AlGaN 中组分依赖的辐照响应研究

Al$_x$Ga$_{1-x}$N 材料因其稳健的特性，在辐照环境下的电子学应用中变得日益重要。本工作旨在研究 AlGaN 化合物中辐照诱导损伤的原子机制，为弥合大尺度实验数据与详细原子级过程之间的鸿沟提供见解。通过广泛的分子动力学模拟，我们揭示了 Al$_x$Ga$_{1-x}$N 体系（$x$ 范围从 0 到 1）中辐照诱导缺陷产生的组分依赖性。我们在模拟中观察到的损伤积累特征与室温下可用的实验数据吻合良好。我们的发现表明，合金组分显著影响缺陷产生和微观结构演化，包括位错环和缺陷团簇的形成。具体而言，随着 Al 含量的增加，单次反冲事件产生的缺陷减少；然而，考虑到累积效应，扩展间隙缺陷更可能形成，导致高剂量下损伤加剧。在所研究的组分中，我们发现 25% 的 Al 含量导致最小的总体辐照损伤，这为减轻辐照效应提供了一种优化的合金化策略。这些发现强调了缺陷形成、动态退火和级联效应之间的相互作用，为在实际应用中优化 AlGaN 材料的抗辐照性能提供了见解。