Strain engineering has attracted great attention, particularly for epitaxial films grown on a different substrate. Residual strains of SiC have been widely employed to form ultra-high frequency and high Q factor resonators. However, to date, the highest residual strain of SiC was reported to be limited to approximately 0.6%. Large strains induced into SiC could lead to several interesting physical phenomena, as well as significant improvement of resonant frequencies. We report an unprecedented nanostrain-amplifier structure with an ultra-high residual strain up to 8% utilizing the natural residual stress between epitaxial 3C-SiC and Si. In addition, the applied strain can be tuned by changing the dimensions of the amplifier structure. The possibility of introducing such a controllable and ultra-high strain will open the door to investigating the physics of SiC in large strain regimes and the development of ultra sensitive mechanical sensors.

1.
C.
Si
,
Z.
Sun
, and
F.
Liu
,
Nanoscale
8
(
6
),
3207
3217
(
2016
).
2.
Y.
Zhang
,
C.
Liu
,
J.
Liu
,
J.
Xiong
,
J.
Liu
,
K.
Zhang
,
Y.
Liu
,
M.
Peng
,
A.
Yu
,
A.
Zhang
,
Y.
Zhang
,
Z.
Wang
,
J.
Zhai
, and
Z. L.
Wang
,
ACS Appl. Mater. Interfaces
8
(
2
),
1381
1387
(
2016
).
3.
Y. M.
Niquet
,
C.
Delerue
, and
C.
Krzeminski
,
Nano Lett.
12
(
7
),
3545
3550
(
2012
).
4.
S. W.
Bedell
,
A.
Khakifirooz
, and
D. K.
Sadana
,
MRS Bull.
39
(
02
),
131
137
(
2014
).
5.
X. L.
Feng
,
R.
He
,
P.
Yang
, and
M. L.
Roukes
,
Nano Lett.
7
(
7
),
1953
1959
(
2007
).
6.
M. K.
Zalalutdinov
,
J. T.
Robinson
,
C. E.
Junkermeier
,
J. C.
Culbertson
,
T. L.
Reinecke
,
R.
Stine
, and
E. S.
Snow
,
Nano Lett.
12
(
8
),
4212
4218
(
2012
).
7.
B.
Witkamp
,
M.
Poot
, and
H. S.
van der Zant
,
Nano Lett.
6
(
12
),
2904
2908
(
2006
).
8.
R. B.
Karabalin
,
L. G.
Villanueva
,
M. H.
Matheny
,
J. E.
Sader
, and
M. L.
Roukes
,
Phys. Rev. Lett.
108
(
23
),
236101
(
2012
).
9.
H.-P.
Phan
,
D. V.
Dao
,
K.
Nakamura
,
S.
Dimitrijev
, and
N.-T.
Nguyen
,
J. Microelectromech. Syst.
24
(
6
),
1663
1677
(
2015
).
10.
D. G.
Senesky
,
B.
Jamshidi
,
K. B.
Cheng
, and
A. P.
Pisano
,
IEEE Sens. J.
9
(
11
),
1472
1478
(
2009
).
11.
Y.
Matsuda
,
N.
Kim
,
S. W.
King
,
J.
Bielefeld
,
J. F.
Stebbins
, and
R. H.
Dauskardt
,
ACS Appl. Mater. Interfaces
5
(
16
),
7950
7955
(
2013
).
12.
K.
Brueckner
,
F.
Niebelschuetz
,
K.
Tonisch
,
Ch.
Foerster
,
V.
Cimalla
,
R.
Stephan
,
J.
Pezoldt
,
T.
Stauden
,
O.
Ambacher
, and
M. A.
Hein
,
Phys. Status Solidi A
208
(
2
),
357
376
(
2011
).
13.
A.
Qamar
,
H.-P.
Phan
,
D. V.
Dao
,
P.
Tanner
,
T.
Dinh
,
L.
Wang
, and
S.
