Российский ученые предложили охлаждать электронику при помощи света

Свет вместо кулеров и радиаторов

Ученые Санкт-Петербургского государственного университета разработали новый способ охлаждения полупроводников с помощью света. В перспективе эта технология может уменьшить зависимость электроники от громоздких радиаторов и вентиляторов.

В основе новой разработки лежит эффект антистоксовой фотолюминесценции. При таком процессе материал излучает фотон с большей энергией, чем получил при поглощении света. Недостающая энергия забирается из тепловых колебаний атомов кристаллической решетки, благодаря чему сам материал постепенно охлаждается.

Чтобы проверить этот принцип, исследователи создали многослойную наноструктуру. В ее центре находится сверхтонкая пленка арсенида галлия толщиной всего 14 нанометров, заключенная между слоями 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», — рассказал инженер кафедры фотоники СПбГУ Роман Назаров.

Эксперименты проводились при температуре около -269 °C. Под воздействием лазера ученые зафиксировали, что материал действительно забирает часть тепловой энергии собственных атомов и излучает ее в виде более энергичных фотонов. Иными словами, свет заставляет материал охлаждаться без использования каких-либо механических систем.

По мнению авторов работы, дальнейшее развитие этой технологии может привести к появлению компактных и практически бесшумных систем охлаждения для электроники и фотонных устройств, которым не понадобятся ни вентиляторы, ни массивные радиаторы. Пока разработка находится на ранней стадии исследований, поэтому до ее практического применения предстоит провести еще немало экспериментов.