Key words
(German)
|
Quanten-Hall-Effekt, Metrologie, Widerstandsnormal, Internationales Einheitensystem, elektrische Einheiten
|
Key words
(English)
|
Quantum Hall effect, metrology, resistance standard, international system of units, electrical units
|
Short description
(German)
|
Seit 1990 wird der Quanten-Hall-Effekt (QHE) weltweit für die Darstellung der Widerstandseinheit Ohm verwendet. Zahlreiche experimentelle Untersuchungen haben gezeigt, dass der quantisierte Hall Widerstand innerhalb der heutigen Auflösung eine universelle Grösse ist, die unabhängig von Material- und Probenparametern ist. Die erstaunliche Genauigkeit des QHE in einer nicht idealen Probe und der Einfluss der endlichen Probentemperatur und des Messstromes sind theoretisch nicht im Detail verstanden.
In diesem Projekt soll zunächst eine Übersicht über die theoretischen und experimentellen Arbeiten erstellt werden, die für die metrologische Anwendung des QHE relevante Aspekte behandeln. Auf Grund dieser Zusammenstllung werden anschliessend die Richtlinien überarbeitet, die für eine zuverlässige und möglichst genaue Realisierung des quantisierten Hall-Widerstandes zu beachten sind. Das Projekt beinhaltet schliesslich experimentelle Arbeiten, die eine Optimierung der QHE-Probenparamter zum Ziel haben.
|
Short description
(English)
|
The quantum Hall effect (QHE) provides an invariant reference for resistance linked to natural constants. Since 1990, it is used world-wide as a representation for the electrical unit of resistance, the ohm. Numerous experimental studies demonstrate the universality of the quantized Hall resistance (QHR) and thus its independence of material and device parameters. Despite its successful application, many aspects of the QHE are still not understood in detail. A complete theory which e.g. explains the remarkable accuracy of the QHR, observed in an non-ideal device at finite temperature and current, is still missing.
In this project, a review will first be established of the theoretical and experimental studies which are of relevance for the metrological application of the QHR. Based an this review, the technical guidelines assuring correct QHR measurements in practice will be revised. The project also covers an experimental study aiming at the optimisation of the QHE device parameters.
|
Project aims
(German)
|
Bestimmung und Quantifizierung der Faktoren des Quanten-Hall-Effekts, die für seine Anwendung als Widerstandsnormal von Bedeutung sind.
|
Project aims
(English)
|
Determination and quantification of the factors which are relevant for the application of the quantum Hall effect as an electrical resistance standard.
|
Abstract
(German)
|
Die experimentellen und theoretischen Arbeiten der letzten Jahre, die für die metrologische Anwendung des Quanten-Hall-Effekts (QHE) von Bedeutung sind wurden analysiert und in Form eines Übersichtsartikels zusammengefasst. Auf der Basis dieser Übersicht konnten die technischen Richtlinien, deren Befolgung in der Praxis korrekte Resultate bei der Anwendung des QHE als Widerstandsnormal garantieren sollen, überarbeitet und verbessert werden. Diese neuen Richtlinien wurden den interessierten Kreisen vorgestellt und in Form einer Fachpublikation verfügbar gemacht. Zusätzlich konnten als Resultat einer systematischen experimentellen Untersuchung wichtige Parameter der QHE-Proben für die metrologische Anwendung optimiert werden.
|
Abstract
(English)
|
An extensive review of all theoretical an experimental studies which are of relevance for the metrological application of the QHR was carried out and published. Based on this review, the technical guidelines assuring correct QHR measurements in practice have been revised and disseminated in the form of a publication. In addition, an experimental study aiming at the optimisation of the QHE device parameters was carried out.
|
Transfer and application
(German)
|
Die Resultate der durchgeführten Studie und die experimentellen Arbeiten führen zu einer Verbesserung in der Realisierung des QHE-Widerstandsnormals. Damit können Kalibrierungen, die auf das QHE-Normal abstützen genauer und sicherer durchgeführt werden.
|
Transfer and application
(English)
|
The results of the systematic study and the experimental work lead to an improvement in the realization of the QHE resistance standard. As a consequence, calibration based on this standard can be carried out with improved accuracy.
|
Publications / Results
(German)
|
Fachartikel
B. Jeckelmann and B. Jeanneret, The quantum Hall effect as an electrical resistance standard, Rep. Prog. Phys. 64, 1603 (2001).
B. Jeckelmann and B. Jeanneret, The quantum Hall effect as an electrical resistance standard, Meas. Sci. Technol. 14, 1229 (2003).
F. Delahaye and B. Jeckelmann, Revised technical guideline for reliable dc measurements of the quantized Hall resistance, Metrologia 40, 217-223, (2003).
B. Jeckelmann, A. Rüfenacht, B. Jeanneret, F. Overney, K. Pierz, A. von Campenhausen and G. Hein, Optimization of QHE devices for metrological applications, IEEE Trans. Instrum. Measure. 50, 218 (2001).
|
Publications / Results
(English)
|
Articles in scientific journals
B. Jeckelmann and B. Jeanneret, The quantum Hall effect as an electrical resistance standard, Rep. Prog. Phys. 64, 1603 (2001).
B. Jeckelmann and B. Jeanneret, The quantum Hall effect as an electrical resistance standard, Meas. Sci. Technol. 14, 1229 (2003).
F. Delahaye and B. Jeckelmann, Revised technical guideline for reliable dc measurements of the quantized Hall resistance, Metrologia 40, 217-223, (2003).
B. Jeckelmann, A. Rüfenacht, B. Jeanneret, F. Overney, K. Pierz, A. von Campenhausen and G. Hein, Optimization of QHE devices for metrological applications, IEEE Trans. Instrum. Measure. 50, 218 (2001).
|
