Oblique graphs, 2005. - Online-Ressource (PDF-Datei: 69 S., 470 KB) : Ilmenau, Techn. Univ., Diss., 2005
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Gegenstand der Arbeit ist die Untersuchung asymmetrischer Strukturen in Graphen. Dabei wird insbesondere betrachtet, inwieweit solche Strukturen in Graphen beliebiger Größe auftreten können. Nach einem Satz von Wright sind fast alle Graphen asymmetrisch. Auf der anderen Seite zeigen viele Resultate der Ramsey-Theorie, dass bei wachsenden Strukturen gewisse Regularitäten oder Ähnlichkeiten oft unvermeidlich sind. Der Begriff der Asymmetrie wird dahingehend erweitert, dass auch lokale Ähnlichkeiten ausgeschlossen werden. Graphen mit dieser hochgradigen Asymmetrieeigenschaft werden schräge Graphen (oblique graphs) genannt. Im ersten Teil der Arbeit werden asymmetrische Strukturen in Polyedergraphen untersucht. Für diese Graphenklasse sind Symmetrieeigenschaften in der Vergangenheit bereits oft untersucht worden. In dieser Arbeit werden verschiedene Typdefinitionen für die Flächen und Kanten eines Polyedergraphen vorgestellt. Ein Polyedergraph ist schräg bezüglich einer solchen Definition, wenn keine zwei Flächen beziehungsweise Kanten den gleichen Typ haben. Die Hauptresultate dieses Teils der Arbeit sind Sätze, die die Endlichkeit der Menge solcher schräger Graphen zeigen. Darüber hinaus kann in manchen Fällen gezeigt werden, dass jeder hinreichend große Polyedergraph mehr als z Kanten oder Flächen eines gemeinsamen Typs enthalten muss, wobei z eine beliebige natürliche Zahl ist. Im weiteren Verlauf werden die Endlichkeitsresultate über schräge Polyedergraphen auf Landkarten auf Flächen höheren Geschlechts übertragen. Im zweiten Teil der Arbeit werden schließlich asymmetrische Strukturen in allgemeinen Graphen untersucht. Ein schlichter Graph wird eckenschräg genannt, wenn sich je zwei Ecken in der Gradfolge ihrer Nachbarecken unterscheiden. Es wird gezeigt, dass es selbst unter verschiedenen zusätzlichen einschränkenden Bedingungen unendlich viele solche Graphen gibt. Im letzten Abschnitt der Arbeit werden schließlich Zufallsgraphen betrachtet. Es wird gezeigt, dass mit wachsender Eckenzahl die Wahrscheinlichkeit eines Zufallsgraphen, eckenschräg zu sein, gegen 1 konvergiert. Das heißt, fast jeder Graph ist eckenschräg, falls sich die Wahrscheinlichkeit dafür, dass eine bestimmte Kante im Zufallsgraphen auftritt, innerhalb gewisser, vorgegebener Grenzen bewegt.
