Elektromigration in Gold und Silber Nanostrukturen
Elektromigration in Gold und Silber Nanostrukturen
Elektromigration in Gold und Silber Nanostrukturen
Erfolgreiche ePaper selbst erstellen
Machen Sie aus Ihren PDF Publikationen ein blätterbares Flipbook mit unserer einzigartigen Google optimierten e-Paper Software.
6.6 Abschließende Diskussion: E<strong>in</strong>kristall<strong>in</strong>e <strong>Silber</strong>drähte 107<br />
kann für das vorliegende System aufgr<strong>und</strong> der EDX-Untersuchungen nahezu ausgeschlos-<br />
sen werden. Eventuelle Verunre<strong>in</strong>igungen der Drähte s<strong>in</strong>d auf die Oberfläche (<strong>in</strong> Form<br />
von Sauerstoff <strong>und</strong> Kohlenstoff) beschränkt. Weiterh<strong>in</strong> konnte gezeigt werden, dass der<br />
durch die <strong>Elektromigration</strong> hervorgerufene Anteil von <strong>Gold</strong>, der sich auf oder <strong>in</strong> der<br />
Leiterbahn bef<strong>in</strong>det, unterhalb der Messgenauigkeit des EDX-Systems liegt. Abschlie-<br />
ßend wurde <strong>in</strong> weitergehenden Experimenten e<strong>in</strong>er Diplomarbeit [190] gezeigt, dass bei<br />
Verwendung von polykristall<strong>in</strong>em <strong>Silber</strong> als Kontaktmaterial die Porenbildung ebenfalls<br />
an der Anodenseite erfolgt. Die <strong>in</strong>vertierte Migrationsrichtung kann damit nicht auf die<br />
<strong>Gold</strong>kontakte zurückgeführt werden.<br />
Wie <strong>in</strong> den vorangegangenen Kapiteln gezeigt wurde, ist mit sehr hoher Wahrsche<strong>in</strong>-<br />
lichkeit die Oberflächendiffusion für die Migration der <strong>Silber</strong>atome verantwortlich. Hier<br />
ist möglicherweise der E<strong>in</strong>fluss der Oxidation der <strong>Silber</strong>drähte mit entscheidend für die<br />
Diffusionsrichtung. Wie bereits bei der Beschreibung der Herstellung der <strong>Silber</strong>drähte<br />
erwähnt wurde, ist bislang e<strong>in</strong> Transfer ”an Luft” notwendig. Daher kann es zur Oxi-<br />
dation der <strong>Silber</strong>drähte sowie zu weiteren Verunre<strong>in</strong>igungen wie z. B. Schwefel kommen<br />
(siehe Kap. 3.4). Der Elektronenstrahl sogt weiterh<strong>in</strong> für e<strong>in</strong>e Kontam<strong>in</strong>ation der Drähte<br />
mit Kohlenstoff.<br />
Verunre<strong>in</strong>igungen können dazu führen, dass sich die Richtung der <strong>Elektromigration</strong><br />
umkehrt, wie bereits im Jahre 1971 von Hummel et al. an polykristall<strong>in</strong>en <strong>Gold</strong>leiter-<br />
bahnen beobachtet wurde [195,196]. Es dauerte <strong>in</strong> diesem Fall bis zum Jahre 1983 bis<br />
die Ursache für die Porenbildung an der Anodenseite geklärt werden konnte [197,198].<br />
Ger<strong>in</strong>ge Mengen an Alkali-Metallen, welche aus dem verwendeten Glassubstrat <strong>in</strong> die<br />
polykristall<strong>in</strong>en Leiterbahnen diff<strong>und</strong>iert s<strong>in</strong>d, waren <strong>in</strong> diesem Fall die Ursache für<br />
die ungewöhnliche <strong>Elektromigration</strong>srichtung. Wie anhand von Untersuchungen mit-<br />
tels Auger-Spektroskopie herausgef<strong>und</strong>en wurde, kam es aufgr<strong>und</strong> e<strong>in</strong>er Anhäufung der<br />
Alkali-Metallatome an der Anodenseite (bis zu 10 Atomprozent) an dieser Position be-<br />
vorzugt zur Porenbildung. Der genaue Mechanismus für die Porenbildung an der An-<br />
odenseite blieb ungeklärt.<br />
Obwohl die Präparation der selbstorganisierten <strong>Silber</strong>drähte relativ e<strong>in</strong>fach ist, <strong>und</strong><br />
obwohl hochre<strong>in</strong>e Drähte [162] entstehen, kann zum jetzigen Zeitpunkt nicht ausge-<br />
schlossen werden, dass e<strong>in</strong> ähnlicher Effekt, wie der zuvor beschriebene, die Ursache für<br />
die ungewöhnliche Richtung der <strong>Elektromigration</strong> <strong>in</strong> den e<strong>in</strong>kristall<strong>in</strong>en <strong>Silber</strong>drähten<br />
ist.<br />
Ob die Verunre<strong>in</strong>igungen für die Umkehrung der Migrationsrichtung verantwortlich<br />
s<strong>in</strong>d, kann nur <strong>in</strong> weiterführenden Experimenten geklärt werden, bei denen e<strong>in</strong>e Kon-<br />
tam<strong>in</strong>ation der Drähte nicht mehr gegeben ist. Dies ist beispielsweise mit Hilfe e<strong>in</strong>es