Ученые СПбГУ разработали способ охлаждения электроники с помощью светового излучения

В Санкт-Петербургском государственном университете (СПбГУ) предложен инновационный метод охлаждения электронных материалов, основанный на световом излучении. Эта технология предполагает избавление устройств от громоздких систем охлаждения, что может значительно улучшить их компактность и эффективность.

Ученые университета сосредоточились на охлаждении полупроводников, которые активно применяются в электронной промышленности. Они используют особый тип люминесценции, позволяющий веществу использовать тепло колебаний его атомов для генерации света. Это открытие может снизить необходимость в традиционных охлаждающих системах, таких как вентиляторы и кулеры, которые занимают много места и создают нежелательные вибрации в высокоточных оптических системах.

Метод, предложенный исследователями, основан на эффекте антистоксовой фотолюминесценции, при котором фотон, испускаемый материалом, обладает большей энергией, чем тот, который он поглотил. Этот процесс позволяет веществу забирать недостающую энергию из тепловых колебаний своей кристаллической решетки, что приводит к снижению температуры материала.

Для практической реализации данного эффекта ученые разработали структуру типа «сэндвич», в которой центральный слой представляет собой сверхтонкую пленку арсенида галлия толщиной всего 14 нанометров. Эта пленка заключена между слоями галлия, мышьяка и алюминия, формируя «квантовую яму», ограничивающую движение электронов и дырок.

В ходе экспериментов, проведенных при температуре около 269 градусов по Кельвину, исследователи воздействовали на структуру лазерным лучом и зафиксировали, что при облучении более энергичными фотонами материал поглощает тепловую энергию атомов, что приводит к охлаждению.