GaN 晶体

高效低损加工

在高硬度GaN晶体上实现可控塑性去除，显著减少加工亚表面损伤。

赵军 · WuQian, Li · Shiwei, Chen · Yeshen, Lan · Wiercigroch, Marian · 王紫瑄 · Ji, Zhao

International Journal of Mechanical Sciences 2025

技术优势

塑性去除可调控

通过设置加载力和划痕间距，可在GaN上实现塑性去除，避免脆性断裂。

划擦方向有讲究

沿[12¯10]方向划擦的延脆转变载荷大于[101¯0]方向，即该方向可承受更大载荷而不脆裂，有利于高效加工。

位错强化减损伤

第二次划痕在重叠区产生大量位错，位错强化效应减弱了亚表面非晶化。

裂纹扩展成因明确

沿[101¯0]方向划擦时产生的向下延伸棱柱滑移是裂纹向亚表面扩展的原因，为避免该方向损伤提供依据。

应用场景

• 超精密加工：利用方向依赖的延脆转变阈值选择划擦路径，将GaN加工从脆性崩裂转为塑性去除。
• 微纳制造：在微纳尺度实现GaN结构的可控成形，减少崩边和亚表面裂纹，提高器件良率。
• 精密测量：提供原子尺度损伤类型（非晶化、层错、相变）的判据，用于检测加工亚表面完整性。
• 下一代半导体：GaN作为下一代半导体材料，其低损伤加工方法直接影响器件性能和可靠性。