Поверхность, границы раздела, тонкие пленки

Золото на поверхности кристаллов А$^{\mathrm{III}}$В$^{\mathrm{V}}$: эффекты каталитической диссоциации и анизотропного внедрения

В. П. Улин, Г. В. Ли, А. В. Нащекин, В. Л. Берковиц

Физико-технический институт им. А.Ф. Иоффе Российской академии наук, 194021 Санкт-Петербург, Россия

Аннотация: Экспериментально подтверждена способность металлического золота химически взаимодействовать с полупроводниковыми кристаллами A$^{\mathrm{III}}$B$^{\mathrm{V}}$ – 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 B$^{\mathrm{V}}$ 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 B$^{\mathrm{V}}_2$ от поверхности кристалла и растворению в золоте высвобождающихся атомов A$^{\mathrm{III}}$. Каждый из таких процессов требуют меньших энергий активации, нежели непосредственная диссоциация соединения. Предлагаемая интерпретация взаимодействия поверхностей кристаллов A$^{\mathrm{III}}$B$^{\mathrm{V}}$ 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 A$^{\mathrm{III}}$B$^{\mathrm{V}}$, естественный окисел, реконструкция поверхности, димеры атомов группы B$^{\mathrm{V}}$, поверхностные состояния, золото, туннельные явления, каталитическая диссоциация.

Поступила в редакцию: 21.10.2025
Исправленный вариант: 27.10.2025
Принята в печать: 27.10.2025

DOI: 10.61011/FTP.2025.07.62006.8680