未合并 GaN 纳米线中依赖于半径的均匀应变

我们研究了在 Ti/Al$_{2}$O$_{3}(0001)$ 衬底上通过等离子体辅助分子束外延制备的细且近乎无合并的自组装 GaN 纳米线集合的应变状态。高分辨率 X 射线衍射谱中布拉格峰的位移揭示了面外方向存在均匀拉伸应变。该应变与平均纳米线半径成反比，并源于作用于纳米线侧壁的表面应力。同一集合中不同半径纳米线应变的叠加导致布拉格峰展宽，在宏观尺度上模拟出非均匀应变。纳米线集合在光致发光谱中显示出束缚激子跃迁的小蓝移，反映出补偿性面内压缩应变的存在，同步辐射掠入射 X 射线衍射测量进一步支持了这一结论。通过结合 X 射线衍射与光致发光光谱，实验测定构成纳米线侧壁的暴露空气 GaN$\{1\bar100\}$ 面的表面应力分量 $f_{x}$ 和 $f_{z}$ 分别为 2.25 和 $-0.7$~N/m。