dieser und senkrecht zum Potential. Richtig?

Grüße, 178.203.77.180 17:50, 21. Jun. 2012 (CEST)

Anregung

Auf der Seite zum Hall-Effekt gibt's auch einen Abschnitt zum Quanten-Hall-Effekt, in dem mir klar wurde, worum es geht. Vielleicht sollte man darauf verweisen oder den Text einfach kopieren? Auch der Weblink "Kurze Einführung zum Quanten-Hall-Effekt" ist IMHO im Gegensatz zum Fachchinesisch dieser Seite verständlich.

-- Felix, 3.5.2008

Auf den Artikel 'Hall-Effekt' wird man bereits im ersten Satz des Artikels umgeleitet, wenn man das blau eingefärbte Wort 'Hall-Widerstand' anklickt: so einfach ist das mit der blauen Einfärbung (ein 'Siehe auch' wäre völlig unnötig). Außerdem ist es von vornherein naheliegend, dass zu einem Artikel 'Quanten-Hall-Effekt' ein vermutlich elementarerer 'Hall-Effekt' mit einem kurzen Spezialkapitel existiert. Aber die dortige Bemerkung, dass der QHE inzwischen weitgehend verstanden sei, besagt keineswegs, dass dies bereits so elementar ist, dass die betreffenden Theorien bereits Lehrbuchform angenommen hätten. Im Gegenteil! -- MfG , 87.160.101.195 20:35, 19. Dez. 2008 (CET)

Quanten-Spin-Hall-Effekt

Der Teil zum Quanten-Spin-Hall-Effekt (QSHE) hat meiner Meinung nach hier nichts zu suchen, es handelt sich bei diesem Effekt nicht um eine Abwandlung des QHE sondern um einen völlig eigenständigen Effekt der auf ganz anderen physikalischen Prinzipien beruht. Er sollte dementsprechend auch in einem eigenständigen Artikel behandelt werden, wie es auch im englischsprachigen Teil der Wikipedia geschehen ist: http://en.wikipedia.org/wiki/Quantum_Spin_Hall

Hier sind im entsprechenden Abschnitt auch noch einige Fehler drin, so wurde der QSHE schon 2007 in HgTe Quantentrogstrukturen entdeckt (Science 318 S. 766 bis 770) und der Verweis auf einen toplogischen Zustand ist auch sehr seltsam. Ich denke mal dabei handelt es sich um einen Übersetzungsfehler oder ähnliches, "beim QSHE handelt es sich um einen topologisch nicht trivialen Zustand" wäre eher passend. Nur glaube ich nicht, dass das irgendjemand versteht. Diese Begrifflichkeit stammt aus theoretischen Betrachtungen und bedarf einger Erkärungen. Auch wird hier von "Spinströmen" geredet ohne das beschrieben wird, was damit gemeint ist (Es handelt sich beim QSHE etwas korrekter um gegenläufige Randkanäle die vollständig spinpolarisiert sind, aber auch das wird den meisten Leuten wenig sagen).

Also lange Rede kurzer Sinn, QSHE Abschnitt löschen und einen vernünftigen eigenständigen Artikel zu diesem Thema verfassen. -- Kleincb 13:37, 30. Mär. 2009 (CEST)

Bin auch dafür, wobei auch schon einen Artikel Spin-Hall-Effekt gibt, wo er besser aufgehoben ist. --Mlohr 12:46, 13. Aug. 2009 (CEST)

Erklärung des QHE mit dem Randkanal-Bild

Da hier schon mehrfach bemängelt wurde, das dieser Artikel etwas unverständlich ist würde ich vorschlagen, den QHE Effekt mithilfe des Randkanalbildes zu beschreiben. Diese Beschreibung ist zwar nicht mehr ganz der aktuelle Stand der Forschung aber beschreibt den QHE sehr gut und halbwegs leicht verständlich. -- Kleincb 13:43, 30. Mär. 2009 (CEST)

