Ученые предложили охлаждать полупроводники с помощью свечения
Российские физики выяснили, как заставить полупроводниковый материал расходовать собственное тепло на свечение и благодаря этому охлаждаться.
Источник: Роман Назаров / СПбГУ. Один из авторов исследования, аспирант кафедры фотоники Роман Назаров, получает экспериментальные данные.
МОСКВА, 24 июля /Новости науки/. Ученые Санкт-Петербургского государственного университета описали способ охлаждения полупроводников за счет свечения. Разработка может помочь отказаться от громоздких кулеров, сообщила пресс-служба Российского научного фонда.
Нагрев снижает эффективность и срок службы электронных устройств, а также увеличивает их энергопотребление. Обычные вентиляторы и другие системы охлаждения занимают много места и создают вибрации, поэтому не подходят для высокоточных приборов.
«Структура создает для экситона несколько близко расположенных “ступенек” энергии. Возбуждающий свет помещает систему на нижнюю ступеньку, а тепловые колебания кристаллической решетки помогают ей подняться на более высокую. После этого система испускает более энергичный фотон, который уносит полученную энергию», — рассказал инженер-исследователь СПбГУ Роман Назаров.
Ученые исследовали трехслойную наноструктуру. В ее центре находилась пленка арсенида галлия толщиной 14 нанометров — примерно в 5 тыс. раз тоньше человеческого волоса. Сверху и снизу ее окружали слои, содержащие галлий, мышьяк и алюминий.
При температуре около минус 269 градусов Цельсия исследователи воздействовали на образец лазером. Материал поглощал недостающую для свечения энергию из тепловых колебаний собственных атомов, после чего испускал более энергичный фотон. В результате свет уносил часть тепла из структуры.
Такое явление называется антистоксовой фотолюминесценцией. Пока эксперимент имеет фундаментальный характер и проводился при сверхнизкой температуре. В перспективе этот механизм может использоваться для охлаждения компактных лазеров, фотонных чипов, квантовых сенсоров и оптических датчиков. Результаты исследования опубликованы в журнале Physical Review B.
Нагрев снижает эффективность и срок службы электронных устройств, а также увеличивает их энергопотребление. Обычные вентиляторы и другие системы охлаждения занимают много места и создают вибрации, поэтому не подходят для высокоточных приборов.
«Структура создает для экситона несколько близко расположенных “ступенек” энергии. Возбуждающий свет помещает систему на нижнюю ступеньку, а тепловые колебания кристаллической решетки помогают ей подняться на более высокую. После этого система испускает более энергичный фотон, который уносит полученную энергию», — рассказал инженер-исследователь СПбГУ Роман Назаров.
Ученые исследовали трехслойную наноструктуру. В ее центре находилась пленка арсенида галлия толщиной 14 нанометров — примерно в 5 тыс. раз тоньше человеческого волоса. Сверху и снизу ее окружали слои, содержащие галлий, мышьяк и алюминий.
При температуре около минус 269 градусов Цельсия исследователи воздействовали на образец лазером. Материал поглощал недостающую для свечения энергию из тепловых колебаний собственных атомов, после чего испускал более энергичный фотон. В результате свет уносил часть тепла из структуры.
Такое явление называется антистоксовой фотолюминесценцией. Пока эксперимент имеет фундаментальный характер и проводился при сверхнизкой температуре. В перспективе этот механизм может использоваться для охлаждения компактных лазеров, фотонных чипов, квантовых сенсоров и оптических датчиков. Результаты исследования опубликованы в журнале Physical Review B.
