Elektromigration in Gold und Silber Nanostrukturen

74 5. Ergebnisse und Diskussion: Goldleiterbahnen
Abb. 5.8: Weiteres Beispiel für die Entwicklung der Stromdichte an der Durchbruchsposition
einer polykristallinen Goldleiterbahn. In diesem Fall entwickelt sich die kritische Pore erst nach
ca. der Hälfte der Gesamtdauer des Experiments.
makroskopische Poren bilden. Bei den polykristallinen Goldleiterbahnen wird nur eine
kurze Inkubationszeit (im Beispiel ca. fünf Minuten) gefunden. Der Grund hierfür sind
die bereits vorhandenen Störungen des Atomgitters in Form von Korngrenzen, welche
das Wachstum von makroskopischen Poren begünstigen.
Abb. 5.8 zeigt die Stromdichte an der Durchbruchposition der Leiterbahn. Man er-
kennt, dass sich zunächst keine kritische Pore gebildet hat. Erst nach ca. 14 Minuten
kommt es an dieser Position zur Bildung von Poren und dementsprechend steigt die
Stromdichte (ausgehend vom Anfangswert von 1, 3 ∗ 10 8 A/cm 2 ) kurz vor dem elek-
trischen Durchbruch auf einen Wert von ca. 3, 1 ∗ 10 8 A/cm 2 an. Vergleicht man die
Entwicklung der Stromdichte mit den Widerstandsdaten aus Abb. 5.6, erkennt man für
dieses Beispiel einen direkten Zusammenhang: Nach 14 Minuten kam es im Widerstand
zu einem kurzzeitigen Anstieg. Solche abrupten Widerstandsanstiege sind in der Litera-
tur bereits beschrieben worden [30]. Es ist allerdings nicht möglich, über diesen abrupten
Widerstandsanstieg auf die verbleibende Lebensdauer der Leiterbahn zu schließen. Der
Zusammenhang zwischen den Widerstandsdaten und dem Wachstum der kritischen Pore
kann erst nach dem Experiment gezogen werden. Es ist, selbst bei einem in-situ Expe-
riment, nicht möglich, nach einem abrupten Widerstandsanstieg die kritische Pore zu
bestimmen und anhand deren Wachstum die (verbleibende) Lebensdauer der Leiterbahn
zu berechnen.