钕离子掺杂钇铝石榴石(Nd3+:Y3Al5O12)透明陶瓷研究进展

回顾了新一代激光工作物质Nd3 :Y3Al5O12透明陶瓷的发展历史,并与激光晶体进行了比较介绍了其技术优势,同时简述了Nd3 :Y3Al5O12透明陶瓷的2种常用工艺。     

超声喷雾共沉淀法制备纳米铕掺杂钇铝石榴石荧光粉

以NH4HCO3与NH3·H2O的混合溶液为沉淀剂,用超声喷雾共沉淀法获得Eu:YAG粉末先驱体,经一定温度煅烧后得到纳米铕掺杂钇铝石榴石(Eu:YAG)荧光粉。用荧光光谱仪、X射线衍射仪、扫描电子显微镜对粉体的结构、物相组成、颗粒形貌进行了研究。详细地研究了不同铕掺杂浓度粉体的发射光谱和激发光谱特性。结果表明:采用超声喷雾技术能获得大小为50～70nm、颗粒度均匀的Eu:YAG纳米颗粒,与溶胶-凝胶等方法制备的颗粒大小与均匀性相比,显示出一定的优势。同时研究还表明,烧结温度对Eu:YAG荧光粉的析晶有重要影响,随着烧结温度的升高,衍射峰逐渐变窄,衍射强度增大,有利于促进YAG相的生成。因此利用超声喷雾共沉淀法制备红色Eu:YAG荧光粉体是一种有效的途径。     

硒化锌晶体精细雾化抛光液及去除机理研究

目的配制适合硒化锌雾化施液化学机械抛光的最优抛光液。方法选取氧化铝磨粒、pH调节剂四甲基氢氧化铵、氧化剂过氧化氢、表面活性剂聚乙烯吡咯烷酮为主要活性成分,以材料去除速率和表面粗糙度为评价指标,通过正交试验对硒化锌晶体进行精细雾化抛光,分析材料去除机理,并与传统抛光对比。结果氧化铝质量分数为9%、pH值为11、过氧化氢含量为3.5%、聚乙烯吡咯烷酮含量为0.75%时,材料去除率较高,为923.67 nm/min,同时表面粗糙度较小,为2.13 nm。在相同工况条件下,传统抛光材料的去除率和表面粗糙度分别为965.53 nm/min和2.27 nm。结论抛光液各组分对试验结果影响最大的为氧化铝磨粒,然后依次为氧化剂、pH值、表面活性剂。精细雾化抛光效果与传统抛光相近,但抛光液用量仅为后者的1/8。     

钽晶圆CMP抛光液成分与加工工艺参数的研究与优化

目的 通过电化学实验确定化学机械抛光液成分,并以此进行化学机械抛光实验,通过响应面法确定最佳工艺参数方案.方法 通过电化学实验结果确定甘氨酸和过硫酸钠、过氧化氢2种氧化剂的最佳组合与配比,以此配制抛光液进行不同机械参数的CMP实验,选择抛光压力、抛光盘转速、抛光液流3种工艺参数,取值分别为6.5～9.5kg、30～90r/min、45～105 mL/min,利用响应面实验法确定最佳工艺参数组合方案.结果 通过电化学实验确定抛光液组分甘氨酸质量分数为0.3％、H2O2质量分数为3％,应用响应面法确定的抛光压力、抛光盘转速、抛光液流量分别为8.1kg、70r/min、79 mL/min,分析得到各工艺参数按对抛光效果的影响程度从强到弱依次为:抛光压力、抛光盘转速、抛光液流量.最终钽晶圆实验材料去除速率为29.445 nm/min,具有良好的表面质量,其表面粗糙度为0.152nm.结论 甘氨酸能够降低腐蚀速率,氧化剂能够加速钽腐蚀速率,混合电化学实验结果表明,甘氨酸也可以减缓氧化剂对钽腐蚀的促进作用,因此甘氨酸可与氧化剂配合使用来控制对钽的腐蚀.使用响应面分析法可以确定最佳工艺参数方案,所以采用响应面分析法可以降低实验成本,提高实验效率.     

