Одну из важных проблем в разработке новейших электронных компонентов для управления током, основанных на квантовых эффектах, решили ученые СГУ. По их словам, проведенные расчеты радиационного теплового обмена позволят сделать перспективные приборы более эффективными и долговечными. Статья опубликована в журнале Scientific Reports.
Сверхминиатюрные усилители и генераторы на эффекте квантового резонансного туннелирования электронов – перспективные приборы для управления током. По структуре они аналогичны "старинным" вакуумным лампам, но не требуют вакуума из-за нанометровых размеров, объяснили ученые.
По словам авторов иследования, отличительная особенность резонансно-туннельных приборов по сравнению с современными полупроводниковыми аналогами – возможность управления токами выше в 10000-1000000 раз из расчета на единицу площади устройства.
Эти приборы, как объяснили специалисты, имеют самые широкие перспективы применения практически во всех областях современной электроники. В первую очередь они будут востребованы в передовых системах связи и радиолокации, а также при создании экранов и диодов нового поколения.
Команда ученых Саратовского национального исследовательского государственного университета имени Н.Г. Чернышевского, занятая активной разработкой резонансно-туннельных приборов, решила одну из проблем в проектировании электронных компонентов этого класса.
"Прохождение тока высокой плотности через миниатюрные электроды вызывает их нагрев и может привести к выгоранию, поэтому при проектировании наноразмерного триода необходимо детально рассчитать энергетический баланс прибора, иначе он получится низкоэффективным или не получится вовсе", – объяснила заведующая кафедры радиотехники и электродинамики СГУ Ольга Глухова.
Так как сетку, управляющую током в резонансно-туннельных приборах, предполагается изготавливать из углеродных нанотрубок, необходимы расчеты того, какую роль в общем энергетическом балансе прибора играет обмен теплом между ними, объяснили ученые.
"Расстояния между элементами прибора составляют всего несколько нанометров, поэтому, кроме обычной теплопроводности, большую роль в энергетическом балансе может играть передача тепла за счет электромагнитных волн ближнего поля, так называемый радиационный тепловой обмен", – отметила Глухова.
Специалисты СГУ смогли установить зависимость радиационного теплового обмена между углеродными нанотрубками от того, обладают ли они полупроводниковыми свойствами или металлическими. Ученым также удалось найти решение задачи для сложной геометрии с учетом динамической поверхностной проводимости у нанотрубок.
В дальнейшем научный коллектив намерен разработать методики учета нестационарных явлений теплообмена в резонансно-туннельных структурах полевой эмиссионной электроники.
Исследование выполнено при поддержке Российского фонда научных исследований. Направление, в рамках которого проводится данное исследование, входит в стратегический проект Саратовского государственного университета "ИКТ - электроника" программы "Приоритет-2030".
Рис.: Scientific Reports
Комментариев нет:
Отправить комментарий