Microsoft Word - Rezumatul Tezei de abilitare Romana.doc

Documente similare
Microsoft Word - Tsakiris Cristian - MECANICA FLUIDELOR

PRINCIPALELE REZULTATE OBTINUTE

Microsoft Word - lucrarea 6

Rezumatul fazei 2 PN Evaluarea fenomenelor de uzare abraziva a straturilor dure depuse prin sudare cu aliaje pe baza de Ni-Fe-Cr Lucrarea el

PN Dezvoltarea de tehnici şi tehnologii moderne de pulverizare termică Faza 4: Cercetări preliminare în vederea extinderii posibilităților d

Efectele dopajului si ale dimensionalitatii asupra proprietatilor magnetice, structurale si morfologice si dinamicii de spin in micro si nanostructuri

Sika Igolflex® N

3 - Fratu - rezumat RO _1_

Schema nr

Microsoft Word - Sika Cosmetic Light Dark RO.docx

RAPORT DE FAZA: ETAPA II, 30

Modularea proprietatilor filmelor epitaxiale de La MnO 3 (LSMO) La 0.66 Sr 0.33 MnO Filme de LSMO nanostructurate Traian Petrisor Jr. Monitorizare pro

RAPORT FINAL Perioada de implementare: CU TITLUL: Analiza și testarea distribuției câmpului electric la izolatoare din materiale compozite p

A TANTÁRGY ADATLAPJA

Institutul de Cercetări în Chimie Raluca Ripan Cluj-Napoca Tel: ; int 6489 Fax: Laboratorul Compusi Anorganici Dr. Laura MUREȘAN

\ Ministerul Educaţiei, Culturii şi Cercetării al Republicii Moldova COORDONAT: 2017 Facultatea CHIMIE ŞI TEHNOLOGIE CHIMICĂ PLAN DE ÎNVĂŢĂMÂNT Nivelu

CATEDRA FIZIOLOGIA OMULUI ŞI BIOFIZICĂ Cerinţele unice pentru lucrările de laborator din ciclul 1, facultatea Medicina Preventiva. (anul universitar 2

Soft Easy Hard IMPLANTURI

Microsoft Word - PDS NAC CT P488-Line Turbo Plus V0120.ROM doc

Universitatea Tehnică Gheorghe Asachi din Iași Facutatea de Electronică, Telecomunicații și Tehnologia Informației Referat MEMS Microsenzori de accele

UNIVERSITATEA TEHNICĂ,,GHEORGHE ASACHI DIN IAŞI Facultatea de Electronică, Telecomunicaţii şi Tehnologia Informaţiei Metode de depunere a straturilor

UNIVERSITATEA DIN BUCUREŞTI FACULTATEA DE CHIMIE PLAN DE ÎNVĂŢĂMÂNT pentru CICLUL I - STUDII UNIVERSITARE DE LICENŢĂ PROMOȚIA Domeniul de li

Slide 1

Profesor universitar doctor inginer Costache DRUŢU Memoriu de activitate A absolvit Facultatea de Mecanică a Institutului Politehnic Iaşi, secţia Tehn

Slide 1

Anexa nr

CURS II Modelarea scurgerii în bazine hidrografice Modelarea scurgerii lichide pe versanţii bazinului hidrografic Modalităţi de cercetare a scurgerii

Microsoft Word - 00 Raport cercetare Facultatea de Inginerie Galati.docx

2 / 10

FIŞA DISCIPLINEI - extras Anul universitar Denumirea disciplinei 1 METALURGIE FIZICĂ (2) Codul disciplinei 3IPM01DID Tipul disciplinei 2 DID

Partenerul dumneavoastră de oţel COROPLATE Table compozite rezistente la uzură Protejează echipamentele, reduce costurile. Rezistenţa la uzură în dome

Kolory o połysku bezpośrednim

Slide 1

DISCURI DE FRÂNĂ TEXTAR Gamă de produse

Ministerul Educaţiei, Tineretului şi Sportului

Microsoft Word - 1_ILUMINATUL ELECTRIC_Marimi & unitati fotometrice_corectat_ulterior.doc

FIȘĂ TEHNICĂ DE PRODUS a aditivului pentru uleiul de motor și lubrifiant marca Anamegator tip Super Gold Ozerol MP-8 Prezenta Fișă tehnică de produs a

MECANICA FLUIDELOR

Furosemide Vitabalans Annex I_II_ro

Microsoft Word - Alina-Mihaela ION - TEHNOLOGIA INFORMA?IEI CU APLICA?II

Domeniul Inginerie chimică valabil începând din anul universitar Specializarea Chimia substanțelor organice, petrochimie și carbochimie, lim