化学机械抛光过程抛光液作用的研究进展

化学机械抛光(CMP)已成为公认的纳米级全局平坦化精密超精密加工技术。抛光液在CMP过程中发挥着重要作用。介绍了CMP过程中抛光液的作用的研究进展,综合归纳了抛光液中各组分的作用,为抛光液的研制和优化原则的制定提供了参考依据。     

二氧化铈抛光液化学机械抛光微晶玻璃的机理及优化

以纳米CeO₂为磨料自制抛光液,研究磨料质量分数、pH值、抛光液流量、抛光盘转速、表面活性剂种类和氟化铵质量分数等因素对微晶玻璃化学机械抛光的影响,分析总结CeO₂在微晶玻璃化学机械抛光中的作用机理,利用原子力显微镜（AFM）检测微晶玻璃抛光后的表面粗糙度。结果表明:当CeO₂质量分数为3%、抛光液流量为25mL/min、抛光盘转速为100r/min、pH=8.0、十二烷基硫酸钠质量分数为0.01%,氟化铵质量分数为0.7%时,抛光后微晶玻璃表面粗糙度（R_a）最低为0.72nm,材料去除速率达到180.91nm/min。      

铜化学机械抛光材料去除机理研究

本文根据铜CMP过程中表面材料的磨损行为,建立了铜CMP时的材料去除率构成成分模型,并通过材料去除率实验,得出了各机械、化学及其交互作用所引起的材料去除率及其作用率:当np=nw=200r/min时,有最佳材料去除率,此时单纯的机械作用率为9.2%;单纯的化学作用率为仅为2.1%,抛光垫的机械与化学交互作用率为5.08%;磨粒的机械与化学交互作用率为83.6%。通过对实验结果进行分析,可得如下结论:硅片化学机械抛光中,一定的参数下有一个最优的抛光速度;在最优的速度下,机械与化学之间交互作用达到平衡,这时可获得最高的材料去除率;硅片化学机械抛光过程是一个多变的动态过程,仅仅通过增加机械作用或化学作用不能获得理想的材料去除效果。本文的研究结果可为进一步研究硅片CMP时的材料去除机理提供理论参考依据。     

化学机械抛光304不锈钢用抛光液成分研究

由于304不锈钢的优良特性,未来其将成为柔性显示器衬底的主要材料之一。为提高304不锈钢化学机械抛光的速率和质量,研究不同氧化剂在不同质量浓度或体积浓度及不同pH值下, 对材料去除率和表面粗糙度的影响。结果表明:氧化剂Fe₂O₃、H₂O₂、FeCl₃都在pH=2时抛光效果最佳,氧化剂KMnO₄在pH=10时抛光效果达到最佳。在最佳的pH值下进行抛光,H₂O₂的体积浓度为10 mL/L时,表面粗糙度R_a最好,为4 nm;在FeCl₃质量浓度为4.0 g/L时,材料去除率最高,为209 nm/min。      

钴插塞化学机械平坦化的抛光液组分优化

目的提高Co在超大规模集成电路全局化学机械抛光过程中的去除速率及Co/Ti去除选择比,并对去除机理进行详细描述。方法研究不同浓度的磨料、多羟多胺络合剂(FA/OII)、氧化剂等化学成分及不同pH值对钴去除率的影响。利用电化学实验、表面化学元素分析(XPS)揭示钴实现高去除速率的机理,通过原子力显微镜(AFM)对钴抛光前后的表面形貌进行了观察,并采用正交实验法找到抛光液最佳组分配比。结果随磨料浓度的升高,钴去除速率增大。随pH值的升高,钴去除速率降低。随氧化剂浓度的提升,钴去除速率升高,但Co/Ti去除选择比先升后降。随螯合剂浓度的增大,钴去除速率及Co/Ti去除选择比均先升后降。正交试验找到了最佳的抛光液配比及条件(3%磨料+20 mL/L多胺螯合剂(FA/OⅡ)+5 mL/L氧化剂(H_2O_2),pH=8),实现了钴的高去除(～500 nm/min)及较好的Co/Ti去除选择比(100:1)。并且,表面的平坦化效果明显提高,原子力显微镜测试结果显示Co面粗糙度由原本的3.14 nm降低到0.637 nm。结论采用弱碱性抛光液能有效提升钴的去除速率,并保证腐蚀可控。抛光液中同时含有氧化剂和螯合剂时,通过强络合作用实现了钴的抛光速率和Co/Ti去除选择比的大幅度提升。     

