纳米尺度砷化硼的超大拉伸弹性

作     者：李鹏辉 郝晓宽 卢盛林 王林妍 熊国钰 仝柯 段宇 卜叶强 高国英 王宏涛 徐波 聂安民 田非 Penghui Li;Xiaokuan Hao;Shenglin Lu;Linyan Wang;Guoyu Xiong;Ke Tong;Yu Duan;Yeqiang Bu;Guoying Gao;Hongtao Wang;Bo Xu;Anmin Nie;Fei Tian

作者机构：School of Materials Science and EngineeringSun Yat-sen UniversityGuangzhou 510006China Center for High Pressure ScienceState Key Laboratory of Metastable Materials Science and TechnologyYanshan UniversityQinhuangdao 066004China Center for X-mechanicsZhejiang UniversityHangzhou 310027China Institute of Applied MechanicsZhejiang UniversityHangzhou 310027China 

出 版 物：《Science China Materials》 (中国科学（材料科学（英文版）)

年 卷 期：2023年第66卷第4期

页      面：1675-1680页

核心收录：

学科分类：081702[工学-化学工艺] 07[理学] 070205[理学-凝聚态物理] 08[工学] 0817[工学-化学工程与技术] 080501[工学-材料物理与化学] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 0702[理学-物理学] 

基　　金：supported by the National Natural Science Foundation of China(52172171,52090022,11725210,and 91963115) the Natural Science Foundation of Hebei Province of China(E2022203109) Dr.Nie A appreciates the support of the Natural Science Foundation for Distinguished Young Scholars of Hebei Province(E2020203085) 

主　　题：单轴拉伸试验 拉伸应变 应变量 晶格热导率 外部应力 功能器件 实际器件 间接带隙 

摘      要：砷化硼(BAs)是一种具有超高热导率的半导体,未来集成到功能器件会不可避免地承受外部应力,因此对BAs弹性和强度的研究非常紧迫.在这项工作中,我们从BAs单晶中制备了长度为1–3μm,宽度为100–300 nm的BAs纳米桥,并沿着[100],[101]和[111]取向进行了原位单轴拉伸试验.试验结果表明,BAs单晶纳米桥的拉伸弹性具有明显的取向依赖性,其中[100]取向纳米桥的拉伸应变高达9%,相应拉伸强度高达34.8 GPa.另外,我们从理论上探讨了拉伸应变对BAs电子结构和热输运的影响.结果表明,随着应变的增加,BAs的带隙会减小,晶格热导率显著降低.其中,若沿[111]方向发生12%的拉伸应变,BAs将由间接带隙转变为直接带隙半导体;而在相同应变量下,沿[100]方向的拉伸应变对BAs热导率的影响要显著低于[101]和[111]方向.这些发现为BAs的能带调控和热管理提供了重要的启示,如在实际器件中可通过“应变工程实现BAs电和热的调控.