A2 Abbau durch Elektromigration

Thema

Diese metallische Verbindung erzeugt bei sehr hoher Stromdichte eine Art Elektronenwindkraft auf ihre Metallatome: Die Leitungselektronen stoßen bei dieser hohen Stromdichte mit den Metallatomen zusammen. Der dabei übertragene Impuls drückt die Metallatome in Richtung der Elektronen, anstatt sie – entgegen der Wirkung des elektrischen Feldes auf ein isoliertes positives Ion – in die entgegengesetzte Richtung zu bewegen. Eine höhere Stromdichte führt zu einer stärkeren Elektronenwindkraft.

Denn je höher die Stromdichte, desto größer die Elektronenwindkraft. Diese Kraft induziert einen atomaren Fluss in den Metallatomen der Verbindung: Die Atome werden durch den Elektronenwind in Richtung der Leitungselektronen verschoben – Atom für Atom – entlang der Verbindung. Diese Verschiebung würde die normale thermische Bewegung der Metallatome ohne Elektronenwindkraft nicht bewirken. Je größer die Elektronenwindkraft auf diese Metallatome ist, desto größer ist der induzierte Atomfluss.

Dieses Modell, mit der Elektronenwindkraft und dem induzierten Atomfluss, mit denen es gestartet wurde, führt dazu, dass sich dieser induzierte Atomfluss, wo er sich ungleichmäßig entlang der metallischen Verbindung ansammelt, Hohlräume bildet: In den Abschnitten der Verbindung, in denen mehr Metallatome durch den induzierten Atomfluss abgeführt als zugeführt werden, entsteht ein Mangel an Metallatomen, der schließlich einen Hohlraum bildet. Sobald dieser Hohlraum groß genug ist, um den Querschnitt der Verbindung vollständig zu unterbrechen, kommt es zu einem offenen Stromkreis. Die Tatsache, dass die Stromdichte, mit der dieses Modell gestartet wurde, auf dieser Verbindung länger hoch bleibt, führt dazu, dass sich dieser induzierte Atomfluss schneller in diesem Hohlraum ansammelt. Folglich ist die Halbwertszeit bis zum Ausfall des offenen Stromkreises, die Blacks Gleichung auf Basis dieser Stromdichte und der Temperatur der Verbindung vorhersagt, kürzer.

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