冰粒型固结磨料研抛单晶锗片的机理及其工艺研究

发布时间：2017-08-31 09:03

  本文关键词：冰粒型固结磨料研抛单晶锗片的机理及其工艺研究

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【摘要】：精密及超精密加工技术是适应现代高新技术需要而发展起来的先进制造技术,它综合应用了机械技术、现代电子、传感技术、光学和计算机等高新技术发展的新成果,是高科技领域中的基础技术,在国防科学技术现代化和国民经济建设中发挥着至关重要的作用。目前,应用于硬脆晶体的超精密加工方法主要是化学机械抛光,化学机械抛光是一种集机械技术、化学技术、传感技术和计算机等高新技术于一体的先进制造技术。本文创新性的提出采用冰粒型固结磨料实现超薄单晶锗片的高品质加工并分析其研抛机理并优化加工工艺,为硬脆材料精密超精密加工提供新的工具和思路,为我国精密超精密加工技术提高国际竞争力。本文在分析冰粒型、热固化型固结磨料与游离磨料研磨方法对单晶锗片亚表面损伤影响的基础上,探究亚微米级SiC的分散性能,制备出新型冰粒型固结磨料抛光垫,并开展冰粒型固结磨料抛光单晶锗片的机理及其工艺研究,主要的工作和成果如下:1.对比研究了冰粒型、热固化型固结磨料与游离磨料研磨对单晶锗片研磨效果的影响。分别采用纳米压痕法和HF酸腐蚀法测量研磨后单晶锗片的亚表面损伤层厚度,并从横截面表面轮廓及数据对比两个方面分析亚表面损伤层形貌,从而对比出最优加工方法。2.研究了亚微米SiC粉体在水相介质中的分散工艺。综合采用单因素试验和正交试验探究球磨时间、超声时间、分散剂种类、分散剂浓度和pH值对亚微米SiC粉体在水相介质中分散性能的影响,分析出最优分散参数,从而配置出分散效果良好的悬浮液,为后续制备性能优良的抛光垫奠定基础。3.开展了冰粒型固结磨料抛光垫抛光单晶锗片的工艺研究,分析了温度、磨料浓度、磨料种类、压力、转速、时间对冰粒型固结磨料抛光垫抛光性能的影响,从表面粗糙度以及去除率两个方面表征结果,获得了最优抛光工艺参数。
【关键词】：单晶锗片 亚表面损伤 冰粒型固结磨料抛光垫 微细颗粒分散 表面粗糙度
【学位授予单位】：南京航空航天大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TG580.6;TN304.11
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-13
• 注释表13-14
• 第一章 绪论14-21
• 1.1 引言14
• 1.2 单晶锗的研究现状14-16
• 1.2.1 概述14
• 1.2.2 单晶锗的生产与发展14-15
• 1.2.3 单晶锗片的加工工艺15-16
• 1.3 化学机械抛光概述16-19
• 1.3.1 游离磨料化学机械抛光技术16-17
• 1.3.2 固结磨料化学机械抛光技术17-18
• 1.3.3 低温固结磨料抛光技术18-19
• 1.4 本文研究目的、意义与主要内容19-21
• 1.4.1 本文研究目的与意义19-20
• 1.4.2 本文研究的主要内容20-21
• 第二章 冰粒型、热固化型固结磨料研磨与游离磨料研磨单晶锗片的对比试验研究21-39
• 2.1 引言21
• 2.2 亚表面损伤21-25
• 2.2.1 亚表面损伤机理21-22
• 2.2.2 亚表面损伤检测方法22-25
• 2.2.2.1 非破坏性检测技术概述22-23
• 2.2.2.2 角度抛光法23
• 2.2.2.3 磁流变抛光法23-24
• 2.2.2.4 化学刻蚀法24
• 2.2.2.5 纳米压痕法24-25
• 2.3 冰粒型、热固化型固结磨料研磨垫与游离磨料研磨液的制备25-28
• 2.3.1 冰粒型固结磨料研磨垫的制备25-28
• 2.3.1.1 模具的设计25
• 2.3.1.2 冰粒的制备25-27
• 2.3.1.3 冰粒型固结磨料研磨垫的制备27-28
• 2.3.2 热固化型固结磨料研磨垫的制备28
• 2.3.3 游离磨料研磨液制备28
• 2.4 冰粒型、热固化型固结磨料与游离磨料研磨单晶锗片的对比试验28-38
• 2.4.1 实验材料及仪器28
• 2.4.2 实验方案28-29
• 2.4.3 实验结果与分析29-38
• 2.4.3.1 各加工方法对表面粗糙度的影响29
• 2.4.3.2 各加工方法对亚表面损伤的影响29-38
• 2.5 本章小结38-39
• 第三章 亚微米SiC在水相介质中分散性能的研究39-53
• 3.1 引言39
• 3.2 微细颗粒在液相介质中的分散简介39-42
• 3.2.1 微细颗粒分散的概况39
• 3.2.2 微细颗粒在液相介质中的分散意义39-40
• 3.2.3 微细颗粒在液相介质中的分散原理40-41
• 3.2.4 几种常用分散方法41-42
• 3.3 亚微米SiC在水相介质中的分散性能研究42-51
• 3.3.1 实验材料与仪器42-43
• 3.3.2 实验方案43-44
• 3.3.3 实验结果与分析44-51
• 3.3.3.1 球磨时间对亚微米SiC分散性的影响44-45
• 3.3.3.2 超声时间对亚微米SiC分散性的影响45-46
• 3.3.3.3 分散剂种类、浓度及p H值对亚微米SiC分散性能的影响46-51
• 3.4 本章小结51-53
• 第四章 冰粒型固结磨料抛光工艺研究53-62
• 4.1 引言53
• 4.2 冰粒型固结磨料抛光工艺研究53-61
• 4.2.1 实验材料与仪器53
• 4.2.2 实验方案53-54
• 4.2.3 实验结果与分析54-61
• 4.2.3.1 表面粗糙度分析54-59
• 4.2.3.2 去除率分析59-61
• 4.3 本章小结61-62
• 第五章 总结与展望62-64
• 5.1 总结62-63
• 5.2 展望63-64
• 参考文献64-69
• 致谢69-70
• 在校期间的研究成果及发表的学术论文70

【参考文献】

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本文编号：764662