化学抛光技术在晶体材料中的应用研究_毕业设计

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1、苏州科技学院本科生毕业设计化学抛光技术在晶体材料中的应用研究摘要化学抛光技术是目前唯一能获得全局平面化效果的平整化技术。本文主要研究石榴石晶体的化学抛光工艺。进行不同化学抛光液抛光后效果对比实验，室温与高温抛光后效果对比实验，不同抛光时间后的效果对比实验。将抛光后的晶片利用原子力显微镜等仪器进行表面形貌的测试。经过比较分析得到：在室温下，H2SO4、H2O2体积比为1∶1的溶液为化学抛光液，抛光1小时，此工艺为石榴石晶片合适的化学抛光工艺。抛光后晶片表面在10×10µm2范围内平均粗糙度达到0.3536nm，与传统商用硅片抛光后效果相当。此抛光工艺的获得，解决了石榴石晶体在应用于高能激

2、光器时由于表面粗糙影响输出功率的问题。关键词化学抛光；Yb:YAG晶体；原子力显微镜；平均粗糙度40苏州科技学院本科生毕业设计StudyonchemicalpolishingofcrystalsmaterialAbstractChemicalpolishingistheonlytechnologytoachievetheoverallplanecurrently.Inthispaper,chemicalpolishingofthegarnetcrystalisstudied.Comparingtheeffectofdifferentchemicalpolishingsolutionon

3、polishingthesample,thesamplepolishingatroomtemperatureandhightemperature,differentpolishingtimeonthesamplespolished.Usingatomicforcemicroscopyandotherequipmenttotestthesurfacemorphologyofthesamplespolished.Aftercomparisonandanalysis,weknowthatatroomtemperature,usingsolutionofH2SO4、H2O2volumerati

4、oof1∶1asachemicalpolishingsolutionandpolishingonehour,aresuitablechemicalpolishingtechnologyofgarnetwafer.Thesurfaceaverageroughnessofthegarnetwaferpolishedreached0.3536nmintherangeof10×10μm2,almostthesameroughnessasthesiliconwaferpolishedwhichisusedintraditionalindustry.Asweknow,surfaceroughnes

5、softhegarnetcrystalusedinhigh-energylaseraffectstheoutputpower.Thepolishingtechnologywetalkedaboutsolvestheproblem.Keywordschemicalpolishing;Yb:YAGcrystal;AFM;theaverageroughness40苏州科技学院本科生毕业设计目录1绪论11.1化学抛光的应用背景11.2几种常见的化学机械抛光工艺31.3应用化学抛光技术的实例41.4石榴石基质特性及典型石榴石晶体Yb:YAG晶体52实验方法72.1晶体生长及加工72.2化学抛光9

6、2.3显微镜原理92.4原子力显微镜原理103抛光工艺探索113.1化学抛光液对抛光质量的影响113.2温度对抛光质量的影响124实验134.1实验流程概述134.2晶体表面的原子力显微镜分析（1）144.3晶体表面的原子力显微镜分析（2）184.4实验小结22结论24致谢25参考文献26附录A译文27附录B外文原文3340苏州科技学院本科生毕业设计1绪论1.1化学抛光的应用背景现代短波光学、强光光学、电子学及薄膜科学等学科的发展对所需材料的表面质量的要求越来越高,尤其是强激光技术对光学元件表面粗糙度的要求极为苛刻,要求达到超光滑表面的标准[1]。而传统的加工工艺不可避免地给晶体元件带

7、来诸多的表面缺陷。再者,新材料在各种元器件中具有广泛的应用，为了获得电子元件的高性能,制造大规模集成电路的硅片、水晶振子基片、铌酸锂基片、钽酸锂基片等晶体基片不仅要求有极高的平面度和无损伤超光滑表面,还要求两端面严格平行且无晶向误差。为获得高性能的电子元器件，在材料加工中，应用化学—机械抛光工艺来获得超平滑表面是一种有效的方法[2]。近年来，随着半导体产业的迅速发展，半导体晶片不断地朝小体积、高电路密集度、快速、低耗电方向发展。由于金属层数增加