САНКТ-ПЕТЕРБУРГ, 23 июля. /ТАСС/. Ученые Санкт-Петербургского государственного университета (СПбГУ) предложили новый метод охлаждения материалов для электроники с помощью светового излучения. Технология позволит избавить устройства от необходимости в громоздких системах охлаждения, сообщили в пресс-службе вуза.
"Ученые Санкт Петербургского государственного университета предложили охлаждать полупроводники - материалы, широко используемые в электронике, - с помощью особого типа люминесценции, при котором вещество тратит тепло колебаний собственных атомов на свечение. Этот подход позволит избежать установки габаритных охлаждающих систем для процессоров, лазерных диодов и квантовых сенсоров", - говорится в сообщении.
Как уточнили в вузе, перегрев является одной из главных проблем современной электроники, лазеров и оптических датчиков. Традиционные методы охлаждения, такие как вентиляторы и кулеры, не только занимают много места, но и создают вибрации, которые недопустимы в высокоточных оптических системах.
О методе
По данным пресс-службы, в основе предложенного учеными СПбГУ метода лежит эффект антистоксовой фотолюминесценции. В этом процессе испускаемый материалом фотон (частица света) обладает большей энергией, чем тот, который поглотил материал. Недостающую энергию вещество берет из тепловых колебаний своей кристаллической решетки, что приводит к снижению температуры материала.
Для реализации этого эффекта ученые синтезировали структуру типа "сэндвич". Центральный слой представляет собой сверхтонкую пленку арсенида галлия толщиной всего 14 нанометров, заключенную между слоями галлия, мышьяка и алюминия. Такая структура создает так называемую "квантовую яму", ограничивающую движение электронов (отрицательно заряженных квазичастиц) и дырок (положительно заряженных квазичастиц).
"Нанометровое ограничение движения электронов и дырок изменяет их энергетические состояния и позволяет сформировать хорошо различимые экситонные резонансы. Экситон - это связанное состояние электрона и дырки, которое играет ключевую роль во взаимодействии материала со светом", - пояснил инженер исследователь кафедры фотоники СПбГУ Роман Назаров.
В ходе экспериментов при сверхнизких температурах - около 269°C - ученые воздействовали на структуру лазерным лучом. Исследователям удалось зафиксировать, что при излучении более энергичных фотонов материал поглощает тепловую энергию колебаний атомов, тем самым охлаждаясь.