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Erschienen in: Tribology Letters 1/2006

01.10.2006

Friction coefficient for hexagonal boron nitride surfaces from ab initio calculations

verfasst von: Jussi O. Koskilinna, Mikko Linnolahti, Tapani A. Pakkanen

Erschienen in: Tribology Letters | Ausgabe 1/2006

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Abstract

The friction coefficient for two hexagonal boron nitride (h-BN) sheets was estimated on the basis of ab initio calculations. Several models, both cluster and periodic one, were applied to describe h-BN and the interactions between its dimers. In all cases, the gauche orientation is favoured, the interaction energies being virtually independent of the size of the model. The friction coefficient values, in contrast, converge towards the values from periodic calculations. At the lower limit of the periodic system, the friction coefficients vary between 0.226 and 0.265 depending on the orientations of the dimers. The calculations are in good agreement with an experimental study of the friction [Saito and Honda, Wear 237 (2000) 253], which suggested a friction coefficient of 0.23–0.25 for h-BN.

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Literatur
1.
Zurück zum Zitat Lee K.S., Kim Y.S., Tosa M., Kasahara A., Yosihara K. (2001) App. Surf. Sci. 169–170: 415CrossRef Lee K.S., Kim Y.S., Tosa M., Kasahara A., Yosihara K. (2001) App. Surf. Sci. 169–170: 415CrossRef
2.
Zurück zum Zitat Rebholz C., Ziegele H., Leyland A., Matthews A. (1998) J. Vac. Sci. Technol. A 16(5): 2851CrossRef Rebholz C., Ziegele H., Leyland A., Matthews A. (1998) J. Vac. Sci. Technol. A 16(5): 2851CrossRef
3.
Zurück zum Zitat Shrestha N.K., Sakurada K., Masuko M., Saji T. (2001) Surf. Coat. Technol. 140: 175CrossRef Shrestha N.K., Sakurada K., Masuko M., Saji T. (2001) Surf. Coat. Technol. 140: 175CrossRef
4.
5.
Zurück zum Zitat Inspektor A., Bauer C.E., Oles E.J. (1994) Surf. Coat. Technol. 68/69: 359CrossRef Inspektor A., Bauer C.E., Oles E.J. (1994) Surf. Coat. Technol. 68/69: 359CrossRef
6.
Zurück zum Zitat Michalski A., Sobczak S. (1994) Journal of Chemical Vapor Deposition 3: 147 Michalski A., Sobczak S. (1994) Journal of Chemical Vapor Deposition 3: 147
7.
Zurück zum Zitat Jiang X., Philip J., Zhang W.J., Hess P., Matsumoto S.J. (2003) J. Appl. Phys. 93(3): 1515CrossRef Jiang X., Philip J., Zhang W.J., Hess P., Matsumoto S.J. (2003) J. Appl. Phys. 93(3): 1515CrossRef
8.
Zurück zum Zitat P.K. Lam, R.M. Wentzcovitch and M.L. Cohen, in: J.J. Pouch and S.A. Alterovitz (Eds.) Synthesis and Properties of Boron Nitride (Trans Tech Publications, Switzerland, Aedermannsdorf, 1990) p. 165 P.K. Lam, R.M. Wentzcovitch and M.L. Cohen, in: J.J. Pouch and S.A. Alterovitz (Eds.) Synthesis and Properties of Boron Nitride (Trans Tech Publications, Switzerland, Aedermannsdorf, 1990) p. 165
9.
Zurück zum Zitat Chopra N.G., Luyken R.J., Cherrey K., Crespi V.H, Cohen M.L., Louie S.G., Zettl A. (1995) Science 269: 966 Chopra N.G., Luyken R.J., Cherrey K., Crespi V.H, Cohen M.L., Louie S.G., Zettl A. (1995) Science 269: 966
10.
Zurück zum Zitat Golberg D., Bando Y., Eremets M., Takemura K., Kurashima K., Yusa H., (1996) Appl. Phys. Lett. 69(14): 2045CrossRef Golberg D., Bando Y., Eremets M., Takemura K., Kurashima K., Yusa H., (1996) Appl. Phys. Lett. 69(14): 2045CrossRef
11.
