Elektromigration in Gold und Silber Nanostrukturen
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3.4 E<strong>in</strong>kristall<strong>in</strong>e <strong>Silber</strong>drähte 45<br />
tum auf dem Siliziumsubstrat <strong>in</strong> das REM transferiert 10 . Wie bei e<strong>in</strong>er zwei-Schritt-<br />
EBL wird das Substrat e<strong>in</strong>justiert, so dass die (physikalische) Position e<strong>in</strong>es Drahtes<br />
gegenüber der Referenzposition der Probe (im allgeme<strong>in</strong>en ist dies die obere rechte Ecke<br />
des Substrates) bestimmt werden kann. Mit e<strong>in</strong>em Bildausschnitt von typischerweise<br />
100 µm wird nun der Probenteller mit dem Substrat verfahren, bis sich e<strong>in</strong> geeigneter<br />
<strong>Silber</strong>draht <strong>in</strong> der Mitte des Bildausschnittes bef<strong>in</strong>det. Die Koord<strong>in</strong>aten dieses Drahtes<br />
(also die Position des Tisches <strong>in</strong> Bezug auf die Referenzposition) werden notiert <strong>und</strong> das<br />
Verfahren wiederholt. Pro Substrat werden so typischerweise drei bis vier <strong>Silber</strong>drähte<br />
für die weitere Prozessierung ausgesucht.<br />
Abb. 3.11 a) zeigt e<strong>in</strong>e typische REM-Aufnahme e<strong>in</strong>es <strong>Silber</strong>drahtes. Man erkennt <strong>in</strong><br />
der Mitte der Aufnahme den Draht mit e<strong>in</strong>er Länge von ca. 10 µm sowie viele <strong>Silber</strong><strong>in</strong>seln<br />
<strong>in</strong> der Umgebung des Drahtes. Anhand der Bilder wird die Position von drei <strong>Silber</strong><strong>in</strong>seln<br />
relativ zu dem Draht bestimmt (siehe Pfeile); diese <strong>Silber</strong><strong>in</strong>seln dienen beim EBL-Schritt<br />
als Marken, anhand derer das Kontaktlayout an den Draht angepasst werden kann. Für<br />
jeden Draht muss e<strong>in</strong> <strong>in</strong>dividuelles Kontaktlayout erstellt werden, welches von der Länge<br />
des Drahtes sowie der Position der <strong>Silber</strong><strong>in</strong>seln abhängt. Gleichzeitig muss die Position<br />
der weiteren ausgewählten Drähte auf dem Substrat berücksichtigt werden. Wie bei e<strong>in</strong>er<br />
”normalen” zwei-Schritt-EBL wird das Substrat anschließend belackt <strong>und</strong> zur Belichtung<br />
erneut <strong>in</strong> das REM e<strong>in</strong>gebaut. Die Probe wird e<strong>in</strong>justiert <strong>und</strong> die zuvor bestimmten<br />
Koord<strong>in</strong>aten des Drahtes werden vom Tisch angefahren. Anschließend kann anhand<br />
der Marken das <strong>in</strong>dividuell erstellte Layout an die Position des Drahtes angepasst <strong>und</strong><br />
die Belichtung vorgenommen werden. Aufgr<strong>und</strong> der Größe der als Marken dienenden<br />
<strong>Silber</strong><strong>in</strong>seln ergibt sich bei der Positionierung der Kontakte e<strong>in</strong>e Genauigkeit kle<strong>in</strong>er als<br />
200 nm.<br />
Nach der Belichtung erfolgt die Entwicklung des Lackes <strong>und</strong> anschließend das Be-<br />
dampfen mit dem gewünschten Kontaktmaterial. Als Kontaktmaterial wurde im Rah-<br />
men dieser Arbeit polykristall<strong>in</strong>es <strong>Gold</strong> verwendet, welches mittels thermischer Ver-<br />
dampfung auf die Lackmaske aufgedampft wurde. Nach dem Lift-Off erhält man so<br />
e<strong>in</strong>en <strong>Silber</strong>draht mit (makroskopischen) elektrischen Kontaktpads, der wie <strong>in</strong> Kap. 3.2<br />
beschrieben gemessen werden kann. Abb. 3.11 b) zeigt den <strong>Silber</strong>draht aus Abb. 3.11<br />
a) nach dem EBL-Prozess. In Abb. 3.11 c) ist e<strong>in</strong>e um 45 ◦ gekippte REM-Aufnahme<br />
dieses Nanodrahtes zu sehen. Man erkennt deutlich, dass das <strong>Silber</strong> vollständig von den<br />
<strong>Gold</strong>kontakten bedeckt ist. Weiterh<strong>in</strong> lässt sich die typische dreieckige Form des Sil-<br />
berdrahtes erkennen. Die Dimensionen der <strong>Silber</strong>drähte müssen anschließend für jeden<br />
10 E<strong>in</strong> wesentlicher Nachteil bei dieser Methode ist die Überführung der Drähte an Luft, da es zur<br />
Oxidation des <strong>Silber</strong>s kommen kann. So hat sich herausgestellt, dass die Prozessierung sowie die <strong>Elektromigration</strong>smessung<br />
nach Möglichkeit <strong>in</strong>nerhalb e<strong>in</strong>er Woche durchgeführt werden sollten, da es<br />
ansonsten <strong>in</strong> e<strong>in</strong>igen Fällen zu deutlichen Degradationsersche<strong>in</strong>ungen der Drähte kommt.