Elektromigration in Gold und Silber Nanostrukturen

zu einer messbaren Beeinflussung des Widerstandes führt. Dieser Einfluss äußert sich
in periodischen Widerstandsänderungen, die von der Position des Elektronenstrahls in
Bezug auf die Leiterbahn abhängen. Auf den Gesamtverlauf und damit auf die elektro-
migrationsbedingten Änderungen des Widerstandes nimmt dieser Effekt keinen Einfluss.
Erstmalig konnten konnten im Rahmen dieser Arbeit Messungen an einkristallinen,
selbstorgansierten Silberdrähten mit Abmessungen im Nanometerbereich durchgeführt
werden. Hierzu wurde die Kontaktierung mittels Elektronenstrahllithographie erfolg-
reich an selbstorganisierte Strukturen angepasst. Überraschenderweise findet man bei
den einkristallinen Silberdrähten ein völlig anderes Elektromigrationsverhalten als in
polykristallinen Goldleiterbahnen. Der Ausfall erfolgt an der Anodenseite, und nicht,
wie bei den Metallen üblich, an der Kathodenseite der Leiterbahnen. Der Material-
transport in diesem System erfolgt also von der Anode in Richtung der Kathode und
damit entgegengesetzt zur Bewegungsrichtung der Elektronen.
Eine erste Erklärung für dieses Verhalten liegt im Überwiegen der direkten Kraft.
Die Diffusion der Atome erfolgt bei den einkristallinen Silberdrähten an der Oberfläche,
und wird im wesentlichen auch nicht durch zusätzliche Spannungsabgriffen beeinflusst.
Theoretische Arbeiten zeigen, dass sich die Windkraft an der Oberfläche eines Metalls
vermindert. In der Literatur wird weiterhin der Einfluss von Fremdatomen für eine
Umkehrung der Migrationsrichtung diskutiert. Eine abschließende Erklärung für das
beobachtete Verhalten muss diese Arbeit schuldig bleiben. Es gibt aber Hinweise darauf,
dass dieses Verhalten stark temperaturabhängig ist, so dass zukünftige Messungen ein
Augenmerk auf den Einfluss der Temperatur auf die Elektromigrationsrichtung legen
können.
Für zukünftige Arbeiten ist es daher wünschenswert, die lokale Temperaturverteilung
während der Elektromigration zu bestimmen. Hierfür bieten sich aufgrund der Dimen-
sionen der verwendeten Leiterbahnen Messungen mit einem Thermo-AFM an. Dieses
Gerät besitzt eine laterale Auflösung im Bereich von ≃ 100 nm mit der es möglich ist,
die Temperatur (-erhöhung) zu bestimmen. Hiermit kann dann die Temperaturerhöhung
in der Nähe einzelner Poren untersucht werden. Erste Versuche hierzu haben qualitativ
gezeigt, dass dieses Verfahren anwendbar ist.
Für die Untersuchung der einkristallinen Silberdrähte ist es wünschenswert, auf die
Präparation mit Hilfe der EBL zu verzichten. Hierfür müssen die Drähte sowohl in-situ
präpariert als auch gemessen werden. Die Möglichkeit hierzu bietet das Nanoprobe (AG
Möller); Sowohl die Präparation als auch die Untersuchungen mittels dreier Rastertun-
nelmikroskopspitzen erfolgen bei diesem Gerät im Ultrahochvakuum. In Zukunft kann
damit geklärt werden, ob und welchen Einfluss Verunreinigungen und Fremdatome auf
das Elektromigrationsverhalten der Silberdrähte besitzen.
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