Zurück zum Zitat Yu D.P, Sun X.S., Lee C.S., Bello I., Lee S.T., Gu H.D., Leung K.M., Zhou G.W., Dong Z.F., Zhang Z. (1998) Appl. Phys. Lett. 72(16): 1966CrossRef Yu D.P, Sun X.S., Lee C.S., Bello I., Lee S.T., Gu H.D., Leung K.M., Zhou G.W., Dong Z.F., Zhang Z. (1998) Appl. Phys. Lett. 72(16): 1966CrossRef
12.
Zurück zum Zitat Laude T., Matsui Y., Marraud A., Jouffrey B. (2000) Appl. Phys. Lett. 76(22): 3239CrossRef Laude T., Matsui Y., Marraud A., Jouffrey B. (2000) Appl. Phys. Lett. 76(22): 3239CrossRef
13.
Zurück zum Zitat Golberg D., Bando Y., Stéphan O., Kurashima K. (1998) Appl. Phys. Lett. 73(17): 2441CrossRef Golberg D., Bando Y., Stéphan O., Kurashima K. (1998) Appl. Phys. Lett. 73(17): 2441CrossRef
14.
Zurück zum Zitat Fazen P.J., Beck J.S., Lynch A.T., Remsen E.E., Sneddon L.G. (1990) Chem. Mater. 2: 96CrossRef Fazen P.J., Beck J.S., Lynch A.T., Remsen E.E., Sneddon L.G. (1990) Chem. Mater. 2: 96CrossRef
15.
Zurück zum Zitat C.R. Aita, in: J.J. Pouch and S.A. Alterovitz (Eds.) Synthesis and Properties of Boron Nitride (Trans Tech Publications, Switzerland, Aedermannsdorf, 1990) p. 1; L. Guzman and M. Elena, ibid., p. 21; F. Fujimoto, ibid., p. 45; W.D. Halverson, T.G. Tetreault and J.K. Hirvonen, ibid., p. 71; K. Nakamura, ibid., p. 111; K. Sugiyama and H. Itoh, ibid., p. 141; P.T. Murray, ibid., p. 153 C.R. Aita, in: J.J. Pouch and S.A. Alterovitz (Eds.) Synthesis and Properties of Boron Nitride (Trans Tech Publications, Switzerland, Aedermannsdorf, 1990) p. 1; L. Guzman and M. Elena, ibid., p. 21; F. Fujimoto, ibid., p. 45; W.D. Halverson, T.G. Tetreault and J.K. Hirvonen, ibid., p. 71; K. Nakamura, ibid., p. 111; K. Sugiyama and H. Itoh, ibid., p. 141; P.T. Murray, ibid., p. 153
16.
Zurück zum Zitat Mårlid B., Ottosson M., Pettersson U., Larsson K., Carlsson J.-O. (2002) Thin Solid Films 402:167CrossRef Mårlid B., Ottosson M., Pettersson U., Larsson K., Carlsson J.-O. (2002) Thin Solid Films 402:167CrossRef
17.
19.
Zurück zum Zitat Mårlid B., Larsson K., Carlsson J.-O (2001) Diamond Relat. Mater. 10: 1363CrossRef Mårlid B., Larsson K., Carlsson J.-O (2001) Diamond Relat. Mater. 10: 1363CrossRef
20.
21.
Zurück zum Zitat Mårlid B., Larsson K., Carlsson J.-O. (1999) Phys. Rev. B. 60(23): 16065CrossRef Mårlid B., Larsson K., Carlsson J.-O. (1999) Phys. Rev. B. 60(23): 16065CrossRef
22.
Zurück zum Zitat Mårlid B., Larsson K., Carlsson J.-O. (1999) J. Phys. Chem. B 103: 7637CrossRef Mårlid B., Larsson K., Carlsson J.-O. (1999) J. Phys. Chem. B 103: 7637CrossRef
23.
