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由成分渐变AlGaN埋层诱导的GaN/AlGaN/GaN(0001)异质结构中的局域应变与晶体缺陷

DOI：10.1021/acs.cgd.8b01267 期刊：Crystal Growth & Design 出版年份：2018 更新时间：2025-09-04 15:30:14
摘要： 外延层中的塑性应变弛豫是限制III族氮化物基异质结构性能的关键因素之一。本研究报道了由成分渐变AlGaN外延层（在GaN缓冲层与GaN盖层之间处于拉伸应变状态）构成的异质结构中的应变弛豫与晶体缺陷。我们揭示了埋层渐变区中铝浓度及其浓度-深度分布形态对累积弹性能的影响机制，以及该机制如何调控裂纹产生或断裂的临界厚度。研究表明，这种断裂会形成部分弛豫区域，其应变弛豫程度与裂纹密度直接相关。值得注意的是，尽管AlGaN层与GaN缓冲层之间的面内共格性被破坏，但所有区域内的AlGaN层自身仍保持面内共格性。此外，埋层渐变AlGaN层中释放的拉应变与GaN盖层中诱导的压应变相匹配。最后，局部应力与穿透位错密度与所得断裂异质结构的特征存在关联。这些成果对于控制复杂塑性应变弛豫过程具有重要意义，并将进一步促进高质量成分渐变AlGaN基器件的生长。
作者： Hryhorii V. Stanchu，Andrian V. Kuchuk，Yuriy I. Mazur，Chen Li，Petro M. Lytvyn，Martin Schmidbauer，Yurii Maidaniuk，Mourad Benamara，Morgan E. Ware，Zhiming M. Wang，Gregory J. Salamo
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研究概述 实验方案 设备清单

研究目的

研究埋层渐变区中铝浓度及其浓度-深度分布形状对累积弹性应变能的影响，以及该影响如何作用于GaN/AlGaN/GaN(0001)异质结构中裂纹产生或断裂的临界厚度。

研究成果

研究表明，在由渐变AlGaN埋层（该埋层在GaN基质中呈拉伸应变）构成的异质结构中，应变弛豫机制受铝浓度-深度分布的影响。局部应变、晶体缺陷以及裂纹产生的临界厚度均与渐变层中的铝浓度-深度分布相关联。埋层中释放的拉伸应变与GaN盖层中诱导的压缩应变相一致。

研究不足

该研究聚焦于分级AlGaN层的特定构型，可能未涵盖所有可能影响应变弛豫机制的成分与结构变化。

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