β-(AlxGa1?x)2O3的弹性常数在异质界面应用中的研究

《IEEE Nanotechnology Magazine》：Elastic Constants of β-(AlxGa1?x)2O3 for Heterogeneous Interface Applications

弹性与压电特性研究显示，β-(AlxGa1?x)2O3（x=0.125-0.25）的13项单斜晶格弹性常数呈现成分依赖趋势，铝掺杂调控带隙特性使其成为Ga2O3 HEMT理想栅介质材料，为应变工程材料设计提供理论依据。

　　

摘要：

利用第一性原理计算方法，分析了β-(AlxGa1?x)2O3的弹性与压电性能，其中x的取值范围为0.125至0.25。由于铝浓度的调控可以改变材料的带隙宽度，因此该材料成为基于Ga2O3的高电子迁移率晶体管（HEMTs）中极具潜力的栅极绝缘材料。计算得到的13个单斜晶系弹性常数显示了材料机械和电学性能随组成的变化趋势，这进一步突显了铝浓度对结构稳定性的影响。这些趋势涵盖了x从0到0.25的变化范围，但并未给出具体的解析表达式；这些信息有助于设计用于先进半导体应用的应变工程材料。这些发现为β-(AlxGa1?x)2O3的性能优化提供了宝贵的见解，并为下一代Ga2O3 HEMTs的性能提升奠定了基础。

引言

在电力电子领域，各种宽禁带半导体（如SiC、GaN和InP）取得了显著进展[1]。与这些材料相比，单斜晶系（β相，空间群C2/m）β-Ga2O3因其较大的带隙（约4.8 eV）、较高的击穿场强（约8 MV/cm）以及较高的电子迁移率（约300 cm2/V·s）而成为一种有前景的候选材料[2]。这里所说的单斜β角是指a轴与c轴之间的夹角（β ≠ 90°）。尽管具有这些优势，但人们对更多功能多样化的材料的需求促使人们开始研究其合金，特别是β-AlxGa1?xO3（其中Al取代了Ga）。AlxGa1?xO3的组成变化会影响材料的机械和电学性能。