論文の概要: Phonon thermal Hall as a lattice Aharonov-Bohm effect

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2502.18236v1
• Date: Tue, 25 Feb 2025 14:19:29 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-02-26 17:42:46.103983
• Title: Phonon thermal Hall as a lattice Aharonov-Bohm effect
• Title（参考訳）: 格子アハロノフ・ボーム効果としてのフォノン熱ホール
• Authors: Kamran Behnia,
• Abstract要約: ここでは、結晶中のこの相の生存は、横フォノンの複雑な振幅を意味すると論じる。 これは、黒リン、ゲルマニウム、シリコンで実験的に発見されたものに近い。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: In a growing list of insulators, experiments find a misalignment between the heat flux and the thermal gradient vectors induced by magnetic field. This phenomenon, known as the phonon thermal Hall effect, implies energy flow without entropy production along the orientation perpendicular to the temperature gradient. Experiments find that the thermal Hall angle is maximal at the temperature at which the longitudinal thermal conductivity peaks. At this temperature, $T_{max}$, Normal phonon-phonon collisions (which do not produce entropy) dominate Umklapp and boundary scattering events (which do). In the presence of a magnetic field, Born-Oppenheimer approximated molecular wave functions are known to acquire a geometric [Berry] phase. I will argue here that the survival of this phase in a crystal implies a complex amplitude for transverse phonons. This modifies three-phonon interference patterns, twisting the quasi-momentum of the outgoing phonon. The rough amplitude of the thermal Hall angle expected in this picture is set by the wavelength, $\lambda_{max}$, and the crest displacement amplitude, $u_m$, of transverse acoustic phonons at $T_{max}$. Combined with the interatomic distance, $a$ and the magnetic length, $\ell_B$, it yields: $\Theta_H \approx \lambda_{max}^2u_m^2a^{-2}\ell_B^{-2}$. This is surprisingly close to what has been experimentally found in black phosphorus, germanium and silicon.
• Abstract（参考訳）: 絶縁体のリストの増大の中で、実験は磁場によって誘導される熱流束と熱勾配ベクトルの相違を見出した。 この現象はフォノン熱ホール効果 (phonon thermal Hall effect) と呼ばれ、温度勾配に垂直な方向に沿ってエントロピーが生成しないエネルギーの流れを示唆している。 実験により、熱ホール角は、長手熱伝導率がピークとなる温度で最大であることがわかった。 この温度では、$T_{max}$、通常のフォノン-フォノン衝突(エントロピーを発生しない)がUmklappと境界散乱事象(英語版)を支配している。 磁場の存在下では、ボルン=オッペンハイマー近似分子波関数は幾何学的[ベリー]位相を取得することが知られている。 ここでは、結晶中のこの相の生存は、横フォノンの複雑な振幅を意味すると論じる。 これにより3フォノン干渉パターンが修正され、外部フォノンの準モーメントがねじれる。 この図で期待される熱ホール角の粗振幅は、波長$\lambda_{max}$と、T_{max}$の逆音響フォノンのクレスト変位振幅$u_m$によって設定される。 原子間距離$a$と磁気距離$\ell_B$と組み合わせると、$\Theta_H \approx \lambda_{max}^2u_m^2a^{-2}\ell_B^{-2}$となる。 これは、黒リン、ゲルマニウム、シリコンで実験的に発見されたものに近い。

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