Золото на поверхности кристаллов АIIIВV: эффекты каталитической диссоциации и анизотропного внедрения
Улин В.П.1, Ли Г.В.1, Нащекин A.В.1, Берковиц В.Л.1
1Физико-технический институт им. А.Ф. Иоффе РАН, Санкт-Петербург, Россия

Email: vladimir.berkovits@mail.ioffe.ru
Поступила в редакцию: 21 октября 2025 г.
В окончательной редакции: 27 октября 2025 г.
Принята к печати: 27 октября 2025 г.
Выставление онлайн: 1 декабря 2025 г.
Экспериментально подтверждена способность металлического золота химически взаимодействовать с полупроводниковыми кристаллами AIIIBV - арсенидами и фосфидами при температурах, не допускающих еще спонтанной диссоциации этих кристаллов. Показана высокая селективность такого взаимодействия по отношению к кристаллографической ориентации, контактирующей с золотом поверхности. Наблюдаемый каталитический эффект золота на диссоциацию химических связей в данных кристаллах связывается с присутствием на их поверхностях димеризованных атомов мышьяка или фосфора, находящихся в контакте с Au. Близость энергетических положений неподеленных пар электронов на орбиталях оборванных связей атомов димеров BV к уровню Ферми в золоте обеспечивает возможность туннельного переноса от них электронов в металл и появления радикальных одноэлектронных состояний на оборванных связях атомов димеров. Рассмотрена цепочка последующих за этим процессов, приводящих к формированию и отщеплению молекул BV2 от поверхности кристалла и растворению в золоте высвобождающихся атомов AIII. Каждый из таких процессов требуют меньших энергий активации, нежели непосредственная диссоциация соединения. Предлагаемая интерпретация взаимодействия поверхностей кристаллов AIIIBV с золотом объясняет наблюдаемое внедрение металла в их объем и кристаллографические конфигурации возникающих при этом ямок травления. Предварительно рассмотрены процессы, обеспечивающие появление областей прямого контакта кристаллов с золотом, нанесенным на их исходно окисленную поверхность. Ключевые слова: полупроводники AIIIBV, естественный окисел, реконструкция поверхности, димеры атомов группы BV, поверхностные состояния, золото, туннельные явления, каталитическая диссоциация.
- T. Yoshie, C.L. Bauer A.G. Milnes. Thin Sol. Films, 111, 149 (1984). https://doi.org/10.1016/0040-6090(84)90483-8
- V.G. Weizer, N.S. Fatemi. J. Appl. Phys., 64, 4618 (1988). https://doi.org/10.1063/1.341240
- V.L. Berkovits, V.A. Kosobukin, V.P. Ulin, P.A. Alekseev, B.R. Borodin, F.Yu. Soldatenkov, A.V. Nashchekin, S.A. Khakhulin, O.S. Komkov. Surf. Sci., 742, 122437 (2024). https://doi.org/10.1016/j.susc.2023.122437
- B. Tuck, K.T. Ip, L.F. Eastman. Thin Sol. Films, 55, 41 (1978). https://doi.org/10.1016/0040-6090(78)90071-8
- S.Y. Sayed, B. Daly, J.M. Buriak. J. Phys. Chem., 112, 12291 (2008). DOI: 10.1021/jp803888g
- J.C. Harmand, M. Tchernycheva, G. Patriarche, L. Travers, F. Glas, G. Cirlin. J. Cryst. Growth, 301-302, 853 (2007). https://doi.org/10.1016/j.jcrysgro.2006.11.106
- D. Lee, M. Li, Q. Zhang, P. Pandey, E. Kim, J. Lee. Nanoscale Res. Lett., 10, 240 (2015). DOI: 10.1186/s11671-015-0950-z
- A.M. Whiticar, E.K. M rtensson, J. Nyg rd, K.A. Dick, J. Bolinsson. Nanotechnology, 28, 205702 (2017). DOI: 10.1088/1361-6528/aa6aef
- V.L. Berkovits, V.A. Kosobukin, V.P. Ulin, F.Yu. Soldatenkov, I.V. Makarenko, V.S. Levitskii, A.V. Nashchekin, P.A. Alekseev. Appl. Surf. Sci., 507, 144982 (2020). https://doi.org/10.1016/j.apsusc.2019.144982
- В.Л. Берковиц, В.А. Кособукин, В.П. Улин, П.А. Алексеев, Ф.Ю. Солдатенков, В.А. Нащекин, С.А. Хахулин, О.С. Комков. ФТП, 57 (6), 484 (2023). DOI: 10.61011/FTP.2023.06.56478.5188
- S.E.R. Hiscocks, W. Hume-Rothery. (London), 282 (1390), 318 (1964). URL: http://www.jstor.org/stable/2414777
- C.J. Cooke, W. Hume-Rothery. J. Less Common Met., 10, 42 (1996). https://doi.org/10.1016/0022-5088ss90044-0
- P.A. Alekseev, V.A. Sharov. Mater. Sci. Semicond. Process., 198, 109792 (2025). https://doi.org/10.1016/j.mssp.2025.109792
- V.M. Mikoushkin, A.P. Solonitsyna, E.A. Makarevskaya. Appl. Surf. Sci., 504, 14460128 (2020). https://doi.org/10.1016/j.apsusc.2019.1446019 Ga-Au
- R. Tanta, T. Kanne1, F. Amaduzzi, Z. Liao, M.H. Madsen, E. Alarcon-Llado, P. Krogstrup, E. Johnson, A. Fontcuberta, I. Morral, T. Vosch, J. Nyg rd, T.S. Jespersen. Nanotechnology, 27, 305704 (2016). DOI: 10.1088/0957-4484/27/30/305704
- P.K. Larsen, J.F. van der Veen, A. Mazur, J. Pollmann, J.H. Neave, B.A. Joyce. Phys. Rev. B, 26, 3222 (1982). DOI: https://doi.org/10.1103/PhysRevB.26.3222
- Via-Chung Chang, D.E. Aspnes. J. Vac. Sci. Technol. B, 8, 896 (1990). DOI: 10.1116/1.584984
- W.G. Schmidt, F. Bechstedt. Phys. Rev. B, 54, 16742 (1996-I). DOI: 10.1103/PhysRevB.54.16742
- M.E. Levinshtein, S.L. Rumyantsev. Handbook Series on Semiconductor Parameters, ed. by M. Levinshtein, S. Rumyantsev, M. Shur (World Scientific, London, 1996) v. 1, p. 77
- W.M.H. Sachtler, G.J.H. Dorgelo, A.A. Holscher. Surf. Sci., 5, 221 (1966). https://doi.org/10.1016/0039-6028(66)90083-5
- K.Z. Liu, M. Shimomura, Y. Fukuda. Adv. Mater. Res., 222, 56 (2011). https://doi.org/10.4028/www.scientific.net/AMR.222.56
Подсчитывается количество просмотров абстрактов ("html" на диаграммах) и полных версий статей ("pdf"). Просмотры с одинаковых IP-адресов засчитываются, если происходят с интервалом не менее 2-х часов.
Дата начала обработки статистических данных - 27 января 2016 г.