Elektromigration in Gold und Silber Nanostrukturen

4.2 Einfluss des Elektronenstrahls auf die Elektromigrationsmessungen im REM 59
Die Widerstandsoszillationen treten nun bei einem Wert von P ≃ 3, 6 · 10 −6 W auf. Zur
Erklärung der Diskrepanz muss jedoch berücksichtigt werden, dass die Leiterbahn als
Detektor für die insgesamt absorbierte Wärme innerhalb des Substrats dient und dieser
Wert nicht der lokal dissipierten Leistung entspricht. Die Wärme wird vielmehr von der
Leiterbahn gespeichert und führt zu einer Temperaturerhöhung, die größer ist, als es die
dissipierte Leistung erwarten lässt. Weitere Messungen haben eindeutig gezeigt, dass
bei einem langsameren Abrasterungsvorgang der Leiterbahn die Amplitude der Wider-
standsoszillationen zunimmt. Dementsprechend erhöht sich die Amplitude der Tempe-
raturschwankungen. Wird hingegen nur die Leiterbahn vom Elektronenstrahl getroffen,
sind keine Widerstandsoszillationen zu beobachten, da es zu einer Thermalisierung mit
dem als Wärmesenke dienenden Substrat kommt.
Periodische Widerstandsänderungen während in-situ - Elektromigrationsexperimen-
ten sind bereits in der Literatur von Shingubara et al. beschrieben worden [30]. Die
Größe ∆R/R lag im Bereich von 10 −5 und damit in der gleichen Größenordnung wie in
Abb. 4.5 dargestellt. Als Erklärung für diese Beobachtung wurde in [30] ein schneller
Wechsel in der Bildung und Annihilation von Poren angegeben. Bei der Annihilation
einer Pore entstehen einzelne Fehlstellen, welche einen höheren Gesamtwiderstand als
die ursprüngliche Pore besitzen. Bei der Neubildung einer Pore würde der Widerstand
dann erneut sinken. Da in [30] keine genaueren Angaben über den Ablauf des Experi-
ments - insbesondere in Bezug zu der Aufnahmeprozedur - gemacht wurden, besteht die
Möglichkeit, dass es sich in der Tat um einen Elektromigrationseffekt handelt.
Aufbauend auf [30] wurden von Cho et al. [172] periodische Widerstandsänderungen
theoretisch untersucht. In dieser Arbeit wurde darauf hingewiesen, dass der von Shingu-
bara beschriebene Prozess nur zu einem Rauschen im Widerstand, nicht aber zu einer
Widerstandsoszillation führen müsste. Nach den Berechnungen von Cho können Wi-
derstandsoszillationen auf periodische Formänderungen der bereits vorhandenen Poren
zurückgeführt werden. Demnach treten periodische Widerstandsänderungen als Folge
periodischer Oberflächenwellen bei größeren Poren innerhalb einer Leiterbahn auf. Die
berechneten Oszillationen haben - für den in diesem Fall betrachteten Parametersatz
- eine Amplitude von ca. ∆R/R ≃ 10 %. Dieser Wert liegt um drei Größenordnungen
über dem experimentellen Resultat, wie bereits von den Autoren kritisch angemerkt
wurde, und ist damit keine Erklärung der beobachteten Oszillationen.
Im Rahmen dieser Arbeit konnte damit zweifelsfrei nachgewiesen werden, dass die
Widerstandsoszillationen auf den Elektronenstrahl zurückzuführen sind. Neben der zeit-
lichen Korrelation zwischen der Position des Elektronenstrahls und den Widerstandswer-
ten, wurde während eines Experiments der Elektronenstrahl abgeschaltet. Gleichzeitig
mit dem Abschalten waren keine Widerstandsoszillationen mehr beobachtbar. Weiterhin