Arsenid boru kontra křemík

Polovodič vhodný pro mikroprocesory by měl mít kromě vysoké pohyblivosti nosičů náboje také vysokou tepelnou vodivost. Důmyslné laboratorní experimenty prokázaly, že velmi čistý kubický arsenid boru má nejméně 10krát lepší tepelnou vodivost než křemík a že rovněž pohyblivostí nosičů náboje předčí všechny dosud známé polovodiče. Pohyblivost elektronů má na stejné úrovni jako křemík, avšak pohyblivost děr je mnohem vyšší než u křemíku. To z něj činí vysoce nadějný materiál pro integrované obvody s velmi vysokým počtem tranzistorů a vysokou taktovací frekvencí.

A nejen to. Další skupina experimentátorů zjistila, že kubický arsenid boru má ještě jednu přednost, která by z něj činila slibný materiál pro fotovoltaické články s vysokou účinností. Světlo s dostatečně velkou energií absorbované v polovodivém materiálu generuje volný elektron a elektronovou díru, které se v elektrickém poli pohybují, elektrony k anodě, kladně nabité díry ke katodě. Elektrony vyšších energií ve většině polovodičových materiálů nevydrží dost dlouho, aby mohly být „sesbírány“ na  anodě. Usama Choudry se spolupracovníky prokázal pomocí řádkovací ultrarychlé elektronové mikroskopie, že v kubickém arsenidu boru elektrony vyšších energií vydrží dostatečně dlouho (zhruba 200 ps). Kubický arsenid boru by proto byl příslibem i pro fotovoltaiku, pokud ho ovšem technologové dokážou vyrábět ve velkém a dostatečně levně. Zatím je to první malý krůček. Nicméně panel editorů PhysicsWorld vybral tento objev mezi svých deset průlomových fyzikálních objevů roku 2022. 

Struktura kubického arsenidu boru.

Usama Choudry et al.: Matter, 2022, DOI: 10.1016/j.matt.2022.09.029

Jungwoo Shin et al.: Science, 2022, DOI: 10.1126/science.abn42