1 中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所,苏州 215123
2 中国科学技术大学纳米科学与技术学院,合肥 230026
3 苏州纳维科技有限公司,苏州 215123
4 江苏第三代半导体研究院,苏州 215000
对GaN单晶力学性能的研究有助于解决其在生长、加工和器件应用中的开裂问题。本文围绕掺杂对GaN单晶力学性能的影响,通过纳米压痕法测试了不同掺杂类型(非掺、Si掺和Fe掺)GaN单晶的弹性模量和硬度,测试结果表明掺杂对GaN单晶的硬度有重要影响。Si掺、Fe掺GaN较非掺样品硬度有所提升,用重掺杂的氨热GaN单晶作为对照,也证明了这一结论。通过高分辨X射线衍射分析和原子力显微镜表征实验发现,晶体结晶质量、接触面积等因素对GaN单晶硬度的影响较小。对GaN表面纳米压痕滑移带长度和晶体晶格常数进行测试,结果表明,掺杂影响GaN单晶硬度的主要原因是缺陷对GaN位错增殖、滑移的阻碍作用和掺杂引起的GaN晶格常数的变化。
GaN单晶 弹性模量 硬度 纳米压痕 氨热法 掺杂 GaN single crystal elastic modulus hardness nanoindentation ammonothermal method doping