Вышедшие номера
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.
  1. T. Yoshie, C.L. Bauer A.G. Milnes. Thin Sol. Films, 111, 149 (1984). https://doi.org/10.1016/0040-6090(84)90483-8
  2. V.G. Weizer, N.S. Fatemi. J. Appl. Phys., 64, 4618 (1988). https://doi.org/10.1063/1.341240
  3. 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
  4. B. Tuck, K.T. Ip, L.F. Eastman. Thin Sol. Films, 55, 41 (1978). https://doi.org/10.1016/0040-6090(78)90071-8
  5. S.Y. Sayed, B. Daly, J.M. Buriak. J. Phys. Chem., 112, 12291 (2008). DOI: 10.1021/jp803888g
  6. 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
  7. 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
  8. 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
  9. 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
  10. 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
  11. S.E.R. Hiscocks, W. Hume-Rothery. (London), 282 (1390), 318 (1964). URL: http://www.jstor.org/stable/2414777
  12. C.J. Cooke, W. Hume-Rothery. J. Less Common Met., 10, 42 (1996). https://doi.org/10.1016/0022-5088ss90044-0
  13. P.A. Alekseev, V.A. Sharov. Mater. Sci. Semicond. Process., 198, 109792 (2025). https://doi.org/10.1016/j.mssp.2025.109792
  14. 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
  15. 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
  16. 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
  17. Via-Chung Chang, D.E. Aspnes. J. Vac. Sci. Technol. B, 8, 896 (1990). DOI: 10.1116/1.584984
  18. W.G. Schmidt, F. Bechstedt. Phys. Rev. B, 54, 16742 (1996-I). DOI: 10.1103/PhysRevB.54.16742
  19. 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
  20. 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
  21. 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.