石英中声子热力学霍尔效应及其在硅藻中的缺失

观察到绝缘导体中由磁场引起的热通量方向与测量温度梯度之间错位的现象，已成为实验探究、理论推测和未决争议的焦点。为识别该声子热力学霍尔效应的起源，我们对比研究了由相同实验装置和温度计测量的纯晶体（石英）和非晶体（硅藻）SiO$_2$ 中的纵向和横向热传导。我们检测到纯晶体样品中存在有限信号，而在非晶体样品中则未检测到。较干净的晶体的热力学霍尔导电率大于较脏的晶体，这排除了无序是该效应的驱动因素。另一方面，横向热电阻的幅度在两个晶体样品中几乎相同（W$_{\perp}$/B$\approx$ 10$^{-6}$ m.K.W$^{-1}$.T$^{-1}$）。我们指出，在声子气体中，正如在分子气体中显示 Senftleben-Beenakker 效应的情形，热通过两个通道传递，认为只要这些通道在熵产生和对磁场的耦合方面不同，热力学霍尔响应便不可避免地出现。在这种情况下，守恒能流和非守恒熵流便不再平行。最后，横向热电阻的大小可通过一个惊人的简单的图景来解释：热通量诱导晶格原子的微小漂移速度，磁场对该漂移施加横向 Berry 力，而该力由熵恢复力平衡。