O echipă formată din cercetători de la MIT, Universitatea din Houston și alte instituții a efectuat experimente care arată că un material cunoscut sub numele de arseniură de bor cubic poate funcționa mult mai bine decât siliciul.
Siliciul, unul dintre cele mai abundente elemente de pe Pământ, a devenit fundamentul tehnologiei moderne și se găsește în orice, de la celule solare la cipuri de computer. Dar proprietățile siliciului sunt departe de a fi ideale în semiconductori.
Pe de o parte, deși siliciul permite electronilor să treacă cu ușurință prin structura sa, nu este foarte potrivit pentru „găuri”, care sunt echivalentul particulelor încărcate pozitiv. Mai mult, siliciul nu este un bun conductor al căldurii, motiv pentru care problemele de supraîncălzire și sistemele scumpe de răcire sunt frecvente la computere.
Cercetătorii au folosit o metodă specială dezvoltată inițial de doctorandul de la MIT Bai Song pentru a testa regiuni mici din arseniura de bor cubic. Aceștia mai au încă mult de muncă pentru a determina dacă materialul poate fi produs într-o formă practică, economică, iar acum se pare că înlocuirea siliciului omniprezent este departe. Chiar și în viitorul apropiat, materialul ar putea găsi și alte utilizări, unde proprietățile sale unice ar putea avea un impact major, spun cercetătorii.
Descoperirile sunt raportate într-o lucrare a cercetătorului MIT Jungwoo Shin și a profesorului de inginerie mecanică Gang Chen, care a participat și la studiul realizat de Zhifeng Ren de la Universitatea din Houston.
Cercetările anterioare au prezis teoretic că materialul va avea o conductivitate termică ridicată și lucrările ulterioare au dovedit experimental această predicție. Această ultimă lucrare completează analiza confirmând experimental o predicție făcută de grupul lui Chen în 2018: arseniura de bor cubic va avea o mobilitate foarte mare atât pentru electroni, cât și pentru găuri, „făcând acest material cu adevărat unic”, spune Chen.
Experimentele anterioare au arătat că conductivitatea termică a arseniurii de bor cubic este de aproximativ 10 ori mai mare decât cea a siliciului. „Deci este foarte atractiv doar pentru disiparea căldurii”, a spus Chen. Ei au arătat, de asemenea, că materialul are o proprietate care îi conferă un potențial mare ca material semiconductor.
În timp ce atât proprietățile termice, cât și cele electrice s-au dovedit excelente, multe alte proprietăți ale arseniurii de bor cubic rămân de testat, cum ar fi stabilitatea pe termen lung.
În ceea ce privește utilizarea comercială, cercetătorii văd o mare provocare în producerea și purificarea arseniurii cubice de bor la fel de eficient ca siliciul. Au fost nevoie de zeci de ani pentru ca siliciul să „câștige laurii” și să fie pur.
Articol de Izabela Constantin