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A hexagonal collision model for the numerical solution of the Boltzmann equation, 2005. - Online-Ressource (PDF-Datei: 146 S., 1104 KB) : Ilmenau, Techn. Univ., Diss. 2005
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In kompakter Form werden die Hauptergebnisse der diskreten Boltzmann-Gleichung basierend auf hexagonalen Elementen vorgestellt. Zwecks Lösung dieses Problems mittels des hexagonalen diskreten Geschwindigkeitsmodells, werden im Rˆ2 automatisch beliebig große Sechseckgitter generiert. Zur Identifikation jeder Sechseckstruktur wird gezeigt, dass der Mittelpunkt eines beliebigen regulären Hexagons entweder in die Mitte eines Basishexagons fällt oder ein Gitterknoten ist. Wir beweisen, dass bei Zugrundelegung des binären Stoßgesetzes der globale Stoßoperator in einem beschränkten Sechseckgitter in Rˆ2 nur eine künstliche Invariante besitzt, die auch aufgezeigt wird. Wir formulieren ein N-Schicht-Modell zum Aufstellen von generellen Formeln für alle möglichen regulären Hexagons auf dem Gitter G_N dieser Schicht und beweisen damit ihre Existenz. Dazu bestimmen wir den numerischen Aufwand (flops) zur Auswertung des Boltzmann-Stoßoperators im N-Schicht-Modell. Weiterhin entwickeln wir die kinetische Theorie der diskreten Boltzmann-Gleichung für eine hexagonale Diskretisierung in Rˆ3. Das hexagonale Stoßmodell in Rˆ3 wird vorgestellt und das lokale Stoßmodell dazu ist ein 12-Geschwindigkeitsmodell entsprechend den 12 Ecken eines kubischen Oktahedron ('hexagonaler Kubus' bzw. 'h-Kubus'). Die Berücksichtigung nur des binären Stoßgesetzes in dem lokalen Stoßmodell führt hier auf drei künstliche Invarianten. Aber bei Einbeziehung des Drei-Teilchen-Stoßgesetzes wird das Auftreten dieser künstlichen Invarianten vermieden. Wir beweisen, dass das 3D-hexagonale Modell die grundlegenden Eigenschaften der klassischen kinetischen Theorie erfüllt. Schließlich zeigen wir noch, dass dieses 3D-Modell der genannten Theorie auch mit dem 2-Teilchen-Stoßgesetz ab dem 216-Geschwindigkeitsmodell genügt. Wir präsentieren die Konstruktionen der Gleichgewichtsverteilung für das allgemeine 2D N-Schicht-Modell und für das 3D-Modell, wobei die Gleichgewichtsverteilung sich auf die Parameter von Masse, Momenten und kinetischen Energie beziehen. Wir geben dazu numerische Ergebnisse für das 2D als auch 3D hexagonale Modell an.
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A coarse solution of generalized semi-infinite optimization problems via robust analysis of marginal functions and global optimization, 2004. - Online-Ressource (PDF-Datei: 182 S., 6978 KB) : Ilmenau, Techn. Univ., Diss., 2004
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Die Arbeit beschäftigt sich überwiegend mit theoretischen Untersuchungen zur Bestimmung grober Startlösungen für verallgemeinerte semi-infinite Optimierungsaufgaben (GSIP) mit Methoden der globalen Optimierung. GSIP Probleme besitzen im Gegensatz zu den gewöhnlichen semi-infiniten Optimierungsaufgaben (SIP) die Eigenschaft, dass die Indexmenge, die die Restriktionen beschreibt, natürlich überabzählbar ist, wie bei (SIP) aber darüber hinaus von den Problemvariablen abhängig ist, d.h. die Indexmenge ist eine Punkt-Menge Abbildung. Solche Probleme sind von sehr komplexer Struktur, gleichzeitig gibt es große Klassen von naturwissenschaftlich-technischen, ökonomischen Problemen, die in (GSIP) modelliert werden können. Im allgemeinem ist die zulässige Menge von einem (GSIP) weder abgeschlossen noch zusammenhängend. Die Abgeschlossenheit von der zulässigen Menge ist gesichert durch die