Учёные открыли материал, превосходящий алмаз по теплопроводности
Учёные заявляют, что синтетический материал арсенид бора превзошёл алмаз по теплопроводности, что опровергает устоявшиеся физические теории и открывает новые перспективы для создания более эффективной электроники. Исследователи из Университета Хьюстона обнаружили, что высококачественные кристаллы арсенида бора демонстрируют теплопроводность выше 2100 ватт на метр на кельвин при комнатной температуре, что потенциально превышает показатели алмаза, который десятилетиями считался абсолютным рекордсменом среди изотропных материалов с однородными свойствами во всех направлениях.
Это открытие не только бросает вызов существующим теоретическим моделям, но и способно кардинально изменить подход к тепловому менеджменту в таких устройствах, как смартфоны и серверы центров обработки данных, где эффективный отвод тепла критически важен для производительности и долговечности. Прорыв может положить начало новой эре материалов, которые сделают чипы более холодными, быстрыми и долговечными.
Как отметил ведущий автор исследования, профессор Чжифэн Рен, уверенность команды в точности своих измерений указывает на необходимость корректировки теоретических расчётов. Учёные смогли преодолеть прежние ограничения, сосредоточившись на очистке сырья и совершенствовании методов синтеза. В результате были получены ультрачистые кристаллы, которые преодолели теоретический потолок, установленный ранее с учётом модели «четырёхфононного рассеяния».
Преимущества арсенида бора не ограничиваются рекордной теплопроводностью. Этот материал также является перспективным полупроводником, что делает его редким претендентом на то, чтобы превзойти кремний. К его ключевым достоинствам относятся более простая и дешёвая технология производства по сравнению с алмазом, широкая запрещённая зона, высокая подвижность носителей заряда, а также коэффициент теплового расширения, совместимый с материалами чипов. Исследование, поддержанное грантом Национального научного фонда США и промышленным партнёром Qorvo, может найти применение в оборудовании для искусственного интеллекта, силовой электронике и высокопроизводительных вычислениях, где перегрев сдерживает дальнейшее развитие.
Исследование в журнале Materials Today.