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2018年，實(shí)驗(yàn)證明了立方砷化硼（c-BA）的預(yù)測(cè)高室溫導(dǎo)熱系數(shù)（κ），>1300 W m^?1 K^?1。大約在同一時(shí)間，還預(yù)測(cè)c-BA的載流子遷移率也很高，電子為1400 cm² V^?1 s^?1，空穴為2100 cm² V^?1 s^?1。后來(lái)，還預(yù)測(cè)了在1%的小應(yīng)力下，空穴遷移率更高，>3000 cm² V^?1 s^?1。

這種高載流子遷移率是由于電子-聲子相互作用弱和小有效質(zhì)量。與預(yù)測(cè)c-BA導(dǎo)熱系數(shù)的計(jì)算一樣，這些計(jì)算基于晶體質(zhì)量高、雜質(zhì)含量非常低的非缺陷c-BA。同時(shí)具有高導(dǎo)熱性和載流子遷移率，使c-BA成為電子和光電子學(xué)許多應(yīng)用的有前途的材料。盡管有這種潛力，但高遷移率尚未經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。

然而，就在2022年7月21日這一期的Science中，背靠背發(fā)表了兩篇文章，來(lái)報(bào)道c-BA高遷移率的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。

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通訊作者：國(guó)家納米科學(xué)中心劉新風(fēng)，休斯敦大學(xué)Jiming Bao，休斯頓大學(xué)任志鋒。

本文使用泵浦探測(cè)瞬態(tài)反射鏡來(lái)監(jiān)測(cè)光激發(fā)載流子在單晶c-BA中的擴(kuò)散，以獲得其遷移率。使用近帶隙600 nm泵脈沖，作者發(fā)現(xiàn)1550±120 cm² V^?1 s^?1的高雙極遷移率，與理論預(yù)測(cè)非常吻合。在同一地點(diǎn)使用400 nm泵的其他實(shí)驗(yàn)顯示，遷移率>3000 cm² V^?1 s^?1，作者將其歸因于熱電子。高載流子遷移率的觀察，結(jié)合高熱導(dǎo)率，使c-BAs在高性能電子和光電子領(lǐng)域的大量器件應(yīng)用成為可能。

通訊作者：MIT陳剛，休斯頓大學(xué)任志鋒。

作者使用光學(xué)瞬態(tài)光柵（TG）方法來(lái)測(cè)量c-BA單晶同一點(diǎn)的電導(dǎo)率和導(dǎo)熱性。在室溫下，作者實(shí)驗(yàn)測(cè)量到了1200 W m^?1 K^?1的導(dǎo)熱性和1600 cm² V^?1 s^?1的雙極遷移率。通過(guò)從頭計(jì)算，作者表明電離雜質(zhì)具有很強(qiáng)的載流子散射，而中性雜質(zhì)主要造成來(lái)熱導(dǎo)率的降低。這些發(fā)現(xiàn)將c-BA確定為唯一已知的具有這種理想性能組合的半導(dǎo)體，并將其列為下一代微電子應(yīng)用的理想材料之一。

兩篇文章的通訊作者中，都有休斯頓大學(xué)任志鋒，讓我們不禁懷疑他們是相約好的，再看一下，文章的投稿記錄，果然如此！

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不同的團(tuán)隊(duì)，同時(shí)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，這實(shí)在是科學(xué)研究中的佳話！

文獻(xiàn)信息

1. Yue et al., High ambipolar mobility in cubic boron arsenide revealed by transient reflectivity microscopy. Science 377, 433-436 (2022)

https://www.science.org/doi/10.1126/science.abn4727#con12

2. Shin et al., High ambipolar mobility in cubic boron arsenide. Science 377, 437-440 (2022).

https://www.science.org/doi/10.1126/science.abn4290#con17

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