刘京明，赵有文

(中国科学院半导体研究所，北京 100083)

0 引 言

随着电子技术向高功率、高频率、微型化、集成化方向快速发展，电子元器件的功率密度攀升，产生的热量剧增。芯片、高频器件和功率器件的散热往往对微电子产品的性能、可靠性起到决定性作用，尤其在以先进雷达为代表的国防电子科技产业和以新能源、大数据运算、5G通信为代表的高科技民族产业这些关系到国计民生的产业中，热管理技术的要求越来越高，迫切需要更高热导率和低成本的热管理材料[1-3]。在已知材料中，金刚石和石墨烯材料的热导率都在为2 000 W·m-1·K-1以上[4-5]，比硅(150 W·m-1·K-1)高得多，似乎是理想的电子器件散热材料。然而，虽然金刚石有过被用于散热的案例，但由于天然金刚石成本过高、人造金刚石薄膜存在结构缺陷，将金刚石用于电子器件散热并不现实。而石墨烯材料由于其导热各向异性和制备难度也限制了其在器件散热方面的广泛应用。其他散热材料有GaN(热导率230 W·m-1·K-1)、Al(240 W·m-1·K-1)、AlN(285 W·m-1·K-1)、Cu(400 W·m-1·K-1)、SiC(490 W·m-1·K-1)等，但其热导率与金刚石等材料的超高热导率相比存在巨大差距。

立方砷化硼(BAs)是Ⅲ-Ⅴ族化合物半导体材料，由于B的高熔点(～2 076 ℃)和砷的高蒸气压，且在高温下很容易形成非晶相或者亚晶相(B12As2)[6]，使得立方BAs晶体制备困难，一直以来对立方砷化硼材料的研究也非常少。2013年海军研究实验室和波士顿学院的研究人员通过第一性原理计算预测砷化硼材料热导率在室温下高达2 240 W·m-1·K-1[7-8]，与金刚石的散热性能相当，引发广泛关注。之后，人们开始研究立方砷化硼单晶材料的制备技术。……