【国内论文】利用纳米压痕法研究蓝宝石上β-Ga₂O₃外延薄膜的纳米和微机械性能

        由内蒙古工业大学的研究团队在学术期刊Vacuum发布了一篇名为Investigation of the nano and micromechanical performance of β-Ga₂O₃ epitaxial films on sapphire using nanoindentation（利用纳米压痕法研究蓝宝石上β-Ga₂O₃外延薄膜的纳米和微机械性能）的文章。

摘要

        β相氧化镓（β-Ga₂O₃）作为新兴的半导体材料，由于其优异的性能，吸引了相当多的关注。然而，不仅在异质衬底上制备高质量的β-Ga₂O₃薄膜具有挑战性，而且对于其机械性能的研究也较为缺乏。在本研究中，通过等离子体增强化学气相沉积法在c面蓝宝石衬底上制备了不同厚度的β-Ga₂O₃外延膜，并通过纳米压痕和纳米划痕实验对其机械性能进行了研究。结果表明，β-Ga₂O₃异质外延薄膜在c面蓝宝石衬底上沉积时沿（-201）晶面具有优先取向生长。β-Ga₂O₃薄膜在蓝宝石衬底上的弹性模量、硬度和断裂韧性分别为249.1 ± 14.1 GPa、18.7 ± 0.9 GPa和1.822 MPam^1/2。不同厚度的β-Ga₂O₃薄膜表现出一致的弹塑性行为。弹塑性和塑脆性转变的临界载荷分别为9.4 ± 1.8 mN和50.7 ± 2.7 mN，而相应的划痕深度分别为91.8 ± 7.8 nm和216.4 ± 10.1 nm。β-Ga₂O₃薄膜从衬底剥离的临界附着力和附着能量依赖于薄膜的厚度。这些结果为理解在蓝宝石衬底上生长的β-Ga₂O₃薄膜的机械行为提供了实验基础。

原文链接：

https://doi.org/10.1016/j.vacuum.2024.113413