Physics World将休斯顿大学研究列为2022年十大突破之一

PhysicsWorld 将休斯顿大学研究人员的开创性工作列入其 2022 年十大突破名单，以证明立方砷化硼是“科学界已知的最佳半导体之一”。

两个独立的团队，一个由 UH 的 Zhifeng Ren 和麻省理工学院的 Gang Chen 领导，另一个由 UH 的 Ren 和 Jiming Bao 以及中国国家纳米科学中心的 Xinfeng Liu 领导，通过实验验证了立方体砷化硼晶体对电子和空穴的高载流子迁移率——电荷在半导体材料中的两种传输方式。

这种晶体 - 自 2015 年以来在 Ren 的实验室从硼和砷中生长出来，这两种相对常见的矿物元素 - 在 2018 年表现出比传统半导体高得多的导热性。

这一点很重要，因为半导体需要电流同时通过电子和空穴传输，但大多数已知材料只为一种类型的载流子提供高迁移率。半导体的整体效率由较低的值决定。由于这项领先的研究，这使得立方砷化硼晶体非常有效，并且更接近实际应用的潜力。

UH 德州超导中心主任 Ren 表示，这项工作对一系列电子和光学应用具有重要意义，例如广泛应用于各种电子产品的硅晶片出现后的进步。

“这种材料的潜力是巨大的，”同时也是 MD 安德森物理学讲座教授的任说。他说，虽然持续生产具有均匀特性的更大晶体的工作正在进行中，但结果可能对该领域产生比硅晶片更大的影响。

研究是如何进行的

第一步是在 Ren 的实验室中培育出更好的晶体。然后，据德州超导中心电气工程教授兼首席研究员 Bao 介绍，研究人员使用激光脉冲激发样品中的载流子以监测它们的扩散，并在此过程中发现立方砷化硼与立方砷化硼之间的关键区别晶体和大多数半导体材料。例如，在硅中，他说电子的移动速度大约是空穴的四倍。

“在这种情况下，空穴和电子都移动得更快，”他补充说，电子和空穴都表现出异常高的迁移率，从而提高了材料的整体性能。

Bao 将最高测量值归因于“热电子”，它比大多数其他材料保持热量或激光脉冲产生的能量的时间更长。鲍说，材料上的孔洞也是如此。

立方砷化硼晶体的结构使载流子更难冷却，这意味着它们保持热量——以及由此产生的高迁移率——的时间更长。测量是在 UH 和麻省理工学院的实验室中使用不同的方法进行的。

Physics World将UH研究列为2022年十大突破之一

PhysicsWorld 将休斯顿大学研究人员的开创性工作列入其 2022 年十大突破名单，以证明立方砷化硼是“科学界已知的最佳半导体之一”。

两个独立的团队，一个由 UH 的 Zhifeng Ren 和麻省理工学院的 Gang Chen 领导，另一个由 UH 的 Ren 和 Jiming Bao 以及中国国家纳米科学中心的 Xinfeng Liu 领导，通过实验验证了立方体砷化硼晶体对电子和空穴的高载流子迁移率——电荷在半导体材料中的两种传输方式。

这种晶体 - 自 2015 年以来在 Ren 的实验室从硼和砷中生长出来，这两种相对常见的矿物元素 - 在 2018 年表现出比传统半导体高得多的导热性。

这一点很重要，因为半导体需要电流同时通过电子和空穴传输，但大多数已知材料只为一种类型的载流子提供高迁移率。半导体的整体效率由较低的值决定。由于这项领先的研究，这使得立方砷化硼晶体非常有效，并且更接近实际应用的潜力。

UH 德州超导中心主任 Ren 表示，这项工作对一系列电子和光学应用具有重要意义，例如广泛应用于各种电子产品的硅晶片出现后的进步。

“这种材料的潜力是巨大的，”同时也是 MD 安德森物理学讲座教授的任说。他说，虽然持续生产具有均匀特性的更大晶体的工作正在进行中，但结果可能对该领域产生比硅晶片更大的影响。

研究是如何进行的

第一步是在 Ren 的实验室中培育出更好的晶体。然后，据德州超导中心电气工程教授兼首席研究员 Bao 介绍，研究人员使用激光脉冲激发样品中的载流子以监测它们的扩散，并在此过程中发现立方砷化硼与立方砷化硼之间的关键区别晶体和大多数半导体材料。例如，在硅中，他说电子的移动速度大约是空穴的四倍。

“在这种情况下，空穴和电子都移动得更快，”他补充说，电子和空穴都表现出异常高的迁移率，从而提高了材料的整体性能。

Bao 将最高测量值归因于“热电子”，它比大多数其他材料保持热量或激光脉冲产生的能量的时间更长。鲍说，材料上的孔洞也是如此。

立方砷化硼晶体的结构使载流子更难冷却，这意味着它们保持热量——以及由此产生的高迁移率——的时间更长。测量是在 UH 和麻省理工学院的实验室中使用不同的方法进行的。