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最佳半導體材料現(xiàn)世！立方砷化硼兼具導電和導熱優(yōu)勢

2022年07月25日 09:05:37 來源：化工儀器網(wǎng) 作者：羊舌木 點擊量：4562

然而目前發(fā)現(xiàn)，砷化硼的導熱系數(shù)是硅的10倍，遷移率也比硅高得多，這可能改變游戲規(guī)則。

　　【化工儀器網(wǎng) 項目成果】半導體材料是一種導電能力介于導體和絕緣體之間、可用來制作半導體器件和集成電路的電子材料，例如硼、金剛石、鍺、硅、灰錫、銻、硒、碲等，或者 SiC 這種合成材料。現(xiàn)階段，人類文明現(xiàn)代科技便是建立在以硅為代表的這類半導體材料之上的成果，從太陽能電池到芯片都離不開它，但因導熱和其它原因硅也注定了無法成為最理想的半導體材料。
 
　　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。
 
　　傳統(tǒng)的唯象理論認為，高晶格熱導率只存在于類似金剛石的，僅由輕元素以強共價鍵結合形成的高對稱性的簡單結構中。最新的第一性原理計算和實驗表征工作發(fā)現(xiàn)，未曾引起人們關注的砷化硼半導體由于其獨特的聲子散射機制，可以產(chǎn)生反常的超高熱導率，說明砷化硼在散熱領域擁有巨大的研究價值。與此同時，砷化硼獨特的電、光、力學性能等也為新型半導體器件的研發(fā)提供了新的思路。
 
　　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。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不斷對砷化硼進行研究，他們發(fā)現(xiàn)，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。
 
　　熱量是目前許多電子產(chǎn)品的主要瓶頸，在包括特斯拉在內的主要電動汽車行業(yè)中，碳化硅正取代硅成為電力電子產(chǎn)品，因為它的導熱系數(shù)是硅的3倍，盡管它的電子遷移率較低。然而目前發(fā)現(xiàn)，砷化硼的導熱系數(shù)是硅的10倍，遷移率也比硅高得多，這可能改變游戲規(guī)則。
 
　　盡管到目前為止，立方砷化硼只在實驗室規(guī)模進行了制造和測試，這些產(chǎn)品也并不均勻，仍需要更多的工作來確定能否以實用、經(jīng)濟的形式制造立方砷化硼，但可以相信，在不久的將來，人們可能發(fā)現(xiàn)這種材料的一些優(yōu)勢用途，其獨特的性質將帶來明顯改觀。
 
　　(資料來源：科技日報)
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