美國得克薩斯州，當地時間10月21日，休斯頓大學宣布，由國際知名的科學家任志峰教授領導的超導中心與加州大學圣塔芭芭拉分校和波士頓學院的研究人員合作進行的研究顛覆現理論，他們聯合制備出的高質量砷化硼（BAs）晶體在室溫下熱導率超過2100（W/m.K），可媲美甚至超越金剛石。該成果很可能給手機、高功率電子設備和數據中心等，帶來更好熱管理性能的新半導體材料。研究成果于10月10日在線發表在《Materials Today》上。

論文鏈接：https://doi.org/10.1016/j.mattod.2025.09.021

超導中心任志峰教授與研究團隊利用頻域熱反射（FDTR）系統測量晶體熱導率

任教授介紹，在過去的十年里，硼砷化物作為一種合成材料，曾被認為在理論上可以與金剛石的熱導率相媲美甚至超越，但在2017年，四聲子散射模型替代了過去流行三聲子散射模型，導致大多數研究人員認為Bas的熱導率被限制在1360 W/m.K以下。

譯者注：當代導熱理論中，聲子被定義為晶體內晶格振動的“粒子”，負責攜帶和傳輸熱量。砷化硼的原子質量差異很大（硼很輕，砷很重），這產生了一種獨特的聲子譜——這種三聲子散射過程非常弱，于是人們據此預測砷化硼的聲子可以跑得非常遠，平均自由程極長，也由此計算出超高的熱導率。可是經過修正后在模型中加入四聲子散射，就意味著聲子的平均自由程被顯著縮短了，計算出的熱導率也碰到了約1360 W/m.K的天花板。

任教授和他的團隊認為，過去的樣品受缺陷和純度限制，制備出更高純度和更完美的晶體有可能實現之前理論的數值。并且，砷化硼的制備不需要極端溫度和壓力條件，比制備金剛石容易并且便宜，其還具備高熱導率、更寬的禁帶、電子和空穴的載流子遷移率更高以及熱膨脹系數匹配良好的特性。上述理由使砷化硼成為完全值得繼續開發下去的優秀半導體材料。

對本次研究成果稍作總結，首先是原材料中硅、碳、氧雜質的清除很重要，極高純度（6N左右）才有可能制備出高質量晶體；其次是對當前聲子傳輸理論的補充甚至挑戰，當能夠合理解釋結果后，就能幫助科研人員預測更多具有可能更高熱導率的材料。

編譯整理 YUXI