ACADEMIA DE STUDII ECONOMICE BUCUREȘTI Facultatea de Management Departamentul: Management TEZĂ DE ABILITARE STRATEGII DE PERFORMANȚĂ ȘI IMPLICAȚII PEN

Microsoft Word - lucrarea 13

Universitatea Tehnică “Gheorghe Asachi” Iași Facultatea de Electronică, Telecomunicații și Tehnologia Informației Specializarea: RD

Discipline aferente competenţelor Facultate: Facultatea de Chimie Industrială şi Ingineria Mediului Universitate: UNIVERSITATEA POLITEHNICA DIN TIMIȘO

1 Rigole ACO Self Rigole pentru casă și grădină Grătar nervurat Oțel zincat Grătar nervurat Oțel inoxidabil lucios Grătar nervurat Oțel vopsit Culoare

Furosemide Vitabalans Annex I_II_ro

ROMÂNIA MINISTERUL EDUCAŢIEI NAŢIONALE UNIVERSITATEA 1 DECEMBRIE 1918 DIN ALBA IULIA RO , ALBA IULIA, STR. GABRIEL BETHLEN, NR. 5 TEL:

Microsoft Word - PDS PPG CAR D8113 Deltron GRS Matt Clearcoat RLD216V.ROM doc

Microsoft Word - Ghid Met prelev.doc

Prog Ex iunie 2016 final.xls

FIŞA DISCIPLINEI ANEXA nr. 3 la metodologie 1. Date despre program 1.1 Instituţia de învăţământ superior Universitatea Dunarea de Jos din Galati 1.2 F

PLAN DE ÎNVĂŢĂMÂNT valabil începând din anul univeritar Domeniul Inginerie chimică Specializarea Inginerie biochimică, limba de studiu român

PDS SikaSwell®-A profiles RO

FIŞA UNITĂŢII DE CURS/MOD ULULUI MD-2045, CHIŞINĂU, STR. STUDENŢILOR, 9/9, TEL/FAX: , 1. Date despre unitatea de curs/modul CHI

Laborator 2

FLOSPERSE TM Agenti de dispersie

UNIVERSITATEA POLITEHNICA DIN BUCUREŞTI FACULTATEA de CHIMIE APLICATĂ ŞI ŞTIINŢA MATERIALELOR Strada Gh. Polizu, nr. 1-7, sector 1, , Bucureşti,

UNIVERSITATEA DE VEST DIN TIMIȘOARA FACULTATEA DE FIZICA CONCURSUL NAȚIONAL DE FIZICĂ CONSTANTIN SĂLCEANU 30 MARTIE 2019 Sunt obligatorii toate subiec

Brosura A4 Lydos+Pro1 -pagini f.cdr

UNIVERSITATEA ECOLOGICA DIN BUCURESTI FACULTATEA DE INGINERIE MANAGERIALA Tematica probei I a examenului de diploma pentru sesiunea iulie 2016: Evalua

Gamele grundfos se & sl POMPE PENTRU APE UZATE SUBMERSIBILE ŞI INSTALATE USCAT 0,9-30 kw 2, 4, 6 poli Fără compromisuri vehicularea în condiții de sig

Raport stiintific

planuri-MASTER.xls

Calitate aer comprimat Masurarea calitatii aerului comprimat conform ISO 8573 Continut de ulei rezidual - particule - umezeala Masurare continut ulei

Prezentul Raport ilustrează statistici comparative privind calitatea serviciilor de acces la internet, pentru anul 2014, din perspectiva parametrilor

1

Microsoft Word - DCE - lucrarea 5.doc

Document2

Microsoft Word - rezumat abilitare romana.docx

MD-2045, CHIŞINĂU, STR

E_d_chimie_anorganica_2019_bar_model_LRO

Acizi grași Acizii grași au în moleculă o catenă liniară cu un număr par de atomi de carbon ( n 4 ). Acizii grași saturați conțin numai legături simpl

Universitatea Tehnică Gh. Asachi din Iaşi Facultatea de Electronică, Telecomunicaţii şi Tehnologia Informaţiei Master Radio Comunicaţii PROIECT MICROS

Microsoft Word _Evrika_Clasa10_PI_Solutie.doc

ÎNCEPEM O NOUĂ ERĂ A FRUMUSEŢII

Produs: REV 145 LAC SIGILARE POLIURETANIC 2 k in sistem apos FISA TEHNICA Descriere: REV 145 este dispersi poliuretanica bicomponenta diluabila cu apa

Microsoft PowerPoint - 20x_.ppt

Probleme rezolvate de fizică traducere de Nicolae Coman după lucrarea

Microsoft Word - PN204 - Raport faza 1 _site.doc

Brosura laborator limba romana.cdr

ISO 12944:2018 Rezumatul principalelor modificări pentru aplicatori și autorii de specificații

