半導體材料 ｢立方砷化硼｣ 取得研究進展

立方砷化硼是一種媲美金剛石的超高熱導率半導體，自 2018 年以來受到廣泛關注，更被稱為可能是最好的半導體材料，但一直不確定是否商用化，直到最近，麻省理工學院研究人員首次取得重要科學進展，於實驗中發現立方砷化硼晶體為電子、電洞提供高載流子遷移率，擴大該物料於商業領域的潛在用途，例如提高 CPU 速度。矽、砷化鎵等材料具有良好電子遷移率，但電洞遷移率較差，此外矽的導熱率表現不佳，發熱是許多電子產品的主要瓶頸，也因此碳化矽正在逐漸取代矽（包括Telsa在內的電動車），儘管碳化矽電子移動率（Electron mobility）較低，但導熱率是矽的 3 倍，導熱率與電子移動率都比矽還高 10 倍的砷化硼材料若有朝一日成功實際應用，將改變半導體遊戲規則。

立方砷化硼可以克服低電洞移動率與低導熱率這 2 個重大限制。立方砷化硼除了具有高電子移動率與電洞移動率，還具有出色的導熱性，是迄今為止發現最好的半導體材料，最近麻省理工學院團隊首次透過實驗驗證立方砷化硼材料在室溫下的高載流子遷移率。

雖然科學家證明了立方砷化硼出色的熱性能和電性能，但是否真正進入市場與設備應用還有待商榷，因為立方砷化硼的其他性能還需要測試，例如長期穩定性，以及大規模商業化生產純化立方砷化硼。矽花了幾十年時間才走到如今製造純度超過 99.99999999% 的技術，未來能否對新物料投入高額資金研發，還有待觀察。

美國華裔科學家研發出 極寒極熱鋰電池

美國加州大學聖地牙哥分校華裔納米工程教授 Zheng Chen 研究團隊研發出上至 50°C、下至 -40°C，酷熱嚴寒都能良好運作，還可儲存大量能量的電池。

一般鋰離子電池的工作溫度範圍為 15°C~35°C，溫度過高或過低都會讓電池無法運作，另外電池在充放電過程中也會放熱，高溫使電池膨脹和爆炸的可能性更高，尤其是電動車電池的冷卻系統與散熱方式，在夏季柏油路面溫度超高，電動車電池組通常位於腳踏底下，更接近炙熱路面，運作中的電池會因為電流而升溫，假如電池無法承受高溫，性能就會迅速下降。

如今團隊研發的概念驗證（proof-of-concept）電池，-40°C 和 50°C 分別保留 87.5% 和 115.9% 容量，上述溫度下，庫倫效率高達 98.2% 和 98.7%。

研究團隊是採用耐熱又耐寒的電解質，為二丁醚與鋰鹽混合液體溶液，二丁醚特色在較不容易跟鋰離子結合，因此電池運作時電解質易釋放鋰離子。過去研究也發現，這種微弱分子交互作用可提高電池零下溫度時性能，且二丁醚也很容易吸收熱量。

這種電解質也能應用在鋰硫電池，鋰硫電池的儲電容量是鋰離子電池的兩倍，電動車續航里程將翻倍，且與現有鋰離子電池使用的鈷金屬相比，硫的來源更豐富且問題更少，進而減輕環境壓力。團隊測試的電池比典型的鋰硫電池具有更長的循環壽命，研究下一步將擴大電池化學成分、最佳化電池使其在更高溫度下運作及進一步延長循環壽命。