Unterhalbstetigkeit der Index-Abbildung. Viele Autoren machen diese Voraussetzung, um numerische Verfahren für (GSIP) herzuleiten. Diese Arbeit versucht erstmals, ohne Unterhalbstetigkeit der Index-Abbildung auszukommen. Unter diese schwächeren Voraussetzungen kann die zulässige Menge nicht abgeschlossen sein und (GSIP) kann auch keine Lösung besitzen. Trotzdem kann man eine verallgemeinerte Minimalstelle oder eine Minimalfolge für (GSIP) bestimmen. Für diese Zwecke werden zwei numerische Zugänge vorgeschlagen. Im ersten Zugang wird der zulässige Bereich des (GSIP) durch eine (gewöhnliche) parametrische semi-infinite Approximationsaufgabe beschrieben. Die Marginalfunktion der parametrischen Aufgabe ist eine exakte Straffunktion des zulässigen Bereiches des (GSIP). Im zweiten Zugang werden zwei Straffunktionen vorgestellt. Eine verwendet die semi-infinite Restriktion direkt als einen "Max"-Straffterm und die zweite entsteht durch das "lower level Problem" des (GSIP). In beiden Zugänge müssen wir uns mit unstetigen Optimierungsaufgaben beschäftigen. Es wird gezeigt, dass die entstehende Straffunktionen oberrobust (i.A. nicht stetig) sind und damit auch hier stochastische globale Optimierungsmethoden prinzipiell anwendbar sind. Der Hauptbeitrag dieser Arbeit ist die Untersuchung von Robustheiteigenschaften von Marginalfunktionen und Punkt-Menkg-Abbildung mit bestimmte Strukturen. Dieser kann auch als eine Erweiterung der Theorie der Robusten Analysis von Chew & Zheng betrachtet werden. Gleichzeitig wird gezeigt, dass die für halbstetigen Abbildungen und Funktionen bekannten Aussagen bis auf wenige Ausnahmen in Bezug auf das Robustheitskonzept übertragen werden können.
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Das graphentheoretische Dominanzproblem als stetiges Optimierungsproblem, 2004. - Online-Ressource (PDF-Datei: 79 S., 395 KB) : Ilmenau, Techn. Univ., Diss., 2004
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Unter dem Dominanzproblem verstehen wir die Bestimmung der Dominanzzahl eines Graphen. Das zugehörige Entscheidungsproblem ist NP-vollständig. Somit ist man sowohl an guten oberen Schranken für die Dominanzzahl als auch an (möglichst effizienten) Algorithmen interessiert, die eine dominierende Menge liefern, deren Kardinalität diese Schranke nicht übersteigt.- In dieser Arbeit gelingt es, mit Mitteln der wahrscheinlichkeitstheoretischen Methode stetige Optimierungsprobleme für die Dominanzzahl, die Vektordominanzzahl, die totale Dominanzzahl bzw. die totale Vektordominanzzahl sowie die Überdeckungszahl (und damit auch für die Unabhängigkeitszahl) aufzustellen. Davon ausgehend werden Methoden zur Gewinnung oberer Schranken für die Dominanzzahlen der untersuchten Konzepte angegeben. Es werden Algorithmen vorgestellt, die für eine vorgegebene Schranke eine Knotenmenge berechnen, deren Kardinalität diese Schranke nicht übersteigt und die im entsprechenden Sinn dominierend ist. Die Algorithmen erweisen sich als polynomial für die Dominanz und die totale Dominanz, im Falle beschränkter Maximalvalenz auch für die Vektordominanz und die totale Vektordominanz. - Eine geeignete Einschränkung des zulässigen Bereiches liefert für paare Graphen explizit berechenbare Schranken in Abhängigkeit von den Minimalvalenzen in den Partitionsklassen. Diese Schranken sind gegenüber den aus der Literatur bekannten Schranken verbessert. Die Betrachtung verallgemeinerter Bipartitionen für nicht notwendig paare Graphen ermöglicht ebenfalls die Berechnung verbesserter Schranken und zudem die Berücksichtigung weiterer Graphenparameter bei der Schrankenberechnung.