Hab den Artikel Randkanalmodell angelegt und würde im Abschnitt Quanten-Hall-Effekt#Vereinfachte_Erkl.C3.A4rung_des_QHE die Erklärung damit und dem noch zu schreibendem Landauer-Büttiker-Formalismus schreiben; oder gibt's einen passenderen Abschnitt? --Mlohr 12:49, 13. Aug. 2009 (CEST)

QS

Der Quanten-Hall-Effekt kann in hochbeweglichen, zweidimensionalen Ladungsträgersystemen (z. B. im 2-dimensionalen Elektronen-Gas) bei starkem senkrechtem Magnetfeld und bei tiefen Temperaturen beobachtet werden. Hier müsste es doch wahrscheinlich heißen: ... und gleichzeitig tiefen Temperaturen ... Außerdem müssten tiefe Temp. und starke Magnetfelder irgendwie quantifiziert werden, so ist das noch keine neutrale Information. -- Grottenolm 23:15, 20. Apr. 2009 (CEST)

Also ich kenne niemanden, der bei solchen Bedingungen das "gleichzeitig" explizit dazuschreibt. Das versteht sich offensichtlich von selber. Und was man unter "starkem Magnetfeld" (ca. einige Tesla?) und "tiefen Temperaturen" (Supraleitungstemperaturen?) versteht, unterliegt auch enorm fließenden Grenzen, so dass da kaum jemand konkrete Zahlen nennen wollen wird. Man könnte ersatzweise rausfinden, bei welchen Feldern und Temperaturen die Original-Experimente gemacht wurden und diese Zahlen weiter unten nennen. Das Magnetfeld muss so bei 15 oder maximal 18 Tesla gelegen haben, das war das, was die Hochmagnetfeldanlagen wie die in Grenoble damals als Dauerfeld bei diesen Kryostatengrößen hergaben. Bei der Temperatur könnte es um flüssiges He, also 4 K, gehen, aber auch nur geraten, mir liegt diese Arbeit nicht vor. --PeterFrankfurt 01:29, 21. Apr. 2009 (CEST)

Hallo Grottenolm: habe gerade Deine Frage gelesen. Die Antworten darauf solltest Du in der jetzigen Version unter Quanten-Hall-Effekt#Versuchsbedingungen finden. --Dogbert66 03:35, 21. Apr. 2009 (CEST). Korrektur des Links --Dogbert66 09:48, 21. Apr. 2009 (CEST)

Ja! So ist das richtig gut. THX. lg -- Grottenolm 10:03, 23. Apr. 2009 (CEST)

Anwendungsbeispiele

es fehlen noch anwendungen (nicht signierter Beitrag von 77.58.254.49 (Diskussion) 09:05, 5. Okt. 2010 (CEST))

... gibt es derzeit sicher nicht viele (ich bin kein Fachmann und lasse mich gern belehren), weil sich das Ganze bei sehr starken Magnetfeldern und bei sehr tiefen Temperaturen abspielt. Trotzdem bleibt die sehr wichtige Hauptanwendung (Punkt 1.)) des "Widerstandnormals" (wichtig "im täglichen Leben", vor allem für Eichinstitute, gehört daher in die Zuständigkeit der Physikalisch-Technischen Bundesanstalt und vieler entsprechender staatlicher Einrichtungen im Ausland) und als Punkt 2.) - m.E. weniger wichtig, aber das ist strittig - die genaue Bestimmung der Sommerfeldschen Feinstrukturkonstante der Physik und Chemie. Diese Konstante bestimmt u.a. die präzise Breite der berühmten Natrium-D-Linie, siehe auch Justus Liebig. - Die Anwendungen 1.) und 2.) stehen im Artikel und sind bereits mehr als genug; weitere Anwendungen fehlen aber noch. -- MfG, Meier99 10:56, 27. Nov. 2010 (CET)

Zum fraktionalen Effekt

Das Wesentliche zum gebrochenzahligen Effekt - und zu den sog. "Composite Fermions" - kann man m.E. in relativ einfacher Weise folgendermaßen verstehen: Es wird die Standardsituation m=0 (integraler Effekt, IQHE) mit dem gebrochenzahligen Fall m=1 verglichen, d.h. mit 2m+1=3. Nicht ein Magnetflussfaden (besser: „Flussschlauch“) , sondern zum Beispiel drei Flussfäden werden jetzt von einem zugeordneten Elektron umlaufen - oder allgemein eine ungerade Zahl von Flussschläuchen - , mit gleichem Abstand der Flussschläuche (etwa in der Anordnung eines gleichseitigen Dreiecks).

