易解理氧化镓晶片的半固结研磨工艺

目的 为了探究在半固结研磨工艺下的工艺参数对单晶氧化镓(100)晶面材料去除率和表面形貌的影响。方法 通过单因素试验研究研磨垫上磨料的粒度、研磨压力和研磨盘转速等工艺参数对氧化镓晶片材料去除率和表面粗糙度的影响规律,并采用正交试验对工艺参数进行优化。结果 实验结果表明,随着研磨垫上磨料粒度的增大,材料的去除率也逐渐增大,表面粗糙度也逐渐增大;随着研磨压力的增大,材料去除率逐渐增大,表面粗糙度增大的趋势逐渐减缓;随着研磨盘转速的增大,材料去除率逐渐增大,表面粗糙度变化不大。最后通过正交试验优化了工艺参数,得到优化后的最佳工艺组合,研磨垫上磨料的粒度为3μm,研磨压力为2940 Pa,研磨盘转速为60 r/min,研磨后氧化镓表面粗糙度为26 nm,材料去除率为3.786 nm/min。结论 半固结研磨工艺可以抑制解理现象,并且通过选择合适的半固结研磨工艺参数能够稳定有效地降低表面粗糙度,获得较好的氧化镓表面,并为后续的精密抛光工艺提供了技术依据。     

紫外光催化辅助Ga面GaN化学机械抛光试验研究

目的 探究在紫外光催化辅助抛光过程中,相关因素对氮化镓晶片Ga面去除率(MRR)及表面粗糙度(Ra)的影响规律,提高单晶氮化镓高效率低损伤的超光滑表面质量。方法 通过结合紫外光与化学机械进行抛光,采用单因素试验方案,对GaN晶片的Ga面进行紫外光催化辅助化学机械抛光试验,比较在无光照、光照抛光盘、光照抛光液3种抛光方式和不同TiO₂浓度、pH值、H₂O₂含量、抛光压力、抛光盘转速和抛光液流条件下的抛光效果。最后通过正交试验进行抛光工艺参数优化,通过测量不同条件下紫外光催化辅助化学机械抛光过程中的MRR值和Ra值,探究GaN晶片Ga面抛光效果。结果在紫外光催化辅助抛光条件下,通过对单因素试验和正交试验的抛光参数进行分析和优化,GaN晶片材料去除率可以达到698.864nm/h,通过白光干涉仪观测可以获得表面粗糙度Ra值为0.430nm的亚纳米级超光滑GaN晶体表面。结论 基于紫外光催化辅助GaN晶片Ga面化学机械抛光试验,紫外光辅助化学机械的复合抛光方式能够促进GaN表面生成物Ga₂O₃     

易解理氧化镓晶体微尺度力学行为试验研究

为了探寻单晶氧化镓晶体超精密加工的易切削方向以及临界切削深度,将单晶氧化镓晶体(100)晶面和(010)晶面等角度划分成24等份,对每个方向上用Berkovich金刚石压头进行纳米压痕试验、用Cube金刚石压头进行纳米压痕和划痕试验。试验结果表明,在(100)晶面120°方向上脆塑转变临界切深最大,为623 nm左右,此时脆塑转变临界载荷为29.4 mN;在(010)晶面105°方向上脆塑转变临界切深最大,为686 nm左右,此时脆塑转变临界载荷为20.0 mN。氧化镓晶体存在强烈的各向异性,其中(010)面各向异性较为强烈。对比硬度、弹性模量、断裂韧度和相对脆塑转变临界切深随方向的变化趋势,结合各方向的划痕试验结果可以看出,氧化镓晶体(010)面为易加工晶面,105°方向为易加工方向。