Dimitrijev
,
IEEE Electron Device Lett.
36
(
7
),
708
710
(
2015
).
14.
F.
Gao
,
J.
Zheng
,
M.
Wang
,
G.
Wei
, and
W.
Yang
,
Chem. Commun.
47
(
43
),
11993
11995
(
2011
).
15.
D. V.
Dao
,
H.-P.
Phan
,
A.
Qamar
, and
T.
Dinh
,
RSC Adv.
6
(
26
),
21302
21307
(
2016
).
16.
J.
Bi
,
G.
Wei
,
L.
Wang
,
F.
Gao
,
J.
Zheng
,
B.
Tang
, and
W.
Yang
, “
Highly sensitive piezoresistance behaviors of n-type 3C-SiC nanowires
,”
J. Mater. Chem. C
1
(
30
),
4514
4517
(
2013
).
17.
N.
Zhang
,
C. M.
Lin
,
D. G.
Senesky
, and
A. P.
Pisano
,
Appl. Phys. Lett.
104
(
7
),
073504
(
2014
).
18.
T.
Dinh
,
H.-P.
Phan
,
T.
Kozeki
,
A.
Qamar
,
T.
Namazu
,
N.-T.
Nguyen
, and
D. V.
Dao
,
RSC Adv.
5
,
106083
106086
(
2015
).
19.
S.
Rao
,
G.
Pangallo
,
F.
Pezzimenti
, and
F. G.
Della Corte
,
IEEE Electron Device Lett.
36
(
7
),
720
722
(
2015
).
20.
T.
Dinh
,
D. V.
Dao
,
H.-P.
Phan
,
L.
Wang
,
A.
Qamar
,
N.-T.
Nguyen
,
P.
Tanner
, and
M.
Rybachuk
,
Appl. Phys. Express
8
(
6
),
061303
(
2015
).
21.
H. P.
Phan
,
T.
Dinh
,
T.
Kozeki
,
T. K.
Nguyen
,
A.
Qamar
,
T.
Namazu
,
N.-T.
Nguyen
, and
D. V.
Dao
,
IEEE Electron Device Lett.
37
(
8
),
1029
1032
(
2016
).
22.
X. M. H.
Huang
,
C. A.
Zorman
,
M.
Mehregany
, and
M. L.
Roukes
,
Nature
421
(
6922
),
496
496
(
2003
).
23.
A. R.
Kermany
,
G.
Brawley
,
N.
Mishra
,
E.
Sheridan
,
W. P.
Bowen
, and
F.
Iacopi
,
Appl. Phys. Lett.
104
(
8
),
081901
(
2014
).
24.
Z.
Wang
,
J.
Lee
, and
P. X. L.
Feng
,
Nat. Commun.
5
,
5158
(
2014
).
25.
T.
Kozeki
,
H. P.
Phan
,
D. V.
Dao
,
S.
Inoue
, and
T.
Namazu
,
Jpn. J. Appl. Phys., Part 1
55
(
6S1
),
06GL02
(
2016
).
26.
L. L.
Snead
and
J. C.
Hay
,
J. Nucl. Mater.
273
(
2
),
213
220
(
1999
).
27.
S.
Rohmfeld
,
M.
Hundhausen
,
L.
Ley
,
C. A.
Zorman
, and
M.
Mehregany
,
J. Appl. Phys.
91
,
1113
1117
(
2002
).
28.
M. A.
Capano
,
B. C.
Kim
,
A. R.
Smith
,
E. P.
Kvam
,
S.
Tsoi
, and
A. K. R.
Ramdas
,
J. Appl. Phys.
100
(
8
),
083514
(
2006
).
29.
R.
Anzalone
,
A.
Alberti
, and
F.
La Via
,
Mater. Lett.
118
,
130
133
(
2014
).
30.
G.
