应《网络安全法》要求，自2017年10月1日起，未进行实名认证将不得使用互联网跟帖服务。为保障您的帐号能够正常使用，请尽快对帐号进行手机号验证，感谢您的理解与支持！

24小时热门版块排行榜    

CyRhmU.jpeg
小木虫论坛-学术科研互动平台 » 专业学科区 » 物理 » 凝聚态物理 » 为什么在低温、强磁场下，半导体中的电子只能沿着边缘运动？
51/1返回列表
查看: 3964  |  回复: 28
只看楼主@他人 存档 新回复提醒 (忽略) 收藏    在APP中查看
当前只显示满足指定条件的回帖，点击这里查看本话题的所有回帖

hello_Jzz

银虫 (小有名气)

[交流] 为什么在低温、强磁场下，半导体中的电子只能沿着边缘运动？

At low temperature and high magnetic field, electrons travel only along the edge of the
semiconductor。今天看文献《The quantum spin Hall effect and topological insulators》是看到的，请问这是为什么呢？
这是不是就是edge state的出处啊
回复此楼

» 收录本帖的淘帖专辑推荐

拓扑材料

» 猜你喜欢

» 本主题相关价值贴推荐，对您同样有帮助:

» 抢金币啦！回帖就可以得到:

查看全部散金贴
1楼2013-04-16 21:14:34
已阅   回复此楼   关注TA 给TA发消息 送TA红花 TA的回帖

孙?�730

至尊木虫 (知名作家)
引用回帖:
8楼: Originally posted by hello_Jzz at 2013-04-17 15:52:12
我的问题是量子霍尔效应，霍尔效应我懂的。
我是北大博士，刚和同学讨论了一下，是因为：低温是为了降低电子的自由程，从而使电子在强磁场下的圆周运动能尽可能的小范围，这样，在bulk中，电流就抵消了，而边缘处 ...

不好意思 原来你是在关注细节问题
现在有些明白你的问题是什么了 应该涉及量子效应了
不过实在太难回答了 我只能试着说一点

先解释一下前面说的那个洛伦茨力与库仑力平衡的问题
这个平衡主要指的是垂直于载流子流向的力平衡
晶格及电子散射等因素尚未考虑
量子效应的讨论过程强调低温条件 有避免散射作用干扰方面的考虑因为散射影响载流子自由程
在固体物理课程中我们知道
晶格场对电子波函数起调制作用 这可以导致载流子的等效质量不同
对自旋电子 还有拉莫进动和塞曼效应问题 也会影响载流子运动
强磁场的条件有利于这些效应的显现
当然 也可以视为对载流子有效质量的调制
如此一来 即使同为电子和空穴 也会因有效质量不同而“分流”
这方面的研究最终发展成了“量子霍尔效应”理论
其实验验证可以在十几个原子层的半导体层中实现
而事实上金属（如Pb等）在十几个原子层的尺度下呈现出的是半导体的性质
而宏观尺度下的半导体在十几个原子层的尺度下呈现的半导体特性又有可能不如金属薄层理想
薛其坤教授早年间的实验就是在Pb层上实现的

现在要进入“反常量子霍尔效应”的讨论了
问题就变得麻烦了 我无法告诉自己 这个东西我了解
只能试着聊几句
拓扑绝缘体的概念 我们应该不算太陌生
大致的理论思想是 界面（表面）电子态与体电子态不同
重构 弛豫 等结构稳定化机制这里不再细说
总之 界面电子态（能带结构）相对于体材料是反常的
既然还存在能带的概念 就可能存在半导体的概念 只要带隙存在 且不是很大
霍尔效应自然也是被讨论的一种电磁效应
由于界面电子态结构已发生了稳定化调整
而基于体材料电子态结构的量子霍尔效应理论不能切实反映这种调整
所以就“反常”了
不用外磁场 也可以观察到霍尔效应
应该可以用载流子等效质量和自旋效应的改变来解释载流子路径（宏观）的变化（猜测）
也就是说 “反常”实际上似乎也很正常 只不过是讨论的对象和系统与人们熟知的不同罢了
【红色字为后期补充内容】

[ Last edited by 孙?�730 on 2013-4-17 at 23:22 ]
赞一下(3人) 回复此楼

» 本帖已获得的红花（最新10朵）

hello_Jzz
9楼2013-04-17 17:05:43
 已阅   回复此楼   关注TA 给TA发消息 送TA红花 TA的回帖
查看全部 29 个回答

落日照秋草

木虫 (正式写手)
★
hello_Jzz(金币+1): 谢谢参与
什么叫量子自旋霍尔效应？
赞一下 回复此楼
2楼2013-04-17 00:03:59
 已阅   回复此楼   关注TA 给TA发消息 送TA红花 TA的回帖

孙?�730

至尊木虫 (知名作家)
★
hello_Jzz(金币+1): 谢谢参与
百度一下“霍尔效应”即可
看一下 大学物理 也行
赞一下 回复此楼
3楼2013-04-17 02:44:53
 已阅   回复此楼   关注TA 给TA发消息 送TA红花 TA的回帖

hello_Jzz

银虫 (小有名气)
引用回帖:
3楼: Originally posted by 孙?�730 at 2013-04-17 02:44:53
百度一下“霍尔效应”即可
看一下 大学物理 也行

我刚看了百度百科，没有直接对他的解释。
不过我可以这样理解吗？就是电子和空穴都在洛仑兹力的作用下集中到了边缘，因此，bulk中的电流就是这些跑到边路的电子和空穴的贡献。
如果是这样，那么bulk中应该还有电子和空穴啊，而且文中说的是： electrons travel only along the edge of the semiconductor。所以我还是不能说服自己。
麻烦您能详细的解释一下吗？大神～
赞一下 回复此楼
4楼2013-04-17 14:18:39
 已阅   回复此楼   关注TA 给TA发消息 送TA红花 TA的回帖
查看全部 29 个回答
普通表情 龙 兔 虎 猫 高级回复(可上传附件)
信息提示
关闭
请填处理意见
关闭