Effet Hall quantique fractionnaire


Effet Hall quantique fractionnaire

L'effet Hall quantique fractionnaire (en anglais, fractional quantum Hall effect : FQHE) est une version en mécanique quantique de l'effet Hall, mise en évidence dans les années 1980 par Horst Störmer et Daniel Tsui et explicitée par Robert B. Laughlin, co-lauréats du prix Nobel de physique de 1998. Lorsque le FQHE apparaît dans un système, celui-ci semble composé de particules possédant une fraction de la charge élémentaire.

Sommaire

Description

Le FQHE survient dans un gaz d'électrons bi-dimensionnel, lesquels sont en forte interaction. Soumis à certains champs magnétiques, ce gaz forme un état qui présente plusieurs propriétés d'un liquide. Cet état est difficile à obtenir et à maintenir, car il faut faire appel à des matériaux d'excellente qualité avec une faible concentration de porteurs de charge et soumis à une très basse température. Comme pour l'effet Hall quantique entier, la résistance de Hall présente une série de plateaux. Plusieurs valeurs particulières du champ magnétique correspondent à un facteur de remplissage (le rapport du nombre d'électrons au nombre de quanta du flux magnétique) :

\nu = p/q,\

p et q sont des entiers relatifs premiers. Ici, q est habituellement un nombre impair, sauf pour deux facteurs de remplissage : 5/2 et 7/2. Les deux principales suites de ces fractions sont

{1\over 3}, {2\over 5}, {3\over 7}, \mbox{etc.,}

et

{2\over3}, {3\over 5}, {4\over 7}, \mbox{etc.}

Notes et références

Annexes

Bibliographie

  • (en) D.C. Tsui, H.L. Stormer, A.C. Gossard, « Two-Dimensional Magnetotransport in the Extreme Quantum Limit », dans Physical Review Letters, vol. 48, 1982, p. 1559 [lien DOI] 
  • (en) H.L. Stormer, « Nobel Lecture: The fractional quantum Hall effect », dans Reviews of Modern Physics, vol. 71, 1999, p. 875 [lien DOI] 
  • (en) R.B. Laughlin, « Anomalous Quantum Hall Effect: An Incompressible Quantum Fluid with Fractionally Charged Excitations », dans Physical Review Letters, vol. 50, 1983, p. 1395 [lien DOI] 

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