Als Folge ergibt sich eine Reproduktion des Systems nicht erst bei einem Vollkreis-Umlauf des Elektrons, also bei Drehungen um 360 ° , sondern schon bei Drehungen um 120 ° oder 240 °, entspechend der Situation 1->2->3->1 bzw. 1->3->2->1 . (In der Quantentheorie lernt man, dass man - wegen des Spins - bei Fermionen alle Winkel verdoppeln muss, also z.B. 360 ° -> 720 ° ; das ändert also nichts am Argument.)

Man beachte die Ununterscheidbarkeit identischer quantenmechanischer Objekte. Die Ungeradzahligkeit der Nenner ist dafür wichtig, dass zusammengesetzte Gebilde entstehen (z. B. drei Flussfäden samt einem Elektron), die den einzelnen Elektronen des IQHE im Verhalten ähnlich sind. Bei geradzahligen Nennern ginge die Ähnlichkeit mit dem Integralen QHE zu m=0 verloren. - Es ist jetzt ferner nicht erstaunlich, dass die Anregungszustände des Systems gebrochenzahligen Elementarladungen entsprechen, z. B. einem Drittel der Elementarladung.

Mit wachsendem Magnetfeld nimmt der sog. Füllfaktor $\nu _{f}$ - das ist das Verhältnis der zur Verfügung stehenden Gesamtelektronenzahl $N_{e}$ geteilt durch die Zahl der zur Verfügung stehenden elementaren Landau-Quanten, also $\nu _{f}\equiv (N_{e}h/e^{2})/(B\cdot L_{x}L_{y})$ - immer mehr ab, z. B. auf den Wert $\nu _{f}\equiv 1/3$. Dann wird die Zuordnung der einzelnen Elektronen zu einer höheren Zahl von Flussschläuchen immer wesentlicher. -- MfG, Meier99 10:56, 27. Nov. 2010 (CET), mit Änderungen am 30. Nov. und dem 1. bis 4. Dez.

Der wesentliche Punkt ist, dass sich für "zusammengesetzte Fermionen", bestehend aus einem Elektron und zwei(!) elementaren Fusschäuchen beim Umlauf um ein "zweimal bzw. dreimal so stark gewordene" Magnetfeld B^*=2B bzw. 3B zu einem Effektivwert herunter-reduziert, der für $\nu _{f}$ =1/2 bzw. 1/3 genau die Werte 0 (!) bzw. - wie beim IQHE - genau B, statt 2B bzw. 3B, annimmt- Siehe auch den Artikel "composite fermions" in der englischen Wikipedia. -- Meier99 10:17, 3. Dez. 2010 (CET)

Man beachte den Unterschied: Im ersten Fall - dem Originalproblem - umkreist ein einzelnes Elektron drei "elementare Flußschläuche, also ein Magnetfeld B^*=3B, im zweiten Fall umkreist ein "zusammengesetztes Gebilde" aus einem Elektron und zwei Flußschäuchen einen verbliebenen, einzelnen, elementaren Flußschlauch, also ein Magnetfeld B. Das ist natürlich nicht dasselbe. Aber in guter Näherung bzw. unter gewissen asymptotisch realisierten Bedingungen eben doch! -- MfG, Meier99 13:43, 4. Dez. 2010 (CET)

Frage

Wie kann sich hier theoretisch eine Hall-Spannung aufbauen, wenn die Probe unendlich dünn ist, sich also nirgends in er Höhe d ( parallel zu B ) Ladungsträger anhäufen können ( wodurch eine messbare Spannung induziert wird ) im Gegensatz zum Hall-Effekt bei einer endlichen Höhe? (nicht signierter Beitrag von 84.187.167.215 (Diskussion) 17:44, 7. Dez. 2010 (CET))

