Elektromigration in Gold und Silber Nanostrukturen

84 5. Ergebnisse und Diskussion: Goldleiterbahnen
Größe nur wenig verändert (vergleiche Teilbild a) und b)). Nach dem erneuten Wech-
sel der Polarität wuchsen sie dann über die ursprüngliche Größe hinaus an (vergleiche
Teilbild b) und c)).
Weiterhin wurde bei den Experimenten zur reversiblen Elektromigration häufig ein
Übergang von einem vollständig reversiblen Verhalten zu einem stetigen Anwachsen der
Poren gefunden. Zunächst treten Poren auf, welche sich periodisch öffnen und schließen.
Im weiteren Verlauf des Experiments wachsen diese Poren dann für eine Richtung stärker
und zeigen kein reversibles Verhalten mehr. Interessant ist in diesem Zusammenhang,
dass die gesamte Porenfläche der Leiterbahnen bei den Experimenten zur reversiblen
Elektromigration ein ähnliches Verhalten zeigt, wie die Porenfläche bei Gleichstromex-
perimenten.
Neben den Poren ist in Abb. 5.14 mit dem weißen Kreis ein Hügel markiert. Auch
der Hügel zeigt in Abhängigkeit der Polarität ein reversibles Verhalten. Vergleicht man
die Teilbilder a) und b) erkennt man deutlich, dass sich der Hügel verkleinert hat. In
Teilbild c) hat er nach dem nächsten Polaritätswechsel seine ursprüngliche Größe wieder
angenommen. Dies zeigt, dass die oben geführte Diskussion nicht nur für Poren, sondern
auch für Hügel gültig ist.
5.3.2 Widerstandsverhalten während der reversiblen Elektromigration
Die morphologischen Änderungen bei Umkehrung der Polarität zeigen eindrucksvoll,
dass die Schädigungen, welche durch die Elektromigration hervorgerufen werden, in
Teilen reversibel sind. Dennoch kommt es zu einem Ausfall der Leiterbahn aufgrund
von irreversiblen Schädigungen. Für die in dieser Arbeit betrachteten Parameter zeigte
sich eine Verlängerung der Lebensdauer um einen Faktor von mehr als zehn. Hierbei
stellt sich die Frage, welchen Einfluss die morphologischen Änderungen auf den Wider-
stand der Leiterbahn besitzen. Bei den Gleichstromexperimenten wurde zu Beginn der
jeweiligen Messung eine Widerstandsabnahme bei gleichzeitiger Erhöhung der Poren-
fläche gefunden. Dies ist, wie im folgenden gezeigt wird, auch bei den Messungen mit
wechselnder Polarität der Fall.
Abb. 5.15 zeigt den Widerstandsverlauf der Leiterbahn aus Abb. 5.13. Global be-
trachtet erkennt man deutlich ein starkes Absinken des Widerstands zu Beginn des
Experiments. Etwa nach der Hälfte des Experiments erreicht der Widerstand sein Mini-
mum bei einem Wert, der ca. 10 % unter dem Anfangswert liegt. Anschließend beginnt
der Widerstand anzusteigen bis die Leiterbahn nach 2042 Sekunden ausfällt. Der Ausfall
der Leiterbahn erfolgt schließlich bei einem Widerstandswert, der überraschenderweise