Квантовый эффект Холла в неоднородных 2D электронных системах

Abstract

По

своей природе квантовый эффект Холла (КЭХ) присущ однородным 2D электронным системам. В то

же время основные низкоразмерные проводящие системы при наличии металлических контактов

являются регулярно неоднородными. Тем не менее КЭХ в них хорошо наблюдается. Очевидный

парадокс разрешается нетривиальным способом. Регулярно неоднородные 2D системы в условиях

КЭХ допускают существование целочисленных (несжимаемых) каналов, определяющих проводящие

свойства 2D системы. Для описания такой разновидности КЭХ требуется специальный формализм,

явно учитывающий свойства несжимаемых полосок. Целью работы является обсуждение причин

возникновения регулярной неоднородности 2D электронной плотности в типичных низкоразмерных

системах и определение основных характеристик КЭХ для таких систем в терминах, относящихся

к отдельным несжимаемым полоскам.

The quantum Hall effect (QHE) is inherent to uniform two-dimensional (2D) electron systems. At the same time, the basic low-dimensional conducting systems in the presence of metallic contacts are “regularly nonuniform.” Nevertheless, the QHE is well observed in them. The apparent paradox is resolved in a nontrivial manner. Regularly nonuniform 2D systems under conditions of the QHE admit the existence of integer (incompressible) channels that determine the conducting properties of the 2D system. To describe such a modification of the QHE requires a special formalism that explicitly takes into account the properties of the incompressible strips. The goal of this paper is to discuss the causes for the onset of regular nonuniformity of the 2D electron density in typical low-dimensional systems and to determine the basic characteristics of the QHE for such systems in terms pertaining to the individual incompressible strips.