Elektromigration in Gold und Silber Nanostrukturen
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98 6. Ergebnisse <strong>und</strong> Diskussion: <strong>Silber</strong>drähte<br />
von Hügeln an der Anodenseite beobachtet. Die Resultate des <strong>in</strong> Abb. 6.1 gezeigten<br />
Experimentes wurden mehrfach an weiteren e<strong>in</strong>kristall<strong>in</strong>en <strong>Silber</strong>drähten bestätigt.<br />
Die nächstliegendste Vermutung für diese ungewöhnliche Beobachtung ist, dass die<br />
Polung gegenüber den Messungen an den polykristall<strong>in</strong>en Leiterbahnen vertauscht wur-<br />
de. Um dies ausschließen zu können, wird im folgenden Unterkapitel e<strong>in</strong> direkter Ver-<br />
gleich zwischen e<strong>in</strong>em e<strong>in</strong>kristall<strong>in</strong>en <strong>Silber</strong>draht <strong>und</strong> e<strong>in</strong>er polykristall<strong>in</strong>en <strong>Gold</strong>leiter-<br />
bahn vorgenommen.<br />
6.2 Vergleich von e<strong>in</strong>kristall<strong>in</strong>en <strong>Silber</strong>drähten <strong>und</strong> polykris-<br />
tall<strong>in</strong>en <strong>Gold</strong>leiterbahnen<br />
Aufgr<strong>und</strong> der sehr ungewöhnlichen Beobachtung e<strong>in</strong>er <strong>Elektromigration</strong> entgegen der<br />
Flussrichtung der Elektronen stellt sich zwangsläufig die Frage, ob die Polarität während<br />
der Experimente korrekt bestimmt wurde. Um ohne jeden Zweifel ausschließen zu<br />
können, dass die Stromrichtung <strong>in</strong> den Experimenten mit den e<strong>in</strong>kristall<strong>in</strong>en <strong>Silber</strong>-<br />
drähten korrekt bestimmt ist, wurde e<strong>in</strong> Vergleichsexperiment zwischen e<strong>in</strong>em e<strong>in</strong>kristal-<br />
l<strong>in</strong>em <strong>Silber</strong>draht <strong>und</strong> e<strong>in</strong>er polykristall<strong>in</strong>en <strong>Gold</strong>leiterbahn durchgeführt. Hierzu wurde<br />
bei der EBL-Kontaktierung e<strong>in</strong>es <strong>Silber</strong>drahtes e<strong>in</strong>e polykristall<strong>in</strong>e <strong>Gold</strong>leiterbahn <strong>in</strong><br />
e<strong>in</strong>em relativen Abstand von ca. 4 µm präpariert, um so das Ausfallverhalten beider<br />
Systeme direkt mite<strong>in</strong>ander vergleichen zu können. Gleichzeitig gestattet dieses Expe-<br />
riment e<strong>in</strong>en <strong>in</strong>direkten Vergleich der <strong>Elektromigration</strong>sbeständigkeit zwischen diesen<br />
beiden Arten von metallischen Leitern [192].<br />
Abb. 6.2 a) zeigt das so präparierte Leiterbahnensemble vor dem Anlegen e<strong>in</strong>er kon-<br />
stanten Spannung. Im oberen Bereich der REM-Aufnahme ist der e<strong>in</strong>kristall<strong>in</strong>e <strong>Silber</strong>-<br />
draht zu erkennen; im unteren Bereich des Bildes die polykristall<strong>in</strong>e <strong>Gold</strong>leiterbahn.<br />
Im l<strong>in</strong>ken <strong>und</strong> rechten Teil der Abbildung s<strong>in</strong>d die ebenfalls aus polykristall<strong>in</strong>em <strong>Gold</strong><br />
bestehenden Kontakte zu erkennen. Teilbild b) zeigt die Leiterbahn nach e<strong>in</strong>er Zeit von<br />
3400 Sek<strong>und</strong>en bei e<strong>in</strong>er anliegenden Zwei-Punkt-Spannung von 4 V kurz vor Ausfall<br />
des e<strong>in</strong>kristall<strong>in</strong>en <strong>Silber</strong>drahtes. Die Stromstärke startete bei e<strong>in</strong>em Wert von 89, 3 mA<br />
<strong>und</strong> sank nach 3400 Sek<strong>und</strong>en auf e<strong>in</strong>en Wert von ca. 80 mA ab.<br />
Der <strong>Silber</strong>draht <strong>in</strong> Abb. 6.2 weist erhebliche <strong>Elektromigration</strong>sschädigungen auf. Die<br />
Porenbildung konzentriert sich hierbei auf den Bereich nahe der Anode bis h<strong>in</strong> zur Mitte<br />
der Leiterbahn. Während dieses Stadiums weist die <strong>Gold</strong>leiterbahn noch ke<strong>in</strong>e Poren-<br />
bildung auf. Teilbild c) zeigt die Leiterbahn nach dem elektrischen Ausfall. Die Pore an<br />
der Anodenseite der <strong>Silber</strong>leiterbahn dehnt sich über die gesamte Breite sowie über e<strong>in</strong>e<br />
Länge von ca. 1, 5 µm aus. Die <strong>Gold</strong>leiterbahn zeigt <strong>Elektromigration</strong>sschädigungen im