蓝宝石-氮化镓异质膜系统界面应力的模拟研究

对蓝宝石-氮化镓异质膜系统的界面应力进行有限元模拟分析,研究了从生长温度(1373 K)降到室温(300 K)的过程中系统界面应力的分布情况及其影响因素,并通过理论计算验证了所建模型的合理性。模拟结果显示:系统界面应力沿径向分布均匀,只有在边缘处界面应力急剧增大。当不考虑边缘效应,分别改变氮化镓膜或蓝宝石衬底厚度,保持另一厚度不变时,薄膜系统界面应力极大值出现在蓝宝石衬底与氮化镓膜厚度之比ds/df≈1.5处,极小值出现在ds/df≈4.3处,说明薄膜系统界面应力大小不仅仅取决于热膨胀系数的差异或温差,受膜厚比的影响也很大。模拟还发现,由于晶格失配产生的应力远远大于因热失配产生的应力。