α-Al2O3纳米粒子抛光浆料稳定性及其对蓝宝石抛光性能的影响

摘要：

目的 制备分散稳定性良好的 α-Al2O3纳米粒子抛光浆料,提高对蓝宝石的化学机械抛光性能.方法 将α-Al2O3分散在硅溶胶、氧化铈溶胶、水等不同分散介质中,于不同pH值、不同硅溶胶浓度及硅溶胶粒径等条件下制备出α-Al2O3纳米粒子的抛光浆料,考察抛光浆料的稳定性及抛光浆料对蓝宝石化学机械抛光性能的影响.采用Zeta电位仪测量抛光浆料中α-Al2O3的电势,进而对其分散稳定性进行分析.采用原子力显微镜(AFM)和分析天平分别对蓝宝石表面粗糙度(Ra)和材料去除速率(MRR)进行评价.结果 分散介质为硅溶胶时,抛光浆料的稳定性及对蓝宝石的抛光性能较好.当抛光浆料pH值为10时,其分散稳定性较好,且化学腐蚀与机械研磨达到动态平衡,抛光浆料对蓝宝石的抛光性能较好.随着α-Al2O3浓度的增大,浆料的抛光性能呈现先增加后降低的趋势,当α-Al2O3的质量分数为10.0％时,抛光浆料对蓝宝石的抛光性能较好.当硅溶胶的质量分数为0.02％时,抛光浆料的分散稳定性及对蓝宝石的抛光性能较好.随着硅溶胶粒径的增加,抛光浆料的稳定性及对蓝宝石的抛光性能逐渐变差,所以选择最小粒径5 nm的硅溶胶作分散介质.即在10.0％的α-Al2O3、0.02％粒径为5 nm的硅溶胶、pH值为10等条件下的抛光浆料稳定性较好,该浆料对蓝宝石抛光的材料去除速率为15.16 nm/min,抛光后的表面粗糙度为0.272 nm,满足蓝宝石后续外延工艺要求.结论 适宜浓度的硅溶胶能明显改善 α-Al2O3抛光浆料的分散稳定性,分散效果明显优于水或氧化铈溶胶作分散介质,且对蓝宝石的抛光性能得到显著提高.

关键词：α-Al2O3、抛光浆料、分散稳定性、化学机械抛光、蓝宝石

所属期刊栏目：49

分类号：TB332(工程材料学)

资助基金：合肥工业大学科研项目W2016JSZX0292

在线出版日期：2020-05-11（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共8页

页码：331-338