Арсенид бора оказался лучшим полупроводником

Американские ученые из Массачусетского технологического института, Хьюстонского университета и других учреждений исследовали электронные и термические свойства арсенида бора. Он обладает лучшими свойствами среди всех известных полупроводников. Исследование опубликовано в журнале Science.Кремний — один из наиболее распространенных элементов на Земле. Он обладает уникальными свойствами, поэтому лег в основу многих современных технологий — от солнечных батарей до компьютерных чипов. Однако свойства кремния как полупроводника далеки от идеала. У него хорошая электронная проводимость, но низкая дырочная, то есть носителями заряда в этом материале не являются дырки — положительно заряженные квазичастицы. Кроме того, у кремния не особенно хорошая термическая проводимость, что приводит к проблемам с перегревом. Именно поэтому в компьютерах используются мощные охлаждающие системы.Американские ученые исследовали другой материал — арсенид бора, который имеет кубическую кристаллическую решетку. Этот материал получают только в виде небольших образцов, что затрудняет процесс его изучения. Тем не менее ученые экспериментально показали, что арсенид бора обладает хорошей термической проводимостью: она в 10 раз лучше, чем у кремния. Его термическая проводимость лучше, чем у любых известных полупроводников, и по этому показателю арсенид бора занимает третье место среди материалов в целом, уступая только алмазу и обогащенному нитриду бора. У этого вещества также хорошая ширина запрещенной энергетической зоны, что важно для полупроводников.Кроме того, исследователи сначала предсказали с помощью квантово-химических расчетов, а затем показали экспериментально, что арсенид бора обладает хорошей электронной и дырочной проводимостью — значит, в этом полупроводнике носителями заряда могут быть как электроны, так и дырки. В этом арсенид бора превосходит кремний, в котором носителями заряда являются электроны, и используемый в производстве лазеров арсенид галлия, в котором носителями заряда являются дырки. Ученые убеждены, что арсенид бора обладает всеми свойствами, которые нужны для идеального полупроводника.Свойства арсенида бора уникальны. До сих пор подобными характеристиками был известен только графен, но арсенид бора стал первым объемным материалом с этими свойствами. Тем не менее для дальнейшего использования вещества нужно провести еще ряд исследования. Например, требуется изучить его долговременную стабильность, что особенно важно при применении арсенида бора для изготовления каких-либо деталей. Кроме того, необходимо разработать методы получения этого материала в достаточном количестве, причем методы синтеза должны быть достаточно экономичными.Подписывайтесь на InScience.News в социальных сетях: ВКонтакте, Telegram.