性能比矽優越的半導體材料，立方砷化硼取得研究進展

立方砷化硼是一種媲美金剛石的超高熱導率半導體，自 2018 年以來受到廣泛關注，更被稱為可能是最好的半導體材料，但一直不確定是否商用化。直到最近，麻省理工學院研究人員首次取得重要科學進展，於實驗中發現立方砷化硼晶體為電子、電洞提供高載流子遷移率，擴大該材料於商業領域的潛在用途，比如提高 CPU 速度。

矽、砷化鎵等材料具有良好的電子遷移率，但電洞遷移率較差，此外矽的導熱率表現不佳，而「發熱」是許多電子產品的主要瓶頸，也因此碳化矽正在逐漸取代矽（包括特斯拉在內的電動車），儘管碳化矽電子移動率（electron mobility）較低，但導熱率是矽的 3 倍。

那麼想像一下，導熱率與電子移動率都比矽還高 10 倍的砷化硼材料若有朝一日成功實際應用，將改變半導體遊戲規則。

研究人員表示，一種稱為「立方砷化硼」的材料可以克服低電洞移動率與低導熱率這 2 個重大限制。立方砷化硼除了具有高電子移動率與電洞移動率，還具有出色的導熱性，是迄今為止發現最好的半導體材料，也可能是最好的一種。

但我們需更多工作才能確定立方砷化硼能否以實用、經濟的形式製造，才能進一步談及替代無處不在的矽，直到最近，麻省理工學院團隊首次透過實驗驗證立方砷化硼材料在室溫下的高載流子遷移率。

雖然科學家證明了立方砷化硼出色的熱性能和電性能，看起來幾乎是理想的半導體材料，但是否能真正進入市場與設備應用還有待商榷，因為立方砷化硼材料的其他性能還需要測試，比如長期穩定性，以及最巨大的挑戰：大規模商業化生產純化立方砷化硼。矽花了幾十年時間才走到如今製造純度超過 99.99999999% 的技術，未來是否可能對新材料投入高額資金研發，還有待觀察。

新論文發表在《科學》（Science）期刊。

• The best semiconductor of them all?

（首圖來源：麻省理工學院）