原子层沉积薄膜摩擦特性研究

来源 :清华大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:am1047973925
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
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。
其他文献
国企委托理财撒资再挫股市又成本周市场焦点,主要原因在于市场传言“7月1日前上海大型国企撤出股市”。不管是空穴来风,还是煞有介事,屋漏偏逢连阴雨的股市在撤资传言中又下
本文从推动海峡两岸文化教育交流合作,促进祖国和平发展和平统一出发,阐述了高校民主党派基层组织成员在促进两岸文化教育交流合作中的责任、能力和作用,提出了高校民主党派基层
从强化感觉到个性表达,色彩的运用是吴文英创作词的重要手法。梦窗词是一个五彩斑斓、红香翠妩的色彩世界。梦窗词中往往表现出随意赋色的着色方式和密丽华艳的色彩组合艺术
在儒家哲学中,“和”既是一种状态,也是一个过程,它是一种创造生命、创造新事物的积极力量。依据自然和道德的法则,儒家的和谐概念可以分为太和、义和、中和、人和、协和、共
纳米纤维素纤维(CNF)以其密度低、模量高、长径比大、比表面积大以及热稳定和电绝缘性能佳、可生物降解、可再生等优异特性,使其在纳米复合材料增强研究中表现出巨大的潜力。
在建国初多党合作的政治格局中,各民主党派较充分地体现出作为实际意义上参政党的性质,这与其及时调整和确立新形势下自身的政党意识有着直接关系.在树立和增强政党意识的进程中
为满足公安机关大规模人像数据库的比对应用需求,提高人像比对系统应用规模和可用性,采用结构化开发方法,从应用层、数据库层、主机层、存储层等方面对人像比对系统进行模块
民间信仰是中国传统文化的重要组成部分,福建是民间信仰最为兴盛发达的地方,引导民间信仰与当前社会主义社会相适应成为当前客观存在的一大任务,完成这一任务,首先需要明晰民
维吾尔诗人阿布都热依木·吾提库尔的长篇叙事诗《喀什葛尔之夜》所显示出的古典美体现在:美丑对照的理性人物系列,简约凝重的理性人物形象,正反两元的理性主题思想,说书评书