Elektromigration in Gold und Silber Nanostrukturen

78 5. Ergebnisse und Diskussion: Goldleiterbahnen
Abb. 5.11: REM-Aufnahme einer Goldleiterbahn mit Engstelle nach dem elektrischen Ausfall.
Durch die Elektromigration kommt es zum Kornwachstum innerhalb der Leiterbahnen.
Dabei bildet sich - ähnlich wie bei angelassenen Goldschichten - eine (111)-Textur innerhalb der
Leiterbahnen aus. Dies ist an der sechszähligen Symmetrie einiger Körner zu erkennen (siehe
Pfeile). Der Durchbruch dieser Leiterbahn erfolgte durch lokales Schmelzen (siehe Kreis).
betrug ca. 30 nm. Das Elektromigrationsexperiment wurde dabei ex-situ durchgeführt,
so dass es nicht zu einer Kontamination mit Kohlenstoff gekommen ist. Nach der Elek-
tromigration haben sich größere kristalline Bereiche (Größe der Körner ca. 150 nm)
gebildet, bei denen man die für eine (111)-Textur typische sechszählige Symmetrie er-
kennen kann (siehe Pfeile in Abb. 5.11). Dies deutet darauf hin, dass es aufgrund der
Elektromigration zu einem Kornwachstum kommt, welches vergleichbar mit dem ei-
nes Anlassexperimentes ist. Ähnliche Beobachtungen wurden mit Hilfe von STM- und
XRD-Untersuchungen bereits von Aguilar et al. für Goldoberflächen gefunden [85].
Die treibende Kraft für das Kornwachstum bei einem Anlassexperiment ist die Mi-
nimierung der mittleren freien Energie. Für kubisch-flächenzentrierte Metalle kommt es
bei Ausbildung der dichtest gepackten Oberfläche, also der (111)-Fläche, welche sich auf
dem Substrat verstärkt bildet, zu einer Energieminimierung. Im Falle von Anlassexpe-
rimenten erhöht man die Beweglichkeit der Atome und damit die Wahrscheinlichkeit,
dass ein Atom einen energetisch günstigeren Platz besetzen kann. Dadurch wachsen die
(111)-Körner auf Kosten von anders orientierten Körnern. Die Elektromigration prägt
den Atomen eine Vorzugsrichtung für die Bewegung ein, ändert aber prinzipiell nichts