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氟化铵质量分数对A向蓝宝石化学机械虎途娱乐官方网站的影响

通过增加机械研磨作用来提高材料去除速率,往往会以牺牲表面质量为代价。化学机械虎途娱乐官方网站中有时候会考虑加入某些络合剂以增强材料表面的化学作用,使其更快地与材料表面的凸起部分发生反应,去除凸起部分,达到全局平坦化的效果。

氟离子能够与很多金属离子发生络合反应,与铝离子的络合能力也很强,能够形成(AlF6)3-配合物,而A向蓝宝石的主要成分是Al2O3,一旦氧化铝发生化学反应释放出Al3+,虎途娱乐官方网站液中的氟离子便极有可能与Al3+发生络合反应,促进蓝宝石表面化学反应的进一步进行,反应机理如下式:

反应机理

公式(4)和(5)的进行有利于另外三个反应向右进行,因此本实验便在虎途娱乐官方网站液中加入氟化铵。图5是虎途娱乐官方网站液中氟化铵质量分数对A向蓝宝石材料去除速率和表面粗糙度值的影响。虎途娱乐官方网站液组成为:质量分数为1%、粒度尺寸为50nm的氧化铝为磨料,0.2%六偏磷酸钠、0.2%EDTA、0.2%过硫酸铵和不同质量分数的氟化铵,虎途娱乐官方网站时间40min,虎途娱乐官方网站盘转速100r/min,虎途娱乐官方网站压力为16.39kPa,pH=4.0。从图5中可以看出:随着虎途娱乐官方网站液中氟化铵质量分数的增大,A向蓝宝石晶片材料去除速率有所增高,但是不明显,并且随着氟化铵浓度的继续增大,材料去除速率基本无变化。材料去除速率的增大可能是因为氟离子和化学反应形成的铝离子发生络合反应促进了化学作用的进行,从而提高了材料去除速率。但是由于A向蓝宝石结构稳定,化学作用较弱,形成的Al3+浓度有限,因此,继续加入氟化铵并不能继续增大材料去除速率。另一方面,加入氟化铵虎途娱乐官方网站后,A向蓝宝石表面粗糙度值明显降低,这是因为化合反应形成的氟化铝能够保护蓝宝石表面,机械作用只能带走材料表面的氟化铝而不能划伤表面,但是由于蓝宝石表面化学作用不强,材料表面粗糙度值仍然比较高;随着氟化铵浓度的持续升高,氟离子与铝离子能形成不稳定的络合物附着在蓝宝石表面,影响材料表面质量。为了避免浪费,结合表面粗糙度,可以选择一个相对较低的氟化铵浓度。本次实验选用氟化铵质量分数为0.2%,由图5中可以看出:此时材料去除速率为17.2nm/min,表面粗糙度值为21.2nm。

图5 氟化铵质量分数与蓝宝石晶片材料去除速率(MRR)和虎途娱乐官方网站后表面粗糙度值R 的关系

图6 A 向蓝宝石虎途娱乐官方网站前后的表面形貌AFM 照片

图6是A向蓝宝石虎途娱乐官方网站前后表面形貌。图6a是虎途娱乐官方网站前蓝宝石表面形貌,表面粗糙度值为84.46nm,材料表面极不平整,当选用质量分数为1%、粒度尺寸50nm的氧化铝为磨料,虎途娱乐官方网站压力为16.39kPa、氟化铵质量分数为0.2%、六偏磷酸钠质量分数为0.2%、EDTA质量分数为0.2%、过硫酸铵质量分数为0.2%、虎途娱乐官方网站盘转速100r/min、虎途娱乐官方网站时间为40min后,A向蓝宝石表面粗糙度值降低到21.11nm,如图6b所示。从图6b中可以看出:材料表面仍然有很多小凸起和凹坑,但是相比于虎途娱乐官方网站前,凸起明显降低了。

结论

本实验研究磨料粒度尺寸、磨料质量分数、虎途娱乐官方网站时间、虎途娱乐官方网站压力和氟化铵质量分数对A向蓝宝石材料去除速率和表面粗糙度的影响。实验发现,这几个因素对A向蓝宝石化学机械虎途娱乐官方网站影响很大,当选用质量分数为1%、粒度尺寸为50nm氧化铝为磨料,虎途娱乐官方网站时间为40min、虎途娱乐官方网站压力为16.39kPa、氟化铵质量分数为0.2%、六偏磷酸钠质量分数为0.2%、EDTA质量分数为0.2%、过硫酸铵质量分数为0.2%、虎途娱乐官方网站盘转速为100r/min时,可以获得相对较好的虎途娱乐官方网站效果。

虽然对于A向蓝宝石化学机械虎途娱乐官方网站的研究成果还比不上C向蓝宝石,但是通过在虎途娱乐官方网站液中加入氟化铵,利用氟离子的络合作用,进一步提高了A向蓝宝石的材料去除速率。

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