Elektromigration in Gold und Silber Nanostrukturen

5.3 Reversible Elektromigration in Goldleiterbahnen 85
“Stabilisierung” “Degradation”
Abb. 5.15: Zeitliche Entwicklung des Widerstandes der Leiterbahn aus Abb. 5.13. Neben dem
Wechsel der Polarität alle 50 Sekunden (siehe die exemplarischen Pfeile) erkennt man bis ca.
zur Hälfte des Experimentes eine wesentliche Abnahme des Widerstandes der Leiterbahn. Nach
etwa der Hälfte der Lebensdauer steigt der Widerstand bis zum Ausfall an. Der rot umrandete
Bereich wird in Abb. 5.16 detaillierter untersucht.
sehr genau mit dem Anfangswert des Widerstands übereinstimmt. Lokal betrachtet er-
kennt man den Wechsel der Polarität alle 50 Sekunden, wie es die exemplarischen Pfeile
bei 50, 100 und 150 Sekunden in Abb. 5.15) andeuten.
Eine Abnahme des Widerstandes wurde bereits für die Gleichstrommessungen gefun-
den und mit Relaxationen innerhalb der Leiterbahn begründet. Die Größe der Wider-
standsabnahme beträgt bei Gleichstromexperimente ca. 2 %. Durch die Umkehrung des
Stromflusses werden diese Ausheileffekte verstärkt, so dass es zu einem größeren Ab-
sinken des Widerstandes kommt. Bei weiteren Polaritätswechseln nimmt dieser Effekt
schließlich ab, bis der Widerstand der Leiterbahn ein Minimum erreicht. Die gesamte
Widerstandsabnahme im Fall eines reversiblen Elektromigrationsexperimentes beträgt
damit ca. 10 %.
In Abb. 5.16 ist der Bereich der Widerstandsabnahme mit dem Begriff Stabilisierung
umschrieben. Das Minimum des Widerstands wird hier zeitlich etwa zur Hälfte der
Lebensdauer der Leiterbahn erreicht. Da aufgrund der begrenzten Messzeit nur wenige
Experimente dieser Art durchgeführt worden sind, ist diese Aussage statistisch nicht
belastbar. Das in Abb. 5.16 beobachtete Widerstandsverhalten wurde jedoch mehrfach
beobachtet. Nach dem Minimum beginnt die Phase der Degradation und der Widerstand
nimmt aufgrund des weiteren Porenwachstums zu, wobei auch innerhalb eines Intervalls
stärkere Änderungen im Widerstand beobachtet werden. Inwieweit sich die elektrischen