Поверхностная электромиграция

Поверхностная электромиграция (англ. surface electromigration) — направленное движение частиц (атомов) на поверхности образца, происходящее при пропускании через него электрического тока.

Описание

Поверхностная электромиграция наблюдается как в гомо-, так и в гетеросистемах. В случае гомоэлектромиграции изменение направления тока изменяет морфологию поверхности, в частности, структуру ступеней. При гетероэлектромиграции наблюдается преимущественный массоперенос адсорбата в сторону одного из электродов (анода или катода).

При формальном описании поверхностной электромиграции эффективная сила, действующая на мигрирующий на поверхности атом, пропорциональна электрическому полю и записывается как сумма двух компонент:

F = F_d + F_w = e (Z_d + Z_w) E = e Z E

где F_d — «прямая» сила, действующая на атом (ион) за счет его электростатического взаимодействия с приложенным полем; F_w — сила «ветра», которая возникает из-за передачи импульса от носителей заряда (электронов) при их рассеянии на атоме; Z = Z_d + Z_w — суммарный эффективный заряд атома, измеренный в единицах заряда электрона.

Для электромиграции атомов, адсорбированных на поверхности металлов, сила электронного «ветра» преобладает, поэтому направление движения адатомов (еще не встроенных в решетку атомов) совпадает с направлением потока электронов в сторону анода. Для электромиграции на поверхности полупроводников, в зависимости от конкретного случая, знак может быть как отрицательным, так и положительным. Так, например, атомы серебра или индия на поверхности кремния электромигрируют в сторону катода, а атомы золота на той же поверхности движутся в сторону анода.

Источники

• Оура К., Лифшиц В. Г., Саранин А. А. и др. Введение в физику поверхности / Под ред. В. И. Сергиенко. — М.: Наука, 2006. — 490 с.
• Yasunaga H., Natori A. Electromigration on semiconductor surfaces // Surface Science Reports. 1992. V. 15. P. 205–280.