美国得克萨斯州，当地时间10月21日，休斯顿大学宣布，由国际知名的科学家任志峰教授领导的超导中心与加州大学圣塔芭芭拉分校和波士顿学院的研究人员合作进行的研究颠覆现理论，他们联合制备出的高质量砷化硼（BAs）晶体在室温下热导率超过2100（W/m.K），可媲美甚至超越金刚石。该成果很可能给手机、高功率电子设备和数据中心等，带来更好热管理性能的新半导体材料。研究成果于10月10日在线发表在《Materials Today》上。

论文链接：https://doi.org/10.1016/j.mattod.2025.09.021

超导中心任志峰教授与研究团队利用频域热反射（FDTR）系统测量晶体热导率

任教授介绍，在过去的十年里，硼砷化物作为一种合成材料，曾被认为在理论上可以与金刚石的热导率相媲美甚至超越，但在2017年，四声子散射模型替代了过去流行三声子散射模型，导致大多数研究人员认为Bas的热导率被限制在1360 W/m.K以下。

译者注：当代导热理论中，声子被定义为晶体内晶格振动的“粒子”，负责携带和传输热量。砷化硼的原子质量差异很大（硼很轻，砷很重），这产生了一种独特的声子谱——这种三声子散射过程非常弱，于是人们据此预测砷化硼的声子可以跑得非常远，平均自由程极长，也由此计算出超高的热导率。可是经过修正后在模型中加入四声子散射，就意味着声子的平均自由程被显著缩短了，计算出的热导率也碰到了约1360 W/m.K的天花板。

任教授和他的团队认为，过去的样品受缺陷和纯度限制，制备出更高纯度和更完美的晶体有可能实现之前理论的数值。并且，砷化硼的制备不需要极端温度和压力条件，比制备金刚石容易并且便宜，其还具备高热导率、更宽的禁带、电子和空穴的载流子迁移率更高以及热膨胀系数匹配良好的特性。上述理由使砷化硼成为完全值得继续开发下去的优秀半导体材料。

对本次研究成果稍作总结，首先是原材料中硅、碳、氧杂质的清除很重要，极高纯度（6N左右）才有可能制备出高质量晶体；其次是对当前声子传输理论的补充甚至挑战，当能够合理解释结果后，就能帮助科研人员预测更多具有可能更高热导率的材料。

编译整理 YUXI