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Erzeugung, Charakterisierung und Strukturierung von Fluorocarbon-Plasmapolymeren für den Einsatz in der Mikrosystemtechnik, 2004. - Online-Ressource (PDF-Datei: 133 S., 1681 KB) : Ilmenau, Techn. Univ., Diss., 2004
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Neue Anwendungsgebiete für die Mikrosystemtechnik werden insbesondere durch neuartige Dünnschichttechnologien erschlossen. Von besonderem technischem Interesse ist die Fluorocarbon-Plasmapolymerisation, da deren Polymere günstige und ganz spezifische Eigenschaften für neue Applikationen in der Mikrosystemtechnik besitzen. Ziel dieser Arbeit ist es, unter Nutzung der Plasmapolymerisation Fluorocarbon-Schichten (FC-Schichten) auf bzw. in Siliziummikrokomponenten zu erzeugen und die Eigenschaften der Beschichtungen (elektrische, chemische, Oberflächen-, Adhäsionseigenschaften etc.) zu untersuchen. Ein weiteres Ziel ist, neue Strukturierungsverfahren zu entwickeln, die den Einsatz selektiv aufgebrachter FC Beschichtungen in verschiedenen mikrotechnischen Anwendungen gewährleisten können. FC-Schichten wurden in einem Parallelplattenreaktor unter Verwendung von CHF3 als Prozessgas hergestellt. Um die Prozesseinflussgrößen auf die Abscheideparameter und auf die Filmeigenschaften zu erfassen, wurde die Plasmaabscheidung in Abhängigkeit von den wesentlichen Prozessparametern (Gaszusammensetzung, -druck, -flussrate, Plasmaleistung) untersucht. Die erzeugten FC-Schichten zeichnen sich durch eine niedrige Oberflächenenergie (Kontaktwinkel mit Wasser über 104&ayn;), niedrige Dielektrizitätskonstante (ca. 2,09) und hohe Durchschlagspannung (1,35x108 V/m) aus. Weitere Eigenschaften der FC Schichten wie die chemische Stabilität in verschiedenen Medien, die chemische Zusammensetzung und die Adhäsion zum Si wurden tiefgründig untersucht und analysiert. Der wichtigste Teil der Arbeit bestand in der Untersuchung verschiedenartiger Strukturübertragungsverfahren für die FC-Schichten wie die konventionelle Strukturierung durch Photoresistmasken, die Strukturierung durch Metallmasken und die Lift-off-Technik. Es wurden neue Technologien zur Herstellung selektiver FC Schichten in tiefen nass- bzw. trockengeätzten Si-Strukturen entwickelt. Es war möglich, FC Beschichtungen nur in den strukturierten Bereichen (flächig selektiv) zu erzeugen, wobei die restlichen Flächen unbeschichtet blieben. Aufgrund der gesammelten Erfahrung in dieser Arbeit sind einige Beispiele für mögliche Anwendungen der FC-Schichten in der Mikrosystemtechnik (wie strukturierbare- und Maskierungsschichten, hydrophobe Schichten und Schichten mit niedriger Reibung, Passivierungs- und Schutzschichten) dargestellt.
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Numerische Approximation quasiperiodischer invarianter Tori unter Anwendung erweiterter Systeme, 2004. - Online-Ressource (PDF-Datei: 138 S., 6523 KB) : Ilmenau, Techn. Univ., Diss., 2004
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In der vorliegenden Arbeit wird ein Algorithmus zur Approximation quasiperiodischer invarianter Tori entwickelt. Er basiert auf einer Invarianzgleichung für Tori die von einer quasiperiodischen Lösung dicht ausgefüllt werden. Für die Herleitung dieser Gleichung ist keine Transformation des Systems in (lokale) Toruskoordinaten nötig, was die Konstruktion von Diskretisierungsverfahren erheblich vereinfacht und den vorgestellten Zugang von Früheren unterscheidet. - In Analogie zu periodischen Lösungen autonomer Systeme besitzt auch eine Lösung dieser Gleichung für jede unbekannte Basisfrequenz jeweils eine freie Phase, die durch Erweiterung der Gleichung um Phasenbedingungen fixiert werden können. Die hier konstruierten Phasenbedingungen sind dabei Verallgemeinerungen der für periodische Orbits bekannten Integralbedingung. Für die erweiterte Invarianzgleichung wird die Durchführbarkeit des Newton-Verfahrens für Funktionen gezeigt. - Konkrete Algorithmen werden durch Diskretisierung der Invarianzgleichung mittels Finiten-Differenzen- und, für Vergleichsrechnungen, Fourier-Galerkin-Verfahren konstruiert. Diese sind unabhängig vom Stabilitätstyp des Torus. Die Konvergenz der Finiten-Differenzen-Methode wird unter den Einschränkungen nachgewiesen, daß das System partitioniert vorliegt und der Torus asymptotisch stabil bzw. nach Zeitumkehr asymptotisch stabil ist. Der Nachweis der Stabilität des um Phasenbedingungen erweiterten diskretisierten Systems ist noch offen. Im Softwarepaket torcont, wurde eine Pseudo-Bogenlängen-Parameterfortsetzung auf der Grundlage der beschriebenen Verfahren (als Korrektor) implementiert und an zahlreichen Beispielen erfolgreich getestet, von denen eine Auswahl in der vorliegenden Arbeit diskutiert wird.
