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硅基的微机电系统(MEMS)器件摩擦特性较差。器件运行过程中,相互接触的部件可能会由于大的粘附力而吸附在一起,致使器件失效。此外,部件过度磨损也会导致器件失效。在MEMS器件表面沉积疏水的耐磨减摩薄膜可以提高其摩擦特性。原子层沉积方法(ALD)可以满足MEMS器件的镀膜需求。本文对ALD沉积的薄膜摩擦特性进行了研究,并验证了薄膜在真实MEMS器件中的减摩效果。使用ALD在Si(100)基底上沉积了氧化锌(ZnO)薄膜,并研究了纳晶特性、晶粒尺寸和晶体结构对薄膜宏观摩擦特性的影响。结果表明,ZnO薄膜的纳晶特性可以显著的提高其塑性变形能力,从而降低薄膜的摩擦系数。ZnO薄膜的晶粒尺寸不会显著影响其摩擦系数,而薄膜的晶体结构对其摩擦系数影响较大,(002)取向的薄膜相比于其它取向的薄膜具有更高的摩擦系数。150°C下沉积了不同厚度的疏水ZnO薄膜,并使用原子力显微镜(AFM)研究了表面粘附力和力学性能对薄膜纳米摩擦特性的影响。结果表明,增加薄膜厚度会使薄膜的粗糙度变大,从而使得探针与薄膜间实际接触面积减小,减小粘附力,进而减小粘附力主导的摩擦过程中的摩擦力。减小薄膜厚度可以产生“软膜硬基”效应,薄膜/基体体系具有较大的硬度,但是薄膜自身硬度小,剪切阻力小,因此犁沟力小,可以减小犁沟力主导的摩擦过程中的摩擦力。使用ALD在Si(100)基底上沉积了致密的超薄氧化铝(Al2O3)薄膜,并研究了薄膜的摩擦特性。由于Al2O3薄膜的塑性较差,宏观摩擦实验中薄膜很容易失效。150°C沉积的Al2O3薄膜具有很好的疏水特性,因此可以显著的减小粘附力,进而减小摩擦力。纳米划痕实验结果表明超薄Al2O3薄膜具有较高的机械强度。高机械强度会削弱犁沟效应,减小摩擦和磨损。探索了ALD生长ZnS和TiS2薄膜的工艺,通过改变前驱体通入时间改变薄膜的成分。宏观摩擦实验结果表明,两种薄膜的摩擦系数都很高,而且很不耐磨。真空退火后,ZnS薄膜与Si(100)基底的结合力提高,摩擦特性显著增强,而TiS2薄膜的摩擦特性变化不大。为了验证薄膜的减摩效果,将ALD生长的Zn O和Al2O3薄膜应用于体硅工艺加工的MEMS微摩擦器件。结果表明,ZnO和Al2O3薄膜均可以减小硅基MEMS微摩擦器件的静摩擦力,器件的静摩擦系数从0.47-0.65减小到0.4-0.56。