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1、从磁通量子理解量子霍尔效应从磁通量子理解量子霍尔效应从磁通量子理解量子霍尔效应前面遗留的两个问题现在可以解释基态和激发态之间存在能隙，Landau能级间隔。在极低温下，超流体粒子不能获足够的能量跃迁到激发态，但低能态又全被占满，无处可去，挤在一起，形成所谓的超流，不会受散射，故沿栅电场方向电阻Rxx=0，对应H平台磁场增加，破坏配对，开始破坏超流态，达到一定程度后，不再有超流态性质，霍尔电阻平台被破坏j为整数时，这幅图象比较简单*纵向电阻为零得到了解释*平台的数值与von Klitzing常数的关系也得到了解释1982年，崔琦(D.C.Tsui,1939)、斯托默(H.L.Strmer,194
2、9)在更低的温度(0.5K)、更强的磁场(20T)、更低的载流子浓度下发现了分数量子霍尔效应(FQHE)同年由劳弗林(R.B.Laughlin,1950)作出理论解释三人共同获得1998年诺贝尔物理学奖对于整数量子霍尔效应的单粒子图象不再适用：实验条件指明是强关联！新稳定态好象在电子填充朗道能级到一个分数时产生！而且分母都是奇数！朗道能级中间还有新的态，态与态之间有能隙？这样的圆饼箭头串形成不可压缩量子流体，称为量子超流体这种量子超流体的状态与填充因子j有关压缩一个系统，等于改变电子密度，改变j。当面积和磁场都固定时，这样的改变都要改变能量，有空隙的存在但当磁场增加或减少，磁通量变而电子数不变
3、时，不会立即改变整个量子超流体的状态。这时，会出现有些圆饼（电子）少一个箭头（磁通），或有些箭头（磁通）没有圆饼（电子）这样的缺陷。这样的缺陷积累多了，达到一定程度，整个系统就不再是量子超流体，纵向电阻不为零，霍尔电阻发生改变栅电压变化时，改变电子数，结果也一样 Quantum Anomalous Hall Effect-by QK Xues groupOHEAHEFerromagnetic order in the film Quantum Anomalous Hall Effectthe quantized value agree with the theoretical predicti
4、on for a QAH system with residual dissipative channels Quantum Anomalous Hall Effect Apply a magnetic field,aiming to localize all possible dissipative states.a perfect QH stateat the quantized value The crystal quality deteriorates with increasing Cr concentration.The carrier concentration is expec
5、ted to be low since Cr substitutes for Bi without adding carriers.u au cThe ionic radius of Cr is smallerBoth substituting for the bismuth in the lattice and incorporated inside the Van der Waals gap of the crystal structure between quintuple layers Ferromagnetic behavioru Magnetism originates from
6、the entire film instead of magnetic clusters since transport measurements are less sensitive to isolated ferromagnetic particles.u Resistivity 5 times larger than Bi2Se3,due to the existence of grain boundaries in the deteriorating crystal structure1 P.P.J.Haazen,J.-B.Lalo,T.J.Nummy,H.J.M.Swagten,P.
7、Jarillo-Herrero et al.,APPLIED PHYSICS LETTERS 100,082404(2012)Quantum Anomalous Hall Effect薛其坤清华大学薛其坤院士领衔的中国团队首次在实验中发现清华大学薛其坤院士领衔的中国团队首次在实验中发现量子反常霍尔效应。该成果于量子反常霍尔效应。该成果于20132013年年3 3月月1515日在日在科学科学杂志杂志在线发表。在线发表。我认为是从中国的实验室里头第一次做出来了，发表出我认为是从中国的实验室里头第一次做出来了，发表出来了诺贝尔奖级的物理学的论文。来了诺贝尔奖级的物理学的论文。杨振宁杨振宁用一个形象的
8、比喻，计算机芯片里电子的运动几乎可以看成是一个无用一个形象的比喻，计算机芯片里电子的运动几乎可以看成是一个无规律的，从晶体管的电极一端到达另一端的时候，就像从农贸市场的规律的，从晶体管的电极一端到达另一端的时候，就像从农贸市场的一端到达另一端的时候，电子比喻成人的话，运动过程中老碰到很多一端到达另一端的时候，电子比喻成人的话，运动过程中老碰到很多无序的话它老是要走弯路，走弯路就会造成发热，效率就不高，这是无序的话它老是要走弯路，走弯路就会造成发热，效率就不高，这是目前晶体管发热的一个重要原因之一。量子霍尔的电子被这个效应定目前晶体管发热的一个重要原因之一。量子霍尔的电子被这个效应定义了一个规则
9、，不像农贸市场的运动非常杂乱了，就像高速公路的汽义了一个规则，不像农贸市场的运动非常杂乱了，就像高速公路的汽车一样，按照规则进行。车一样，按照规则进行。普通量子霍尔效应的产生无法被广泛应用，因为它需要非常强的磁场，成本非常昂贵，普通量子霍尔效应的产生无法被广泛应用，因为它需要非常强的磁场，成本非常昂贵，比较困难。但量子反常霍尔效应的好处在于不需要任何外加磁场，因此这项研究成果比较困难。但量子反常霍尔效应的好处在于不需要任何外加磁场，因此这项研究成果将推动新一代低能耗晶体管和电子学器件的发展，可能加速推进信息技术革命进程。将推动新一代低能耗晶体管和电子学器件的发展，可能加速推进信息技术革命进程。
10、If all chromium is fully aligned in the Cr3+statefor the lowest doped films u Lowly doped:not all Cr contributes to the ferromagnetism(i.e.,the formation of an antiferromagnetic substance such as Cr or CrSe)or to the Cr being in a different valence state than the expected Cr3+.u highly doped:the loss of the Cr-Bi2Se3 crystallinity.u 5.2%:the added Cr breaks up the long range crystalline order.Cr(24):Ar 3d54s1填充时，局域态对电流没有贡献，因此对应电阻平台，只有填充到更高级的朗道能级，才进入下一个平台似乎已经很好地解释了整数量子霍尔效应?两个未解问题：对应霍尔电阻平台为什么纵向电阻为零？朗道能级展宽后，霍尔电阻平台数值是否还正好等于实验值？