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Chemisch unterstütztes Ionenstrahlätzen von Galliumarsenid : Prozessaufklärung und Anwendungen
1. Aufl.. - Berlin : VWF, Verl. für Wiss. und Forschung, 2004. - II, 122 S.. - (Akademische Abhandlungen zur Physik) Zugl.: Ilmenau : Techn. Univ., Diss., 2004
ISBN 3897004097
Das chemisch unterstützte Ionenstrahlätzen (CAIBE) mit Cl2/Ar+ eignet sich neben Plasmatechniken besonders gut für die Strukturierung von GaAs-Oberflächen. Die wesentlichen Merkmale sind eine hohe Abtragsgeschwindigkeit, die Erzeugung senkrechter Ätzprofile, eine geringe Schädigung der oberflächennahen Bereiche oder glatte Bearbeitungsflächen. Der CAIBE-Prozess ermöglicht zudem die Untersuchung der ablaufenden Ätzmechanismen, da im Gegensatz zu den Plasmatechniken die Prozessparameter wie Ionenenergie, Ionenstromdichte, Ioneneinfallswinkel, Chlordruck oder Probentemperatur unabhängig voneinander variiert werden können. - Neben einem physikalischen und einem chemischen Abtragsanteil wird der CAIBE-Prozess durch starke Synergieeffekte zwischen beiden Anteilen bestimmt. Diese Synergien bewirken den Abtrag von Chloriden sowohl durch Stoßübertragungsprozesse der einfallenden Ionen als auch thermisch induziert durch die Erwärmung der Probenoberfläche und durch eine Erhöhung der Oberflächenreaktivität. - Die Prozessaufklärung erfolgte durch die Anwendung eines neuen Modellansatzes, der die wesentlichen Merkmale des CAIBE-Prozesses vereinigt. Die Modellparameter, deren Verläufe die Daten in der Literatur widerspiegeln, wurden dabei nur aus den experimentell ermittelten Messwerten der Ätzrate bestimmt. Einen wichtigen Modellparameter stellte der Chlorgehalt des Abgases dar. Dieser berücksichtigt den Anteil des in der Gesamtheit der abgetragenen Reaktionsprodukte enthaltenen Chlors. Mit steigendem physikalischen Anteil sinkt der Chlorgehalt bei konstantem Chlorangebot, da neben dem Abtrag niederer Chloride zunehmend auch reines Substratmaterial zerstäubt wird. Der Modellansatz ermöglichte im Gegensatz zu herkömmlichen Modellen auch die Berechnung des zeitabhängigen Verhaltens des CAIBE-Prozesses. Die Verifizierung dieser Modellergebnisse erfolgte mit einem gepulsten Ionenstrahl und wurde durch die experimentellen Messwerte bestätigt. Eine Erhöhung der Abtragstiefe bei konstanter Ionenfluenz ist dabei auf die ablaufenden Prozesse während der Pausenzeit zurückzuführen, in der keine Ionenextraktion stattfindet. - Die Anwendung der Modellierung ermöglichte eine Optimierung der Prozessparameter. Dadurch wurden u.a. senkrechte Stufenkanten im Ätzprofil erzeugt. Diese Strukturen können beispielsweise als Beugungsgitter, als Bragg-Spiegel oder als Resonatorendflächen in oberflächenemittierenden Halbleiterlasern Einsatz finden. - Die Schädigung oberflächennaher Bereiche wurde nach Anwendung der Ionenstrahl-Schrägschlifftechnik auf Mehrlagen-Quantentrog-Strukturen mittels Photolumineszenzspektroskopie untersucht. Der CAIBE-Prozess verursachte infolge der erhöhten Abtragswirkung gegenüber dem reinen physikalischen Abtragsprozess eine geringere Schädigungstiefe. Wegen des Impulsübertrages der Ionen lässt sich die Schädigung jedoch nicht vollständig vermeiden.
