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揭示 swift 重离子辐照氮化镓中的纳米尺度表面损伤动力学

材料科学 2026-07-08 v1
作者: Jiayu Liang , Shaowei He , Wenlong Liao , Tan Shi , Hang Zang , Yonghong Li , Wenbo Liu , Xiaojun Fu , Chuanjian Yao , Huan He , Jianan Wei , Chaohui He
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摘要

这项工作通过研究丘状物形成的原子机制，系统地揭示了氮化镓中的纳米尺度表面损伤动力学。结果确定了两种不同的丘状物形态，取决于电子能量损失 (Se) 值。在 18.2 keV/nm Kr 辐照下形成钟形丘状物，而在 40.2 keV/nm Ta 辐照下则出现带有中心孔的火山口边缘丘状物。微观结构分析表明，富镓丘状物伴随着亚稳态闪锌矿纳米域的产生。这些纳米域优先聚集在丘状物的外围或侧壁，并与螺旋位错表现出高度的空间相关性。进一步的温度依赖性研究表明，升高的温度显著增大了丘状物结构的整体尺寸，但没有改变其基本形态。值得注意的是，在高于 1200 K 的 Ta 辐照下，高温急剧降低了液态镓的粘度和表面张力。这种瞬态熔融相增强的流动性促进了穿透性纳米通道的形成。

关键词

氮化镓 swift 重离子辐照 表面损伤 丘状物形成 闪锌矿纳米域 电子能量损失 温度依赖性

引用

@article{arxiv.2607.07092,
  title  = {Unveiling Nanoscale Surface Damage Dynamics in Swift Heavy Ion Irradiated Gallium Nitride},
  author = {Jiayu Liang and Shaowei He and Wenlong Liao and Tan Shi and Hang Zang and Yonghong Li and Wenbo Liu and Xiaojun Fu and Chuanjian Yao and Huan He and Jianan Wei and Chaohui He},
  journal= {arXiv preprint arXiv:2607.07092},
  year   = {2026}
}