Ученые СПбГУ предложили охлаждать электронику с помощью свечения
Ученые Санкт-Петербургского государственного университета (СПбГУ) разработали новый метод охлаждения полупроводниковых материалов с использованием светового излучения. Технология основана на эффекте антистоксовой фотолюминесценции и позволяет отказаться от громоздких систем охлаждения, таких как вентиляторы и кулеры.
Перегрев является одной из главных проблем современной электроники, лазеров и оптических датчиков, ограничивая их эффективность, срок службы и энергопотребление. Традиционные методы охлаждения не только занимают много места, но и создают вибрации, неприемлемые для высокоточных оптических систем. Предложенный подход использует особый тип люминесценции, при котором вещество тратит тепло колебаний собственных атомов на свечение, что приводит к снижению температуры материала.
В основе метода лежит эффект антистоксовой фотолюминесценции: испускаемый материалом фотон обладает большей энергией, чем поглощенный, а недостающую энергию вещество берет из тепловых колебаний кристаллической решетки. Для реализации этого эффекта ученые синтезировали структуру типа «сэндвич»: центральный слой — сверхтонкая пленка арсенида галлия толщиной 14 нанометров, заключенная между слоями галлия, мышьяка и алюминия. Такая структура создает «квантовую яму», ограничивающую движение электронов и дырок, что позволяет формировать экситонные резонансы.
Результаты исследования, поддержанного грантом Российского научного фонда (РНФ), опубликованы в журнале Physical Review B. Технология может быть применена для охлаждения процессоров, лазерных диодов и квантовых сенсоров, избавляя устройства от необходимости в габаритных охлаждающих системах.