Microsoft Word - soft vogel

Microsoft Word - documentatie-tehnica-mustar-extra.docx

U.T.Cluj-Napoca, C.U.N. Baia Mare Facultatea: Inginerie PLAN de INVĂŢĂMÂNT Domeniul: Inginerie Energetică anul univ Program licenţă: Ingine

UNIVERSITATEA TEHNICA GHEORGHE ASACHI FACULTATEA DE ELECTRONICA TELECOMUNICATII SI TEHNOLOGIA INFORMATIEI REFERAT Micromotoare in tehnologia MEMS Stud

FIŞA DISCIPLINEI 1. Date despre program 1.1 Instituţia de învăţământ superior Universitatea Tehnică din Cluj-Napoca 1.2 Facultatea Mecanică 1.3 Depart

MANUAL DE INSTRUCŢIUNI BX1-160CP1 BX1-200CP1 BX1-250CP1 IMPORTANT: Va rugam sa cititi instructiunile de folosire inainte de utilizarea produsului. Ver

Bluefin Smart Lac pe baza de apa cu efect natur aplicabil intr-un singur strat Descrierea produsului Domenii de utilizare Instructiuni de u

ICRO Lac 5600 Lac transparent poliuretanic Descriere produs Caracteristici VPUR5600 Lac poliuretanic bicomponent, transparent de calitate superioara.

Realizarea fizică a dispozitivelor optoeletronice

ST Izolator suport de 35 kV pentru stații de transformare

PowerPoint Presentation

Academia Oamenilor de Știință din România RAPORT DE ACTIVITATE Nr. 2 Suporturi magnetice destinate eliberării controlate Director de Proiect: Prof. Dr

Laborator de Fotometrie si Compatibilitate Electromagnetica Competente si tarife Laborator acreditat conform SR EN ISO/CEI ELECTROMAGNETICA

PROGRAMA ANALITICĂ PENTRU CLASA A X-A, CURSURI DE EXCELENŢĂ ANUL ŞCOLAR Studiul fizicii în clasele de excelenţă are ca finalitate încheierea

Microsoft Word - lucr 1-5.doc

MasterFlow 4800

Bazele spectroscopiei si laserilor

Universitatea Tehnică Gheorghe Asachi, Iași Facultatea de Electronică, Telecomunicații și Tehnologia Informației Triangulaţia și aplicații (referat) P

Transcriere:

REZUMAT al Tezei de Abilitare: STUDIUL PROPRIETĂȚILOR TRIBOLOGICE ALE STRATURILOR SUBȚIRI FORMATE LA INTERFAȚA CUPLELOR DE FRECARE ÎN TIMPUL FUNCȚIONĂRII, PE CALE FIZICO-CHIMICO-MECANICĂ Autor: Filip ILIE Lucrarea, elaborată ca teză de abilitare în domeniul fundamental ŞTIINŢE INGINEREŞTI, specialitatea INGINERIE MECANICĂ, prezintă principalele activităţi de cercetare ştiinţifică, profesionale şi didactice realizate în cadrul Departamentului Organe de Maşini şi Tribologie al Facultăţii de Inginerie Mecanică şi Mecatronica din Universitatea POLITEHNICA din Bucureşti, după obţinerea titlului de doctor inginer în anul 1996. Aceste activităţi au în vedere problemele teoretice și practice privind aspectele tribologice, tribo-fizico-chimice ale straturilor superficiale, subţiri formate pe cale mecanică în procesul de frecare a două materiale diferite şi în prezenţa unui lubrifinat adecvat (prin transfer selectiv), precum şi performanțele lor tribologice în cuplele de frecare ale diferitelor organe de maşini. Teza de abilitare, continuă cercetările fundamentale şi experimentale din punct de vedere tribologic ale straturilor superficiale, subţiri (straturi selective) obţinute prin transfer selectiv, întreprinse de autor, la scară micro-nanometrică pe diferite cuple de frecare. Este structurată pe şase capitole şi se bazează pe lucrările şi proiectele de cercetare cele mai importante, publicate şi realizate de autor, după susţinerea tezei de doctorat şi s-au utilizat 240 surse biblografice. In capitolul 1 intitulat Mecanismul transferului selectiv în cuplele de frecare se definesc bazele fizice ale mecanismului transferului selectiv privind performanțele tribologice luând în considerare presiunea reală din zona de contact a cuplelor de frecare. Reducerea presiunii reale din zona de contact a cuplelor de frecare este o cerinţă pentru orice cuplă de frecare de randament ridicat. Dintre cuplele de frecare care îndeplinesc această cerinţă fac parte şi cuplele de frecare, ce au la bază fenomenul transferului de masă selectiv prin difuzie (transfer de material de pe un element al cuplei de frecare pe celălalt, formându-se un strat (peliculă-film) foarte subţire (micronanometric), antifricţiune pe cale mecanică, în procesul de frecare, care se comportă foarte bine la frecare şi uzare, şi conduce sigur la reducerea frecării şi uzurii. Suprafeţele cuplelor de frecare sunt protejate împotriva oxidării prin straturi compacte de substanţe încărcate pozitiv cu suprafeţe active şi adsorbante, care se formează în procesul frecării şi evită astfel pătrunderea oxigenului, în pelicula denumită servowitte. Lipsa peliculelor de oxizi duce la apariţia proceselor de chemisorbţie, ceea ce conferă peliculei rezistenţă suplimentară la uzare.