Zurück zum Zitat Mårlid B., Larsson K., Carlsson J.-O. (2001) Phys. Rev. B. 64: 184107CrossRef Mårlid B., Larsson K., Carlsson J.-O. (2001) Phys. Rev. B. 64: 184107CrossRef
25.
Zurück zum Zitat Konyashin I., Khvostov V., Babaev V., Guseva M., Bill J., Aldinger F., (1999) Diamond Relat. Mater. 8: 2053CrossRef Konyashin I., Khvostov V., Babaev V., Guseva M., Bill J., Aldinger F., (1999) Diamond Relat. Mater. 8: 2053CrossRef
26.
Zurück zum Zitat K. Miyoshi, in: J.J. Pouch and S.A. Alterovitz (Eds.) Synthesis and Properties of Boron Nitride (Trans Tech Publications, Switzerland, Aedermannsdorf, 1990) p. 375 K. Miyoshi, in: J.J. Pouch and S.A. Alterovitz (Eds.) Synthesis and Properties of Boron Nitride (Trans Tech Publications, Switzerland, Aedermannsdorf, 1990) p. 375
27.
Zurück zum Zitat Wong S.F., Ong C.W., Pang G.K.H., Baba-Kishi K.Z., Lau W.M. (2004) J. Vac. Sci. Technol. A 22(3): 676CrossRef Wong S.F., Ong C.W., Pang G.K.H., Baba-Kishi K.Z., Lau W.M. (2004) J. Vac. Sci. Technol. A 22(3): 676CrossRef
28.
Zurück zum Zitat Wong S.F., Ong C.W., Pang G.K.H., Li Q., Lau W.M. (2004) Diamond Relat. Mater. 13: 1632CrossRef Wong S.F., Ong C.W., Pang G.K.H., Li Q., Lau W.M. (2004) Diamond Relat. Mater. 13: 1632CrossRef
29.
Zurück zum Zitat Habig K.-H. (1995) Surf. Coat. Technol. 76–77: 540 Habig K.-H. (1995) Surf. Coat. Technol. 76–77: 540
30.
Zurück zum Zitat Wantanabe S., Miyake S., Murakawa M. (1995) Surf. Coat. Technol. 76–77: 600 Wantanabe S., Miyake S., Murakawa M. (1995) Surf. Coat. Technol. 76–77: 600
31.
Zurück zum Zitat Kim Y.S., Lee K.S., Lee J., Tosa M., Kasahara A., Yosihara K. (2001) J. Vac. Sci. Technol. A 19(3): 1013CrossRef Kim Y.S., Lee K.S., Lee J., Tosa M., Kasahara A., Yosihara K. (2001) J. Vac. Sci. Technol. A 19(3): 1013CrossRef
32.
Zurück zum Zitat Lee K.S., Kim Y.S., Tosa M., Kasahara A., Yosihara K. (2001) App. Surf. Sci. 169–170: 420CrossRef Lee K.S., Kim Y.S., Tosa M., Kasahara A., Yosihara K. (2001) App. Surf. Sci. 169–170: 420CrossRef
33.
Zurück zum Zitat Corso M., Auwärter W., Muntwiler M., Tamai A., Greber T., Osterwalder J., (2004) Science 303: 217CrossRef Corso M., Auwärter W., Muntwiler M., Tamai A., Greber T., Osterwalder J., (2004) Science 303: 217CrossRef
34.
Zurück zum Zitat Yu N., Romero-Borja F., Zhang Z.H., Cui X.T., Liu J.R., Wood L.T., Chu W.K., Marton D., Rabalais J.W., Forster K.M., Reeber R.R. (1993) Appl. Phys. Lett. 63(12): 1643CrossRef Yu N., Romero-Borja F., Zhang Z.H., Cui X.T., Liu J.R., Wood L.T., Chu W.K., Marton D., Rabalais J.W., Forster K.M., Reeber R.R. (1993) Appl. Phys. Lett. 63(12): 1643CrossRef
35.
Zurück zum Zitat Urbakh M., Klafter J., Gourdon D., Israelachvili J. (2004) Nature 430: 525CrossRef Urbakh M., Klafter J., Gourdon D., Israelachvili J. (2004) Nature 430: 525CrossRef
36.
