Elektromigration in Gold und Silber Nanostrukturen

104 6. Ergebnisse und Diskussion: Silberdrähte
500 nm
U
Abb. 6.5: REM-Aufnahme eines einkristallinen Silberdrahtes nach acht Stunden in-situ
Beobachtung. Aufgrund der während der Bestrahlung mit dem Elektronenstrahl auftretenden
Kontamination ist die gesamte Struktur mit einer ca. 20 nm dicken Schicht aus Kohlenstoff
bedeckt.
einen einkristallinen Silberdraht nach einer achtstündigen in-situ REM-Untersuchung.
Dieser lange Betrachtungszeitraum führte zu erheblichen Anlagerungen von Kohlen-
stoff. Die Abbildung zeigt den Draht in einer um 45 ◦ gekippten REM-Aufnahme. Die
durchscheinenden Bereiche bestehen mit hoher Sicherheit aus amorphem Kohlenstoff.
Anhand der Geometrie der Aufnahme kann man eine Schichtdicke von ca. tK ≃ 20 nm
abschätzen. Diese Schicht dient möglicherweise als Barriere für die Bildung von Hügeln,
welche in diesem konkreten Fall nicht zu beobachten waren. Erkennbar ist hingegen ei-
ne Pore zwischen dem zusätzlichen Spannungsabgriff und der Stromzuführung (in der
Abbildung durch ”U” und ”I” gekennzeichnet).
Die Kohlenstoffschicht scheint keinen Einfluss auf das Elektromigrationsverhalten
zu haben. Trotz des kontinuierlichen Anwachsens der Schicht konnte die Bildung von
Poren beobachtet werden. Das Material hat sich dabei (entsprechend der geringeren
Aktivierungsenergie) mit hoher Wahrscheinlichkeit an der Oberfläche des Silberdrahtes
und damit unterhalb der Kohlenstoffschicht bewegt.
Abb. 6.6 zeigt einen Silberdraht, der in einer typischen Vier-Punkt-Geometrie mit
zwei zusätzlichen Spannungsabgriffen kontaktiert wurde. Bei der Versuchsführung wurde
ähnlich wie bei einem Experiment zur Untersuchung der Reversibilität vorgegangen,
wobei in diesem Fall die Stromstärke gesteigert wurde. Teilbild a) zeigt den Draht vor
der Strombelastung. Die Stromrichtung ist durch die Plus- und Minuszeichen in Abb.
6.6 b) bis e) gekennzeichnet. Zunächst wurde ein Strom von 13 mA für eine Dauer von
I