Křemík je dnes nejpoužívanějším polovodičem, ať už jde elektroniku nebo solární články. Je levný a všeobecně dostupný, jeho vlastnosti ovšem nejsou úplně ideální. Především má nízkou tepelnou vodivost, což zvyšuje náklady na chlazení. Za druhé pak křemík podstatně lépe vede elektrony než díry (jejich kladně nabité protějšky), přičemž pro některé typy aplikací jdou důležité oba typy vodivosti.
Vedle křemíku se v laserových technologiích jako polovodič nasazuje např. arsenid gallia, pro ten ale platí podobná omezení jako křemík. Karbid křemíku se využívá pro elektroniku s vysokým výkonem (např. i v elektromobilech Tesla), protože má třikrát vyšší tepelnou vodivost než křemík, i když horší elektrické vlastnosti.
Jak ukázaly nové experimenty, které provedli vědci z Massachusetts Institute of Technology, University of Houston, University of Texas (Austin) a Boston College. krychlový arsenid bóru BAs tato omezení nemá: vede stejně dobře elektrony i díry a má také lepší tepelnou vodivost. Až dosud byl problém tento materiál připravovat v nějaké standardizované kvalitě; to se novými postupy podařilo překonat, i když dosud není znám žádný postup, který by umožňoval výrobu v průmyslovém měřítku. To znamená nejen dostatečně levně, ale i v dostatečné kvalitě/čistotě materiálu (pro průmyslově vyráběný křemík dosahuje čistota vyjádřená v procentech až „deseti devítek“).
Experimenty vedly k závěru, že kubický arsenid boru má oproti křemíku tepelnou vodivost až desetinásobnou. Znamená to nejen nejvyšší hodnotu ze všech polovodičů, ale i třetí nejvyšší ze známých materiálů vůbec (po diamantu a izotopicky obohaceném kubickém nitridu boru). Nové experimentální techniky potvrdily rovněž elektrické vlastnosti, původně předpovězené na základě kvantově-mechanických výpočtů. Autoři výzkumu uvádějí, že podobné parametry má pouze grafen, v případě BAs jde ale o normální „objemový“ materiál, z nějž za tímto účelem není třeba vytvářet 2D vrstvy.
Pro průmyslové využití zbývá vedle otázky výroby také ještě lépe otestovat další vlastnosti kubického arsenidu bóru, např. jeho mechanickou a chemickou stabilitu.
Jungwoo Shin et al, High ambipolar mobility in cubic boron arsenide, Science (2022). DOI: 10.1126/science.abn4290
Zdroj: MIT News / TechXplore.com
