A principal diferença entre o efeito Hall e o efeito Hall quântico é que o efeito Hall ocorre principalmente em semicondutores, enquanto o efeito Hall quântico ocorre principalmente em metais.
Efeito Hall refere-se à geração de um potencial elétrico perpendicular tanto a uma corrente elétrica que flui ao longo de um material condutor quanto a um campo magnético externo aplicado em ângulos retos à corrente após a aplicação do campo magnético. Este efeito foi observado em 1879 por Edwin Hall. O efeito Hall quântico foi descoberto mais tarde, como uma derivação do efeito Hall.
O que é Efeito Hall?
Efeito Hall refere-se à produção de uma diferença de tensão transversal a uma corrente elétrica e a um campo magnético aplicado. Aqui, a diferença de tensão surge através de um condutor elétrico. A corrente elétrica é feita por este condutor elétrico e o campo magnético aplicado a ele é perpendicular à corrente. Este efeito foi descoberto por Edwin Hall em 1879. Ele também inventou o coeficiente Hall, que é a razão entre o campo elétrico induzido e o produto da densidade de corrente e do campo magnético aplicado. O valor desse coeficiente é uma característica do material do qual o condutor é feito. Portanto, o valor deste coeficiente depende do tipo, número e propriedades do portador de carga que constitui a corrente.
O efeito Hall surge devido à natureza da corrente em um condutor. Geralmente, uma corrente elétrica contém o movimento de muitos pequenos portadores de carga, como elétrons, buracos, íons ou todos os três. Quando há um campo magnético, essas cargas tendem a experimentar uma força chamada força de Lorentz. Quando não existe tal campo magnético, as cargas tendem a seguir aproximadamente uma linha reta de visão entre colisões com impurezas.
Além disso, quando um campo magnético é aplicado perpendicularmente, o caminho das cargas entre as colisões tende a se curvar; assim, cargas em movimento se acumulam em uma face do material, deixando cargas iguais e opostas expostas na outra face. Este processo resulta em uma distribuição assimétrica da densidade de carga através do elemento Hall que surge da força que é perpendicular tanto ao caminho da linha de visão quanto ao campo magnético aplicado. A separação dessas cargas estabelece um campo elétrico. Isso é chamado de efeito Hall.
O que é Efeito Hall Quântico?
Efeito Hall Quântico é um conceito da mecânica quântica que ocorre em um sistema de elétrons 2D que é submetido a uma baixa temperatura e um forte campo magnético. Aqui, a “condutância Hall” sofre transições Hall quânticas para assumir os valores quantizados em um determinado nível. A expressão matemática para o efeito hall quântico é a seguinte:
Condutância Hall=Icanal/VHall=v.e2/h
Icanal é a corrente do canal, VHall é a tensão Hall, e é a carga elementar, h é a constante de Plank e v é um pré-fator chamado fator de preenchimento que é um valor inteiro ou um valor fracionário. Portanto, podemos identificar que o efeito Hall quântico é o inteiro do efeito Hall quântico fracionário dependendo se “v” é um número inteiro ou fração, respectivamente.
O efeito Hall quântico inteiro tem uma característica específica, ou seja, a persistência da quantização à medida que a densidade eletrônica varia. Aqui, a densidade eletrônica permanece constante quando o nível de Fermi está em uma lacuna espectral limpa; assim, esta situação corresponde àquela em que o nível de fermi é uma energia com densidade finita de estados, embora esses estados sejam localizados. Ao considerar o efeito Hall quântico fracionário, é mais complicado porque sua existência depende fundamentalmente das interações elétron-elétron.
Qual é a diferença entre o efeito Hall e o efeito Hall quântico?
A principal diferença entre o efeito Hall e o efeito Hall quântico é que o efeito Hall ocorre principalmente em semicondutores, enquanto o efeito Hall quântico ocorre principalmente em metais. Outra diferença importante entre o efeito Hall e o efeito Hall quântico é que o efeito Hall ocorre onde há um campo magnético fraco e temperaturas médias, enquanto o efeito Hall quântico requer campos magnéticos mais fortes e temperaturas muito mais baixas.
O infográfico abaixo resume as diferenças entre o efeito Hall e o efeito Hall quântico.
Resumo – Efeito Hall vs Efeito Hall Quântico
O efeito Hall quântico é derivado do efeito Hall clássico. A principal diferença entre o efeito Hall e o efeito Hall quântico é que o efeito Hall ocorre principalmente em semicondutores, enquanto o efeito Hall quântico ocorre principalmente em metais.