Implicaţiile prezenţei stratului format prin transfer de masă la interfaţa elementelor cuplelor de frecare, asupra frecării şi uzurii sunt puse în evidenţă prin tratarea analitică şi experimentală a proceselor de frecare şi uzare, care apar în cuplele de frecare ce funcţionează în condiţiile transferului selectiv de material prin difuzie, precum şi prin analiza topografică a suprafeţei stratului micro/nanometric, cu ajutorul unor instalaţii de cercetare şi metode moderne. Mecanismul fizico-chimic de reducere a frecării şi uzurii la transferul selectiv şi cercetarea acelor factori care măresc rezistenţă la uzură au condus la concluzia că reducerea frecării şi uzurii este un rezultat al acţiunii fenomenelor de autoreglare a proceselor de echilibru, perturbate în procesul de frecare, precum şi un rezultat al forţei de frecare. Parametrii cu cea mai mare influență asupra formării de straturi, cu proprietăţi optime, la frecare și uzură sunt: presiunea, viteza, temperatura și durată contactului. Totodată cercetările realizate prin analiza structurală cu raze X pe suprafețele de frecare din aliaj de cupru/oțel, lubrifiate cu glicerină și în mișcare relativă, după o solicitare prin frecare fac posibilă elucidarea modificărilor structurale și obținerea de informații privind mecanismul comportamentului unui metal în condițiile transferului selectiv. Capitolul 2, intitulat Fenomene specifice transferului selectiv în cuplele de frecare, unde se arată că un transfer selectiv poate fi realizat cu siguranță într-o cuplă de frecare lubrifiată cu glicerină sau ulei special dacă în zona de frecare există un material realizat dintr-un aliaj pe bază de cupru. Procesele care au loc în zona de contact, ca urmare a frecării, cu o suprafață de pe elementul opus al cuplei de frecare, sunt foarte complicate, iar fenomenele care însoțesc transferul de material sunt difuzia și fenomenul de transfer de masă difuz. S-a analizat mecanismul difuziei şi transferul de masă difuz într-o cuplă de frecare oțel/bronz, pe bază legilor care permit estimarea cantitativă și calitativă a difuziei și transferului de masă difuz. Acest transfer se realizează în condiții de mișcarea relativă și o anumită energie locală, care favorizează procesul şi reprezintă o cerință pentru orice cuplă de randament ridicat și, deasemenea un proces normal pentru fenomenele de auto-reglare. În timpul frecării prin alunecare, în afară de oxidarea, ca fenomen determinat al procesului de transfer selectiv (care este un fenomen întâmplător), au loc și alte fenomene, care favorizează dinamica procesului. Posibilitatea ca în cuplele de frecare să aibă loc un proces de transfer al unor elemente de pe o suprafață pe alta, care să favorizeze reducerea frecării și uzurii este în funcție de elementele componente ale materialelor din zona de contact și energia locală. Mecanismul difuziei în solide este un mecanism de salt, transportul masă difuz se face prin salturi succesive şi matematic, este exprimată prin legile lui Fick, care descriu cantitativ, la nivel macroscopic transferul de masă difuz. Se exemplifică difuzia în cuplul oțel/aliaj de cupru, care este similară difuziei în soluțiile solide de substituție, dar diferă de soluțiile solide interstițiale prin aceea că părticipă la difuzie două sau

