열 홀 효과

"오늘의AI위키"는 AI 기술로 일관성 있고 체계적인 최신 지식을 제공하는 혁신 플랫폼입니다.
"오늘의AI위키"의 AI를 통해 더욱 풍부하고 폭넓은 지식 경험을 누리세요.

1. 개요

열 홀 효과는 도체 또는 반도체에 온도 차이와 자기장이 가해질 때, 열의 흐름이 자기장의 영향을 받아 횡 방향으로 온도 차이가 발생하는 현상이다. 이는 홀 효과의 열적 아날로그이며, 리기-르두크 효과라고도 불린다. 열 홀 효과는 전자가 열을 전달하므로, 한쪽 면이 다른 쪽보다 더 뜨거워지는 현상을 보인다. 열 홀 계수는 재료에 따라 다르며, 전기 전도도와 홀 계수와 관련된다.

열 홀 효과

개요

이름	열 홀 효과
로마자 표기	Yeol Hol hyogwa
영어 이름	Thermal Hall effect

이미지 준비중입니다.

열 홀 효과에 대한 설명

설명

정의	자기장이 가해진 물질에서 온도 구배와 수직 방향으로 열 흐름이 발생하는 현상
원인	대전된 입자의 로렌츠 힘 포논의 스핀-포논 상호작용
관련 효과	홀 효과 제베크 효과 네른스트 효과

응용

분야	열전 소자 스핀트로닉스 위상 물질 연구
예시 물질	강자성체 반강자성체 위상 절연체 SrTiO3 Y₂Ti₂O₇ 흑린

연구 동향

최근 연구	포논 홀 효과의 거시적 증거 제시 (C. Strohm, G. L. J. A. Rikken, P. Wyder, 2005) 스트론튬 티타네이트 (SrTiO3)에서의 포논 열 홀 효과 발견 (X. Li, B. Fauqué, Z. Zhu, K. Behnia, 2020) 전하 보상된 위상 절연체에서의 포논 열 홀 효과 (R. Sharma, M. Bagchi, Y. Wang, Y. Ando, T. Lorenz, 2024) 비자성 Y₂Ti₂O₇에서의 포논 열 홀 효과 (R. Sharma, M. Valldor, T. Lorenz, 2024) 흑린에서의 포논 열 홀 각도 측정 (X. Li, Y. Machida, A. Subedi, Z. Zhu, L. Li, K. Behnia, 2023) 구리 산화물 초전도체의 유사갭 상에서의 거대한 열 홀 전도도 (G. Grissonnanche, 2019)

📚 더 읽어볼만한 페이지

홀 효과 - 에드윈 홀
에드윈 허버트 홀은 홀 효과를 발견하고 하버드 대학교 물리학 교수로 재직하며 물리학 교과서를 저술한 미국의 물리학자이다.
홀 효과 - 양자 홀 효과
양자 홀 효과는 강한 자기장과 저온의 2차원 전자계에서 홀 전도율이 기본 상수의 정수배 또는 분수배로 양자화되는 현상으로, 정수 양자 홀 효과는 전기 저항 표준 및 미세 구조 상수 결정에 활용되며, 분수 양자 홀 효과는 전자 간 상호작용에 의해 발생하고, 란다우 준위 등의 개념으로 설명되며 위상 물질 연구 등에 응용된다.
초전도 - 초전도 현상
초전도 - 고온 초전도체

1. 개요
2. 리기-르두크 효과

2. 리기-르두크 효과

리기-르두크 효과는 도체나 반도체에서 온도 차이와 자기장을 이용하여 또 다른 온도 차이를 발생시키는 현상이다. 이는 홀 효과의 열적 현상으로, 전기가 아닌 열을 이용한다는 점이 다르다.

2.1. 정의

도체 또는 반도체에 x 방향으로 온도 차이가 있고, 이에 수직한 z 방향으로 자기장 B가 가해지면, 횡 방향 y-방향으로 온도 차이가 발생할 수 있다.

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

리기-르두크 효과는 홀 효과의 열적 아날로그이다. 홀 효과에서는 외부에서 가해진 전압이 전류를 흐르게 한다. 가동 전하 운반자(보통 전자)는 로렌츠 힘에 의해 자기장에 의해 횡 방향으로 편향된다. 리기에-르두크 효과에서는 온도 차이가 가동 전하 운반자를 더 따뜻한 쪽에서 더 차가운 쪽으로 흐르게 한다. 여기서도 로렌츠 힘은 횡 방향 편향을 일으킨다. 전자가 열을 전달하므로 한쪽 면이 다른 쪽보다 더 뜨거워진다.

열 홀 계수 $R_{\mathrm{TH}}$ (때로는 리기에-레듀크 계수라고도 함)는 재료에 따라 다르며 테슬라⁻¹ 단위를 갖는다. 이는 전기 전도도 $\sigma$ 에 의해 홀 계수 $R_{\mathrm{H}}$ 와 다음과 같이 관련된다.

: $R_{\rm TH}=\sigma R_{\rm H}$

2.2. 홀 효과와의 관계

리기-르두크 효과는 홀 효과의 열적 유사 현상이다. 홀 효과에서는 외부에서 가해진 전압이 전류를 흐르게 하고, 가동 전하 운반자(보통 전자)는 로렌츠 힘에 의해 자기장에 의해 횡 방향으로 편향된다. 리기-르두크 효과에서는 온도 차이가 가동 전하 운반자를 더 따뜻한 쪽에서 더 차가운 쪽으로 흐르게 하고, 로렌츠 힘이 횡 방향 편향을 일으킨다. 전자가 열을 전달하므로 한쪽 면이 다른 쪽보다 더 뜨거워진다.

2.3. 리기-르두크 계수

도체 또는 반도체에 x 방향으로 온도 차이가 있고, 이에 수직한 z 방향으로 자기장 B가 가해지면, 횡 방향(y 방향)으로 온도 차이가 발생할 수 있다.

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

리기-르두크 효과는 홀 효과의 열적 아날로그이다. 홀 효과에서는 외부에서 가해진 전압이 전류를 흐르게 한다. 가동 전하 운반자(보통 전자)는 로렌츠 힘에 의해 자기장에 의해 횡 방향으로 편향된다. 리기-르두크 효과에서는 온도 차이가 가동 전하 운반자를 더 따뜻한 쪽에서 더 차가운 쪽으로 흐르게 한다. 여기서도 로렌츠 힘은 횡 방향 편향을 일으킨다. 전자가 열을 전달하므로 한쪽 면이 다른 쪽보다 더 뜨거워진다.

열 홀 계수 $R_{\mathrm{TH}}$ (때로는 리기-르두크 계수라고도 함)는 재료에 따라 다르며 테슬라⁻¹ 단위를 갖는다. 이는 전기 전도도 $\sigma$ 에 의해 홀 계수 $R_{\mathrm{H}}$ 와 다음과 같이 관련된다.

: $R_{\rm TH}=\sigma R_{\rm H}$