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【材料/设备】性能比硅优越的半导体材料,立方砷化硼取得研究进展

来源:科技新报    原作者:Emma stein    

立方砷化硼是一种媲美金刚石的超高热导率半导体,自2018年以来受到广泛关注,更被称为可能是最好的半导体材料,但一直不确定是否商用化。直到最近,麻省理工学院研究人员首次取得重要科学进展,于实验中发现立方砷化硼晶体为电子、电洞提供高载流子迁移率,扩大该材料于商业领域的潜在用途,比如提高CPU速度。

硅、砷化镓等材料具有良好的电子迁移率,但电洞迁移率较差,此外硅的导热率表现不佳,而“发热”是许多电子产品的主要瓶颈,也因此碳化硅正在逐渐取代硅(包括特斯拉在内的电动车),尽管碳化硅电子移动率(electron mobility)较低,但导热率是硅的3倍。

那么想象一下,导热率与电子移动率都比硅还高10倍的砷化硼材料若有朝一日成功实际应用,将改变半导体游戏规则。

研究人员表示,一种称为“立方砷化硼”的材料可以克服低电洞移动率与低导热率这2个重大限制。立方砷化硼除了具有高电子移动率与电洞移动率,还具有出色的导热性,是迄今为止发现最好的半导体材料,也可能是最好的一种。

但我们需更多工作才能确定立方砷化硼能否以实用、经济的形式制造,才能进一步谈及替代无处不在的硅,直到最近,麻省理工学院团队首次透过实验验证立方砷化硼材料在室温下的高载流子迁移率。

虽然科学家证明了立方砷化硼出色的热性能和电性能,看起来几乎是理想的半导体材料,但是否能真正进入市场与设备应用还有待商榷,因为立方砷化硼材料的其他性能还需要测试,比如长期稳定性,以及最巨大的挑战:大规模商业化生产纯化立方砷化硼。硅花了几十年时间才走到如今制造纯度超过99.99999999%的技术,未来是否可能对新材料投入高额资金研发,还有待观察。

新论文发表在《科学》(Science)期刊。

封面图片来源:拍信网