美国休斯顿大学研究团队近日在《Materials Today》发布成果，证实由硼与砷组成的化合物半导体──砷化硼（Boron Arsenide，BAs），在室温下的热导率可达2,100 W/mK，首次实验性超越钻石，被誉为近十年热传导领域的重大突破。

砷化硼是一种由硼（B）与砷（As）组成的III–V族化合物半导体，同时具备高热导率、宽能隙与高载子迁移率等特性。

相较于必须在高压高温条件下合成的钻石，砷化硼可在常压环境下以化学气相传输（CVT）或化学气相沉积（CVD）方式制备，制程简易、成本更低，且能与现有半导体制程兼容，具备实际应用潜力。

研究团队表示，热能在晶体中主要由声子（phonon）传递，而砷化硼之所以能展现超高导热效率，关键在于其声学声子与光学声子之间存在极大的频率差，使能量散射被大幅抑制，热流可近乎无损传递。

团队进一步通过提纯砷原料、降低晶体缺陷，再以“时间域热反射法（TDTR）”测量，结果显示多批样本的热导率皆稳定达到2,100 W/mK。

相较于具方向性导热的石墨烯（钻石），砷化硼为等向性材料，都能有效传热，更适合作为芯片与散热模块间的高导热界面。随着芯片与3D堆栈芯片功耗持续攀升，散热需求日益严峻，除了液冷、气冷等技术外，材料本质的革新也成为关键。

砷化硼有望成为下一时代的高热导材料，应用于功率半导体、数据中心服务器与AI芯片封装散热，为高功率运算的热管理打开新方向。

（首图来源：University of Houston）