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巡展动态
关于巡展
    量子霍尔效应是整个凝聚态物理领域最重要、最基本的量子效应之一。它是一种典型的宏观量子效应,是微观电子世界的量子行为在宏观尺度上的一个完美体现。在量子霍尔效应家族里一个至今尚未被发现的效应是“量子反常霍尔效应”——不需要外加磁场的量子霍尔效应。
    近日,中科院物理所和清华大学物理系组成的团队合作攻关,从实验上首次观测到量子反常霍尔效应。美国《科学》杂志于3月14日在线发表这一研究成果。那么什么是量子反常霍尔效应?对它的研究为什么引起世界各国科学家的兴趣?它的发现有什么重大意义?

摩尔定律遭遇瓶颈

    摩尔定律是由英特尔创始人之一戈登•摩尔所提出,他指出,当价格不变时,集成电路上可容纳的晶体管数目,大约每隔18个月便会增加一倍,性能也将提升一倍。然而,这一定律背后埋藏着技术障碍…
摩尔定律遭遇瓶颈
摩尔定律遭遇瓶颈

量子霍尔家族原理解读

    电子一般以无规则运动的状态存在于大自然中,因此电流在传输中会存在能量损耗的现象,而霍尔效应可以成功地约束电子的乱跑乱窜,将电子限制在一侧流动。
   然而,科学家研究发现,在一种特殊的、磁性掺杂的拓扑绝缘体中,即使不加外磁场也可以观测到霍尔效应,这种零磁场中的霍尔效应就是反常霍尔效应。
量子反常霍尔效应原理动画
量子反常霍尔效应原理动画

关于拓扑绝缘体

    中科院物理所和清华大学物理系组成的团队合作攻关,克服了薄膜生长、磁性掺杂、门电压控制、低温输运测量等多道难关,一步一步实现了对拓扑绝缘体的电子结构、长程铁磁序以及能带拓扑结构的精密调控,利用分子束外延方法生长出了高质量的Cr掺杂(Bi,Sb)2Te3拓扑绝缘体磁性薄膜,并在极低温输运测量装置上成功地观测到了“量子反常霍尔效应”
金属、绝缘体和拓扑绝缘体的关系
金属、绝缘体和拓扑绝缘体的关系

延伸阅读

    量子霍尔效应在凝聚态物理的研究中占据着极其重要的地位。它就像一个富矿,一代又一代科学家为之着迷和献身,他们的成就也多次获得诺贝尔物理奖。
    1985年 诺贝尔物理奖颁给德国科学家冯·克利青,他于1980年发现了整数量子霍尔效应。
    1998年 诺贝尔物理奖颁给了美国科学家:美籍华人物理学家崔琦以及施特默、劳弗林。前两人于1982年发现了分数量子霍尔效应,而后者则对这一效应进一步给出了理论解释。
    2010年 诺贝尔物理奖颁给了英国科学家安德烈·海姆和康斯坦丁·诺沃肖洛夫。他们俩在2005年发现了石墨烯中的半整数量子霍尔效应。

科学漫画:有让电子宝宝排队的办法吗?

有让电子宝宝排队的办法吗?——量子反常霍尔效应
有让电子宝宝排队的办法吗?——量子反常霍尔效应