Es handelt sich nicht um eine unendlich dünne Schicht. Vielmehr handelt es sich an der Grenzfläche in z-Richtung um ein Dreieckspotential, bei dem nur das unterste Energieniveau besetzt ist. Prinzipiell könnte man daraus eine Eindringtiefe und somit die von Dir erfragte Dicke d in B-Feldrichtung abschätzen. Das hilft nur nicht viel, da die 3D-Ladungsträgerdichte an der Grenze wegen Abwanderung von Elektronen vermutlich nicht mit der im restlichen Material übereinstimmt. Ist aber sicher eine nette Übungsaufgabe, das mal abzuschätzen, wenn Du gerade Festkörperphysik lernst. --Dogbert66 20:00, 7. Dez. 2010 (CET)

Wie wäre es denn mal mit einer Grafik / Skizze zu den Gegebenheiten? Ich glaube, das würde dem Artikel ein leichteres Verständnis verschaffen! -- Deepnightblue 16:32, 10. Feb. 2011 (CET)

Quantenmechanische Betrachtung

Wie sieht das eigentlich mit der Spinentartung, die im B-Feld doch aufgeboben wird, also Stichwort Zeeman-Energie? In wiefern wird das berücksichtigt? Eigentlich sollte doch jedes der in diesem Abschnitt gegebenen Landauniveaus in je 2 energetisch verschiedene aufspalten. -- Deepnightblue 14:21, 16. Mär. 2011 (CET)

Konstante(n)

Der Duden sagt aber was anderes: Duden: Konstante, Grammatik - die/eine Konstante; der/einer Konstante, fachsprachlich meist: der/einer Konstanten, die/zwei Konstanten, fachsprachlich meist: zwei Konstante --PeterFrankfurt (Diskussion) 04:37, 31. Okt. 2013 (CET)

Vereinfachte Erklaerung des QHE

"Wenn ein Elektron bis zum nächsten Streuprozess mehr als einen ganzen Umlauf schafft, kann es mit sich selbst interferieren. Dadurch spaltet die konstante Zustandsdichte des Elektronengases in diskrete Energieniveaus auf. Die Landau-Niveaus entstehen durch die Bohr-Sommerfeld-Quantisierung."

- Dieses "dadurch" ist voellig schleierhaft. Interferenz mit sich selbst wuerde ja irgendwie zu Ausloeschung fuehren, aber Energiequantisierung?

"Legt man nun senkrecht zum Magnetfeld ein zusätzliches longitudinales elektrisches Feld (etwa durch ein externes Potential) parallel zum 2DEG an, so erfahren die Elektronen eine zusätzliche Ablenkung. Im idealen Fall (ohne Streuung) werden sie dabei in die zum elektrischen Feld senkrechte Richtung abgelenkt und erzeugen die Hall-Spannung UH, d. h. sie beschreiben eine Spiralbahn senkrecht zum elektrischen und Magnetfeld"

- warum werden sie durch ein E-Feld senkrecht zum E-Feld abgelenkt? Und senkrecht ist unpraezise, da immernoch 360Grad Freiraum sind. Die Lorentzkraft durch E-Feld ist doch in Richtung des E-Feldes (F=q*E)? (nicht signierter Beitrag von 141.20.195.177 (Diskussion) 18:59, 11. Dez. 2014 (CET))

Nicht sinnvolle Quelle entfernt

Hier wurde auf eine nicht mehr verfügbare Praktikumsanleitung verlinkt. Die aktuelle Version unter Link gibt den im Artikel genannten Wert nicht her, dort wird nur von hoher Mobilität der Elektronen gesprochen. Da ich den Wert auch sonst nicht bestätigt finden konnte, habe ich ihn entfernt. --Unektor (Diskussion) 09:31, 21. Aug. 2019 (CEST)