हॉल प्रभाव और क्वांटम हॉल प्रभाव के बीच मुख्य अंतर यह है कि हॉल प्रभाव मुख्य रूप से अर्धचालकों पर होता है, जबकि क्वांटम हॉल प्रभाव मुख्य रूप से धातुओं में होता है।
हॉल प्रभाव एक विद्युत क्षमता के उत्पादन को संदर्भित करता है जो एक प्रवाहकीय सामग्री के साथ बहने वाले विद्युत प्रवाह और चुंबकीय क्षेत्र के आवेदन पर समकोण पर समकोण पर लागू एक बाहरी चुंबकीय क्षेत्र दोनों के लिए होता है। यह प्रभाव 1879 में एडविन हॉल द्वारा देखा गया था। बाद में हॉल प्रभाव की व्युत्पत्ति के रूप में क्वांटम हॉल प्रभाव की खोज की गई।
हॉल इफेक्ट क्या है?
हॉल प्रभाव एक वोल्टेज अंतर के उत्पादन को संदर्भित करता है जो विद्युत प्रवाह और एक अनुप्रयुक्त चुंबकीय क्षेत्र में अनुप्रस्थ होता है। यहां, विद्युत कंडक्टर में वोल्टेज अंतर उत्पन्न होता है। इस विद्युत चालक द्वारा विद्युत धारा बनाई जाती है और इस पर लगाया गया चुंबकीय क्षेत्र धारा के लंबवत होता है। इस प्रभाव की खोज एडविन हॉल ने 1879 में की थी। उन्होंने हॉल गुणांक का भी आविष्कार किया, जो वर्तमान घनत्व और अनुप्रयुक्त चुंबकीय क्षेत्र के उत्पाद के लिए प्रेरित विद्युत क्षेत्र का अनुपात है। इस गुणांक का मान उस सामग्री की विशेषता है जिससे कंडक्टर बनाया जाता है। इसलिए, इस गुणांक का मान आवेश वाहक के प्रकार, संख्या और गुणों पर निर्भर करता है जो धारा का निर्माण करते हैं।
हाल प्रभाव किसी चालक में धारा की प्रकृति के कारण उत्पन्न होता है। आम तौर पर, एक विद्युत प्रवाह में कई छोटे चार्ज वाहक जैसे कि इलेक्ट्रॉन, छेद, आयन या तीनों की गति होती है। जब कोई चुंबकीय क्षेत्र होता है, तो इन आवेशों में लोरेंत्ज़ बल नामक बल का अनुभव होता है। जब ऐसा कोई चुंबकीय क्षेत्र नहीं होता है, तो आवेश अशुद्धियों के साथ टकराव के बीच दृष्टि पथ की लगभग एक सीधी रेखा का अनुसरण करते हैं।
इसके अलावा, जब एक चुंबकीय क्षेत्र को लंबवत रूप से लगाया जाता है, तो टक्करों के बीच आवेशों का मार्ग वक्र की ओर जाता है; इस प्रकार, गतिमान आवेश पदार्थ के एक फलक पर जमा हो जाते हैं, जिससे दूसरे फलक पर समान और विपरीत आवेश प्रकट हो जाते हैं। इस प्रक्रिया के परिणामस्वरूप हॉल तत्व में चार्ज घनत्व का एक असममित वितरण होता है जो उस बल से उत्पन्न होता है जो दृष्टि पथ की रेखा और लागू चुंबकीय क्षेत्र दोनों के लंबवत होता है। इन आवेशों के पृथक्करण से एक विद्युत क्षेत्र स्थापित होता है। इसे हॉल इफेक्ट कहते हैं।
क्वांटम हॉल इफेक्ट क्या है?
क्वांटम हॉल प्रभाव एक क्वांटम यांत्रिक अवधारणा है जो एक 2डी इलेक्ट्रॉन प्रणाली में होती है जो कम तापमान और एक मजबूत चुंबकीय क्षेत्र के अधीन होती है। यहां, "हॉल चालन" एक निश्चित स्तर पर मात्रात्मक मूल्यों को लेने के लिए क्वांटम हॉल संक्रमण से गुजरता है। क्वांटम हॉल प्रभाव के लिए गणितीय व्यंजक इस प्रकार है:
हॉल चालन=मैंचैनल/वीहॉल=वी.ई2/एच
Iचैनल चैनल करंट है, VHall हॉल वोल्टेज है, e प्राथमिक चार्ज है, h प्लैंक का स्थिरांक है और v एक प्रीफैक्टर है जिसे फिलिंग फैक्टर कहा जाता है जो या तो पूर्णांक मान या भिन्नात्मक मान होता है। इसलिए, हम यह पहचान सकते हैं कि क्वांटम हॉल प्रभाव भिन्नात्मक क्वांटम हॉल प्रभाव का पूर्णांक है, जो इस पर निर्भर करता है कि "v" क्रमशः एक पूर्णांक या भिन्न है।
पूर्णांक क्वांटम हॉल प्रभाव की एक विशिष्ट विशेषता होती है, अर्थात, इलेक्ट्रॉन घनत्व के रूप में परिमाणीकरण की दृढ़ता भिन्न होती है।यहाँ, इलेक्ट्रॉन घनत्व स्थिर रहता है जब फर्मी स्तर एक स्वच्छ वर्णक्रमीय अंतराल में होता है; इस प्रकार, यह स्थिति उस स्थिति से मेल खाती है जहां फर्मी स्तर राज्यों की सीमित घनत्व वाली ऊर्जा है, हालांकि ये राज्य स्थानीयकृत हैं। भिन्नात्मक क्वांटम हॉल प्रभाव पर विचार करते समय, यह अधिक जटिल है क्योंकि इसका अस्तित्व मूल रूप से इलेक्ट्रॉन-इलेक्ट्रॉन इंटरैक्शन पर निर्भर करता है।
हॉल इफेक्ट और क्वांटम हॉल इफेक्ट में क्या अंतर है?
हॉल प्रभाव और क्वांटम हॉल प्रभाव के बीच मुख्य अंतर यह है कि हॉल प्रभाव मुख्य रूप से अर्धचालकों पर होता है, जबकि क्वांटम हॉल प्रभाव मुख्य रूप से धातुओं में होता है। हॉल प्रभाव और क्वांटम हॉल प्रभाव के बीच एक और महत्वपूर्ण अंतर यह है कि हॉल प्रभाव वहां होता है जहां एक कमजोर चुंबकीय क्षेत्र और मध्यम तापमान होता है जबकि क्वांटम हॉल प्रभाव के लिए मजबूत चुंबकीय क्षेत्र और बहुत कम तापमान की आवश्यकता होती है।
नीचे इन्फोग्राफिक हॉल प्रभाव और क्वांटम हॉल प्रभाव के बीच अंतर को सारांशित करता है।
सारांश - हॉल प्रभाव बनाम क्वांटम हॉल प्रभाव
क्वांटम हॉल प्रभाव शास्त्रीय हॉल प्रभाव से लिया गया है। हॉल प्रभाव और क्वांटम हॉल प्रभाव के बीच मुख्य अंतर यह है कि हॉल प्रभाव मुख्य रूप से अर्धचालकों पर होता है, जबकि क्वांटम हॉल प्रभाव मुख्य रूप से धातुओं में होता है।
