美科研团队发现“立方砷化硼”半导体新材料

最新一期《科学》杂志上刊登的论文显示，近日，来自美国麻省理工学院、休斯顿大学和其他机构的研究团队进行了一项有关半导体新材料的实验。实验结果表明，一种名为立方砷化硼的材料克服了硅作为半导体的两个限制。据了解，立方砷化硼能够为电子和空穴提供很高的迁移率，并且具备良好的导热性能。研究人员称，立方砷化硼可能是迄今为止业界已发现的各项性能最好的半导体材料。

图片来源：麻省理工学院官网

早在2018年，该论文的主要作者之一、麻省理工学院机械工程教授陈刚领导的团队就已经预测，立方砷化硼对电子和空穴都有非常高的迁移率。早期的实验结果还表明，立方砷化硼的导热系数几乎是硅的10倍，这对于散热来说非常有吸引力。研究还表明，立方砷化硼材料具有非常好的带隙，这一特性使其作为半导体材料具有巨大潜力。

近期，陈刚带领的研究团队又取得了新的研究进展，即立方砷化硼对电子和空穴也具有非常高的迁移率。根据麻省理工学院官网上的信息，高电子和空穴迁移率是理想半导体材料的重要特质。对此，陈刚表示，高电子和空穴迁移率对半导体材料很重要，这是因为在半导体中，正电荷和负电荷同时存在。所以在制造半导体相关设备的时候，人们需要一种让电子和空穴移动阻力更小的材料。

研究负责人之一、麻省理工学院博士后Jungwoo Shin则表示，许多电子产品的主要瓶颈在于热量。尽管碳化硅的电迁移率较低，但其热导率是硅的三倍，因此碳化硅受到特斯拉等车企的欢迎。相比之下，砷化硼的导热系数是硅的10倍，迁移率也比硅高得多，这很可能改变当下的“游戏规则”。

当然，立方砷化硼作为一种最新发现的材料，它的长期稳定性等其他性能还有待进一步测试。据悉，到目前为止，立方砷化硼只在实验室规模进行了制造和测试，这些产品并不均匀，还需要更多的工作来确定能否以实用并经济的形式制造立方砷化硼。

“现在砷化硼的理想特性已经变得更加清晰，这表明该材料在许多方面都是最好的半导体。”陈刚表示，在不久的将来，也许砷化硼将受到更多关注。