Adhäsions- und Reibungsverhalten von Nano- und Mikropartikeln auf Siliziumwafern

In der vorliegenden Arbeit wurde das Reibungsverhalten auf Siliziumwafern von Polystyrol-Nanopartikeln mit einem Durchmesser von 100 nm bestimmt. Dazu wurden Manipulationsexperimente mit Hilfe eines Rasterkraftmikroskopes im Peak-Force-Tapping Modus durchgeführt. Durch ein Kräftemodell wurde, unter Verwendung der zusätzlich gemessenen Adhäsionskraft, die Gleitreibungskraft zwischen den Nanopartikeln und der Oberfläche in wäsrigen Medien mit pH 2, pH 6 und pH 9 bestimmt. Darüber hinaus wurden teilweise fluoreszierende Mikropartikel mit einem Durchmesser von 2 µm erzeugt und ein Versuchsaufbau erstellt, der eine Beobachtung der Fluoreszenzpartikel während der Manipulation erlaubte. Damit war es möglich eine Rollbewegung von Mikropartikeln direkt zu beobachten und nachzuweisen.

In this study, the friction behavior of Polystyrene particles on Silicon wafer surfaces was analyzed. Therefore we used an atomic force microscope to manipulate nano particles with a diameter of 100 nm in peak-force-tapping-mode. The adhesion between the particles and the surface was measured by force-vs-distance curves. A force model was developed to determine the friction forces in a liquid environment of pH 2, pH 6 and pH 9 based on this measurements. Additionally, partially fluorescent particles with a diameter of 2 µm were created. With a atomic force microscope combined with a fluorescence microscope it was possible to produce the evidence of a rolling micro sphere.