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

• 作者: 于少明 张启凯 张曼 所世兴 邹兰梅
• 来源期刊: 表面技术
• 学科: 工学
• 关键词: α-Al2O3 抛光浆料 分散稳定性 化学机械抛光 蓝宝石
• 年，卷（期）: 2020,（2）
• 所属期刊栏目: 表面质量控制及检测
• 页码范围: 331-338
• 页数: 8页
• 分类号: TB332
• 字数: 2260字
• 语种: 中文
• DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2020.02.042

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.

作者信息

序号	姓名	单位	发文数	被引次数	H指数	G指数
1	于少明	合肥工业大学化学与化工学院	100	973	20.0	26.0
2	所世兴		2	0	0.0	0.0
3	张曼	合肥工业大学化学与化工学院	4	6	1.0	2.0
4	张启凯	合肥工业大学化学与化工学院	2	0	0.0	0.0
5	邹兰梅	合肥工业大学化学与化工学院	2	0	0.0	0.0