Ziel des Versuchs war es, die Landau-Niveaus eines zweidimensionalen Elektronengases zu finden und daraus die Ladungsträgerdichte sowie die Feinstrukturkonstante zu bestimmen bzw. zu überprüfen.
Inhaltsverzeichnis
- Theorie
- Klassischer Hall-Effekt
- Landau Niveaus
- Zustandsdichte eines zweidimensionalen Elektronengases (ohne Magnetfeld)
- Quanten-Hall-Effekt
- Unreinheiten
Zielsetzung und Themenschwerpunkte
Dieses physikalische Praktikum für Fortgeschrittene befasst sich mit dem Quanten-Hall-Effekt. Es führt den Leser in die Grundlagen des klassischen Hall-Effekts ein und erklärt die Entstehung von Landau-Niveaus in einem zweidimensionalen Elektronengas bei hohen Magnetfeldern und tiefen Temperaturen. Der Schwerpunkt liegt auf der Beschreibung des Quanten-Hall-Effekts und der Rolle von Unreinheiten in diesem Phänomen.
- Klassischer Hall-Effekt und seine Beschreibung
- Entstehung von Landau-Niveaus im Quanten-Hall-Effekt
- Zustandsdichte des Elektronengases mit und ohne Magnetfeld
- Einfluss von Unreinheiten auf den Quanten-Hall-Effekt
- Quantisierung des Hallwiderstands
Zusammenfassung der Kapitel
- Theorie: Dieser Abschnitt führt in den klassischen Hall-Effekt ein, der das Verhalten von Elektronen in einem eindimensionalen Leiter unter Einfluss eines Magnetfeldes beschreibt. Die Entstehung von Landau-Niveaus bei einem zweidimensionalen Elektronengas in einem starken Magnetfeld wird ebenfalls erläutert, zusammen mit einer Diskussion der Zustandsdichte des Elektronengases.
- Quanten-Hall-Effekt: Dieser Abschnitt beschreibt den Quanten-Hall-Effekt, der bei sehr tiefen Temperaturen und starken Magnetfeldern in einem zweidimensionalen Elektronengas auftritt. Es wird die Quantisierung des Hallwiderstands und die Rolle von Stöße bei der Entstehung des Effekts erläutert.
- Unreinheiten: Dieser Abschnitt betrachtet den Einfluss von Unreinheiten auf den Quanten-Hall-Effekt und erklärt, wie diese zu Lokalisierungen der Leitungselektronen führen können, die wiederum die Bildung von Plateaus im Hallwiderstand erklären.
Schlüsselwörter
Quanten-Hall-Effekt, klassischer Hall-Effekt, Landau-Niveaus, zweidimensionales Elektronengas, Magnetfeld, tiefe Temperaturen, Zustandsdichte, Unreinheiten, Lokalisierung, Hallwiderstand, Leitfähigkeit, Stoßzeit, Entartung, Füllfaktor.
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- Jan Sauer (Autor), 2008, Praktikumsauswertung zum Quanten-Hall-Effekt, Múnich, GRIN Verlag, https://www.grin.com/document/173334
