新型合成晶體有望解決電路散熱難題
    2018-07-06 13:11:04 來源: 新華網(wǎng)
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      新華社華盛頓7月5日電(記者周舟)發(fā)表在最新一期美國《科學(xué)》雜志上的研究顯示,一種相對廉價(jià)的合成晶體有望用于電路冷卻,突破電子設(shè)備小型化面臨的散熱難題。

      論文通訊作者之一、美國得克薩斯大學(xué)達(dá)拉斯校區(qū)物理學(xué)副教授呂兵說,散熱對使用計(jì)算機(jī)芯片和晶體管的電子產(chǎn)業(yè)非常重要,而小型、高性能的電子產(chǎn)品不能采用導(dǎo)電金屬進(jìn)行散熱,風(fēng)扇又占據(jù)太大空間,因此需要一種廉價(jià)、可散熱的半導(dǎo)體材料。

      在天然物質(zhì)中,金剛石的熱導(dǎo)率最高,但天然金剛石成本過高,人造金剛石存在結(jié)構(gòu)缺陷,都難以大規(guī)模應(yīng)用。研究人員發(fā)現(xiàn),人造半導(dǎo)體材料砷化硼具有很高的導(dǎo)熱率,散熱能力比銅等常用散熱材料高2到3倍,僅次于金剛石。

      呂兵團(tuán)隊(duì)與美國休斯敦大學(xué)研究人員采用一種“化學(xué)氣相輸運(yùn)”的晶體生長方法,將硼和砷放在一端熱、一端冷的晶體生長爐中,兩種材料從熱的一端移動到冷的一端時(shí)會形成熱導(dǎo)率高的砷化硼晶體。

      導(dǎo)熱是依靠材料中的電子、原子、分子或晶格熱運(yùn)動來傳遞熱量。在金屬中,導(dǎo)熱主要依靠電子的運(yùn)動。但在晶體中,熱傳導(dǎo)是靠組成晶體晶格的原子的振動來完成,這種振動在物理學(xué)上被稱為聲子。研究人員說,砷化硼晶體散熱的原因就是晶體振動會產(chǎn)生一份一份的聲子,聲子帶走了熱,而硼原子和砷原子差別巨大,這讓聲子更易于脫離晶體。

      呂兵說,砷本身有毒,但化合物砷化硼穩(wěn)定、無毒,且其半導(dǎo)體性質(zhì)與硅相容,有望廣泛應(yīng)用于微電子領(lǐng)域。

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