霍尔效应和量子霍尔效应的区别？
量子反常霍尔效应和量子霍尔效应的区别：
1、定义不同
量子反常霍尔效应：量子反常霍尔效应不同于量子霍尔效应，它不依赖于强磁场而由材料本身的自发磁化产生。
量子霍尔效应：量子霍尔效应（quantum Hall effect）是量子力学版本的霍尔效应，需要在低温强磁场的极端条件下才可以被观察到，此时霍尔电阻与磁场不再呈现线性关系，而出现量子化平台。
2、意义不同
量子反常霍尔效应：量子反常霍尔效应的好处在于不需要任何外加磁场，这项研究成果将推动新一代低能耗晶体管和电子学器件的发展，可能加速推进信息技术革命进程。
量子霍尔效应：
整数量子霍尔效应：量子化电导e2/h被观测到，为弹道输运（ballistic transport）这一重要概念提供了实验支持。
分数量子霍尔效应：劳夫林与J·K·珍解释了它的起源。两人的工作揭示了涡旋（vortex）和准粒子（quasi-particle）在凝聚态物理学中的重要性。
3、发现不同
量子反常霍尔效应：2013年，由清华大学薛其坤院士领衔、清华大学物理系和中科院物理研究所组成的实验团队从实验上首次观测到量子反常霍尔效应。
量子霍尔效应：霍尔效应在1879年被E.H.霍尔发现，它定义了磁场和感应电压之间的关系。
为什么磁场中的二维电子气会形成量子霍尔效应呢？
对于二维的量子霍尔效应,可以理解为平面内部的电子在洛伦兹力的作用下不断沿着等能面旋转做周期性运动,不参与导电。
而在边缘的电子旋转到一半后,受到边界的反弹,再次做半圆运动,以这种方式不断向前运输,在量子霍尔效应中,真正参与导电的实际上是这种边缘电子,它几乎不与其他电子碰撞
什么叫自旋霍尔效应和反常霍尔效应？
1:“量子自旋霍尔效应”是指找到了电子自转方向与电流方向之间的规律，利用这个规律可以使电子以新的姿势非常有序地“舞蹈”，从而使能量耗散很低。
在特定的量子阱中，在无外磁场的条件下（即保持时间反演对称性的条件下），特定材料制成的绝缘体的表面会产生特殊的边缘态，使得该绝缘体的边缘可以导电，并且这种边缘态电流的方向与电子的自旋方向完全相关，即量子自旋霍尔效应
2:量子反常霍尔效应不同于量子霍尔效应，它不依赖于强磁场而由材料本身的自发磁化产生。在零磁场中就可以实现量子霍尔态，更容易应用到人们日常所需的电子器件中。自1988年开始，就不断有理论物理学家提出各种方案，然而在实验上没有取得任何进展。2013年，由清华大学薛其坤院士领衔、清华大学物理系和中科院物理研究所组成的实验团队从实验上首次观测到量子反常霍尔效应。美国《科学》杂志于2013年3月14日在线发表这一研究成果。
（1、量子反常霍尔效应使得在零磁场的条件下应用量子霍尔效应成为可能；
2、这些效应可能在未来电子器件中发挥特殊的作用，可用于制备低能耗的高速电子器件。）
反常量子霍尔效应原理？
与量子霍尔效应相关的发现之所以屡获学术大奖，是因为霍尔效应在应用技术中特别重要。人类日常生活中常用的很多电子器件都来自霍尔效应，仅汽车上广泛应用的霍尔器件就包括：信号传感器、ABS系统中的速度传感器、汽车速度表和里程表、液体物理量检测器、各种用电负载的电流检测及工作状态诊断、发动机转速及曲轴角度传感器等。
例如用在汽车开关电路上的功率霍尔电路，具有抑制电磁干扰的作用。
因为汽车的自动化程度越高，微电子电路越多，就越怕电磁干扰。
而汽车上有许多灯具和电器件在开关时会产生浪涌电流，使机械式开关触点产生电弧，产生较大的电磁干扰信号。
采用功率霍尔开关电路就可以减小这些现象。 此次中国科学家发现的量子反常霍尔效应也具有极高的应用前景。量子霍尔效应的产生需要用到非常强的磁场，因此至今没有广泛应用于个人电脑和便携式计算机上——因为要产生所需的磁场不但价格昂贵，而且体积大概要有衣柜那么大。
而反常霍尔效应与普通的霍尔效应在本质上完全不同，因为这里不存在外磁场对电子的洛伦兹力而产生的运动轨道偏转，反常霍尔电导是由于材料本身的自发磁化而产生的。
如今中国科学家在实验上实现了零磁场中的量子霍尔效应，就有可能利用其无耗散的边缘态发展新一代的低能耗晶体管和电子学器件，从而解决电脑发热问题和摩尔定律的瓶颈问题。
这些效应可能在未来电子器件中发挥特殊作用：无需高强磁场，就可以制备低能耗的高速电子器件，例如极低能耗的芯片，进而可能促成高容错的全拓扑量子计算机的诞生——这意味着个人电脑未来可能得以更新换代。
量子霍尔效应提出原因？
霍尔效应（Hall effect）是指当固体导体放置在一个磁场内，且有电流通过时，导体内的电荷载子受到洛伦兹力而偏向一边，继而产生电压（霍尔电压）的现象。
