Группа российских учёных разработала новый метод быстрого и эффективного определения теплопроводности материалов, применяемых в электронике. Это важная задача, поскольку от теплопроводности зависит способность детали проводить электричество при различных температурах. Принцип основан на применении двух лазеров — зелёного и красного. Один лазер нагревает материал, вторым светят на уже нагретый образец. По тому, как именно материал отражает лазерный луч, рассчитывается его теплопроводность. Авторы работы применили методику при создании датчика терагерцевого излучения.
Российские учёные из ООО «Терагерцовая фотоника», образовательного центра «Энергоэффективные инженерные системы» Университета ИТМО и Санкт-Петербургского государственного университета промышленных технологий и дизайна разработали эффективную методику измерения теплопроводности материалов, применяемых в электронике. Созданный на основе методики прибор не уступает по точности аналогам, но при этом менее требователен к условиям эксплуатации и дёшев. Об этом RT рассказали в пресс-службе Российского научного фонда (РНФ). Исследование поддержано грантом фонда. Результаты опубликованы в журнале Applied Physics Letters.
Изменение температуры может сильно влиять на работу электроники. Дело в том, что температура влияет на электропроводность материалов, применяемых в технике. Нагрев способен снижать способность многих устройств проводить электрический ток, а в случае лазеров влияет на характеристики испускаемой волны. Поэтому разработчики электроники и другой техники ищут способы измерять способность различных материалов и сплавов проводить тепло — их теплопроводность.
Авторы исследования создали новую методику, которая позволяет быстро, легко и бесконтактно измерять теплопроводность применяемых в электронике микро- и наноструктур.
Учёные сконструировали для этих целей прибор, который состоит из двух лазеров. Первый предназначен для нагревания исследуемого образца при помощи световой волны зелёного спектра. После этого нагретый образец облучается вторым лазером, который имеет красный спектр. Степень нагрева влияет на то, как материал будет отражать излучение красного лазера. По этому параметру и рассчитывается теплопроводность образца.
Как отметили учёные, важным преимуществом метода является то, что прибор не требует использования дорогих импульсных лазеров, прост в юстировке (проверке и наладке лазерного луча. — RT) и работает при обычной комнатной температуре.
«Производство прибора для измерения теплопроводности оказалось в десять раз дешевле аналогов, при этом по характеристикам он им не уступает. Благодаря этому данные о теплопроводности материалов, полученные на этом устройстве, могут найти применение в терагерцевой фотонике в таких областях, как системы связи 6G, визуализация, медицинская диагностика. В дальнейшем мы будем пытаться повысить его чувствительность», — пояснил RT руководитель проекта, кандидат физико-математических наук, генеральный директор ООО «Терагерцовая фотоника» Михаил Ходзицкий.
Научный коллектив уже применил полученный прибор на практике при разработке нового датчика терагерцевого излучения. Напомним, терагерцевые спектрометры применяются в медицине, на транспортных объектах для просвечивания пассажиров и багажа и так далее.