За допомогою лазера можна охолодити електронні пристрої на кілька десятків градусів Цельсія

Сінгапурські фізики вперше створили особливий пристрій на базі лазера, здатний охолодити напівпровідникові електронні пристрої на кілька десятків градусів Цельсія, що допоможе інженерам справлятися з наростаючим тепловиділенням сучасної мікроелектроніки, йдеться в статті, опублікованій в журналі Nature.

Лазерні системи охолодження широко використовуються в ядерній фізиці і в дослідженнях квантових властивостей мікросвіту.

Особливі лазерні пастки і охолоджувачі дозволяють досягти температур, близьких до абсолютного нуля, що практично неможливо при використанні інших методів охолодження. Незважаючи на високу розвиненість цієї технології, її так і не вдалося адаптувати для роботи з напівпровідникової електронікою на базі кремнію й арсеніду галію.

Група фізиків під керівництвом Цихуа Сюна (Qihua Xiong) з Технологічного університету Наньяну в Сінгапурі розробила нову методику лазерного охолодження, спостерігаючи за тим, як наносмужки з іншого типу напівпровідника, сполуки сірки та кадмію, реагували на промінь лазера.

Як пояснюють вчені,

при опроміненні лазером атоми матерії, на яку спрямований прилад, поглинають фотони його випромінювання. При деяких умовах частина з цих фотонів випускається назад з більш високою частотою, на що витрачається додаткова енергія, яку видобувають із теплових коливань атомів. Завдяки цьому опромінення лазером охолоджує матерію, а не нагріває її. Даний ефект — так звана антистоксовая люмінесценція — широко використовується в системах лазерного охолодження атомів.

Сюн і його колеги виявили, що антистоксовая люмінесценція виникає в смужках з сульфіду кадмію зі спеціально підібраною товщиною та структурою. Намагаючись досягти максимального охолодження, вчені перебрали кілька варіантів лазерних випромінювачів, поки не зупинилися на звичайному зелений лазер з довжиною хвилі 514 нанометрів.

За словами дослідників,

зелений лазер зміг охолодити закручені в кільця смужки з сульфіду кадмію на 40 градусів Цельсія при кімнатній температурі. По мірі зниження температури матеріалу і навколишнього середовища ефективність охолодження поступово знижується, поки вона не досягає мінімуму при 93 градусах Цельсія нижче нуля.

Як відзначають дослідники,

аналогічну методику охолодження можна буде застосовувати і для кремнієвих мікрочіпів після проведення додаткових досліджень.

Сюн і його колеги вважають, що

подібні лазерні «кулери» можна буде вбудовувати в мініатюрні електронні прилади, завдяки невеликій витраті енергії і компактності сучасних лазерів.

Залишити відповідь

Ваша e-mail адреса не оприлюднюватиметься. Обов’язкові поля позначені *