Über Kreise durch vorgeschriebene Elemente eines Graphen, 2004. - 1,96 MB, Text : Ilmenau, Techn. Univ., Diss., 2004
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Ein linear forest ist ein kreisloser Graph mit einer Maximalvalenz von höchstens zwei. Damit besteht ein linear forest lediglich aus (isolierten) Knotenpunkten und/oder Wegen.Inhalt der vorliegenden Arbeit sind hinreichende Zusammenhangs- und Toughnessvoraussetzungen für die Existenz eines Kreises durch einen vorgeschriebenen linear forest eines Graphen. Es werden die Fälle betrachtet, daß der vorgeschriebene linear forest aus allen Knotenpunkten des Graphen (Hamiltonkreise, speziell in sep-chordalen planaren Graphen), aus einigen Knotenpunkten des Graphen bzw. aus einigen Knotenpunkten und einigen Kanten des Graphen besteht. Darauf aufbauend wird die Fragestellung nach der Existenz eines Kreises durch einige vorgeschriebene Knotenpunkte und einige vorgeschriebene Kanten mit einer zusätzlich vorgeschriebenen Durchlaufungsreihenfolge (speziell in chordalen Graphen) untersucht. -
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Homoclinic bifurcations in reversible systems, 2003. - Online-Ressource (PDF-Datei: 138 S., 964 KB) : Ilmenau, Techn. Univ., Diss., 2003
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Die vorliegende Arbeit untersucht Bifurkationen homokliner Lösungen in gewöhnlichen Differentialgleichungen. Homokline Lösungen sind in positiver und negativer Zeit asymptotisch zu einer Gleichgewichtslage, d.h. zu einer konstanten Lösung der Differentialgleichung. Die Arbeit betrachtet solche homokline Bifurkationen, die von einer Veränderung des Typs dieser assoziierten Gleichgewichtslage herrühren. Verschiedene Szenarien werden in der Klasse der reversiblen Differentialgleichungen analysiert. - Der Hauptteil der Arbeit beschäftigt sich mit Homoklinen an Gleichgewichtslagen, welche selbst in einer lokalen Bifurkation verzweigen. Dabei verändert sich der Typ der Gleichgewichtslage vom reellen Sattel (mit führenden reellen Eigenwerten) zum Sattel-Zentrum (mit einem Paar rein imaginärer Eigenwerte). Das Miteinander lokaler und globaler Bifurkationseffekte erfordert eine neuartige Behandlung: Durch eine Kombination analytischer und geometrischer Techniken wird eine Beschreibung verzweigender Homoklinen gewonnen. Dabei werden sowohl rein reversible Systeme als auch Systeme mit zusätzlicher Symmetrie und Hamilton-Struktur betrachtet. - Im zweiten Teil der Arbeit werden homokline Bifurkationsphänomene untersucht, die von einer Typveränderung der Gleichgewichtslage von rellem Sattel zu komplexem Sattel- Fokus (mit komplexen führenden Eigenwerten) herrühren. Dabei wird die Existenz von zwei Ausgangshomoklinen in sogenannter Blasebalg-Konfiguration (homoclinic bellows configuration) vorausgesetzt. Unter Verwendung einer auf Lin zurückgehenden analytischen Methode werden Bifurkationsresultate für verzweigende N-Homoklinen erzielt. - Die allgemeinen Bifurkationsresultate werden auf physikalische Probleme der nichtlinearen Optik und Wasserwellentheorie, sowie auf zwei mathematische Modellgleichungen angewendet und in numerischen Untersuchungen bestätigt.
