Handbuch der Nanoanalytik Steiermark 2005 - lamp.tugraz.at

M19: Leitfähigkeits-Rasterkraftmikroskopie (C-AFM)
(a)
Abbildung 2:
(a) I-V Kurve einer 2,5 nm SiO 2 -Schicht mit zugehörigem Fowler-Nordheim-Fit. (b) 2D-Strombild.
Bei der Aufnahme von lokalen Strom-Spannungs-Charakteristiken
wird die Spannung zwischen
Probe und Spitze schrittweise bis zu Erreichen
eines vorher festgelegten Maximalstromes
erhöht. Abb. 2a) zeigt eine resultierende I-V-Kurve
auf einer 4,5 nm dicken SiO 2 -Schicht. Diese Messungen
werden an einer Vielzahl von Probenorten
wiederholt. Man kann nun eine so genannte Pseudo-Durchbruchsspannung
als jene Spannung definieren,
bei der ein bestimmter Stromwert (z.B. 1 pA)
erreicht wird. Aus der Häufigkeitsverteilung der
Pseudo-Durchbruchsspannungen können Rückschlüsse
über das Auftreten eventueller elektrischer
Defekte gezogen werden.
Im zweiten Messmodus wird wiederum lokal
eine feste Spannung über einen langen Zeitraum
angelegt und ein eventueller Anstieg des Stromes
als Anzeichen für elektrischen Stress im Dielektrikum
detektiert.
Bei der dritten Methode werden zwei-dimensionale
Strombilder bei konstanter Spannung U
simultan zur Oberflächentopographie aufgenommen
(Abb. 2b). Diese Strombilder zeigen die laterale
Ausdehnung und Verteilung von elektrischen
Schwachstellen im Film mit deutlich erhöhtem
(b)
Strom. Aus dem Vergleich mit der entsprechenden
Oberflächentopographie lassen sich die Ursachen
solcher Defekte ermitteln.
Bei Anlegen erhöhter Probenspannungen unter
Umgebungsbedingungen, bei denen ein Wasserfilm
auf der Probenoberfläche vorhanden ist,
werden morphologische Veränderungen auf der
Nanometerskala induziert. Auf thermisch gewach-
Abbildung 3:
Nanostrukturierung des Symbols der
Montanuniversität Leoben auf einer
Fläche von 2,5 µm x 2,5 µm einer thermischen
Siliziumschicht mittels C-AFM.
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