纳米机械谐振器解析的 $\beta$-Ga$_2$O$_3$ 薄膜杨氏模量及其对应取向

我们报道了通过测量薄膜单晶氧化镓（$\beta$-Ga$_2$O$_3$）纳米机械结构的基本模态共振频率，对其杨氏模量进行非破坏性测量。由测量我们得到低压化学气相沉积（LPCVD）合成的 $\beta$-Ga$_2$O$_3$ 纳米片的 (100) 面内杨氏模量 $E_{Y,(100)} = 261.4\pm20.6$ GPa，以及由边缘定义薄膜喂入生长（EFG）法生长的单晶 $\beta$-Ga$_2$O$_3$ 块体机械剥离的 $\beta$-Ga$_2$O$_3$ 纳米带的 [010] 方向杨氏模量 $E_{Y,[010]} = 245.8\pm9.2$ GPa。在纳米机械共振器件平台上直接提取的杨氏模量与第一性原理计算的理论值及块体晶体实验提取值相当。本研究给出了 $\beta$-Ga$_2$O$_3$ 晶体重要的定量纳米机械性质，并为进一步工程化 $\beta$-Ga$_2$O$_3$ 微/纳米机电系统（M/NEMS）与换能器铺平了道路。