ИССЛЕДОВАНИЕ СОПРОТИВЛЕНИЯ МЕХАНИЧЕСКОЙ ДЕФОРМАЦИИ ЭПИТАКСИАЛЬНЫХ СЛОЕВ α-Ga<sub>2</sub>O<sub>3</sub> МЕТОДОМ НАНОИНДЕНТИРОВАНИЯ
Оксид галлия (Ga2O3) - широкозонный полупроводниковый материал, обладающий шириной запрещенной зоны Eg=4,8-5,0 эВ, высокой проводимостью (λ~10,9-27,0 Вт/(м·К)), радиационной и химической стойкостью. Ширина его запрещенной зоны и проводимость позволяют в перспективе использовать его в конструкциях силовых приборов и оптоэлектронных устройств, чтобы увеличить их энергоэффективность, т. е. уменьшить нагрев и увеличить производительность. Радиационная стойкость, высокое поле пробоя, асимметрия оптических свойств Ga2O3 делают перспективным его использование при проектировании УФ-фотоприемников и космической техники. Электрические и оптические свойства Ga2O3 изучены достаточно полно, систематические же данные о его физико-механических свойствах (твердость, модуль Юнга, трещиностойкость) отсутствуют. В работе исследована деформация в эпитаксиальных слоях α-Ga2O3 при наноиндентировании. Для индентирования использовался твердомер NanoTest (Micro Materials Ltd.). Исследовалась поверхность (0001) кристаллических слоев α-Ga2O3, полученных в процессе хлоридной газовой эпитаксии на сапфировые (Al2O3) подложки базисной (0001) ориентации. Впервые экспериментально получены значения твердости и модуля Юнга α-Ga2O3 с использованием метода Оливера - Фарра. В зависимостях нагрузки на индентор от глубины его проникновения наблюдалось отклонение от линейного хода, в том числе релаксация напряжений, связанная с “pop-in” эффектом. Средние значения нанотвердости H и модуля Юнга E α-Ga2O3 составили 17 и 281 ГПа соответственно. Полученные значения H и E демонстрируют более высокие характеристики по сравнению с изученными ранее эпитаксиальными слоями β-Ga2O3. Это различие можно объяснить более плотной упаковкой структуры α-Ga2O3 (тип корунд), чем у моноклинного β-Ga2O3. Обнаружено, что α-Ga2O3 по своим механическим свойствам превосходит большинство полупроводниковых материалов, уступая лишь нитриду галлия (GaN) и сапфиру (Al2O3).