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科技日?qǐng)?bào)北京7月24日電 （實(shí)習(xí)記者張佳欣）據(jù)最新一期《科學(xué)》雜志，來(lái)自美國(guó)麻省理工學(xué)院、休斯頓大學(xué)和其他機(jī)構(gòu)的一個(gè)研究團(tuán)隊(duì)進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)表明，一種名為立方砷化硼的材料克服了硅作為半導(dǎo)體的兩個(gè)限制：為電子和空穴提供很高的遷移率，并具有良好的導(dǎo)熱性能。研究人員說(shuō)，它可能是迄今為止發(fā)現(xiàn)的最好的半導(dǎo)體材料。

硅作為半導(dǎo)體材料，其性能仍存在缺陷。盡管硅中的電子很容易通過(guò)它的結(jié)構(gòu)，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(dǎo)熱量，因此芯片溫度總是過(guò)熱。

論文主要作者之一、麻省理工學(xué)院機(jī)械工程教授陳剛領(lǐng)導(dǎo)的團(tuán)隊(duì)于2018年預(yù)測(cè)，立方砷化硼對(duì)電子和空穴都有非常高的遷移率，最新研究證實(shí)了這一點(diǎn)。

早期實(shí)驗(yàn)表明，立方砷化硼的導(dǎo)熱系數(shù)幾乎是硅的10倍。這對(duì)于散熱來(lái)說(shuō)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(dǎo)體材料具有巨大潛力。

新研究表明，砷化硼具有理想半導(dǎo)體所需的所有主要品質(zhì)，因?yàn)樗哂须娮雍涂昭ǖ母哌w移率。研究人員指出，這一點(diǎn)很重要，因?yàn)樵诎雽?dǎo)體中，正電荷和負(fù)電荷是相等的。因此，如果要制造一種設(shè)備，就希望有一種電子和空穴的移動(dòng)阻力更小的材料。

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(nèi)的主要電動(dòng)汽車(chē)行業(yè)中，碳化硅正取代硅成為電力電子產(chǎn)品，因?yàn)樗膶?dǎo)熱系數(shù)是硅的3倍，盡管它的電子遷移率較低。砷化硼的導(dǎo)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。

到目前為止，立方砷化硼只在實(shí)驗(yàn)室規(guī)模進(jìn)行了制造和測(cè)試，這些產(chǎn)品并不均勻，還需要更多的工作來(lái)確定能否以實(shí)用、經(jīng)濟(jì)的形式制造立方砷化硼。但研究人員表示，在不久的將來(lái)，人們可能發(fā)現(xiàn)這種材料的一些優(yōu)勢(shì)用途，其獨(dú)特的性質(zhì)將帶來(lái)明顯改觀。

【總編輯圈點(diǎn) 】

硅在半導(dǎo)體行業(yè)的“武林盟主”地位已維系幾十年。隨著電子終端產(chǎn)品向精密高端的方向一路狂奔，人們漸漸發(fā)現(xiàn)，這位“武林盟主”并非全能冠軍，也有一些軟肋。于是乎，氮化鎵、碳化硅、氧化鋅等各種材料躍躍欲試，前來(lái)參加新盟主擂臺(tái)賽。比賽規(guī)則很簡(jiǎn)單：不能僅憑實(shí)驗(yàn)室研究數(shù)據(jù)說(shuō)話，更要看在產(chǎn)業(yè)中的應(yīng)用效果。對(duì)于新晉選手立方砷化硼而言同樣如此，要想證明自己，還需在產(chǎn)業(yè)應(yīng)用中拿出真憑實(shí)績(jī)。