37.
Zurück zum Zitat Tománek D., Zhong W., Thomas H. (1991) Europhys. Lett. 15: 887 Tománek D., Zhong W., Thomas H. (1991) Europhys. Lett. 15: 887
38.
39.
41.
Zurück zum Zitat Neitola R., Ruuska H., Pakkanen T.A. (2005) J. Phys. Chem. B 109: 10348CrossRef Neitola R., Ruuska H., Pakkanen T.A. (2005) J. Phys. Chem. B 109: 10348CrossRef
42.
Zurück zum Zitat Gaussian 98 (Revision a.11.3), M.J. Frisch, G.W. Trucks, H.B. Schlegel, G.E. Scuseria, M.A. Robb, J.R. Cheeseman, V.G. Zakrzewski, J.A. Montgomery Jr., R.E. Stratmann, J.C. Burant, S. Dapprich, J.M. Millam, A.D. Daniels, K.N. Kudin, M.C. Strain, O. Farkas, J. Tomasi, V. Barone, M. Cossi, R. Cammi, B. Mennucci, C. Pomelli, C. Adamo, S. Clifford, J. Ochterski, G.A. Petersson, P.Y. Ayala, Q. Cui, K. Morokuma, P. Salvador, J.J. Dannenberg, D.K. Malick, A.D. Rabuck, K. Raghavachari, J.B. Foresman, J. Cioslowski, J.V. Ortiz, A.G. Baboul, B.B. Stefanov, G. Liu, A. Liashenko, P. Piskorz, I. Komaromi, R. Gomperts, R.L. Martin, D.J. Fox, T. Keith, M.A. Al-Laham, C.Y. Peng, A. Nanayakkara, M. Challacombe, P.M.W. Gill, B. Johnson, W. Chen, M.W. Wong, J.L. Andres, C. Gonzalez, M. Head-Gordon, E.S. Replogle and J.A. Pople (Gaussian Inc., Pittsburgh, PA, 2002) Gaussian 98 (Revision a.11.3), M.J. Frisch, G.W. Trucks, H.B. Schlegel, G.E. Scuseria, M.A. Robb, J.R. Cheeseman, V.G. Zakrzewski, J.A. Montgomery Jr., R.E. Stratmann, J.C. Burant, S. Dapprich, J.M. Millam, A.D. Daniels, K.N. Kudin, M.C. Strain, O. Farkas, J. Tomasi, V. Barone, M. Cossi, R. Cammi, B. Mennucci, C. Pomelli, C. Adamo, S. Clifford, J. Ochterski, G.A. Petersson, P.Y. Ayala, Q. Cui, K. Morokuma, P. Salvador, J.J. Dannenberg, D.K. Malick, A.D. Rabuck, K. Raghavachari, J.B. Foresman, J. Cioslowski, J.V. Ortiz, A.G. Baboul, B.B. Stefanov, G. Liu, A. Liashenko, P. Piskorz, I. Komaromi, R. Gomperts, R.L. Martin, D.J. Fox, T. Keith, M.A. Al-Laham, C.Y. Peng, A. Nanayakkara, M. Challacombe, P.M.W. Gill, B. Johnson, W. Chen, M.W. Wong, J.L. Andres, C. Gonzalez, M. Head-Gordon, E.S. Replogle and J.A. Pople (Gaussian Inc., Pittsburgh, PA, 2002)
43.
