본 연구에서는 3차원 MD 해석 프로그램 개발을 통하여 나노 리소그래피와 나노 인덴테이션의 해석을 수행하였다.나노 리소그래피 해석을 통하여 리소그래피에서의 공정변수(공구형상, 공구크기, 온도, 절삭면의 결정방향 등)의 영향을 파악하였고, 나노 인덴테이션 해석을 통하여 위의 공정변수들이 재료의 물성치(영률과 경도)에 미치는 영향을 알아보았다. 또한 이러한 공정변수들의 영향이 근본적으로는 재료 내부의 전위에서 온다고 보고 각 해석에서의 전위의 거동을 고찰해 보았다. 당초 계획서상의 병렬화는 장비의 부족으로 수행하지 못했지만,이의 대안으
본 연구에서는 3차원 MD 해석 프로그램 개발을 통하여 나노 리소그래피와 나노 인덴테이션의 해석을 수행하였다.나노 리소그래피 해석을 통하여 리소그래피에서의 공정변수(공구형상, 공구크기, 온도, 절삭면의 결정방향 등)의 영향을 파악하였고, 나노 인덴테이션 해석을 통하여 위의 공정변수들이 재료의 물성치(영률과 경도)에 미치는 영향을 알아보았다. 또한 이러한 공정변수들의 영향이 근본적으로는 재료 내부의 전위에서 온다고 보고 각 해석에서의 전위의 거동을 고찰해 보았다. 당초 계획서상의 병렬화는 장비의 부족으로 수행하지 못했지만,이의 대안으로 병렬화를 능가하는,실제 재료에 가까운 크기까지 해석 할 수 있는 QMD에 대한 연구와 MD 와 QMD의 Multiscale의 연구를 수행하였으며 이때의 MD와 QMD를 연결하는 포텐셜과 QMD에서의 Cu의 포텐셜을 개발하여 해석에 적용하였다. 다양한 크기의 결정립과 결정방위를 갖는 다결정 모델을 생성시킬수 있는 프로그램을 자체 개발하였고, 이를 바탕으로 2차원 다결정 모델에 대한 MD해석을 수행함으로써 결정립계와 결정립의 크기가 재료의 특성에 미치는 영향을 연구하였다. 아울러 다결정 모델에서의 압자에 의하여 생기는 전위의 생성, 발달, 소멸과 이러한 전위의 거동과 결정입계의 관계에 대해도 알아보았다.나노 재료의 물성치에 관해서,이러한 계산 결과들은 실험 데이터와 정성적인 비교를 통해 검증하였으며, FEM과의 비교 또한 수행하였다. 고비용의 MEMS 기술을 탈피하여, 전통적인 절삭 방법을 이용하고, 고정밀도의 서브 마이크로 사이즈의 V-groove를 제작하는 기술을 확보하였으며, 가공 정밀도가 절삭속도에 의존한다는 사실을 밝혀,고속가공의 문제점을 해결하였다.
Abstract▼
In this research, we achieved nano lithography and nano indentation simulation by developing molecular dynamics(MD) simulation programs. In the nano lithography simulation, we performed to evaluate the effects of crystallographic factors and process variables on the nano deformation characteristics.
In this research, we achieved nano lithography and nano indentation simulation by developing molecular dynamics(MD) simulation programs. In the nano lithography simulation, we performed to evaluate the effects of crystallographic factors and process variables on the nano deformation characteristics. Moreover, in the nano indentation simulation, we also verified the effects of these parameters on the mechanical properties. Because these effects are due to dislocations in the material inside, we investigated the dislocation nucleation and gliding behavior. In these kinds of simulations, computer capacities are very important problems in the simulation size and computational time. To solve these problems, we adapted the hybrid model of molecular dynamics and quasi-molecular dynamics(QMD). To make and execute these hybrid model program, we developed the potential function of QMD about copper. The effects of grain boundaries and grain sizes were investigated through developing the modeling program having various sizes and crystalline directions. As applying this multi grain model in the nano indentation simulation, the relations between grain boundary and dislocation nucleation, development, and emission were also investigated. These simulation results were compared with the results of finite element method(FEM) by using ABAQUS and experiment of nano indentation. Most of the process equipment of manufacturing the micro-electro mechanical system(MEMS) devices are very expensive and difficult to change the process for custom designs th meet specific requirements using various materials. For various design specifications such as different values of the V angle and for low-priced products, a miniaturized machine tool with high accuracy positioning was developed.
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