In einem Magnetfeld wird die senkrecht zum Magnetfeld verlaufende Bewegung elektrischer Ladungen aufgrund der Lorentz-Kraft auf eine Kreisbahn umgelenkt. Diese Umlenkung bewirkt einen Anstieg des elektrischen Widerstands und erzeugt ferner die elektrische Hall-Spannung senkrecht zum Stromfluss in dem Leiter. Die Kreisbewegung führt zu einer Umverteilung der Elektronen im Leitungsband auf Landau-Zylinder im Impulsraum. Bei hohen Magnetfeldern resultieren hieraus periodische Oszillationen der elektronischen Kristalleigenschaften in Abhängigkeit vom Magnetfeld. Die experimentelle Untersuchung dieser Oszillationen liefert Informationen über die extremen Querschnitte der Fermi-Oberfläche senkrecht zur Richtung des Magnetfelds. Der De-Haas-van-Alphen-Effekt und seine wichtige Rolle bei der Bestimmung der Fermi-Oberflächen werden diskutiert. In der eingeschränkten Geometrie eines zweidimensionalen Elektronengases treten neue Quanteneffekte auf, wie der ganzzahlige und der fraktionierte Quanten-Hall-Effekt.

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Kreisende Elektronen in hohen Magnetfeldern

  • Rudolf P. Huebener

摘要

In einem Magnetfeld wird die senkrecht zum Magnetfeld verlaufende Bewegung elektrischer Ladungen aufgrund der Lorentz-Kraft auf eine Kreisbahn umgelenkt. Diese Umlenkung bewirkt einen Anstieg des elektrischen Widerstands und erzeugt ferner die elektrische Hall-Spannung senkrecht zum Stromfluss in dem Leiter. Die Kreisbewegung führt zu einer Umverteilung der Elektronen im Leitungsband auf Landau-Zylinder im Impulsraum. Bei hohen Magnetfeldern resultieren hieraus periodische Oszillationen der elektronischen Kristalleigenschaften in Abhängigkeit vom Magnetfeld. Die experimentelle Untersuchung dieser Oszillationen liefert Informationen über die extremen Querschnitte der Fermi-Oberfläche senkrecht zur Richtung des Magnetfelds. Der De-Haas-van-Alphen-Effekt und seine wichtige Rolle bei der Bestimmung der Fermi-Oberflächen werden diskutiert. In der eingeschränkten Geometrie eines zweidimensionalen Elektronengases treten neue Quanteneffekte auf, wie der ganzzahlige und der fraktionierte Quanten-Hall-Effekt.