精密磨削過(guò)程是利用磨粒的高硬度產(chǎn)生切削作用去除表面材料，機(jī)械力會(huì)改變單晶硅表面和亞表面的應(yīng)力，不可避免地造成表面或亞表面損傷。為獲得高質(zhì)量的硅片表面和亞表面，開發(fā)了化學(xué)機(jī)械磨削（CMG）硅材料的技術(shù)，將化學(xué)反應(yīng)引入到磨削加工中，弱化超精密加工過(guò)程中磨粒的機(jī)械作用。

       為研究機(jī)械化學(xué)磨削單晶硅過(guò)程中的材料去除機(jī)理，本研究中使用納米劃痕儀和不同硬度的壓頭（金剛石壓頭、氧化鈰壓頭）對(duì)單晶硅進(jìn)行單點(diǎn)劃擦實(shí)驗(yàn)，研究相同載荷、不同壓頭硬度條件下單晶硅表面的損傷特性，分析其變形機(jī)理。還建立了使用氧化鈰或金剛石壓頭納米劃擦單晶硅的有限元模型，分析劃擦過(guò)程中單晶硅的亞表面損傷與應(yīng)力分布的關(guān)系。

       研究發(fā)現(xiàn)：（1）在金剛石壓頭劃刻單晶硅的過(guò)程中，降低法向載荷可以減少單晶硅亞表面的損傷，但無(wú)法在不造成亞表面損傷的情況下實(shí)現(xiàn)材料去除；（2）在氧化鈰壓頭劃刻單晶硅的過(guò)程中，壓頭磨損會(huì)導(dǎo)致接觸區(qū)應(yīng)力釋放，單晶硅僅發(fā)生彈性變形，不會(huì)造成嚴(yán)重的亞表面損傷。

       因此，在磨削時(shí)可以采用軟磨料降低單晶硅的亞表面損傷層深度，結(jié)合化學(xué)作用提高材料去除效率。

摘要圖片

       文章并非開放獲取。點(diǎn)擊https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0020740323004460轉(zhuǎn)至發(fā)表鏈接。

       您也可以通過(guò)下方的郵件地址聯(lián)系通信作者高尚教授

       gaoshangf@gmail.com