Тепловой эффект Холла

В физике твердого тела тепловой эффект Холла , также известный как эффект Риги–Ледюка , названный в честь независимых соавторов Аугусто Риги и Сильвестра Анатоля Ледюка , ^[1] является тепловым аналогом эффекта Холла . При наличии теплового градиента поперек твердого тела этот эффект описывает появление ортогонального температурного градиента при приложении магнитного поля.

Для проводников значительная часть теплового тока переносится электронами. В частности, эффект Риги–Ледюка описывает тепловой поток, возникающий в результате перпендикулярного градиента температуры и наоборот. Эффект Магги–Риги–Ледюка описывает изменения теплопроводности при помещении проводника в магнитное поле . ^{[ требуется ссылка ]}

Тепловой эффект Холла также был измерен в парамагнитных изоляторах, называемый « фононным эффектом Холла». ^[2] В этом случае в твердом теле нет заряженных токов, поэтому магнитное поле не может оказывать силу Лоренца . Тепловой эффект Холла на фононах был измерен в различных классах немагнитных изолирующих твердых тел, ^{[3] [4] [5] [6],} но точный механизм, вызывающий это явление, в значительной степени неизвестен. Аналогичный тепловой эффект Холла для нейтральных частиц существует в многоатомных газах, известный как эффект Зенфтлебена–Бинаккера .

Измерения теплопроводности Холла используются для различения электронного и решеточного вкладов в теплопроводность. Эти измерения особенно полезны при изучении сверхпроводников . ^[7]

Описание

Если у проводника или полупроводника имеется разность температур в направлении x и перпендикулярное ему магнитное поле B в направлении z , то в поперечном направлении y может возникнуть разность температур ,

${\displaystyle {\frac {\partial T}{\partial y}}=R_{\mathrm {TH} }B{\frac {\partial T}{\partial x}}}$

Эффект Риги-Ледюка является тепловым аналогом эффекта Холла. При эффекте Холла внешнее приложенное электрическое напряжение вызывает протекание электрического тока. Подвижные носители заряда (обычно электроны) поперечно отклоняются магнитным полем из-за силы Лоренца . При эффекте Риги-Ледюка разница температур заставляет подвижные носители заряда течь от более теплого конца к более холодному. Здесь также сила Лоренца вызывает поперечное отклонение. Поскольку электроны переносят тепло, одна сторона нагревается больше, чем другая.

Тепловой коэффициент Холла (иногда также называемый коэффициентом Риги-Ледюка) зависит от материала и имеет единицу измерения тесла ⁻¹ . Он связан с коэффициентом Холла через электропроводность , как ${\displaystyle R_{\mathrm {TH} }}$ ${\displaystyle R_{\mathrm {H} }}$ ${\displaystyle \sigma }$

${\displaystyle R_{\rm {TH}}=\sigma R_{\rm {H}}}$.

Смотрите также

• эффект Холла

Ссылки

1. Лалена, Джон Н.; Клири, Дэвид А. (2010). Принципы проектирования неорганических материалов (2-е изд.). John Wiley and Sons. стр. 272. ISBN 978-0-470-40403-4. Получено 25.04.2011 .
2. Штром, Корнелиус; Риккен, Герт LJA; Вайдер, Питер (7 октября 2005 г.). «Феноменологическое доказательство эффекта фононного Холла». Physical Review Letters . 95 (15): 155901. Bibcode :2005PhRvL..95o5901S. doi :10.1103/PhysRevLett.95.155901. PMID  16241740.
3. Ли, Сяокан; Фоке, Бенуа; Чжу, Цзэнвэй; Бехниа, Камран (2020). «Фононный тепловой эффект Холла в титанате стронция». Physical Review Letters . 124 (10). APS: 105901. arXiv : 1909.06552 . Bibcode : 2020PhRvL.124j5901L. doi : 10.1103/PhysRevLett.124.105901. PMID  32216396.
4. Шарма, Рохит; Багчи, Махасвета; Ван, Юнцзянь; Андо, Йоичи; Лоренц, Томас (2024). «Фононный тепловой эффект Холла в топологических изоляторах с компенсацией заряда». Physical Review B. 109 ( 10). APS: 104304. arXiv : 2401.03064 . Bibcode : 2024PhRvB.109j4304S. doi : 10.1103/PhysRevB.109.104304.
5. Шарма, Рохит; Валлдор, Мартин; Лоренц, Томас (2024). "Фононный тепловой эффект Холла в немагнитном Y₂Ti₂O₇". Physical Review B. 110 ( 10). APS: L100301. arXiv : 2407.12535 . doi :10.1103/PhysRevB.110.L100301.
6. Ли, Сяокан; Мачида, Йо; Субеди, Аляска; Чжу, Цзэнвэй; Ли, Лян; Бехниа, Камран (2023). «Фононный тепловой угол Холла в черном фосфоре». Nature Communications . 14 (1). Nature Publishing Group UK London: 1027. arXiv : 2301.00603 . Bibcode : 2023NatCo..14.1027L. doi : 10.1038/s41467-023-36750-3. PMC 9950068. PMID  36823192 . 
7. Grissonnanche, G (17 июля 2019 г.). «Гигантская тепловая холловская проводимость в псевдощелевой фазе купратных сверхпроводников». Nature . 571 (7765): 376–380. arXiv : 1901.03104 . Bibcode :2019Natur.571..376G. doi :10.1038/s41586-019-1375-0. PMID  31316196. S2CID  197542068.