Zurück zum Zitat Gaussian 03 (Revision b.01), M.J. Frisch, G.W. Trucks, H.B. Schlegel, G.E. Scuseria, M.A. Robb, J.R. Cheeseman, J.A. Montgomery Jr., T. Vreven, K.N. Kudin, J.C. Burant, J.M. Millam, S.S. Iyengar, J. Tomasi, V. Barone, B. Mennucci, M. Cossi, G. Scalmani, N. Rega, G.A. Petersson, H. Nakatsuji, M. Hada, M. Ehara, K. Toyota, R. Fukuda, J. Hasegawa, M. Ishida, T. Nakajima, Y. Honda, O. Kitao, H. Nakai, M. Klene, X. Li, J.E. Knox, H.P. Hratchian, J.B. Cross, C. Adamo, J. Jaramillo, R. Gomperts, R.E. Stratmann, O. Yazyev, A.J. Austin, R. Cammi, C. Pomelli, J.W. Ochterski, P.Y. Ayala, K. Morokuma, G.A. Voth, P. Salvador, J.J. Dannenberg, V.G. Zakrzewski, S. Dapprich, A.D. Daniels, M.C. Strain, O. Farkas, D.K. Malick, A.D. Rabuck, K. Raghavachari, J.B. Foresman, J.V. Ortiz, Q. Cui, A.G. Baboul, S. Clifford, J. Cioslowski, B.B. Stefanov, G. Liu, A. Liashenko, P. Piskorz, I. Komaromi, R.L. Martin, D.J. Fox, T. Keith, M.A. Al-Laham, C.Y. Peng, A. Nanayakkara, M. Challacombe, P.M.W. Gill, B. Johnson, W. Chen, M.W. Wong, C. Gonzalez and J.A. Pople (Gaussian Inc., Pittsburgh, PA, 2003) Gaussian 03 (Revision b.01), M.J. Frisch, G.W. Trucks, H.B. Schlegel, G.E. Scuseria, M.A. Robb, J.R. Cheeseman, J.A. Montgomery Jr., T. Vreven, K.N. Kudin, J.C. Burant, J.M. Millam, S.S. Iyengar, J. Tomasi, V. Barone, B. Mennucci, M. Cossi, G. Scalmani, N. Rega, G.A. Petersson, H. Nakatsuji, M. Hada, M. Ehara, K. Toyota, R. Fukuda, J. Hasegawa, M. Ishida, T. Nakajima, Y. Honda, O. Kitao, H. Nakai, M. Klene, X. Li, J.E. Knox, H.P. Hratchian, J.B. Cross, C. Adamo, J. Jaramillo, R. Gomperts, R.E. Stratmann, O. Yazyev, A.J. Austin, R. Cammi, C. Pomelli, J.W. Ochterski, P.Y. Ayala, K. Morokuma, G.A. Voth, P. Salvador, J.J. Dannenberg, V.G. Zakrzewski, S. Dapprich, A.D. Daniels, M.C. Strain, O. Farkas, D.K. Malick, A.D. Rabuck, K. Raghavachari, J.B. Foresman, J.V. Ortiz, Q. Cui, A.G. Baboul, S. Clifford, J. Cioslowski, B.B. Stefanov, G. Liu, A. Liashenko, P. Piskorz, I. Komaromi, R.L. Martin, D.J. Fox, T. Keith, M.A. Al-Laham, C.Y. Peng, A. Nanayakkara, M. Challacombe, P.M.W. Gill, B. Johnson, W. Chen, M.W. Wong, C. Gonzalez and J.A. Pople (Gaussian Inc., Pittsburgh, PA, 2003)
44.
Zurück zum Zitat Orlando R., Dovesi R., Roetti C.J. (1990) Phys. Condens. Matter. 2: 7769CrossRef Orlando R., Dovesi R., Roetti C.J. (1990) Phys. Condens. Matter. 2: 7769CrossRef
46.
Zurück zum Zitat Kawahara S., Tsuzuki S., Uchimaru T. (2003) Chem. Phys. 119(19): 10081CrossRef Kawahara S., Tsuzuki S., Uchimaru T. (2003) Chem. Phys. 119(19): 10081CrossRef
Metadaten
Titel
Friction coefficient for hexagonal boron nitride surfaces from ab initio calculations
verfasst von
Jussi O. Koskilinna
Mikko Linnolahti
Tapani A. Pakkanen
Publikationsdatum
01.10.2006
Erschienen in
Tribology Letters / Ausgabe 1/2006
Print ISSN: 1023-8883
Elektronische ISSN: 1573-2711
DOI
https://doi.org/10.1007/s11249-006-9120-x

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