Techniklexikon

Landau-Niveaus

die quantisierten Energieniveaus eines freien Elektrons in einem homogenen Magnetfeld. Ein Elektron in einem Landau-Niveau, das um die Richtung des Magnetfeldes B mit der Zyklotronfrequenz w_c = eB / m_e rotiert (e: Elementarladung, m_e: Elektronenmasse) und sich mit der Geschwindigkeit v in dieser Richtung fortbewegt, hat die Energie E = (n + 1 / 2) · w_c + m_ev² / 2 und den mittleren Bahnradius ; hierbei ist n = 0, 1, 2, ... eine ganzzahlige Quantenzahl. Bezüglich der zum B-Feld transversalen Bewegungsrichtung verhält sich das Elektron ähnlich einem harmonischen Oszillator mit Eigenfrequenz w_c. Im Gegensatz zu diesem sind jedoch die Landau-Niveaus hochgradig entartet: Steht dem Elektron senkrecht zum Feld eine begrenzte Fläche A zur Verfügung, so ist der Entartungsgrad für jedes Niveau durch e F / h gegegeben (F: magnetischer Fluss durch A, h: Plancksches Wirkungsquantum).