当电流垂直于外磁场通过半导体时，载流子发生偏转，垂直于电流和磁场的方向会产生一附加电场，从而在半导体的两端产生电势差，这一现象就是霍尔效应。

而霍尔效应已广泛应用到我们的生活中，比如已在汽车上广泛应用的霍尔器件（汽车点火系统中的应用、用作汽车开关电路上的功率霍尔电路、ABS系统中的速度传感器等等）。

在霍尔效应发现百年后，物理学家发现了量子霍尔效应。量子霍尔效应在凝体物理研究里占据着极其重要的地位。整数量子霍尔效应、分数量子霍尔效应、半整数量子霍尔效应相继获得诺贝尔奖，一代一代的科学家为之着迷与献身。

量子霍尔效应家族中神秘的成员，量子反常霍尔效应的发现（不需要外加磁场的量子霍尔效应）将带来世界芯片技术的革命。

2009年中国华人物理学家张首晟教授在内的科学家，在理论上预言了一种叫做拓扑绝缘体的新的材料，这是材料物理领域的一个重大进展。自此中国科学院院士薛其坤带领由中科院物理研究所和清华大学物理系组成的实验团队向量子反常霍尔效应的实验实现发起冲击。2013年，薛其坤领衔、清华大学物理系和中科院物理所联合组成的实验团队，首次在实验上发现量子反常霍尔效应。

量子反常霍尔效应的发现，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，有望解决计算机发热问题和摩尔定律的瓶颈问题，为半导体工业带来又一次的革命。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，个人电脑可能在未来进行脱胎换骨。