In this paper, experiments are conducted using Atomic Force Microscope to investigate the nanotribological characteristics between MEMS/NEMS materials and Self-Assembled Monolayer. Octadecyltrichorosilane and perfluorooctyltrichorosilane are used as self-assembled monolayer. Si, Al, Au, Cu, Ti, PDMS, PMMA75k, PMMA540k are used as MEMS/NEMS materials. AFM tip is coated with OTS and FOTS and contacts to MEMS/NEMS materials. Friction force and adhesion force are measured using AFM contact mode to investigate the nanotribological characteristics between these materials. These friction and adhesion forces are compared with those between MEMS/NEMS materials and AFM tip uncoated with SAM. An increasing and decreasing rate of friction and adhesion force are calculated to investigate how SAM affects friction and adhesion force when SAM contacts with each MEMS/NEMS material.
The results show that self-assembled monolayer works well to reduce friction and adhesion when SAM is contacted with metal and PMMA75k, but friction force and adhesion force increased in case that SAM contacts with PDMS, PMMA540k. Friction and adhesion forces between AFM tip coated with OTS and MEMS/NEMS materials are reduced effectively when OTS is contacted with Cu or Al, and in case of FOTS, these forces are reduced effectively when FOTS is contacted with Al,Cu or PMMA75k.
본 논문에서는 MEMS/NEMS 공정용 재료와 자기 조립 단분자층 사이의 나노트라이볼로지 특성을 파악하기 위하여 Atomic Force Microscope를 이용하여 실험을 수행하였다. Octadecyltrichorosilane과 perfluorooctyltrichorosilane이 SAM으로 사용 되었고 MEMS/NEMS 공정용 재료로 Si, Al, Au, Cu, Ti, PDMS, PMMA75k, PMMA540k이 사용이 되었다. AFM tip에 OTS, FOTS를 코팅하여 MEMS/NEMS 공정용 재료와 접촉시켜 마찰력과 점착력을 측정을 하여 SAM이 코팅되지 않은 경우의 마찰력과 점착력과 비교하였고, SAM이 MEMS/NEMS 공정용 재료와 접촉할때 마찰력과 점착력에 어떻게 영향을 미치는지 알아보기 위하여 마찰력과 점착력 증가 및 감소 비율을 계산하였다.
그 결과 SAM이 금속이나 PMMA75k와 접촉할 경우 마찰력과 점착력 감소효과가 크지만 PMMA540k, PDMS와 접촉할 경우 마찰력과 점착력이 오히려 커지는 것을 알 수 있었다. 마찰력과 점착력은 OTS가 Cu, Al과 접촉할 경우 FOTS는 Al, Cu, PMMA75k와 접촉할 경우 효과적으로 감소하는 것을 알 수 있었다.
