Полупроводник может охлаждаться не вентилятором, а светом: ученые построили энергетическую «лестницу» для экситонов.
Перегрев — вечная головная боль современной электроники. Чем мощнее чип, лазер или оптический сенсор, тем сложнее отводить лишнее тепло. Вентиляторы и кулеры занимают место и создают вибрации, а для высокоточных оптических систем это особенно неудобно. Физики Санкт-Петербургского государственного университета предложили принципиально другой путь: заставить материал охлаждаться за счет собственного свечения. Исследование, поддержанное грантом Российского научного фонда, опубликовано в журнале Physical Review B.
В центре эксперимента оказалась наноструктура из трех слоев. Ее центральная часть — пленка арсенида галлия толщиной всего 14 нанометров, то есть примерно в 5000 раз тоньше человеческого волоса. Сверху и снизу ее окружали слои соединения галлия, мышьяка и алюминия. Такая конструкция работает как квантовая яма: она ограничивает движение электронов и «дырок» — квазичастиц, возникающих на месте отсутствующих электронов.
Именно здесь появляются экситоны — связанные состояния электрона и дырки. В эксперименте ученые работали с двумя их разновидностями: связанными с тяжелыми и легкими дырками. У этих состояний разная энергия, и разница между ними оказалась ключом к необычному охлаждению.
Сначала лазер, потом — энергетический прыжок
Эксперимент проводили при температуре −269°C. Лазер возбуждал экситоны с тяжелыми дырками, а затем исследователи фиксировали свечение экситонов с легкими дырками. Но для такого излучения энергии было недостаточно.
Источник: hi-tech.mail.ru