НЕ́РНСТА – ЭТТИНГСХА́УЗЕНА ЭФФЕ́КТ
-
Рубрика: Физика
-
-
Скопировать библиографическую ссылку:
НЕ́РНСТА – ЭТТИНГСХА́УЗЕНА ЭФФЕ́КТ, появление электрич. поля напряжённости $E$ в металле или полупроводнике при наличии градиента темп-ры $∇T$ в направлении, перпендикулярном напряжённости магнитного поля $H$. Относится к числу термомагнитных явлений. Открыт В. Нернстом и австр. физиком А. Эттингсхаузеном в 1887. Различают Н. – Э. э. поперечный и продольный.
Поперечный Н. – Э. э. состоит в появлении в металле или полупроводнике электрич. поля $E^\perp$ (разности потенциалов $U^\perp$ ) в направлении, перпендикулярном векторам $H$ и $∇T$. Если градиент темп-ры направлен вдоль оси $x$, а магнитное поле – вдоль оси $z$, то возникающее электрич. поле параллельно оси $y$. Поэтому между точками $a$ и $b$ (рис.) возникает разность электрич. потенциалов $U^\perp$. Величину напряжённости электрич. поля $E^\perp$ определяют по формуле $E^\perp = N_\perp H_z(dT/dx)$, где $N_\perp$ – постоянная Нернста – Эттингсхаузена, которая зависит от свойств образца и может принимать как положительные, так и отрицательные значения.
Причина возникновения поперечного Н. – Э. э. – отклонение потока заряженных частиц Лоренца силой – та же, что и причина возникновения Холла эффекта. Отличие заключается в том, что в первом случае направленный поток частиц возникает в результате их диффузии, а во втором – в результате их дрейфа в электрич. поле. В отличие от постоянной Холла, знак $N_\perp$ не зависит от знака носителей заряда. Действительно, при дрейфе в электрич. поле изменение знака заряда приводит к изменению направления дрейфа, что и даёт изменение знака постоянной Холла. В случае Н. – Э. э. поток диффузии всегда направлен от более нагретого конца образца к менее нагретому, независимо от знака носителей заряда.
Продольный Н. – Э. э. состоит в появлении в металле или полупроводнике электрич. поля $E^‖$ (разности потенциалов $U^‖$) между точками $c$ и $d$ вдоль $∇T$ при наличии магнитного поля $H⊥∇T$. Т. к. вдоль $∇T$ существует термоэлектрич. поле $E^α=α∇T$, где $α$ – коэф. термоэлектрич. поля, то возникновение дополнит. поля вдоль $∇T$ равносильно изменению поля $E^α$ при наложении магнитного поля: $E^\parallel=E^α(H)–E^α(0)=N_\parallelαH^2_z(dT/dx)$. Магнитное поле, искривляя траектории электронов, уменьшает их длину свободного пробега $l$ в направлении $∇T$. Поскольку время свободного пробега (время релаксации $τ$ ) зависит от энергии электронов, то уменьшение $l$ неодинаково для горячих и холодных носителей заряда: оно меньше для тех частиц, для которых $τ$ меньше. Т. о., магнитное поле меняет роль быстрых и медленных носителей заряда в переносе энергии, и термоэлектрич. поле, обеспечивающее отсутствие переноса заряда при переносе энергии, должно измениться.
Поскольку Н. – Э. э. обусловлен зависимостью времени релаксации носителей заряда при взаимодействии с кристаллич. решёткой от их энергии (или скорости), то он чувствителен к механизму рассеяния носителей заряда. Изучение Н. – Э. э. даёт информацию о подвижности носителей заряда и времени их релаксации.
