Effect of surface microstructure on the frictional properties of single-crystal sapphire substrates
Abstract
本文使用一种二维摩擦原子力显微镜方法，在大气环境下研究了无定形氧化硅和单晶蓝宝石两种衬底材料和硅探针之间的摩擦行为。结果表明无定形氧化硅衬底和硅探针之间的摩擦力为各向同性；单晶蓝宝石衬底和硅探针之间摩擦力由一个各向同性摩擦分量和一个周期为90°的各向异性摩擦分量组成，其中90°周期摩擦分量与单晶硅针尖晶格对应。对单晶蓝宝石衬底表面进行变负载测试结果表明，单晶蓝宝石衬底和硅探针之间总摩擦由于表面吸附物的擦除效应,总摩擦力表现为随负载增加先减小后增加，并且其各向同性摩擦分量以及90°周期的各向异性摩擦分量也表现出相同趋势。在对单晶蓝宝石衬底进行热处理后，单晶蓝宝石衬底表面出现台阶微结构，其与硅针尖摩擦中对应出现180°各向异性摩擦分量，证明蓝宝石表面台阶结构对其与硅针尖间的各向异性摩擦性质的直接影响。二维摩擦原子力显微镜(two-dimensional friction-force atomic force microscope (2DFF-AFM))方法为分离表界面不同来源摩擦力提供了有效理论和实践路径。
Fields of Study & Subjects
Force Microscopy Techniques and Applications
Adhesion
Friction
and Surface Interactions
Advanced MEMS and NEMS Technologies
Publication details
- Journal / source
- Acta Physica Sinica
- Volume
- 75
- Issue
- 11
- Publication date
- 1 January 2026
- Language
- ZH