华人科学家发现迄今为止“最佳半导体材料”

半导体材料是一种导电性能介于导体和绝缘体之间的电子材料，可用于制作半导体器件和集成电路，如硼，金刚石，锗，硅，灰锡，锑，硒，碲等，或诸如SiC的合成材料制成

目前人类文明的现代科技就是基于这种以硅为代表的半导体材料，从太阳能电池到芯片都少不了这种材料但是由于热传导等原因，硅注定是最理想的半导体材料

日前，来自麻省理工学院，休斯顿大学等机构的研究团队发现，一种叫做立方砷化硼的材料突破了这两个限制它不仅为电子和空穴提供高迁移率，而且具有优异的导电性和极高的导热性

▼DOI:10.1126 / science.abn4290 .

当然，到目前为止，立方砷化硼只能在实验室小规模量产和测试，而且参差不齐我们还需要做更多的工作来确定立方砷化硼是否能以实用和经济的形式制造出来目前，要取代地球上无处不在的硅，还有很长的路要走但研究人员表示，即使在不久的将来，这种材料可能会找到一些用途，使其独特的特性产生重大影响

这项研究的成果涉及麻省理工学院，休斯顿大学，德克萨斯大学奥斯汀分校和波士顿学院的其他14所大学早期的研究，包括这篇新论文的合著者David Broido，从理论上预测这种材料将具有高热导率，后来的工作证实了这一预测

本站了解到，这项工作证实了陈刚团队在2018年通过实验提出的一个预测，并完成了分析:立方砷化硼还具有高的电子和空穴迁移率，这使得这种材料真正独一无二，他说。

他们还表明，这种材料具有非常好的带隙，这使其具有作为半导体材料的巨大潜力。

这项新工作证实，砷化硼具有高电子和空穴迁移率，以及理想半导体所需的所有主要品质这很重要，因为，当然，在半导体中，我们既有正电荷也有负电荷所以，如果你想制造芯片，你需要一种对电子和空穴具有低电阻的材料，陈刚说

根据介绍，常用的硅具有良好的电子迁移率，但空穴迁移率较差，而其他材料也具有良好的电子迁移率，但不具有良好的空穴迁移率。

Shin补充说，立方砷化硼的电子性质最初是根据陈刚团队所做的量子力学密度函数计算预测的，现在这些预测已经被麻省理工学院进行的实验所验证，该实验使用光学检测方法检测了他们和休斯顿大学团队成员所做的样品。

研究人员表示，这种材料的热导率不仅是所有半导体中最好的，甚至可以在所有材料中排名第三——仅次于钻石和富含同位素的立方氮化硼现在，我们也从第一原理预言了电子和空穴的量子力学行为，也被证明是正确的

这令人印象深刻，因为除了石墨烯，我实际上不知道任何其他材料具有所有这些特征，他说。"这是一种具有这些特征的块状材料."

当然，陈刚也强调，虽然它的热学和电学性能已经被证明是优异的，但是这种材料的很多其他性能还需要测试，比如它的长期稳定性。

他补充说，它可能如此重要，以至于人们甚至没有真正关注这种材料现在，砷化硼的理想特性变得更加清晰，这表明这种材料是在许多方面都是最好的半导体