Твердотельный рефрижератор размером с чип.

 


Широкому использованию некоторых типов электронных устройств с микроскопическими размерами и очень низкими рабочими температурами в настоящее время препятствует отсутствие надежных и сравнительно дешевых систем для их охлаждения. Сотрудники Nat. Inst. Standards and Technology (NIST США) сообщили об изготовлении микрорефрижератора, с помощью которого удалось охладить кубик из Ge с длиной ребра 250мкм до T = 220мК. Принцип его действия очень простой. Он основан на эффекте туннелирования в контакте NIS (N – нормальный металл, I – изолятор, S – сверхпроводник). У сверхпроводника в плотности электронных состояний имеется щель, причем в термодинамическом равновесии уровень Ферми металла попадает в центр этой щели, так что туннелирование электронов через диэлектрическую прослойку из металла в сверхпроводник невозможно. При достаточно большом напряжении на контакте химпотенциал металла попадает в центр этой щели, так что электроны теперь могут туннелировать в незанятые состояния, расположенные выше щели. Так как в сверхпроводник туннелируют только электроны с энергиями вблизи уровня Ферми (т.е. самые высокоэнергетичные), то суммарная энергия оставшихся электронов уменьшается, и металл охлаждается.
Подробности этого исследования сообщает интернет-журнал ПерсТ (выпуск 13 за 2005 г.).

SPIN