mai multe tipuri de atomi. Cuplul considerat este format din două corpuri (unul este fabricat din oţel, iar celălalt din bronz), cu compoziție diferită, fiind în contact și cu mișcare relativă. Transferul de masă selectiv prin difuzie într-o cuplă de frecare este însoţit de o serie de aspecte termo-mecanice. Gradientul de temperatură poate duce la transferul de masă de pe o suprafață pe alta, atunci când sunt asigurate condițiile energetice necesare din zona de contact. Zona locală formată poate fi considerată ca o "membrană" a transferului de masă prin difuzie, care poate fi complet opacă și transferul nu apare sau absolut permeabilă și transferul este maxim. Deasemenea s-a dovedit ca există corelație între grosimea stratului transferat și gradul de saturație. Apoi s-a exemplificat, câteva aspecte privind regimul termic în condițiile transferului selectiv pentru cuplele fus-cuzinet şi fus-sabot în condiţii de presiune de contact constantă şi caracteristică mecanică constantă, exemplificate prin rezultate experimentale, care au concluzionat corelația între rezultatele analitice, prelucrate cu ajutorul calculatorului și cele obţinute experimental. Capitolul 3 Studii şi cercetări privind planarizarea (lustruirea-planarizarea) suprafeţelor cu strat selectiv, analizează procesul chimico-mecanic de planarizare (CMP) a stratului selectiv, simulat cu microscopul de forţe atomice (AFM). Mecanismul CMP permite înlăturarea degradării chimice şi/sau uzarea suprafeţelor straturilor formate prin transfer de material în procesul frecării. Cu toate acestea, sinergia interacțiunilor electrochimice, mecanice, și tribochimice este importantă să fie înțeleasă. CMP este tehnologia care asigură formarea specimenelor cu rezoluție ridicată și suprafețe cu planeitate ridicată. Șlefuirea și microprelucrarea este de interes considerabil pentru diferite domenii de inginerie, cum ar fi și cuplele de frecare care funcționează cu transfer selectiv. Pentru a înţelege mecanismul de planarizare (lustruire), prin îndepărtare chimico-mecanică, un AFM este utilizat pentru a caracteriza suprafeţele stratului lustruit format prin transfer, după o serie de experimente de lustruire. Îndepărtarea oxidului se întâmplă considerabil mai repede decât îndepărtarea stratului selectiv prin CMP. Acest lucru este în concordanţă cu modelul de CMP al cuprului, general acceptat. Atât forţa de încărcare cât și forţa de frecare, care acţionează între vârful AFM și suprafață în timpul procesului de lustruire, au fost măsurate, iar corelația între aceste forțe și rata de îndepărtare sunt discutate. Pentru a optimiza procesul CMP al stratului selectiv, diverse suspensii chimice, abrazive, şlefuitoare etc. au fost investigate. Cu toate acestea, din cauza numeroșilor parametrii, care pot influența procesul de CMP, optimizarea CMP prin mijloace experimentale a fost dificilă. Modelarea CMP a stratului selectiv poate ajuta la raționalizarea optimizării CMP. Prin aplicarea suspensiei chimice pe suprafaţa stratului selectiv pentru o anumită perioadă de timp și apoi îndepărtarea agentului oxidant din suspensie, putem studia acțiune mecanică a abrazivului pe stratul oxidat separat de acţiunea chimică.

Un vârf AFM a fost utilizat pentru a imita o singură particulă abrazivă din dioxid de siliciu(sio 2 ) a suspensei, lipită de capul de lustruit. Această induce "zgârieturi (răzuiri)" pe suprafață, asemănătoare cu procesul CMP. Avantajul utilizării vârfului AFM ca particulă abrazivă de SiO 2 este că putem măsura forțele care acționează între particula-vârf și suprafața de lustruit. Astfel, s-au făcut măsurători ale forței de frecare în timpul zgârierii (răzuirii) și lustruirii. Experimental s-a dovedit că frecarea și uzarea vârfului AFM afectează frecare și uzura a substratului de bază, fiind monitorizate în soluția de bază. Astfel, o înțelegere a frecării și uzurii la scară nanometrică trebuie să includă îndepărtarea reciprocă a materialului din asperitate și substrat. Deasemenea, pentru a optimiza procesul CMP, este nevoie de a obține informații cu privire la interacțiunea dintre particulele abrazive din suspensia de planarizare/lustruire și suprafața lustruită. Studiul acestor interacţiuni, s-a făcut tot cu AFM. S-a constatat că scanarea AFM îndepărtează stratul de oxid de la suprafaţa stratului în diferite rate, în funcţie de adâncimea de îndepărtare prin lustruire și ph-ul soluției. Mecanismul de îndepărtare depinde de chimia suspensiei, procentul potențial de oxidant şi de sarcina aplicată. Rezultatele studiilor fundamentale de aplicare simultană a agenților chimici și tensiunii mecanice, folosind modelul unei singure asperități și o suprafață solidă sunt prezentate. În același timp, se arăta consecințele combinării tensiunii extreme localizată mecanic (din cauza contactului cu vârful AFM) și expunerea la soluții cu ph cunoscut. Experimentul simulează mai multe caracteristici ale interacțiunii particulă singură-substratsuspensie în procesul CMP. Prin scanarea liniară și scanarea raster (pătratică) se afișează în mod semnificativ diferite rate de îndepărtare a materialului. In capitolul 4 intitulat Mişcarea nanoparticulelor şi interacțiunea tribochimică dintre nanoparticule și suprafața stratului selectiv în timpul CMP, se studiază mişcarea şi interecţiunea nanoparticulelor din suspensia CMP cu suprafaţa stratului selectiv în timpul procesului CMP. Pentru această se prezintă mai multe modele ale mișcari nanoparticulelor, coliziunea și frecarea în procesul de lustruire (planarizare) chimico-mecanic (CMP), prin: (1) înţelegerea şi modelarea frecării în procesul CMP; (2) realizarea configuraţiei experimentale tipice procesului CMP şi (3) vizualizarea cu un microscop cu fluorescență, unde suspensia curge, iar simulările dinamice moleculare ale coliziunii între nanoparticule și suprafața mono cristalină de Si au fost analizate. Modele pot prezice dinamica evoluției topografiei suprafeței în orice punct în timpul CMP. Pentru cercetare, utilizând o combinație de măsurători individuale ale frecării la scară nanometrică pentru CMP a SiO 2, într-un model analitic, pentru a însuma aceste efecte, iar rezultatele experimentelor CMP la nanoscară, pot ghida cercetarea și validarea modelului. Cercetarea este efectuată pentru a defini sursa la scară nanometrică a acestei frecări prost înţeleasă în procesul CMP, pentru a permite dezvoltarea unor procese mai puțin dăunătoare în procesul CMP. Astfel, frecarea la scară nanometrică în timpul CMP a stratului selectiv şi a

