Elektromigration in Gold und Silber Nanostrukturen
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6.3 E<strong>in</strong>fluss von Fremdatomen 101<br />
1 µm<br />
a b c<br />
Abb. 6.3: Die REM-Aufnahme zeigt e<strong>in</strong>en mit zusätzlichen Spannungsabgriffen kontaktierten<br />
<strong>Silber</strong>draht sowie die Position <strong>und</strong> Größe von drei EDX-Messfenstern (siehe weiße Rechtecke).<br />
<strong>und</strong> den Spannungsabgriffen (Fenster a) <strong>und</strong> c)) sowie auf e<strong>in</strong>em der Spannungsabgriffe<br />
(Fenster b)).<br />
Wie zu erwarten ist, wird das EDX-Signal an allen drei Positionen vom Silizium<br />
(mit e<strong>in</strong>em Wert von 70 bis 80 Atomprozent) dom<strong>in</strong>iert. Der Anteil von <strong>Silber</strong> liegt bei<br />
gemessenen 5 bis 7 Atomprozent. Der Gr<strong>und</strong> für diesen ger<strong>in</strong>gen Messwert ist die hohe<br />
E<strong>in</strong>dr<strong>in</strong>gtiefe des Elektronenstrahls bei 20 kV . Sauerstoff ist mit Anteilen von ca. 10 bis<br />
20 Atomprozent an den drei Positionen vorhanden. Dies deutet auf e<strong>in</strong>e Oxidation der<br />
<strong>Silber</strong>drähte während der <strong>Elektromigration</strong>sexperimente h<strong>in</strong>. Die Oxidation f<strong>in</strong>det dabei<br />
mit hoher Wahrsche<strong>in</strong>lichkeit bei dem bislang unvermeidlichen Transport der Drähte<br />
an Außenluft statt. Das Vorhandense<strong>in</strong> von Sauerstoff bzw. e<strong>in</strong>er Oxidschicht nimmt<br />
möglicherweise E<strong>in</strong>fluss auf das <strong>Elektromigration</strong>sverhalten der Drähte, wie es <strong>in</strong> der<br />
abschließenden Diskussion näher betrachtet wird.<br />
<strong>Gold</strong> wird im wesentlichen nur an der Position des Messfensters b), also dem zusätz-<br />
lichen Spannungsabgriff, nachgewiesen. Die beiden anderen Werte <strong>in</strong> den Messfenstern<br />
a) <strong>und</strong> c) liegen <strong>in</strong>nerhalb des Fehlerbereichs <strong>und</strong> können möglicherweise bereits auf-<br />
gr<strong>und</strong> von Streustrahlung entstehen. Das Hauptergebnis der EDX-Untersuchungen be-<br />
steht dar<strong>in</strong>, dass e<strong>in</strong>e wesentliche <strong>Elektromigration</strong> von <strong>Gold</strong> <strong>in</strong> den <strong>Silber</strong>draht nicht<br />
nachgewiesen werden konnte.<br />
Da bei polykristall<strong>in</strong>en <strong>Silber</strong>drähten, die ebenfalls Anteile von Sauerstoff aufweisen,<br />
e<strong>in</strong>e Bewegung der Atome <strong>in</strong> Richtung des Elektronenflusses beobachtet wird [190], s<strong>in</strong>d<br />
mit hoher Wahrsche<strong>in</strong>lichkeit die auftretenden Verunre<strong>in</strong>igungen nicht der Gr<strong>und</strong> für<br />
die Umkehrung der <strong>Elektromigration</strong>srichtung.<br />
E<strong>in</strong>e mögliche Erklärung für die Wanderung der Atome gegen die Richtung der Elek-<br />
tronen besteht im Überwiegen der direkten Kraft (siehe Z ∗ <strong>in</strong> Gl. 1) gegenüber der<br />
W<strong>in</strong>dkraft. Hierdurch lässt sich <strong>in</strong> e<strong>in</strong>facher Weise die Porenbildung an der Anode er-<br />
klären. Bei e<strong>in</strong>em Überwiegen der direkten Kraft erfolgt die Bewegung der Atome ent-<br />
gegengesetzt zur Bewegung der Elektronen. In theoretischen Arbeiten wird gezeigt, dass<br />
sich die W<strong>in</strong>dkraft an der Oberfläche abschwächt [193]. Die Stärke der direkten Kraft