声子热霍尔效应作为晶格阿哈罗诺夫-玻姆效应

在越来越多的绝缘体实验中，研究人员发现磁场导致热流矢量与温度梯度矢量之间的错位。这种现象称为声子热霍尔效应，意味着沿垂直于温度梯度的方向存在无熵产生的能量流。各种绝缘体中实验测量的热霍尔角不超过一个上界，并在纵向热导率峰值温度处达到最大值。本文旨在提出一个能够解释这两个实验事实的场景。首先注意到，在该温度 $T_{max}$ 下，正规声子-声子碰撞相较于倒格波散射和边界散射事件变得最为频繁。此外，已知在Born-Oppenheimer近似下，分子波函数在磁场中会获得一个相位。在非谐晶体中，拉伸应变和压缩应变不能相互抵消，这种磁场诱导的原子相位产生了声子贝里相位并引发声子-声子干涉。在此图像中预期的热霍尔角的大致幅度由声子波长 $\lambda_{ph}$ 和 $T_{max}$ 处的峰值原子位移 $\delta u_m$ 决定。推导出的表达式与黑磷、锗和硅中的实验结果惊人地接近。