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Einfluss der Rauheit auf die mikrotribologischen Eigenschaften von unterschiedlich strukturierten Siliziumoberflächen bedeckt mit selbstorganisierten Monoschichten
Author(s) -
Hild W.,
Hungenbach G.,
Schaefer J. A.,
Fischer M.,
Ahmed S. I.U.,
Scherge M.
Publication year - 2004
Publication title -
materialwissenschaft und werkstofftechnik
Language(s) - German
Resource type - Journals
SCImago Journal Rank - 0.285
H-Index - 38
eISSN - 1521-4052
pISSN - 0933-5137
DOI - 10.1002/mawe.200400786
Subject(s) - chemistry
Erscheinungen, wie Reibung, Adhäsion und Benetzbarkeit sich bewegender Teile haben einen großen Einfluss auf die Lebensdauer und mechanischen Eigenschaften von Mikrosystemen. Es ist bekannt, dass Wasser einen negativen Einfluss auf die Lebensdauer hat und zum Verkleben von Bauteilen (Adhäsion) sowie zu hoher Reibung und Verschleiß führt. Hydrophobe selbstorganisierte Monoschichten (SAMs) eliminieren den Einfluss des Wassers und verringern Adhäsion und Reibung. Einen ähnlichen Effekt hat eine Zunahme der Rauheit und die damit verbundene Verringerung der realen Kontaktfläche. Durch Plasma‐Ätzen wurde durch Wahl der Ätzparameter (Leistung, Zeit, Gasfluss, Druck usw.) die Rauheit modifiziert. Es werden die mikrotribologischen Eigenschaften als Funktion der Oberflächentopographie und der Last von natürlichem Oxid auf Si(100) (einer Wasser‐anziehenden Probe) und Si(100) bedeckt mit Octadecyltrichlorsilan (OTS) und Perfluorodecyltrichlorsilan (FDTS) untersucht. Die Reibungs‐Last‐Kurve auf der polierten Oxid‐bedeckten Probe genügt, in Verbindung mit dem Bowden‐Tabor‐Modell, dem Johnson‐Kendall‐Roberts‐Modell und auf den OTS‐bedeckten Proben dem Hertz‐Modell. Für die FDTS‐bedeckten Proben steigt sie linear an. Mit steigender Rauheit sinkt die Reibung für die Oxid‐ und FDTS‐bedeckten Proben. Im Gegensatz dazu erhöht sie sich für OTS und wird linear. Lebensdaueruntersuchungen der Monoschichten in Abhängigkeit von der Last deuten an, dass bei hohen Rauheiten eine geringere Lebensdauer auftritt als bei niedrigen. Außerdem wird der Verschleißmechanismus der Monolagen diskutiert.