单晶SiC超精密加工研究进展

单晶碳化硅(SiC)的高脆性、高硬性和强化学惰性是制约第三代半导体超精密抛光发展的关键,实现衬底高效率、超光滑表面的加工具有挑战性。对于单晶SiC的化学机械抛光(CMP),分别从材料去除和工艺优化两个维度出发,阐述了CMP SiC的影响因素和规律,指出了该方法的不足。介绍了光催化、超声振动、电场、等离子体、磁流变、表面预处理等辅助CMP抛光方法,分析了复合增效抛光的去除机理和优势。通过对比发现,辅助能场的介入有助于改善SiC表面质量,并能获得较好的加工效果,然而,复合抛光技术涉及的能场复杂,多能场作用下的材料去除机制和工艺参数匹配仍需进行深入研究。最后,对未来单晶SiC超精密加工的研究给出了建议,并进行了展望。

基于正交试验的单晶4H-SiC化学机械抛光工艺研究

为了实现单晶4H-SiC化学机械抛光材料去除最优效果,基于正交试验法开展抛光工艺优化试验,研究抛光压力、转速、抛光液流量和磨粒粒度等工艺参数对4H-SiC晶圆不同晶面材料去除率的影响规律。结果表明:相同工艺参数对不同晶面材料去除影响的显著程度不同,通过极差分析获得了Si面和C面的最优抛光工艺组合,并进行了验证;在设定抛光压力为15 N,转速为120 r/min,抛光液流量为60 mL/min,磨粒粒度为50 nm的硅溶胶抛光液时,Si面的材料去除率为225.00 nm/h;与Si面有所不同,C面的最优参数组合依次为15 N、80 r/min、90 mL/min、80 nm,此时C面的材料去除率为240.74 nm/h。

真空冷冻干燥法制备纳米铜粉的实验研究

为了提高纳米铜粉的分散性,以五水硫酸铜和次亚磷酸钠为原料,采用三种不同的冻结方式：-55℃直接冷冻、抽真空快速冷冻、液氮急速冷冻,用真空冷冻干燥法制备了纳米铜粉。通过透射电子显微镜、X射线衍射仪对产物的粒径、纯度进行了检测。结果表明,冻干法制备的粉体纯度较高、颗粒细小、形状规则、无硬团聚;三种冻结方式制备的样品粒径分别为8-45 nm,4-25 nm,3-20 nm。采用表面修饰法对粉体进行表面改性,相比市售纳米铜粉,冻干纳米铜粉改性后作为润滑油添加剂的分散稳定性较好,采用抽真空冻结的纳米铜粉最好,其油样在18 h后能稳定分散,9天后仅有10%的沉降、分层现象。

TiNi60合金与钢球和陶瓷球配副的摩擦学性能对比分析

分别采用GCr15钢球和Si_3N_4陶瓷球与TiNi60合金盘为摩擦配副,使用CETRUMT-2摩擦磨损试验机、MM-3型金相显微镜和TR200粗糙度仪综合考察了TiNi60合金在不同载荷和频率下的摩擦因数、表面形貌、磨痕轮廊和磨损量。实验结果表明:Si_3N_4陶瓷球与TiNi60合金配副时摩擦因数小于GCr15钢球与TiNi60合金配副;Si_3N_4陶瓷球与TiNi60合金对磨过程中的犁沟作用小于GCr15钢球与TiNi60合金配副,磨痕较平滑;Si_3N_4陶瓷球与TiNi60合金对磨后磨痕深度较浅,磨痕长度较长,并且随着载荷的增加,磨痕深度和长度的增加程度均小于GCr15钢球。表明Si_3N_4陶瓷球与TiNi60合金配副的摩擦学性能优异,该摩擦配副更适合作为低速轻载轴承用于摩擦学领域。

纳米铜润滑油添加剂分散稳定性的研究进展

纳米铜润滑油添加剂具有优异的减摩、抗磨性能从而展现出了广阔的应用前景,然而,纳米铜的表面能较高,纳米铜颗粒间存在较大的吸引力易形成块状聚集体,严重影响了纳米铜润滑油添加剂在工程中的应用,因而解决纳米铜在润滑油中的分散性变得日益迫切。总结了提高纳米铜在润滑油中分散稳定性的方法,阐述了不同分散处理方法的作用机理及其优缺点,提出了纳米铜润滑油添加剂的分散稳定性研究中存在的问题及未来发展的研究方向。

TiO_(2)/g-C_(3)N_(4)复合粉体的制备及其在紫外/芬顿反应中光催化性能

本文通过静电吸附法制备了TiO_(2)/g-C_(3)N_(4)复合粉体。通过X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、紫外-可见漫反射光谱(UV-Vis DRS)等对其形貌、成分、光学性能进行表征。以罗丹明B为模拟污染物,表征其在紫外光条件下的光催化性能。结果表明:在降解罗丹明B实验中,当复合粉体中TiO_(2)负载量达到15%(质量分数)时,具有更明显的催化降解效果,在20 min内降解率可以达到99.40%。在加入异丙醇作为羟基自由基捕获剂后,降解率降到了27.30%,确定了反应的主要活性物质为羟基自由基。紫外辅助芬顿反应可以明显提高传统芬顿反应的效果,本文还对催化剂的反应机理进行了相应探索。

g-C_(3)N_(4)/Cu-TiO_(2)纳米球的制备及在紫外辅助芬顿中的催化性能表征

以一步法制备的7%(质量分数)Cu-TiO_(2)为基,利用水热法制备了不同质量分数的光催化性能优良的g-C_(3)N_(4)/Cu-TiO_(2)纳米球三元复合材料。通过X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、紫外-可见漫反射光谱(UVVis DRS)等分析测试手段对样品的结构、形貌和光学性能进行表征。通过罗丹明B为模拟污染物,表征其在紫外光条件下的光催化性能,结果表明,所合成的催化剂为80~90 nm的光滑纳米球体,均匀分布在层片状的g-C_(3)N_(4)上,其中60%(质量分数)g-C_(3)N_(4)/Cu-TiO_(2)在紫外芬顿体系(0.1 mL 30%H_(2)O_(2))内,在20 min内25 mg·L^(-1)罗丹明B降解率达到92.71%,在30 min达到100%。同时在pH范围2~8内具有同样高效的催化效果,显著提高了催化效率和适用pH范围。

基于灰色理论的铁氧体切割工艺参数优化

针对铁氧体的高精度环形金刚石线锯切割工艺参数优化问题,以其切割后的面形精度和表面粗糙度作为评价指标,采用正交试验法研究主轴转速、进给速度和张紧力等工艺参数对切割表面质量的影响,并基于灰色理论对多工艺目标进行数据分析和综合评判,得到工艺参数组合优化方案为:主轴转速,1000 r/min;进给速度,1.0 mm/min;张紧力,90 N。切割试验结果表明:用优化后的参数组合得到的面形精度PV为7.37μm、表面粗糙度Ra为0.882μm,加工表面质量提高,验证了铁氧体切割工艺参数优化的有效性和实用性。