氧化石墨烯在碳化硅电化学机械抛光中的作用机制及工艺

摘要

电化学机械抛光（electrochemical mechanical polishing,ECMP）技术是一项可以快速提高碳化硅（SiC）平坦化效率的新技术。基于其面临的抛光液配制复杂，无法同时兼顾材料高效去除及高表面质量等问题，研制了1种成分简单且环保的新型SiC-ECMP抛光液，以氧化石墨烯（GO）为固体润滑剂，以金刚石悬浮液为基础。使用新型抛光液对SiC抛光，在获得表面粗糙度R_a为0.324 nm的光滑表面的同时保持材料去除率为2.38μm/h。采用宏观沉降实验、Zeta电势、粒径分析实验和TEM分析GO对抛光液稳定性的改善，利用接触角实验和摩擦磨损实验揭示其润滑作用机制。结果表明：抛光液中添加GO抑制了磨料的沉淀，抛光液粒径变小且分布更加均匀，浆液稳定性得到提高；GO润滑减小了抛光液与SiC表面的接触角，降低表面摩擦，达到了减磨润滑的效果。

关键词

碳化硅 / 电化学机械抛光 / 润滑 / 氧化石墨烯

基金资助

江苏省研究生科研与实践创新计划项目(KYCX23_3236); 国家自然科学基金资助项目(52375458); 中国博士后科学基金资助项目(2015M571800)