Mater.Phys.Mech.(MPM)
No 2, Vol. 29, 2016, pages 166-171

STUDY OF β-Ga2O3 EPITAXIAL LAYERS AND SINGLE CRYSTALS BY
NANOINDENTATION TECHNIQUE

L.I. Guzilova, A.S. Grashchenko, A.I. Pechnikov, V.N. Maslov, D.V. Zav'yalov,
V.L. Abdrachmanov, A.E. Romanov, V.I. Nikolaev

Abstract

This paper describes the determination of the hardness and the Young's modulus of β-Ga2O3 single crystals and epitaxial layers by nanoindentation technique. The measurements were performed on (100) plane of β-Ga2O3 single crystals produced by free crystallisation method and on (-311) and (-201) planes of β-Ga2O3 epitaxial layers grown on m- and c-oriented sapphire substrates by halide vapour phase epitaxy. The analysis of the experimental data was performed using Oliver-Pharr method. Theoretical values of Young.s modulus were calculated by density functional theory. The value of the Young's modulus of 234 GPa was measured for (100) β-Ga2O3 single crystals. The hardness and the Young's modulus for β-Ga2O3 epitaxial layers, were 12.5 GPa and 225 GPa for (-201) plane and 17 GPa and 300 GPa for (-311) plane, respectively.

Keywords: nanoindentation technique; β-Ga2O3 single crystals; β-Ga2O3 epitaxial layers.

full paper (pdf, 2320 Kb)

ИССЛЕДОВАНИЕ ЭПИТАКСИАЛЬНЫХ СЛОЁВ И МОНОКРИСТАЛЛОВ
β-Ga2O3 МЕТОДОМ НАНОИНДЕНТИРОВАНИЯ

Л.И. Гузилова, А.С. Гращенко, А.И. Печников, В.Н. Маслов, Д.В. Завьялов,
В.Л. Абдрахманов, А.Е. Романов, В.И. Николаев

Аннотация

В работе исследованы модуль Юнга и твёрдость монокристаллов и эпитаксиальных слоёв β-Ga2O3 методом наноиндентирования. Изучались поверхности (100) монокристаллов β-Ga2O3, полученных методом свободной кристаллизации, и поверхности (-311) и (-201) эпитаксиальных слоёв β-Ga2O3, выращенных на подложках m- и c-Al2O3 при помощи хлоридной эпитаксии. Обработка экспериментальных результатов была выполнена методом Оливера-Фарра. Произведён теоретический расчет модуля Юнга данного материала при помощи теории функционала плотности. Наноиндентированием было получено значение модуля Юнга для поверхности (100) монокристалла β-Ga2O3 : 234 GPa. Для эпитаксиальных слоёв β-Ga2O3 значения твёрдости и модуля Юнга составили для плоскости (-201) 12.5 GPa и 225 GPa соответственно, для плоскости (-311) 17 GPa и 300 GPa.

Ключевые слова: наноиндентирование; монокристаллы β-Ga2O3; монослои β-Ga2O3.

full paper (pdf, 2320 Kb)