circuitelor integrate (IC) este o combinație variabilă de două-corpuri, nanoasperităţile şlefuitorului la contactul cu suprafaţa stratului selectiv sau IC și de trei-corpuri, nanoasperitățile şlefuitorului și suprafața stratului selectiv sau IC. O îndepărtare a materialului foarte fină se realizează la scară nanometrică ca urmare a activității mecanice și chimice combinate. Activitatea mecanică este asigurată de platoul rotativ al maşinii de lustruit, iar activitatea chimică de suspensia care inundă platoul şi conţine particule abrazive, SiO 2 coloidal, KOH dispersat. Măsurătorile finale în procesul CMP, permit verificarea predicțiilor modelului, cu privire la frecarea și uzura în procesul CMP și evoluția topografiei suprafeței. Rezultatele experimentale au demonstrat că mărimea nanoparticulelor și proprietățile suspensiei au efecte asupra rezultatelor de lustruire (planarizare). Efectele comportamentului nanoparticulelor, mărimii nanoparticulelor, proprietățile ne-newtoniene ale suspensiei și grosimea stratului suspensiei sunt deasemenea discutate. Suspensia folosită în procesul CMP a suprafețelor solide este o soluție cu dimensiuni mari ale nanoparticulelor de SiO 2, soluție coloidală cu nano-materiale abrazive, caracterizate prin microscopie cu transmisie de electroni (TEM), dimensiunea particulelelor coloidale (PCS) și potențialul Zeta. S-a investigat adeziunea nanoparticulelor și procesul de îndepărtare atât în timpul CMP cât și după curățire CMP. Interacțiunile mecanice dintre nanoparticule și suprafaţa eşantionului a fost studiată cu ajutorul unui model de microuzură de tip microcontact. Acest model ia în considerare efectele nanoparticulelor dintre interfețele de lustruire în timpul încărcării variabile. Rezultatele experimentale privind lustruirea (planarizarea) și curățirea sunt comparate prin analiza numerică şi arată că rata de îndepărtare a fost îmbunătățită la 367 nm/min și rădăcina medie pătratică (RMS) a rugozității a fost redusă de la 4.4 nm la 0.80 nm. O preocupare majoră în CMP este adeziune nanoparticulelor pe suprafața substratului. Aceste nanoparticule pot fi nanoparticulele abrazive din suspensie, resturile din materialul şlefuitorului, şi nanoparticulele filmului lustruit. Pentru această, m-am concentrat pe eliminarea nanoparticulelor, folosind interacțiuni tribochemice (un efort combinat între interacțiunea chimică și cea mecanică) în timpul curățirii. Metoda de curățire utilizată aici este un contact direct cu microsuprafața substratului pe principiul periei de măturat strada, pentru că acest microcontact consideră efectele nanoparticulelor dintre interfețele de lustruire (planarizare), în timp ce sarcinile sunt în echilibru. Pentru a îmbunătăți procesul de curățire, un surfactant anionic care conține sulfați eterici alcooloci s-a adăugat în soluția de curățire. Acesta are rolul de a slăbi forțele electrostatice van der Waals și de a leaga nanoparticulele de suprafața substratului. Cum, pentru microelectronică, MEMS (sisteme micro-electro-mecanice) și IC sunt necesare materiale noi (materiale dielectrice poroase), pentru cerințele funcționale mecanice, electrice sau alte cerințe, procesele existente, optimizate empiric pentru tehnologiile tradiționale ale Si, nu mai

