科技日報記者 劉霞
美國科學家開展的一項新研究表明，隨著晶體純度提升與合成方法的改進，砷化硼有望取代金剛石成為導熱性最佳的材料。由于砷化硼兼具優異導熱性與強大半導體性能，未來或將在電子與半導體領域引發技術革新，催生性能更優異的電子產品。相關研究成果發表于最新一期《今日材料》雜志。
2013年，美國波士頓學院物理學家就曾預測，砷化硼理論上導熱性優于金剛石。然而，2017年修正后的理論模型引入了“四聲子散射”這一復雜因素，將其預測導熱系數降至約1360瓦/米·開爾文，導致不少研究者放棄了砷化硼導熱性可能超越金剛石的想法。
但休斯頓大學得克薩斯超導中心、加州大學圣巴巴拉分校和波士頓學院的科研團隊認為，問題并不在于材料本身，而在于樣品中的雜質。早期實驗樣品因存在缺陷，導熱系數僅約1300瓦/米·開爾文，遠低于理論預測值。
通過提純原料并改進合成方法，團隊制備出缺陷更少的砷化硼晶體。測試顯示，這些高純度樣品的導熱系數超過2100瓦/米·開爾文，不僅高于早期實驗結果，甚至突破了原先的理論上限。這一成果也證實，材料純度對導熱性能具有決定性影響，也為開發更高效的導熱材料開辟了新路徑。
團隊表示，這項研究不僅挑戰了現有理論模型，還可能改變科學家對固體材料中熱運動的理解。研究還指出，砷化硼有望成為新一代半導體材料。
