离子辐照下 Al?.??Sc?.??N 的结构稳定性与辐照后热退火恢复特性实验研究

《Materials Advances》：Radiation Damage and Effects of Thermal Treatment in Al0.63Sc0.37N: A Structural Study of N+ Ion IrradiationOpen Access

　　微机电系统（MEMS）器件在核环境中运行时，会面临极端的热和辐射条件，这些条件会显著降低其使用寿命和性能。在候选材料中，超宽禁带陶瓷尤其具有吸引力，因为其大带隙可以抑制电离诱导的载流子产生，并支持高温运行。Al???Sc?N 是一种有前景的候选材料，由于 Sc 的掺入增强了 AlN 的压电性能。然而，Sc 的引入导致其键合比 AlN 中的键合更软，因此预期其辐射抗性会降低。据我们所知，该假设尚未得到实验验证。在本工作中，我们首次对 Al?.??Sc?.??N 进行了离子辐照研究。120 keV N? 自离子辐照至最高 13.5 个每原子位移（dpa）并未导致非晶化。透射电子显微镜显示辐照区域的密度降低，且在峰值 dpa 区域存在高密度的缺陷团簇，而电子衍射图案表明辐照样品的结晶性得以保持。研究了 850°C 的热退火作为辐照后的处理方法，结果显示空洞的形成和 Sc-O 偏析会损害晶体质量。这些结果首次实验表征了 AlScN 在辐照条件下的结构稳定性，并确定本征氧是控制基于 AlScN 的压电器件辐照后热恢复过程的关键变量。本内容仅可通过 PDF 获取。? 2026 作者。由英国皇家化学会出版，2026年。版权归作者所有。本文根据知识共享署名 4.0 国际许可协议获得许可。您可以在其他出版物中使用本文的材料，无需向 RSC 申请进一步许可，但前提是提供正确的署名致谢。