Учеными Массачусетского технологического института доказано, что кубический арсенид бора решает две основные проблемы кремниевых полупроводников: теплопроводность материала в 10 раз выше, чем у кремния, также он демонстрирует высокую подвижность не только для электронов, но и для дырок. Статья о проведенном исследовании была опубликована в журнале Science.
В новом исследовании физиками была изучена подвижность электронов и дырок, квазичастиц с положительным зарядом, образующихся на месте электрона, перешедшего к соседнему атому.
Выяснилось, что подвижность как электронов, так и дырок в новом материале превосходит подвижность кремния. Исследователями отмечается, что электронные свойства кубического арсенида бора были первоначально предсказаны на основе квантово-механических расчетов функции плотности. Эксперимент позволил подтвердить расчеты.
«Это важно, потому что, конечно, в полупроводниках мы имеем в равной степени как положительные, так и отрицательные заряды. Поэтому, если вы создаете устройство, вам нужен материал, в котором и электроны, и дырки движутся с меньшим сопротивлением», — рассказывает Ган Чен, профессор Массачусетского технологического института.
Известно, что кремний – один из самых распространенных элементов на Земле, и в чистом виде он стал основой многих современных технологий, от солнечных батарей до компьютерных чипов. Но его свойства как полупроводника далеки от идеальных. Хотя он легко пропускает электроны через свою структуру, он гораздо менее приспособлен к “дыркам”. Кроме того, кремний не очень хорошо проводит тепло, что создает проблемы с перегревом, отмечают ученые.
По их мнению, новый материал способен заменить кремний. Но сначала следует разработать недорогие способы производства материала на высоком качественном уровне. Также необходимо оценить ряд других свойств арсенида бора – например, насколько хорошо он будет работать в долгосрочной перспективе.
