面向多晶金刚石的等离子体高效抛光技术

作为一种典型的难加工材料,多晶金刚石的抛光存在着材料去除率低、损伤引入较多、难以获得亚纳米级粗糙度等诸多问题。采用一种基于大气电感耦合等离子体的非接触式加工方法,在纯氩等离子体中引入氧气作为反应气,激发产生高活性氧自由基,并在多晶金刚石表面不同位点处发生差异化刻蚀,最终实现多晶金刚石的高效抛光。研究结果表明:随着含氧等离子体辐照的进行,多晶金刚石表面晶粒尖端位点被快速去除,晶粒间的高度差大幅下降,且金刚石表面粗糙度Sa在30 min内从10.10μm降低至93.70 nm,材料去除率可达34.4μm/min,远高于传统的机械或化学机械抛光方法。拉曼光谱与X射线衍射谱分析表明,该抛光方法未引入非晶碳或新应力损伤,不改变多晶金刚石表面晶粒取向。该方法可作为一种多晶金刚石粗抛技术,与化学机械抛光、紫外激发抛光等精抛工艺相结合,显著提升多晶金刚石的综合抛光效率。