SCMs|纳米尺度砷化硼的超大拉伸弹性

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。

近日，中山大学田非教授、燕山大学聂安民教授和高国英教授等人在Science China Materials发表研究论文，从BAs单晶中制备了长度为1-3 μm，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。

本文要点：

1) 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。

2) 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。

文章信息

Li P., Hao X., Lu S., et al. Significant tensile elasticity of nanoscale boron arsenide. Sci. China Mater. (2023).

https://doi.org/10.1007/s40843-022-2369-x

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