在英国和美国，科学家们已发现同“量子霍耳效应”相联系的新的数据——在某些特定条件下发生在半导体化合物中电子行为值得注意的动向。这些结果对过去解释量子霍耳效应的理论提出新的挑战，并且说明在这个领域中有更多的东西被人们所理解。

去年，克 · 冯 · 克利青（Klans Von Klizing）由于1980年发现量子霍耳效应而得到了诺贝尔奖。他曾研究限制在半导体材料薄层中的电子，此时半导体材料放在非常低的温度中，并且加上同包含电子的薄层相垂直的强磁场。这时，他发现所谓霍耳电阻的数值是量子化的：也就是不是连续地变化，而是由h/ne²的数值来描述。这里h是普朗克常数，e是一个电子的电荷量，n是整数。后来，美国的研究者们发现n可以取非整数值，特别取奇数分母的分数——1/3、2/3、1/5等等。

解释量子霍耳效应的关键特征是在薄层中的电子行为好像表现为二维的电子气体，在观察到量子霍耳效应的低温下，电子不再在与薄层垂直的方向上自由运动，而仅仅在层内运动，例如，在加利福尼亚Lawrence Livermore实验室Robert Laughlin已经解释分数量子霍耳效应，理由是2维电子“气体”冷凝为“量子液体”。这是一种特殊种类液体，在这种液体中电子行为就像具有分数电荷的“准电子”的行为，分数电荷为eX(1/m)，1/m与在实验中测量的n相同。另一种理论的观点是在电子波函数中（数学描述）可以出现新的某种对称，结果导致在磁通量量子化大小的变化。

现在，Robin Nicholas和他的同事们已经找出使m扩展到m=9的整个一系列数据。当二维电子气体中电子正在以“向上”和“向下”两种方式自旋时，这一系列数据就重复出现。更为令人惊奇的是，他们发现了在分数量子霍耳效应中n数值存在偶数分母的一些数据。

在牛津的一个小组已研究在“异质结”中量子霍耳效应——在菲利浦研究实验所生长一种砷化镓和砷化铝镓（GaAs-GaAlAs）的半导体叠层。使用在Clarendon实验里所具有的特殊设备，异质结被冷却到绝对零度以上的千分之三十度（30 mk），并且加上可以高达16特斯拉的磁场。在磁场被加到相对低数值时（磁场强度从2特斯拉到4特斯拉之间），菲利浦研究室生长的异质结的特别完善性使得牛津的研究小组看到了偶数分母的分数。这一现象使Laughlin的理论无效吗？Nicholas不是这样想，对此，他谨慎地说：“我想我们在这里正看到一种新的现象。”

同时，在美国新泽西州的美国电话电报公司贝尔实验室Horst Stormer和他的同事们已经观察到三维系统的量子霍耳效应。他们在被称为“超晶格”半导体结构中测量到霍耳效应。“超晶格”是由30层GaAs和GaAlAs的复合叠层组成，其中在GaAlAs层中既有附加硅的“掺杂”又没有附加硅的“掺杂”。每层厚度仅仅在2.16×10^-5 mm左右*。随着“超晶格”被冷却到150 mk，当改变磁场强度时他们发现量子霍耳效应数据。至今，他们还没有在三维系统中发现分数效应，但是希望用不同的材料化合物来做到这一步。

[New Scientist，1986年3月]

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* 原文为1.3×10^-2 mm左右。数据来自Phys.Bev.56卷P85—文。