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              立方砷化硼兼具導電和導熱優勢
              2022-07-26 16:07
              來源:科技日報
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              據最新一期《科學》雜志,來自美國麻省理工學院、休斯頓大學和其他機構的一個研究團隊進行的實驗表明,一種名為立方砷化硼的材料克服了硅作為半導體的兩個限制:為電子和空穴提供很高的遷移率,并具有良好的導熱性能。研究人員說,它可能是迄今為止發現的最好的半導體材料。

                硅作為半導體材料,其性能仍存在缺陷。盡管硅中的電子很容易通過它的結構,但它的空穴遷移率較差。而其他材料,如廣泛用于激光的砷化鎵,同樣具有良好的電子遷移率,但不具有空穴遷移率。更重要的是,硅不太善于傳導熱量,因此芯片溫度總是過熱。

                論文主要作者之一、麻省理工學院機械工程教授陳剛領導的團隊于2018年預測,立方砷化硼對電子和空穴都有非常高的遷移率,最新研究證實了這一點。

                早期實驗表明,立方砷化硼的導熱系數幾乎是硅的10倍。這對于散熱來說非常有吸引力。研究還證明,這種材料具有非常好的帶隙,這一特性使其作為半導體材料具有巨大潛力。

                新研究表明,砷化硼具有理想半導體所需的所有主要品質,因為它具有電子和空穴的高遷移率。研究人員指出,這一點很重要,因為在半導體中,正電荷和負電荷是相等的。因此,如果要制造一種設備,就希望有一種電子和空穴的移動阻力更小的材料。

                熱量是目前許多電子產品的主要瓶頸,在包括特斯拉在內的主要電動汽車行業中,碳化硅正取代硅成為電力電子產品,因為它的導熱系數是硅的3倍,盡管它的電子遷移率較低。砷化硼的導熱系數是硅的10倍,遷移率也比硅高得多,這可能改變游戲規則。

                到目前為止,立方砷化硼只在實驗室規模進行了制造和測試,這些產品并不均勻,還需要更多的工作來確定能否以實用、經濟的形式制造立方砷化硼。但研究人員表示,在不久的將來,人們可能發現這種材料的一些優勢用途,其獨特的性質將帶來明顯改觀。

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