硬质合金刀具材料化学机械抛光机理研究

目的研究硬质合金刀具材料化学机械抛光(CMP)机理,为改善硬质合金刀具表面质量提供理论支持。方法分析硬质合金刀具材料在酸性抛光液中的化学反应,研究硬质合金刀具材料CMP的化学反应机理。基于接触力学理论计算抛光垫与工件的实际接触面积和单个磨粒的实际切削面积,在运动学分析的基础上,建立硬质合金刀具材料CMP的材料去除率模型,通过实验验证材料去除率模型的有效性。结果在酸性抛光液中,硬质合金被氧化成Co_3O_4。当工件、抛光垫、磨粒类型、工件安装位置确定时,材料去除率与抛光载荷、磨粒浓度和抛光盘转速有关。常用硬质合金抛光条件下,抛光YG8刀具的修正系数Kcm为8.53,抛光后刀具的最低表面粗糙度能达到48nm,材料去除率为62.381nm/min,材料去除率的理论值和实验值的最大相对误差为13.25%,消除了表面缺陷,获得了较好的镜面效果。结论建立的材料去除率模型具有一定的有效性,对硬质合金刀具材料进行化学机械抛光能消除刀具的表面缺陷,改善表面质量。     

TFT-LCD玻璃基板精细雾化抛光的工艺参数优化

为了研究抛光工艺参数(抛光压力、抛光台转速、抛光液流量)对精细雾化抛光TFT-LCD玻璃基板的影响,实现对玻璃基板的高效、高质量加工,采用正交试验方法对玻璃基板进行雾化抛光,以材料去除率(MRR)和表面粗糙度(Ra)为评价指标,根据实验结果得到最优的工艺参数组合,并将传统抛光和雾化抛光进行了对比。结果表明:当压力为0.055 MPa,抛光台转速为65r/min,抛光液流量为8.3mL/min时,雾化抛光的材料去除率为219nm/min,表面粗糙度Ra为1.1nm,光学透过率≥92.6%。在相同的试验条件下,传统抛光的去除率和表面粗糙度分别为335nm/min和1.2nm,两种方法的抛光效果相近,但雾化方法抛光液用量仅为传统的1/10。     

热障涂层用YxGa3-xAl5O12陶瓷的固相合成及其机理研究

以Y2O3、Gd2O3和Al2O3为原料，利用固相合成法在1600℃下合成了具有石榴石结构的YxGd1-xAl5O12材料，其中x=1，1．5，2，3。采用XRD对合成产物的物相组成以及合成机理进行了分析表征。结果表明：合成产物的晶面间距随X值的增大而减小，在固相合成反应过程中生成了中间相Y4Al2O9和GdAlO3。     

热障涂层用YxGd3-xAl5O12陶瓷的固相合成及其机理研究

以Y2O3、Gd2O3和Al2O3为原料,利用固相合成法在1600 ℃下合成了具有石榴石结构的YxGd3-xAl5O12材料,其中x=1,1.5,2,3.采用XRD对合成产物的物相组成以及合成机理进行了分析表征.结果表明合成产物的晶面间距随x值的增大而减小,在固相合成反应过程中生成了中间相Y4Al2O9和GdAlO3.     

溶剂热法合成YAG:Ce荧光粉体的研究

采用溶剂热法,以乙二胺为溶剂,碳酸氢铵沉淀法制备的沉淀产物为前驱体,在低温下合成了YAG:Ce荧光粉体.研究了反应时间对合成产物的组成、分散性以及荧光性能的影响,结果表明:在200 ℃低温保温5 h条件下,可得到颗粒尺寸为260～280 nm的球形YAG:Ce颗粒,颗粒尺寸均匀,且分散性好;荧光性能表征显示,其发射光谱为一宽带,峰值在530 nm附近,对应于Ce~(3+)的最低5d能级到4f能级跃迁所发出的光,可与高效蓝光LED匹配制备双基色白光LED,用于新型节能光源.     

