Friction of flat-flat micro contacts coated with amorphous carbon

Die Reibung im Fläche-Fläche-Mikrokontakt wurde mithilfe eines Flat Punch an einem Hysitron TriboIndenter® erforscht. Die untersuchten Mikrokontakte wurden mittels Fotolithografie in p-dotiertem Si(100) erzeugt und wurden mit 130 nm amorphem Kohlenstoff (a-C) beschichtet. Zum einen wurden die Kontaktfläche von 64 bis 1452 µm2 variiert. Dafür wurden kreisförmige Pins mit unterschiedlichen Durchmessern von 46 µm untersucht. Der Flat Punch war mir einem Durchmesser von 46 µm stets größer als die größten Strukturen. Zum anderen wurde die aufgebrachte Normalkraft beim Scratch von 10 µN bis 5,8 mN variiert. Dabei konnte ein linearer Zusammenhang zwischen Reibkraft und der aufgebrachten Normalkraft festgestellt werden. Bei konstanter Normalkraft für verschiedene Pin-Durchmesser zeigte sich, dass die Reibkraft nur eine vernachlässigbare Abhängigkeit zur nominellen Kontaktfläche aufwies. Aufnahme der Oberflächentopographie mit einem Rasterkraftmikroskop und Berechnungen der Kontaktmechanik offenbaren, dass die reale Kontaktfläche sehr viel kleiner ist als die nominelle, obwohl die Schichtoberfläche sehr glatt war (RR M S <2 nm). Diese grundlegenden Untersuchungen bieten einen Einblick in die Reibung im Fläche-Fläche- Mikrokontakt und validieren Kontaktmodelle für Fläche-Fläche-Kontakte bei Mikrokontakten.