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半導體是智能手機、電視和其他日常生活中使用的設備的關鍵部件，使用這些設備會產生熱量，導致性能下降，并因溫度升高而縮短產品壽命。因此，需要具有高導熱性的新型材料。

碳化硅 (SiC) 作為下一代電力電子器件的半導體材料備受關注。一般來說，晶體結構越簡單，導熱系數越高。然而，盡管 3C-SiC 具有僅次于金剛石的第二簡單的晶體結構，但尚未在理論水平上證明其導熱性。

大阪都立大學工學研究科梁建波副教授和重川直輝教授領導的研究小組，基于其熱導率，首次證明了3C-SiC具有相當于理論水平的高熱導率評估和原子級分析。

該研究小組使用了Air Water Inc.開發(fā)的3C-SiC晶體。首先，他們證明了3C-SiC晶體在大直徑材料中具有高導熱性，僅次于金剛石。然后，他們表明 3C-SiC 晶體薄膜(頭發(fā)厚度的五十分之一)的熱導率可能高于金剛石，這也符合理論值。

接下來，他們進行了原子級分析，以研究為什么他們能夠測量以前沒有觀察到的高導熱率。他們發(fā)現 3C-SiC 晶體幾乎不含任何雜質：晶體中的原子排列規(guī)則，表明單晶質量非常高。

此外，他們在硅襯底上形成了 3C-SiC 晶體，并對界面的熱導率進行了原子級分析，結果表明界面處的原子排列沒有明顯的紊亂，表現出很高的熱導率。

“獨立的 3C-SiC 晶體和硅基板上的薄膜都具有高導熱性，我們預計可以以低成本制造大直徑晶圓。這應該會在電子設備的實用層面上改善散熱，”梁教授總結道。

研究結果于 2022 年 11 月 23 日發(fā)表在Nature Communications上。

關鍵詞： 原子排列 理論水平 晶體結構 智能手機