304不锈钢绿色化学机械抛光

目的 采用对环境友好的抛光工艺来改善304不锈钢表面抛光质量。方法 基于化学机械抛光（CMP）工艺,采用主要成分为氧化铝（Al₂O₃）磨料、L-苹果酸、过氧化氢（H₂O₂）、乳化剂OP-10、甘氨酸的绿色环保抛光液,设计并试验了pH值,H₂O₂、乳化剂OP-10、甘氨酸质量分数的4因素4水平CMP正交试验。采用极差法分析了4个因素对表面粗糙度和材料去除率的影响。采用电化学工作站,通过动电位极化曲线法,分析304不锈钢在不同抛光液环境下的静态腐蚀特性。通过X射线光电子能谱（XPS）,分析304不锈钢在不同抛光液环境下的表面元素和化学组分变化。结果 开发了一种不含任何强酸、强碱等危化物品的新型环保化学机械抛光液。通过绿色CMP加工,在70μm×50μm范围内将304不锈钢平均表面粗糙度从CMP前的7.972 nm降至0.543 nm。与之前报道的304不锈钢抛光相比,绿色CMP抛光后的表面粗糙度最低。通过正交试验,得到了绿色CMP加工的最优抛光液参数：pH=3...     

低压力下环保型络合剂和氧化剂对铝合金化学机械抛光的影响

在低平坦化压力下用壳寡糖(COS)环保型络合剂及H₂O₂氧化剂化学机械抛光铝合金,用原子力显微镜观测抛光后的表面质量,并用X射线光电子能谱仪分析其表面的钝化膜元素,用纳米压痕仪分析钝化膜的力学性能,研究COS及H₂O₂对铝合金CMP的作用机理。结果表明:H₂O₂质量分数为2%时,材料去除率随COS含量的增加而增大,当COS质量分数为0.32%时,材料的去除速率达861 nm/min,表面粗糙度最低为2.50 nm;COS质量分数为0.50%时,材料去除率随H₂O₂含量的增加先增大后减小,当H₂O₂质量分数为1.2%时,材料的抛光去除速率达840 nm/min,同时其表面粗糙度为3.52 nm。加入COS络合剂会在铝合金表面形成主要成分为Al-COS、Al₂O₃和Al(OH)₃的弱钝化膜。      

单晶SiC基片的化学机械抛光技术研究进展

单晶SiC因其优异的物理化学性质而成为重要的外延衬底材料,广泛应用于卫星通信、集成电路和消费电子等领域。衬底外延生长需要单晶SiC具有较低的加工表面损伤和残余应力的超光滑平坦表面,其表面质量决定了后续的外延层质量并最终影响器件的性能。化学机械抛光(CMP)是目前实现单晶SiC基片超精密加工的一种常用且有效方法。我们综述了单晶SiC基片化学机械抛光加工的研究现状,根据加工原理进行归类并分析了各种类别的优缺点及运用局限,指出了其在化学机械抛光领域的发展前景。      

弱碱性抛光液中铜化学机械抛光的电化学行为

在弱碱性介质里以铁氰化钾为钝化剂,对铜化学机械抛光技术（CMP）过程中的电化学行为进行了在线测试,考察了铜在无铁氰化钾存在下的极化行为及铁氰化钾浓度对腐蚀电位的影响,研究了在不同压力下铜抛光前后的腐蚀电位（φE）和腐蚀电流密度（JC）的变化规律,比较了抛光前及抛光过程中铜极化曲线的变化。定性地通过成膜的快慢及抛光过程中腐蚀电流密度的大小来说明抛光速率的高低,证明了以弱碱性溶液为介质,铁氰化钾为成膜剂,纳米γ-Al2O3为磨粒的CMP配方的可行性。