Исследовательская группа обнаружила, что кристаллы BAs исключительной чистоты могут достигать значений теплопроводности более 2100 Вт на метр на кельвин (Вт/мК) при комнатной температуре, что, вероятно, превосходит показатели самого алмаза.

Исследование, опубликованное в журнале Materials Today, бросает вызов существующим теоретическим моделям и может переосмыслить взгляды ученых на распространение тепла сквозь твердые материалы. Результаты также указывают на перспективность новых полупроводников для устройств, требующих улучшенного терморегулирования, включая смартфоны, мощную электронику и центры обработки данных.

Открытие стало результатом сотрудничества Техасского центра сверхпроводимости при Хьюстонском университете, Калифорнийского университета в Санта-Барбаре и Бостонского колледжа.

Арсенид бора заинтересовал ученых более десяти лет назад. В 2013 году физик из Бостонского колледжа и соавтор исследования Дэвид Бройдо с коллегами предсказали, что бор теоретически может проводить тепло так же эффективно, как алмаз, или даже лучше. Однако в обновленных моделях 2017 года был добавлен сложный фактор, известный как четырехфононное рассеивание, что снизило прогнозируемую эффективность примерно до 1360 Вт/м·К. Это заставило многих ученых отказаться от идеи, что бор может превосходить алмаз по проводимости.

Однако группа ученых из Техаса подозревала, что проблема была не во внутренних свойствах материала, а в примесях в нем. Более ранние экспериментальные образцы содержали дефекты, которые ограничивали производительность примерно до 1300 Вт/мК, что значительно ниже идеальных условий, используемых в теоретических прогнозах.

Значение этого прорыва выходит далеко за рамки лабораторных измерений. Арсенид бора может произвести революцию в электронике и полупроводниковых технологиях, представив материал, который эффективно рассеивает тепло и обладает свойствами высококачественного полупроводника.