中國粉體網(wǎng)訊 近日，中科院大連化學物理研究所化學激光研究中心研究員李剛、研究員金玉奇團隊與生物能源化學品研究組合作，以自主合成的新型超細納米氧化鈰（CeO2）為拋光漿料，利用化學機械拋光（CMP）技術，加工出極低缺陷亞埃級（＜0.1nm）表面粗糙度的超光滑石英光學表面，并深入研究了加工過程中CeO2納米顆粒與石英表面的物理及化學變化過程，進一步提升了對CMP拋光機理的理論認知。相關研究成果發(fā)表在Journal of the American Ceramic Society上。
石英玻璃因其優(yōu)異的物理化學性能，是高能激光、激光陀螺、空間激光通信、短波光學等領域的優(yōu)異基底材料，其加工后的表面質量（表面粗糙度及表面缺陷數(shù)量等）是制約此類高精密光學系統(tǒng)性能的“卡脖子”技術難題，極低缺陷亞埃級石英超光滑表面的高效加工具有挑戰(zhàn)。當前，受限于對CMP拋光機理的認識不夠深入、高端CeO2拋光漿料被美日等國寡頭企業(yè)所壟斷并對我國嚴格禁運，致使我國的CMP拋光工藝與國外尚存在較大差距。
本工作中，研究人員制備出一類尺寸小、粒度分布窄的超細納米CeO2拋光漿料，其平均一次粒徑小于4nm。通過CMP技術參數(shù)的調(diào)控和優(yōu)化，研究人員實現(xiàn)了表面粗糙度（RMS）小于0.1nm的極低缺陷石英光學表面的加工。對比研究發(fā)現(xiàn)：石英元件表面粗糙度主要受CeO2一次粒徑尺寸和粒度分布影響，一次粒徑尺寸越小，粒度分布越窄，越有利于超光滑表面的形成。這從“CeO2團聚強度”這一全新的角度，闡釋了CeO2團聚強度是影響石英元件表面亞微米尺寸缺陷形成的關鍵因素。此外，通過對石英元件拋光去除速率以及表面接觸角的分析，研究人員提出CeO2漿料中Ce3+促進了石英表面羥基的形成，進而提升了拋光去除速率的化學去除模型。
本工作對推動我國高端CeO2拋光漿料制備技術發(fā)展和提升我國超精密光學元件制造水平具有重要意義。
相關論文信息：https://doi.org/10.1111/jace.18884
（中國粉體網(wǎng)編輯整理/初末）
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