По словам ученых, синтетический материал арсенид бора обладает более высокой теплопроводностью, чем алмаз, что противоречит общепринятым физическим теориям и создает возможности для разработки более совершенной электроники. Специалисты из Университета Хьюстона установили, что высококачественные кристаллы арсенида бора характеризуются теплопроводностью, превышающей 2100 ватт на метр на кельвин при комнатной температуре. Это может означать, что показатель арсенида бора превосходит показатели алмаза, который долгое время считался лидером среди изотропных материалов с однородными свойствами.
Данное открытие ставит под сомнение существующие теоретические представления и может существенно преобразовать методы управления тепловыми потоками в устройствах, таких как смартфоны и серверы центров обработки данных. Эффективное рассеивание тепла играет ключевую роль в обеспечении производительности и надежности этих устройств. Эта инновация может ознаменовать начало новой эпохи материалов, позволяющих снижать температуру чипов, повышать их скорость работы и увеличивать срок службы.
По словам ведущего автора исследования, профессора Чжифэна Рэна, уверенность исследовательской группы в достоверности полученных данных свидетельствует о необходимости внесения изменений в теоретические выкладки. Специалисты смогли обойти предыдущие ограничения благодаря акценту на очистке исходного сырья и улучшению способов синтеза. Это позволило получить кристаллы с исключительно высокой степенью чистоты, превзошедшие ранее установленный теоретический предел, основанный на модели «четырёхфононного рассеяния».
Арсенид бора обладает не только исключительной теплопроводностью. Этот материал также является многообещающим полупроводником, что делает его уникальным кандидатом на замену кремния. Среди его основных достоинств – более простая и экономичная технология производства в сравнении с алмазом, широкая запрещённая зона, высокая подвижность носителей заряда, а также коэффициент теплового расширения, подходящий для материалов чипов. Исследование, финансируемое грантом Национального научного фонда США и поддерживаемое промышленным партнёром Qorvo, может найти применение в оборудовании для искусственного интеллекта, силовой электронике и высокопроизводительных вычислениях, где перегрев препятствует дальнейшему прогрессу.
Исследование в журнале Materials Today.