整数量子霍尔效应是
二维电子气系统在强磁场(约18万高斯)和低温(约1.5K)条件下的霍尔效应表现出明显的量子化性质。
1980年
冯·克利青(Von Klitzing)等人首先观测到了量子化的霍尔效应。他们测量了SiMOSFET反型层中
二维电子气系统中的电子在15T强磁场和低于
液氦温度下的霍尔电压VH,沿电流方向的
电势差VP与栅压VG的关系。当磁场垂直于
反型层,
磁感应强度B与沿反型层流动的电流强度I保持不变时,改变栅压VG,可改变反型层中
载流子密度ns。在正常的霍尔效应中应有VH∝1/VG(如果ns∝VG),但在
强磁和低温下,某些VG间隔内,VH曲线出现平台,对应于平台时的VP最小趋近于零,由此得到的
霍尔电阻ρxy=-VH/I是量子化的,其值为
它只与
物理常数h(
普朗克常数)和e有关。霍尔电阻与整数n相联系的现象称整数量子霍尔效应。在1K以下,实验还进一步观察到n为分数的霍尔平台,即
分数量子霍尔效应。在调制掺杂的GaAs-GaAlAs等异质结构中也能观测到量子化的霍尔效应。