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完胜硅基半导体!新材料各项性能“堪称完美” 为迄今最佳
发布时间: 2022-07-30 来源:未知 点击次数:

财联社上海7月25日讯(编辑 黄君芝)硅是地球上储量最丰富的元素之一,纯硅的半导体材料已经成为许多现代技术的基础,包括芯片和太阳能(000591)电池。然而,硅作为一种半导体,其性能实际上远非理想。

其中一个原因是,尽管硅允许电子轻易地在其结构中流动,但它对“空穴”的适应能力要差得多,而对许多类型的设备来说,驾驭两者都是至关重要的。此外,硅的散热性很差,这导致了计算机经常出现过热问题、需要一些昂贵的冷却系统。

近期,一组来自麻省理工学院、休斯顿大学和其他机构的科学家进行了实验,实验结果表明一种叫做立方砷化硼的材料克服了这两方面的限制。除了为电子和空穴提供高迁移率外,它还具有出色的散热性。据研究人员称,这是迄今为止发现的最好的半导体材料。

“热量现在是许多电子产品的主要瓶颈,”该论文的主要作者Jungwoo Shin说,“在特斯拉等主要电动汽车产业的电力电子领域,碳化硅正在取代硅,因为它的导电率虽然比硅低,但热导率比硅高3倍。想象一下,立方砷化硼的热导率比硅高10倍,迁移率也比硅高得多。它可以改变游戏规则。”

在最新的研究中,研究小组还设法证明了这一材料能够为电子和空穴提供高迁移率,具有理想半导体所需的所有主要品质。

“这很重要,因为在半导体中,正电荷和负电荷是相等的。因此,你会希望电子和空穴在设备中移动的阻力更小。”他们补充说。

据悉,立方砷化硼的电子特性最初是由量子力学密度函数计算得出的,而现在这些数据已经通过MIT的新技术得到验证。这项研究成果已于近期发表在了《科学》杂志上。

此外,为了进一步证明其商业可行性,他们还需测试该材料的其他特性,例如长期稳定性。

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