电压所引致的电场力会平衡洛伦兹力，通过霍尔电压的极性，可证实导体内部的电流是由带有负电荷的粒子（自由电子）之运动所造成。霍尔效应于1879年由埃德温·赫伯特·霍尔（Edwin Herbert Hall）发现。
出了导体外，半导体也能产生霍尔效应，而且半导体的霍尔效应要强于导体。
霍尔效应的发现：1879年，埃德温·赫伯特·霍尔（Edwin Herbert Hall）在马里兰州约翰霍普金斯大学攻读博士时发现了霍尔效应，这一发现依靠设计精巧的义器，比电子的发现还要早18年。
霍尔效应现象的解释：在导体上外加与电流方向垂直的磁场，会使得导线中的电子受到洛伦兹力而聚集，从而在电子聚集的方向上产生一个电场，此一电场将会使后来的电子受到电力作用而平衡掉磁场造成的洛伦兹力，使得后来的电子能顺利通过不会偏移，此称为霍尔效应，而产生的内建电压称为霍尔电压。
根据左手定则，导体上下表面会积累电荷，形成霍尔电压
I=neSV=nedhv
当电场力等于洛伦兹力时：eU/h=evB
U=IB/ned=klB/d（k是霍尔系数）
迄今为止，已在现代汽车上广泛应用的霍尔器件有：在分电器上作信号传感器、ABS系统中的速度传感器、汽车速度表和里程表、液体物理量检测器、各种用电负载的电流检测及工作状态诊断、发动机转速及曲轴角度传感器、各种开关，等等。
例如汽车点火系统，设计者将霍尔传感器放在分电器内取代机械断电器，用作点火脉冲发生器。这种霍尔式点火脉冲发生器随着转速变化的磁场在带电的半导体层内产生脉冲电压，控制电控单元（ECU）的初级电流。相对于机械断电器而言，霍尔式点火脉冲发生器无磨损免维护，能够适应恶劣的工作环境，还能精确地控制点火正时，能够较大幅度提高发动机的性能，具有明显的优势。
用作汽车开关电路上的功率霍尔电路，具有抑制电磁干扰的作用。许多人都知道，轿车的自动化程度越高，微电子电路越多，就越怕电磁干扰。而在汽车上有许多灯具和电器件，尤其是功率较大的前照灯、空调电机和雨刮器电机在开关时会产生浪涌电流，使机械式开关触点产生电弧，产生较大的电磁干扰信号。采用功率霍尔开关电路可以减小这些现象。
霍尔器件通过检测磁场变化，转变为电信号输出，可用于监视和测量汽车各部件运行参数的变化。例如位置、位移、角度、角速度、转速等等，并可将这些变量进行二次变换；可测量压力、质量、液位、流速、流量等。霍尔器件输出量直接与电控单元接口，可实现自动检测。
量子反常霍尔效应节电原理？
能量优化节电技术，是以三次获得诺贝尔物理学奖的霍尔效应研发而成。这项节电技术的原理，是通过微粒子和量子的有机结合，在能量场作用下，激活量子发生反常霍尔效应。
反常霍尔效应，与普通的霍尔效应在本质上完全不同，因为这里不存在外磁场对电子的洛伦兹力而产生的运动轨道偏转。反常霍尔电导则是由于材料本身的自发磁化而产生，是一类新的重要物理效应。
在涂上能量涂层以后，可在1米范围的量子作用能量场内，使无序的运动电子变成有序的运动电子，达到以下效果：
降低路损线损、降低谐波危害
提高整个输变电过程的有功功率和功率因数
达到节能省电、保护用电设备的功效
如何理解量子霍尔效应？
量子霍尔效应是在极低的温度下电子在磁场方面的物理学理论，对效果的观察清楚地证实了量子力学作为一个整体。结果之精确，以至于电阻测量的标准使用了量子霍尔效应，这也支持了在超导体方面的应用。
埃德温·霍尔于1879年发现霍尔效应，当电流通过置于磁场中的导体时，霍尔效应被观察到。电荷载流子通常是电子，但也可以是质子，由于磁场的影响，会散射到导体的一侧。这种现象可以想象为一系列汽车在高速公路上行驶时，由于强风而被推到一边。当汽车试图向前行驶时，它们走了一条弯曲的道路，但被迫向侧面行驶。
导体两侧之间产生电位差。电压差非常小，是导体成分的函数。信号放大是基于霍尔效应制造有用仪器的必要条件。电势的不平衡是霍尔探针测量磁场的原理。
随着半导体的普及，物理学家开始对研究薄箔片中的霍尔效应感兴趣，电荷载流子基本上局限于二维运动。他们在强磁场和低温下给导电箔通电。电子没有看到在弯曲的连续路径中被侧向拉动，而是突然跳跃。当磁场强度改变时，特定能级的流动阻力会出现尖峰。在峰值之间，电阻下降到接近零的值，这是低温超导体的特征。
物理学家还意识到，引起电阻峰值所需的能级不是导体成分的函数。电阻峰值出现在彼此的整数倍处。这些峰值是如此的可预测和一致，以至于基于量子霍尔效应的仪器可以用来建立电阻标准。这些标准对于测试电子产品和确保可靠的性能至关重要。
量子霍尔理论原子结构的概念，即能量在亚原子水平上以离散的、完整的形式存在，早在1975年就预测了量子霍尔效应。1980年，克劳斯·冯·克里津获得了诺贝尔奖，因为他发现量子霍尔效应确实是离散的，这意味着电子只能以明确定义的能量水平存在。量子霍尔效应已经成为支持物质量子性质的另一个论点。
