Elektromigration in Gold und Silber Nanostrukturen

14 2. Grundlagen
elektrisches Feld
Abb. 2.2: Schematische Darstellung des Potentialverlaufs während der Elektromigration. Im
feldfreien Fall (a) ist die Sprungwahrscheinlichkeit (Sprungfrequenz) in beide Richtungen gleich
groß. Das Anlegen eines elektrischen Feldes (b) bewirkt durch die nun wirksame Windkraft ein
Gefälle im Potentialverlauf. Hierdurch wird die Potentialbarriere in Richtung der Anode verringert
und für die thermisch induzierte Bewegung der Atome bildet sich eine Vorzugsrichtung
aus. (entnommen aus [105])
das Zusammenspiel der verschiedenen Größen hochkomplex und experimentell extrem
schwierig zu behandeln.
In Arbeiten von Ho [56] wurde diskutiert, dass bei Löcherleitern die Windkraft eben-
falls ihr Vorzeichen wechselt; d. h., dass sich die Löcher als Ladungsträger äquivalent zu
Elektronen verhalten und es einen Impulsübertrag auf die Atomrümpfe gibt. Bei Löcher-
leitern sollte dementsprechend die Porenbildung an der Anodenseite erfolgen. Dies wurde
experimentell für Eisen bei Temperaturen von ca. 1300 ◦ C gefunden [56]. Diese Aussage
ist allerdings nicht allgemeingültig, da in anderen Fällen trotz einer positiven effektiven
Valenz die Bildung von Poren an der Kathodenseite beobachtet werden konnte. Zu be-
achten ist bei Gl. 3, dass es sich jeweils um effektive Werte für die Diffusionskonstante
sowie für die Valenz handelt. Dies ist wichtig, da es verschiedene Diffusionspfade inner-
halb einer Leiterbahn gibt, die stark von der Mikrostruktur beeinflusst werden. In Kap.
2.4 wird dies vertiefend behandelt.