sunt eficiente. Prin urmare, există o nevoie urgentă de a extinde procesul de înțelegere CMP existent, la noi materiale. Frecarea ridicată în timpul CMP poate deteriora aceste materiale dielectrice poroase. Această cercetare este efectuată pentru a defini sursa la scară nanometrică a frecării CMP greşit înţeleasă, pentru a permite dezvoltarea unor procese CMP mai puțin dăunătoare. Delimitarea probelor de materiale poroase dielectrice se observă la presiuni mai mari în ambele testări cu un micro-tribometru și prin CMP. Corelația dintre cele două teste confirmă utilitatea acestei abordări combinate pentru o dezvoltare a procesului CMP şi pentru a orienta cercetarea și valida modelul. Experimentele cu micro-tribometrul sunt folosite pentru a simula, într-un mod bine controlat cu zone de contact relativ mici, interacțiunea între şlefuitor și eşantion, pentru a permite explorarea eficientă a condițiilor adecvate. Legătura dintre aceste experimente și testele de lustruire (planarizare) se face prin intermediul modelului unui contact potrivit de asperitate. Un alt aspect investigat îl reprezintă efectul concentrației unui inhibitor de coroziune pe suprafața stratului selectiv în procesul CMP, deoarece în condiţii normale, suprafața stratului selectiv este oxidată și filmul de oxid ar trebui să fie eliminat. Rata de îndepărtare a materialului (MRR) depinde de adâncimea de îndepărtare, ph-ul soluției, chimia suspensiei, potențialul, procentul de oxidant şi de sarcina aplicată. Benzotriazolul (BTA) a fost folosit ca un inhibitor de coroziune în procesul CMP. Rolul BTA este de a preveni coroziunea excesivă prin formarea unei pelicule pasive Cu-BTA pe suprafața stratului selectiv. Investigarea se concentrează pe efectul concentraţiei de BTA în suspensia pentru CMP a suprafeţei stratului selectiv prin măsurarea forței de frecare în timpul CMP și modificarea filmelor de strat selectiv cufundate în suspensii care conțin diferite concentrații de BTA. Modificarea filmelor stratului selectiv cufundate în suspensii care conțin diferite concentrații de BTA au fost caracterizate, folosind un spectrometru fotoelectronic de raze X (XPS). Concentrațile de Cu, N, C și O în funcție de concentrația BTA în suspensia CMP au fost măsurate prin XPS, iar profilurile de adâncime ale filmelor stratului selectiv au fost caracterizate prin spectroscopie de electroni Auger (AES). Compoziția chimică a suspensiei, nu determină numai starea de frecare la interfață, dar, deasemenea, a fost un factor important care influențează evoluția coeficientului de frecare. În plus, au fost investigate caracteristicile de frecare cu concentrația de BTA în suspensia CMP a stratului selectiv. Efectul concentrației BTA a fost verificată cu ajutorul unui model empiric bazat pe energia de frecare (E f ). In ultimul capitol Proprietăți tribologice ale acoperirilor cu lubrifianţi solizi, am luat în considerare faptul că lubrifianții solizi au avantajul că nu contamineză și se pot utiliza în medii unde lubrifiantul lichid nu poate fi utilizat, inclusiv au o durată de viaţă lungă. Este foarte bine cunoscut faptul că MoS 2, WS 2, TiO 2 şi acidul boric, în special nanoparticulele acestora, prezintă aplicații

