Elektromigration in Gold und Silber Nanostrukturen

6.6 Abschließende Diskussion: Einkristalline Silberdrähte 107
kann für das vorliegende System aufgrund der EDX-Untersuchungen nahezu ausgeschlos-
sen werden. Eventuelle Verunreinigungen der Drähte sind auf die Oberfläche (in Form
von Sauerstoff und Kohlenstoff) beschränkt. Weiterhin konnte gezeigt werden, dass der
durch die Elektromigration hervorgerufene Anteil von Gold, der sich auf oder in der
Leiterbahn befindet, unterhalb der Messgenauigkeit des EDX-Systems liegt. Abschlie-
ßend wurde in weitergehenden Experimenten einer Diplomarbeit [190] gezeigt, dass bei
Verwendung von polykristallinem Silber als Kontaktmaterial die Porenbildung ebenfalls
an der Anodenseite erfolgt. Die invertierte Migrationsrichtung kann damit nicht auf die
Goldkontakte zurückgeführt werden.
Wie in den vorangegangenen Kapiteln gezeigt wurde, ist mit sehr hoher Wahrschein-
lichkeit die Oberflächendiffusion für die Migration der Silberatome verantwortlich. Hier
ist möglicherweise der Einfluss der Oxidation der Silberdrähte mit entscheidend für die
Diffusionsrichtung. Wie bereits bei der Beschreibung der Herstellung der Silberdrähte
erwähnt wurde, ist bislang ein Transfer ”an Luft” notwendig. Daher kann es zur Oxi-
dation der Silberdrähte sowie zu weiteren Verunreinigungen wie z. B. Schwefel kommen
(siehe Kap. 3.4). Der Elektronenstrahl sogt weiterhin für eine Kontamination der Drähte
mit Kohlenstoff.
Verunreinigungen können dazu führen, dass sich die Richtung der Elektromigration
umkehrt, wie bereits im Jahre 1971 von Hummel et al. an polykristallinen Goldleiter-
bahnen beobachtet wurde [195,196]. Es dauerte in diesem Fall bis zum Jahre 1983 bis
die Ursache für die Porenbildung an der Anodenseite geklärt werden konnte [197,198].
Geringe Mengen an Alkali-Metallen, welche aus dem verwendeten Glassubstrat in die
polykristallinen Leiterbahnen diffundiert sind, waren in diesem Fall die Ursache für
die ungewöhnliche Elektromigrationsrichtung. Wie anhand von Untersuchungen mit-
tels Auger-Spektroskopie herausgefunden wurde, kam es aufgrund einer Anhäufung der
Alkali-Metallatome an der Anodenseite (bis zu 10 Atomprozent) an dieser Position be-
vorzugt zur Porenbildung. Der genaue Mechanismus für die Porenbildung an der An-
odenseite blieb ungeklärt.
Obwohl die Präparation der selbstorganisierten Silberdrähte relativ einfach ist, und
obwohl hochreine Drähte [162] entstehen, kann zum jetzigen Zeitpunkt nicht ausge-
schlossen werden, dass ein ähnlicher Effekt, wie der zuvor beschriebene, die Ursache für
die ungewöhnliche Richtung der Elektromigration in den einkristallinen Silberdrähten
ist.
Ob die Verunreinigungen für die Umkehrung der Migrationsrichtung verantwortlich
sind, kann nur in weiterführenden Experimenten geklärt werden, bei denen eine Kon-
tamination der Drähte nicht mehr gegeben ist. Dies ist beispielsweise mit Hilfe eines