读史识
霍尔电阻量子基准

  

  德国国家物理技术研究院(PTB)的冯·克里津教授因发现量子霍耳效应,获得了1985年度的诺贝尔物理学奖。1879年,美国物理学家霍尔研究载流导体在磁场中导电的性质时发现,当电流流过位于磁场中的导体的时候,磁场会对导体中的电子产生一个垂直于电子运动方向上的作用力,从而在垂直于导体与磁感线的两个方向上产生电势差。这一现象就是霍尔效应。1980年,克里津从金属―氧化物半导体场效应电晶体中发现了量子霍尔效应。他在硅MOSFET管上加两个电极,再把这个硅MOSFET管放到强磁场和极低温下,发现霍耳电阻随栅压变化的曲线上出现了一系列平台,与这些平台相应的霍耳电阻RH=h/(ne2),其中n是正整数1,2,3……。也就是说,这些平台是精确给定的,是不以材料、器件尺寸的变化而转移的。它们只是由基本物理常数h(普朗克常数)和e(电子电荷)来确定。
量子化霍尔电阻计量标准的研究成功,不仅成为用普朗克常数来定义国际计量单位的一个重要里程碑,并且为基本物理量的单位定义提供了新的途径。将来还会有更精确的计量单位吗?克里津说,“量子霍尔效应该能够用于质量单位千克的新定义”。