Свет поможет охладить электронику: разработка российских ученых

Исследователи из Санкт-Петербургского государственного университета предложили оригинальный метод отвода тепла от полупроводниковых компонентов с помощью светового излучения. Данное открытие открывает путь к созданию электроники нового поколения, свободной от громоздких систем принудительного охлаждения и массивных теплоотводов.

В основу технологии положен физический феномен антистоксовой фотолюминесценции. Суть процесса заключается в том, что испускаемый материалом фотон обладает большей энергией, чем поглощенный изначально. Недостающий энергетический ресурс система черпает из тепловой энергии кристаллической решетки, что ведет к постепенному снижению температуры вещества.

Для проверки этой гипотезы ученые синтезировали специальную многослойную наноструктуру. Ключевым элементом стал сверхтонкий слой арсенида галлия (толщиной 14 нанометров), интегрированный между оболочками из соединений галлия, алюминия и мышьяка.

«Ограничение пространственного перемещения электронов и дырок в нанометровом масштабе трансформирует их энергетические уровни, что способствует возникновению четко выраженных экситонных резонансов. Экситон, представляющий собой связанную пару электрона и дырки, выступает в роли ключевого звена при взаимодействии светового потока с веществом», — пояснил Роман Назаров, инженер кафедры фотоники СПбГУ.

В ходе испытаний, проводившихся при криогенных температурах около -269 °C, воздействие лазерного излучения подтвердило эффективность метода: материал успешно трансформировал собственное тепло в высокоэнергетические фотоны. Таким образом, ученым удалось добиться эффекта охлаждения без привлечения механических узлов.

Разработчики убеждены, что масштабирование технологии позволит проектировать компактные, бесшумные устройства, полностью избавленные от необходимости использовать вентиляторы или радиаторы охлаждения. Несмотря на многообещающие результаты, проект находится на этапе фундаментальных исследований, требующих проведения дополнительных экспериментов перед внедрением в промышленность.

Источник: iXBT