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Nanotribologische Untersuchungen von ultradünnen Wasserfilmen auf hydrophoben und hydrophilen Siliziumoberflächen, 2003. - Online-Ressource (PDF-Datei: 110 S., 2742 KB) : Ilmenau, Techn. Univ., Diss., 2003
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Wasser hat einen großen Einfluss auf die Reibung bewegter Teile in der Mikro- und Nanotechnologie. Die Abhängigkeit der Reibung von der Wasserumgebung und der Oberflächenchemie kann mit dem Rasterkraftmikroskop an Einzelpunktkontakten untersucht werden. In Modellexperimenten wurden nanotribologische Eigenschaften -Reibung, Adhäsion und Langzeitstabilität- in Abhängigkeit vom Wasserpartialdruck untersucht. Die Messungen erfolgten an hydrophobem, wasserstoff-terminiertem Silizium sowie an hydrophilem und hydrophobem Siliziumoxid. Als Sonde wurde eine oxidierte Siliziumspitze verwendet. Die Reibungskraft wurde als Funktion der Normalkraft und der Gleitgeschwindigkeit charakterisiert. Der Wasserpartialdruck wurde durch Abpumpen der Vakuumkammer von Luftdruck bis 1E-8 mbar verringert und durch Einlass von Wasserdampf in die Vakuumkammer von 1E-10 bis 1E-5 mbar erhöht. Die Wasserschichtdicke wurde separat mit der dynamischen Kraftspektroskopie als Funktion des Abstandes bestimmt. Diese Methode basiert auf der Analyse der Amplitude und des Normalkraft-Anteils bei der Annäherung eines vertikal schwingenden Cantilevers an die Probe. Die Reibung von hydrophobem Silizium und hydrophobem Siliziumoxid ist unabhängig vom Wasserpartialdruck. Auf den Oberflächen ist kein Wasser vorhanden. Beide Oberflächen wandeln sich bei tribologischer Beanspruchung in einer wasserhaltigen Umgebung in hydrophiles Siliziumoxid um. Damit ist eine Veränderung der Reibung verbunden. Hydrophiles Siliziumoxid zeigte eine starke Abhängigkeit der Reibung und der Adhäsion vom Wasserpartialdruck. Während der Verringerung des Wasserpartialdruckes beginnend bei Luftdruck reduzieren sich Wasserschichtdicke (von 2,6 über 0,7 nm bis zu keinem messbaren Wasser), Reibung (von 500 über 200 bis zu 20 nN, angegeben für eine Normalkraft von 60 nN) und Oberflächenenergie (von 556 über 434 bis 21 mJ/mø) stufenweise über 3 Bereiche. Die Geschwindigkeitscharakteristik ändert sich ebenfalls über 3 Bereiche. Die Erhöhung des Wasserpartialdruckes ist bis 1E-8 mbar mit der Verringerung von Reibung (von 15 auf 14 nN) und Oberflächenenergie (von 68 auf 20 mJ/mø) verbunden. Für Drücke höher 1E-8 mbar steigen Reibung (von 14 auf 16 nN) und Oberflächenenergie (von 20 auf 154 mJ/mø) mit dem Wasserpartialdruck an. Diese Eigenschaften lassen sich mit den verschiedenen Zuständen der Wasseradsorption auf Siliziumoxid korrelieren. Die Minimalwerte für Reibung und Adhäsion stimmen bei Erhöhung und Verringerung des Wasserpartialdruckes überein. Die unterschiedlichen Zeitskalen für die Adsorption und Desorption von Wasser bewirken eine Hysterese für Adhäsion und Reibung bei Änderung des Wasserpartialdruckes.
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