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논문 상세정보

나노스케일 표면돌기 간의 미세접촉에 대한 해석

Analysis of Nano-contact Between Nano-asperities Using Atomic Force Microscopy


In micro/nano-scale contacts in MEMS and NEMS, capillary and van der Waals forces generated around contacting micro-asperities significantly influence the performance of concerning device as they are closely related to adhesion and stiction of interacting surfaces. In this regard, it is of prime importance to accurately estimate the magnitude of surface forces so that an optimal solution for reducing friction and adhesion of micro/nano-surfaces may be obtained We introduced an effective method to calculate these surface forces based on topography information obtained from an atomic force microscope. This method was used to calculate surface forces generated in the contact interface formed between diamond-like carbon coating and $Si_3N_4$ ball. This method is shown to effectively demonstrate the influence of capillary force in the contact area, especially in humid atmosphere.

참고문헌 (10)

  1. Miller, S. L., Rodgers, M. S., Vigue, G. La, Sniegowski, J. J., Clews, P., Tanner, D. M., and Peterson, K. A, 1999, "Failure Modes in Surface Micromachined Micro- Eletromechanical Actuation System," Micro-electronics Reliability, Vol. 39, pp. 1229-1237. 
  2. Kim, D. I. and Ahn, H. S., 2002, "Analysis of Surface Forces in Micro Contacts Between Rough Surfaces," Transactions of the KSME A, Vol. 26, No. 10, pp. 2180-2186. 
  3. Chizhik, S. A, Gorbunov, V. V., and Myshkin, N. K., 1995, "Analysis of Molecular Scale Roughness Effect on Contact of Solids based on Computer Modeling," Precision Engineering, Vol. 17, pp. 186-191. 
  4. Adamson, A. W., 1990, Physical Chemistry of Surfaces, 5th ed,. Wiley, New York. 
  5. Derjaguin, B. V., Muller, V. M., and Toporov, Y. P., 1975, "Effect of Contact Deformations on the Adhesion of Particles," J. of Colloid and Interface Science, Vol. 53, pp. 314-326. 
  6. Podra, P. and Andersson, S., 1997, "Wear Simulation with the Winkler Surface Model," Wear, Vol. 207, pp. 79-85. 
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  8. Tanner, D. M., 2000, "Reliability of Surface Micromachined Microeletro Mechanical Actuators," 22nd Int. Conf. in Microeletronics, pp. 97-104. 
  9. Sulouff, R. E. 1998, "MEMS Opportunities in Accelerometers and Gyros and the Microtribology Problems Limiting Commercialization," Tribology Issues and Opportunities in MEMS, Ed. Bhushan, B., Kluwer Academic Publishers, pp. 109-120. 
  10. Israelachvili, J. N., 1991, Intermolecular and Surface Forces, 2nd ed., Academic press, London. 

이 논문을 인용한 문헌 (1)

  1. Lee, Joo Min ; Han, You Ha ; Kwak, Dong Ryul ; Park, Ik Keun 2014. "Analysis of Contact Resonance Frequency Characteristics for Cantilever of Ultrasonic-AFM Using Finite Element Method" 한국생산제조시스템학회지 = Journal of the Korean Society of Manufacturing Technology Engineers, 23(5): 478~484 


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