Colston
,
S. D.
Rhead
,
V. A.
Shah
,
O. J.
Newell
,
I. P.
Dolbnya
,
D. R.
Leadley
, and
M.
Myronov
,
Mater. Des.
103
,
244
248
(
2016
).
31.
M. R.
Falvo
,
G. J.
Clary
,
R. M.
Taylor
,
V.
Chi
,
F. P.
Brooks
,
S.
Washburn
, and
R.
Superfine
,
Nature
389
(
6651
),
582
584
(
1997
).
32.
R.
Fei
and
L.
Yang
,
Nano Lett.
14
(
5
),
2884
2889
(
2014
).
33.
L.
Tong
,
M.
Mehregany
, and
L. G.
Matus
,
Appl. Phys. Lett.
60
(
24
),
2992
2994
(
1992
).
34.
A. R.
Kermany
and
F.
Iacopi
,
J. Appl. Phys.
118
(
15
),
155304
(
2015
).
35.
H.-P.
Phan
,
A.
Qamar
,
D. V.
Dao
,
T.
Dinh
,
L.
Wang
,
J.
Han
,
P.
Tanner
,
S.
Dimitrijev
, and
N.-T.
Nguyen
,
RSC Adv.
5
,
56377
56381
(
2015
).
36.
H. P.
Phan
,
T.
Dinh
,
T.
Kozeki
,
A.
Qamar
,
T.
Namazu
,
S.
Dimitrijev
,
N.-T.
Nguyen
, and
D. V.
Dao
,
Sci. Rep.
6
,
28499
(
2016
).
37.
H. P.
Phan
,
T.
Dinh
,
T.
Kozeki
,
T. K.
Nguyen
,
A.
Qamar
,
T.
Namazu
,
N.-T.
Nguyen
, and
D. V.
Dao
,
Appl. Phys. Lett.
109
(
12
),
123502
(
2016
).
38.
H. H.
Perez-Garza
,
E. W.
Kievit
,
G. F.
Schneider
, and
U. H.
Staufer
,
Nanotechnology
25
(
46
),
465708
(
2014
).
39.
H.
Rostami
,
R.
Roldan
,
E.
Cappelluti
,
R.
Asgari
, and
F.
Guinea
,
Phys. Rev. B
92
(
19
),
195402
(
2015
).
40.
J.
Tao
,
W.
Shen
,
S.
Wu
,
L.
Liu
,
Z.
Feng
,
C.
Wang
,
C.
Hu
,
P.
Yao
,
H.
Zhang
,
W.
Pang
,
X.
Duan
,
J.
Liu
,
C.
Zhou
, and
D.
Zhang
,
ACS Nano
9
(
11
),
11362
11370
(
2015
).
41.
G.
Plechinger
,
A.
Castellanos-Gomez
,
M.
Buscema
,
H. S.
van der Zant
,
G. A.
Steele
,
A.
Kuc
,
T.
Heine
,
C.
Schuller
, and
T.
Korn
,
2D Mater.
2
(
1
),
015006
(
2015
).
42.
S.
Shivaraman
,
R. A.
Barton
,
X.
Yu
,
J.
Alden
,
L.
Herman
,
M. V. S.
Chandrashekhar
,
J.
Park
,
P. L.
McEuen
,
J. M.
Parpia
,
H. G.
Craighead
, and
M. G.
Spencer
,
Nano Lett.
9
(
9
),
3100
3105
(
2009
).
43.
M.
Takamura
,
K.
Furukawa
,
H.
Okamoto
,
S.
Tanabe
,
H.
Yamaguchi
, and
H.
Hibino
,
Jpn. J. Appl. Phys., Part 1
52
(
4S
),
04CH01
(
2013
).
44.
Y.
Oshidari
,
T.
Hatakeyama
,
R.
Kometani
,
S. I.
Warisawa
, and
S.
Ishihara
,
Appl. Phys. Express
5
(
11
),
117201
(
2012
).
You do not currently have access to this content.