Elektromigration in Gold und Silber Nanostrukturen

86 5. Ergebnisse und Diskussion: Goldleiterbahnen
Messdaten dabei mit einzelnen Poren verknüpfen lassen, wird im folgenden Unterkapitel
behandelt.
Bei einer weiteren Messung an einer anderen, vergleichbaren Leiterbahn wurde
zunächst wie im oben beschriebenen Beispiel verfahren. Bei Erreichen des Widerstand-
minimums wurde dann auf eine Gleichstrommessung umgeschaltet. Auch hier fand der
Ausfall der Leiterbahn nach der zweifachen Zeit des Widerstandsminimums statt. Über-
raschenderweise war also für die Lebensdauer der Leiterbahn keine Änderung gegenüber
dem Fall mit wechselnder Polarität festzustellen.
Der Grund für die Form der Widerstandskurve ist bislang nicht zufriedenstellend
geklärt. Die Abnahme zu Beginn bis etwa zur Hälfte der Lebensdauer der Leiterbahn
ist wahrscheinlich - wie bereits erwähnt - auf die gleichen Mechanismen zurückzuführen,
die in Kap. 5.1 für den Gleichstromfall behandelt wurden. Durch die Umkehrung der
Polarität wird das zuvor geschilderte Ausheilverhalten verstärkt, so dass der Widerstand
um bis zu zehn Prozent gegenüber dem Ausgangswiderstand abnimmt. Das beobach-
tete Minimum stellt sich ein, sobald kein signifikantes Ausheilen der Leiterbahn mehr
stattfindet; anschließend überwiegt das Porenwachsum und der Widerstand steigt bis
zum Ausfall der Leiterbahn an. Im gesamten Verlauf des Experiments kommt es dabei
zu lokalen Maxima und Minima aufgrund der Umkehrung der Polarität.
5.3.3 Verknüpfung der morphologischen und elektrischen Messdaten
Wie bei den Gleichstrommessungen lassen sich die elektrischen Messdaten mit den REM-
Aufnahmen verknüpfen. Abb. 5.16 zeigt Details sowohl der morphologischen Änderun-
gen (links im Bild; der dargestellte Bereich entspricht dem weißen Rechteck in Abb. 5.13)
als auch der Widerstandsänderungen (rechts im Bild; der dargestellte Bereich entspricht
dem roten Oval in Abb. 5.15) der zuvor betrachteten Leiterbahn.
Bei den REM-Aufnahmen in Abb. 5.16 erkennt man eine schlitzförmige Pore, welche
sich periodisch öffnet und schließt, ohne dabei ihre Form wesentlich zu ändern. Der Ein-
fluss dieser Pore ist in den Widerstandsdaten deutlich zu erkennen. Während in Teilbild
a) die Pore geschlossen ist, nimmt der Widerstand ein lokales Minimum ein. Durch den
Wechsel der Polarität öffnet sich die Pore und der Widerstand steigt um ca. 0, 3 Ω an
(Teilbild b), wovon 0, 3 Ω auf den morphologischen Beitrag der Pore zurückzuführen
sind. Bei dem erneuten Polaritätswechsel wird annähernd die Ausgangssituation mit
der geschlossenen Pore wiederhergestellt und der Widerstand nimmt annähernd den
Ausgangswert an (Teilbild c)).
Wie eine genaue Rechnung anhand der morphologischen Daten der Leiterbahn zeigt,
ist die Widerstandsänderung nicht alleine auf die in diesem Ausschnitt gezeigten Po-