本文選題：化學(xué)機(jī)械拋光 + 拋光液　； 參考：《大連理工大學(xué)》2015年碩士論文

【摘要】：鈮酸鋰晶體(LiNbO3,LN)具有優(yōu)異的電光、聲光、壓電等特性,居里溫度是1210℃,自發(fā)極化大。LN晶體能夠在高溫和化學(xué)腐蝕情況下保持穩(wěn)定的理化性能,并且價(jià)格低廉,易于生長大直徑單晶體,在光波導(dǎo)、光通訊調(diào)制器、倍頻轉(zhuǎn)換、聲表面濾波器、光學(xué)集成等方面應(yīng)用廣泛,享有“光學(xué)硅”的美譽(yù)。隨著光電子技術(shù)及非線性光學(xué)器件的快速發(fā)展,要求LN晶片加工后的表面超光滑、無游離磨料嵌入、無劃痕。LN晶體硬度較低,脆性較大,屬于軟脆晶體,采用研磨、機(jī)械拋光等傳統(tǒng)的加工方法容易造成游離磨料嵌入、劃痕、裂紋及破碎等缺陷,并且加工效率較低。我國在LN晶體超精密加工領(lǐng)域落后于美、日等發(fā)達(dá)國家。本文通過納米壓痕技術(shù)研究了LN晶體的納米力學(xué)性能,測得X-cut、Y-cut、Z-cut硬度分別為11.49,8.14,10.86 GPa,相應(yīng)的彈性模量分別為201.96,159.62,202.18 GPa,LN晶體在納米尺度下表現(xiàn)出塑性變形,為超精密加工提供依據(jù)。經(jīng)過納米壓痕后,因?yàn)榫Ц褡冃渭皝啽砻鎿p傷,晶體的硬度和彈性模量均有較大提高,分別增大為27.14,16.71,22.19 GPa和304.48,230.95,287.98 GPa。晶體的力學(xué)性能加強(qiáng),對(duì)研磨加工提高材料性能有指導(dǎo)意義。針對(duì)傳統(tǒng)方法加工LN晶體容易出現(xiàn)劃痕、崩碎、裂紋等表面損傷,基于正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)對(duì)LN晶體進(jìn)行化學(xué)機(jī)械拋光實(shí)驗(yàn)。探究拋光液的pH值、氧化劑質(zhì)量分?jǐn)?shù)、二氧化硅磨粒尺寸、流速和絡(luò)合劑質(zhì)量分?jǐn)?shù)對(duì)最終加工效果的影響,發(fā)現(xiàn)隨著二氧化硅磨粒尺寸的增大,材料去除率提高,加工后晶片表面粗糙度增大。隨拋光液pH值的增大,加工后晶片表面粗糙度先減小后增大。以正交試驗(yàn)獲得的優(yōu)化工藝參數(shù)下進(jìn)行化學(xué)機(jī)械拋光,可獲得Ra為0.642 nm的光滑表面。通過單一變量實(shí)驗(yàn)優(yōu)化工藝參數(shù),最終加工后的晶片表面粗糙度可達(dá)到0.6nm以下,材料去除率達(dá)到400 nm/min。針對(duì)化學(xué)機(jī)械拋光中氧化劑的化學(xué)作用和納米級(jí)二氧化硅磨粒的機(jī)械作用,分別進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探究。結(jié)果表明單純化學(xué)或機(jī)械作用下晶片的材料去除率低,加工效果差。兩者之間存在交互作用。當(dāng)化學(xué)作用和機(jī)械作用相對(duì)平衡時(shí),加工效果好。針對(duì)拋光液成本高、利用率低的問題,對(duì)拋光液重復(fù)利用可行性進(jìn)行實(shí)驗(yàn),發(fā)現(xiàn)直接重復(fù)使用拋光液效果較差,但過濾后新舊拋光液按比例混合并補(bǔ)充氧化劑、絡(luò)合劑等能夠提高材料去除率,減小表面粗糙度,拋光液的加工效果改善。
[Abstract]:Lithium niobate crystal has excellent electro-optic, acousto-optic and piezoelectric properties, Curie temperature is 1210 鈩，

本文編號(hào)：1994972