Российские ученые предложили охлаждать электронные устройства с помощью света. Новая технология, разработанная специалистами Санкт-Петербургского государственного университета, позволит снижать нагрев полупроводников без громоздких систем охлаждения — вентиляторов, радиаторов и других устройств.
В основе разработки лежит антистоксова фотолюминесценция. Лазер передает материалу часть энергии, а недостающее вещество забирает из тепловых колебаний собственных атомов. Затем материал испускает свет, который уносит эту энергию вместе с частью тепла.
Для эксперимента ученые создали трехслойный «сэндвич». Пленку арсенида галлия толщиной 14 нанометров — примерно в пять тысяч раз тоньше человеческого волоса — поместили между слоями соединений галлия, мышьяка и алюминия. Такое устройство образца помогло исследователям проследить, как энергия переходит от колеблющихся атомов к свету.
Опыт провели при температуре около минус 269 градусов. Под действием лазера образец начал светиться, причем ученые зарегистрировали излучение с большей энергией, чем получил материал от лазерного луча. Недостающую часть он забрал из тепловых колебаний атомов, а затем отдал вместе со светом. Так исследователи подтвердили эффективность механизма, при котором свечение отводит тепло от полупроводника.
В перспективе подобный способ может пригодиться в оборудовании с мощными лазерами, оптическими датчиками и высокоточной электроникой. В нефтегазовой отрасли такие приборы применяют для мониторинга скважин, геофизических исследований и работы автономных устройств в труднодоступных районах. В энергетике компактное охлаждение потенциально может использоваться в сенсорах и электронных компонентах сложного оборудования.
Пока работа носит фундаментальный характер, а эффект изучен только в лаборатории при сверхнизкой температуре. Полученные результаты могут стать основой для будущих систем отвода тепла в фотонных чипах, компактных лазерах и чувствительных оптических приборах.
