Нернста эффект (продольный гальванотермомагнитный эффект) – появление в проводнике, по которому течет ток j, находящемся в магнитном поле H, перпендикулярном j, градиента температуры gradT, направленного вдоль тока j (рис.1); градиент температуры не меняет знак при изменении направления поля Н на обратное (четный эффект). Открыт В. Г. Нернстом в 1886 году. Нернста эффект возникает в результате того, что перенос тока (поток носителей заряда) сопровождается потоком тепла. Фактически Нернста эффект представляет собой Пельтье эффект в условиях, когда возникающая на концах образца разность температур приводит к компенсации потока тепла, связанного с током j, потоком тепла за счет теплопроводности. Нернста эффект наблюдается также и в отсутствие магнитного поля.

Различают продольный эффект Нернста - Эттингсхаузена — изменение термоэлектродвижущей силы под действием магнитного поля, перпендикулярного градиенту температуры, и поперечный эффект Нернста - Эттингсхаузена (часто называют просто эффектом Нернста) — появление эдс в направлении, перпендикулярном магнитному полю и градиенту температуры. Эффект Нернста - Эттингсхаузена обусловлен зависимостью времени релаксации носителей тока при взаимодействии с решёткой от их энергии (или скорости) и поэтому чувствителен к механизму рассеяния носителей тока. Из результатов исследования эффекта Нернста можно получить информацию о подвижности носителей тока и времени релаксации.

Эффект Нернста характеризуется коэффициентом Q, который в случае вырожденной статистики имеет вид

(1)

гдне k - постояная Больцмана; e - модуль заряда электрона; Т - температура; ε - энергия носителей заряда; ε_F - уровень Ферми; τ - время релаксации; R - коэффициент Холла; σ - удельная электропроводность. Дробь в левой части иммет размероность подвижности и носит название нернстовской подвижности.

Эффект Нернста возникает также вследствие неодинаковых скоростей носителей тока, но их движение рассматривается вдоль другой оси, а именно, в магнитном поле электроны с большими скоростями будут достигать дальнего конца образца, в то время как электроны с меньшими скоростями отклонятся к грани образца. Происходит селекция (отбор) электронов вдоль образца, вследствие чего возникает продольный градиент температуры.

Нернста эффект обусловлен зависимостью времени релаксации носителей тока при взаимодействии с решёткой от их энергии (или скорости) и поэтому чувствителен к механизму рассеяния носителей тока. Из результатов исследования Нернста эффекта можно получить информацию о подвижности носителей тока и времени релаксации.

Для измерения зависимостей коэффициента Нернста от температуры Q(T) используется ячейка, показанная на рис.1. Она состоит из двух массивных блоков, между которыми помещается образец. Один из блоков может перемещаться, зажимая образец. Для сохдания градиента температур в один из медных блоков вмонтирована спираль нагревателя. Для выделения напряжения эффекта Нернста на фоне напряжений четных по магнитному полю эффектов измерения проводятся для двух противоположных направлений магнитного поля.

На рисунке 2 приведены экспериментальные зависимости коэффициента Нернста от температуры.

Для реализации эффекта Нернста необходимо создать необходимые условия.

Для этого проводник, по которому течет электрический ток (см. рис.1.), необходимо поместить в магнитное поле, перпендикулярное направлению тока. В точках 1 и 2 припаять термопару и измерять изменение температуры. Через некоторое время на гранях установится устойчивый градиент температур.