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2013-02-22 09:57 |
科研小組利用激光使半導(dǎo)體的溫度降至零下20℃
新加坡南洋理工大學(xué)熊啟華教授領(lǐng)導(dǎo)的科研小組首次證明：利用激光可使半導(dǎo)體的溫度從室溫冷卻到零下20℃。這一突破性的科研成果有望在電子和光電子器件上直接實(shí)現(xiàn)集成全固態(tài)、緊湊、無振動(dòng)、無冷卻劑的光學(xué)制冷器，相關(guān)元件可應(yīng)用于航天器高靈敏探測器、紅外夜視儀和電腦芯片等。相關(guān)論文發(fā)表在最近一期《自然》上。 y?t2@f]!XK
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激光冷卻固體也被稱之為光學(xué)冰箱，其概念早在1929年就由德國物理學(xué)家彼得·普林斯海姆提出。20年后，法國物理學(xué)家卡斯特勒（Kastler）等人就提出稀土摻雜的固體材料可能具有激光制冷的潛力。后來科學(xué)家有諸多失敗的嘗試，固體材料的激光制冷直到1995年才第一次被美國洛斯阿拉莫斯國家實(shí)驗(yàn)室觀察到。他們用波長為1010納米的激光照射稀土釔摻雜的玻璃，使得物體的溫度降低了0.3攝氏度。經(jīng)過多年的努力，他們在2011年用波長為1020納米的激光成功的將摻鐿氟化釔鋰晶體的溫度從室溫降到零下160攝氏度。這一制冷紀(jì)錄已經(jīng)超越基于半導(dǎo)體溫差電效應(yīng)的制冷器件，但是也達(dá)到了稀土摻雜材料的最低冷卻極限。 &I&:
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由于半導(dǎo)體材料獨(dú)特的物理性質(zhì)，理論上它具有更大冷卻效率和低達(dá)零下260攝氏度的冷卻極限。這一溫度可以替代幾乎所有的冷卻劑，包括超導(dǎo)體必須的冷卻劑液氦。半導(dǎo)體材料能夠很容易的集成在一起，因此被認(rèn)為是下一代光學(xué)制冷器的候選材料。然而，長久以來研究者雖然在III-V族半導(dǎo)體材料如砷化鎵進(jìn)行了理論和實(shí)驗(yàn)上地廣泛的研究，但由于這種材料低的電子和聲子耦合效率和高的熒光光子再吸收效應(yīng)，使得人們一直沒有得到真正地實(shí)現(xiàn)激光冷卻。 5BL4VGwJ
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