Новый материал оказался лучше алмаза по теплопроводности

Новости МирТесен

По словам ученых, синтетический материал арсенид бора продемонстрировал большую теплопроводность, чем алмаз, что противоречит общепринятым физическим представлениям и создает возможности для разработки более совершенной электроники. Специалисты из Университета Хьюстона выяснили, что высококачественные кристаллы арсенида бора обладают теплопроводностью, превышающей 2100 ватт на метр на кельвин при обычной температуре. Это значение может оказаться выше показателей алмаза, который долгое время считался лучшим среди изотропных материалов с равномерными свойствами.

Данное открытие ставит под сомнение существующие теоретические представления и может принципиально преобразовать методы управления тепловыми потоками в устройствах, таких как смартфоны и серверы центров обработки данных. В этих устройствах эффективное рассеивание тепла играет ключевую роль в обеспечении производительности и увеличения срока службы. Эта разработка может открыть новую эпоху материалов, которые позволят снижать температуру чипов, повышать их скорость и продлевать срок эксплуатации.

По словам ведущего автора исследования, профессора Чжифэна Реня, высокая степень уверенности команды в достоверности полученных данных свидетельствует о том, что теоретические вычисления нуждаются в пересмотре. Специалисты смогли обойти предыдущие ограничения благодаря акценту на очистке исходных материалов и улучшению способов синтеза. Это позволило создать ультрачистые кристаллы, 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.