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。

事实上，科学家们通过之前实验早已证明：立方砷化硼的热导率几乎是硅的10倍。他们说，“所以，仅就散热而言，这是非常有吸引力的。”

“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。

研究人员表示，未来的挑战是找出经济实用的方法来大量生产这种材料。他们说，到目前为止，立方砷化硼的制造和测试都是小规模的，而且制造出来的材料还不够均匀。

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。

编辑/范辉