Российские исследователи из Санкт-Петербургского государственного университета представили инновационный метод охлаждения полупроводниковых компонентов при помощи светового воздействия. В будущем такая технология позволит существенно упростить конструкцию электронных устройств, избавив их от необходимости использования массивных радиаторов и систем активного вентиляторного охлаждения.
_large.png "Российские ученые предложили охлаждать электронику при помощи света")
Принцип работы: антистоксова фотолюминесценция
В основе предложенного решения лежит эффект антистоксовой фотолюминесценции. Физический процесс заключается в том, что материал поглощает фотоны, а затем излучает их с более высокой энергией. Необходимый для этого энергетический излишек система «заимствует» у тепловых колебаний атомов кристаллической решетки полупроводника, что приводит к его эффективному охлаждению.
Особенности наноструктуры
Для подтверждения эффективности метода ученые спроектировали специализированную многослойную наноструктуру. Основным элементом стала сверхтонкая пленка арсенида галлия толщиной 14 нанометров, расположенная между защитными слоями из соединений галлия, алюминия и мышьяка.
«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 кафедры фотоники СПбГУ Роман Назаров.
Результаты и перспективы
В ходе лабораторных испытаний, проведенных при температуре около -269 °C, воздействие лазерного излучения подтвердило гипотезу: материал успешно поглощал тепловую энергию собственной кристаллической решетки, преобразуя ее в фотоны с более высокой энергией. Это доказывает возможность охлаждения компонентов без применения механических или жидкостных систем.
Авторы исследования отмечают, что текущие результаты получены на раннем этапе разработки. Тем не менее, масштабирование технологии может стать фундаментом для создания компактных и абсолютно бесшумных систем терморегулирования для высокопроизводительной электроники и перспективных фотонных устройств.
_large.png&description=Исследователи из СПбГУ разработали инновационный метод охлаждения полупроводников с помощью света, который может заменить вентиляторы и радиаторы в будущем.){kind=link}