considerabile în multe domenii, cum ar fi lubrifierea solidă, aditivi pentru uleiuri lubrifiante și potențiale materiale polimerice auto-lubrifiante. S-au investigat proprietăţile tribologice ale lubrifierii solide cu particule pulbere de dioxid de titan (TiO 2 ) și utilizarea lui poate limita uzura excesivă, prin urmare, și coeficientul de frecare. S-au efectuat mai multe teste pe tribometrul pastilă/disc și cursor (glisor)/disc pentru a studia caracteristicile de lubrifiere ale corpului terț din particulele pulberii de TiO 2. Particulele pulberii de TiO 2 au fost compactate sub formă de pastile (pelete). Testele au constat în contacte de alunecare pastilă/disc și tampon (cursor)/disc simultane. Scopul testelor a fost de a transfera în mod intenționat particulele celui de al treilea corp de TiO 2 pe un disc, unde caracteristicile sale de lubrifiere pot fi studiate. Rezultatele testelor arată auto-reparare, auto-completare, dacă mecanismul de lubrifiere este cu particule de TiO 2. În experimente, o pastilă (peletă) este forfecată pe suprafața discului, în timp ce cursorul încărcat se mişcă pe suprafața lubrifiantă și destribuie pulberea depusă pe disc sub forma unui film. Un model teoretic de acoperire fracționată cu un volum controlat (CVFC) a fost aplicat pentru a prezice: (1) coeficientul de frecare la interfața cursor/disc și (2) coeficientul de uzură pentru contactul de alunecare pastilă/disc, lubrifiat. Acoperirea fracționată variază în timp și este un parametru de modelare util pentru a măsura cantitatea filmului din al treilea corp ce acoperă asperitățile discului. Prin această modelare, rata de uzură a unei pastile și coeficientul de frecare al cursorului pot fi determinate în funcție de sarcina pe pastilă, sarcina pe cursorul alunecător, viteza discului și proprietățile materialului. Rezultatele experimentele evidențiază calitativ și cantitativ comportamentul tribologic al contactelor alunecătoare şi sunt comparate cu rezultatele teoretice ale modelului CVFC. Cercetările actuale în multe domenii implică folosirea diferitelor tipuri de nanoparticule în componența lubrifianților. Rezultatele acestor cercetări asupra cuplelor de frecare arată că nanoparticule conținute de lubrifiant pot îmbunătăți proprietățile tribologice, și efectul lubrifierii. Au fost investigate proprietățile tribologice ale nanoparticulelor a două probe de TiO 2 cu diametrul mediu de 15 nm (n-tio 2 ) și 250 nm (m-tio 2 ), în diferite condiții de frecare. Proprietățile tribologice ale nanoparticulelor de TiO 2 amestecate în ulei lubrifiant ecologic au fost investigate utilizând un tribometru cu patru bile și un tribometru bloc/inel. Nanoparticule de TiO 2 ca aditivi în uleiul lubrifiant au arătat reducerea evidentă a coeficientului de frecare în comparație cu uleiul lubrifiant de bază, iar suprafața uzată a fost investigată prin microscopie polarizată (PM) şi XPS. Lubrifiantul obținut, nu este considerat toxic pentru mediul înconjurător. Analiza compoziției filmului pe suprafațele de frecare, s-a făcut cu ajutorul spectroscopiei fotoelectronice de raze X (XPS) și imaginilor prin scanare cu microscop electronic (SEM). Nanoparticulele de TiO 2 au aratăt coeficienţi de frecare mai mici și rezistență mai mare la uzură în

comparație cu particulele de TiO 2 comerciale (circa 1.5 µm în diametru (c-tio 2 )) pe tribometru cu 4 bile, care au fost cauzate de microstructura filmului de protecție și care servesc ca lubrifianți intermediari perfecţi între suprafețele de contact. Pentru a îmbunătăți solubilitatea uleiului cu nanoparticule adăugate, o nouă tehnologie a fost folosită pentru a prepara un tip de lubrifiant ce conține nanoparticulede dioxid de titan (TiO 2 ). Microstructurile nanoparticulelor preparate au fost caracterizate prin TEM și spectroscopia în infraroșu (IR). Nanoparticulele de TiO 2 pot fi complet dispersate în uleiul de bază sub un nou procedeu (NP), fără nici un efect negativ asupra proprietății anti-oxidare. Rezultatele testelor tribologice arată că nanoparticule de TiO 2 sub NP au o mai bună proprietate anti-uzură și proprietatea de reducerea frecării în uleiul de bază, comparativ cu nanoparticulele de TiO 2 sub procesul tradițional (TP). Procesul tradițional (TP) este caracterizat prin aceea că nanoparticule de TiO 2 nu pot să fie bine dispersate în uleiul de bază, sedimentarea este inevităbilă după o depozitare pe termen lung și au un efect negativ asupra proprietăților tribologice, spre deosebire de noul proces (NP). Scopul propus a fost rezolvarea problemei solubilităţii uleiului prin efectul combinativ al modificării suprafeței și a procesului special de amestecarea uleiului lubrifiant. În același timp, proprietățile tribologice ale nanoparticulelor de TiO 2 în uleiul de bază ca un aditiv lubrifiant au fost de asemenea studiate. Teza se încheie cu Dezvoltarea carierei profesionale, ştiinţifice, academice şi concluzii, ce se bazează pe un set de valori având la bază planul de dezvoltare profesională, conturarea carierei educaţionale, ştiinţifice şi universitare, prezentate din perspectiva abordării unor teme cu potenţial pentru cercetări inovative, dezvoltări doctorale, privite ȋn contextul evoluţiei tehnicilor de inginerie, asistată ȋn perspectivă. 28.06.2018 Prof. dr. ing. Filip ILIE