霍尔效应Hall effect和反常霍尔效应都是美国物理学家霍尔发现的，分别在1879年和1881年。
我们知道，在普通导体中，电子的运动轨迹是杂乱无章的，并不断发生碰撞。当在这个导体两端加上电压后，电子就会形成横向漂移的稳定电流。而电流在传输中会存在能量损耗的现象。
在一个通有电流的导体中，如果施加一个垂直于电流方向的磁场，由于洛伦兹力的作用，电子的运动轨迹将产生偏转，从而在垂直于电流和磁场方向的导体两端产生电压，这个电磁输运现象就是著名的霍尔效应，产生的内建电压称为霍尔电压。
而对于那些铁磁性金属（铁）不加外磁场也可以观测到霍尔效应，这种零磁场中的霍尔效应就是霍尔反常效应。
那么什么是量子反常霍尔效应呢？
一般被看作是整数量子霍尔效应和分数量子霍尔效应的统称。在一个通有电流的导体中，施加一个垂直于电流方向的磁场，当外磁场足够强，温度足够低时，导体中间的电子会在原地打转，会在边界上形成不易被外界干扰的半圆形导电通道，即量子霍尔效应。量子霍尔效应可以让电子在各自的跑道上”一往无前”地运动，降低能量损耗。薛其坤院士解释，量子霍尔效应就定义一个规则：原来电子在运动过程中碰到杂质，能被反射回来。而现在不再反射回来，要按照规则朝前走，这样的直接结果就是实现了非常低的能耗。
但是量子霍尔效应一直没有获得实际应用，其中一个重要原因就是要实现霍尔效应需要加一个非常大的磁场，“一个小芯片为了低能耗的概念，需要外加一个比十个计算机还大的磁铁，显然从经济上没有意义。”
量子反常霍尔效应，就是在无磁场中实现的，将推动未来无能耗电子学的发展。反常霍尔效应的量子化需要材料的性质同时满足三项非常苛刻的条件[1]：一是材料的能带结构必须具有拓扑特性从而具有导电的一维边缘态，即一维导电通道；二是材料必须具有长程铁磁序从而存在反常霍尔效应；三是材料的体内必须为绝缘态
从而对导电没有任何贡献，只有一维边缘态参与导电。
反常霍尔效应：不加外磁场也可以观测到霍尔效应。
量子霍尔效应：霍尔效应的量子力学版本。
量子反常霍尔效应：零磁场中实现量子霍尔效应。总结一下，量子霍尔效应研究已经三次获得诺贝尔奖
在凝聚态物理的研究中，量子霍尔效应占据着极其重要的地位，此前在这方面的重要工作包括：
□整数量子霍尔效应（1980年，德国物理学家克利青发现，1985年诺贝尔物理奖）；
□分数量子霍尔效应（1982年，美籍华裔物理学家崔琦和美国物理学家劳克林、施特默发现，1998年诺贝尔物理奖）；
□石墨烯中的半整数量子霍尔效应（2004年英国曼彻斯特大学物理学家安德烈·海姆和康斯坦丁·诺沃肖洛夫发现，2010年诺贝尔物理奖）；
□量子化自旋霍尔效应（2007年发现，2010年欧洲物理奖，2012年美国物理学会巴克利奖）。□量子反常霍尔效应
2010年，中科院物理所的方忠、戴希理论团队与拓扑绝缘体理论的开创者之一、斯坦福大学的张首晟等合作，提出了实现量子反常霍尔效应的最佳体系。
2013年，中国科学院的薛其坤院士领衔的合作团队从实验中观测到“量子反常霍尔效应”。2013年3月15日，这个成果在线发表在《科学》杂志上。
□三维空间中发现量子霍尔效应（2018年12月18日，英国《自然》杂志刊登复旦大学物理学系修发贤课题组的最新研究成果《砷化镉
中基于外尔轨道的量子霍尔效应》，这也是中国科学家首次在三维空间中发现量子霍尔效应。）
参考
^薛其坤：发现量子反常霍尔效应是中国对人类科学重要贡献 http://www.chinanews.com/gn/2019/01-08/8722806.shtml免责声明：文章内容来自互联网，版权归原作者所有，本站仅提供信息存储空间服务，真实性请自行鉴别，本站不承担任何责任，如有侵权等情况，请与本站联系删除。
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