Наноалмазы для полирования

Приводятся результаты полирования поверхности 23 твердотельных материалов, отобранных по хи- мическому составу, способам получения, структуре, электрическим свойствам, твердости, реакционной способности и применению, суспензиями нанодисперсных алмазов (НДА) детонационного синтеза раз- личных производителей. Сравнение шероховатости рельефа полученных поверхностей методом атомносиловой микроскопии с поверхностями этих же материалов, полированных алмазными синтетическими микропорошками (АСМ 1/0, 0.25/0, 0.1/0) и химико-механическим полированием (ХМП) аморфным коллоидным кремнеземом, позволило выявить ряд особенностей воздействия стабильных суспензий НДА, а именно: эффект полирования, эффект царапания, эффект пластического течения поверхностных слоев, эффект ХМП и эффект влияния агрегатного состояния твердых частиц. Показано, что полирование НДА сопровождается наноцарапанием, т. е. является механическим и может быть нивелировано введением в суспензию соответствующих травителей. Но только использование нанометрических аморфных частиц не вносит деформаций в поверхностный слой материалов.

Применение ультра- и нанодисперсных алмазов (УДА и НДА) в современной электронной технике актуально как для развития теории и технологии полирований твердотельных материалов, так и для развития различ- ных областей электроники.

Первый аспект заключается в том, что попытки применения алмазов детонационного синтеза для по- лирования поверхности материалов, несмотря на кажущуюся очевидность, не привели к использованию в промышленном масштабе по двум причинам: во-первых, при эмпирическом подходе не учитывались физико-механические процессы, происходящие в элементарных актах контакта нанокристаллических частиц с поверхностью твердых тел;

и во-вторых, экспериментальные подходы опирались на принцип механического полирования (МП), когда более твердая частица минимального размера воздействует на менее твердый материал без учета коллоидно-химических представлений, являющихся одной из основ химико-механического полирования (ХМП). Поэтому остается неясным, какое из двух свойств твердых частиц — минимальный размер (коллоидный диапазон дисперсности) или агрегатное состояние (аморфное или кристаллическое) — является ответственным за образование поверхности, совершенной в геометрическом (минимальная шероховатость) и структурном (отсутствие микроцарапин) отношении.

Второй аспект характерен тем, что переход от субмикронных к нанометрическим размерам топологических элементов в микро- и оптоэлектронике является необходимым этапом разработки новых приборов с применением поверхностных слоев толщиной 5−15 nm и минимальным геометрическим рельефом от долей до нескольких единиц нанометра. Кроме этого, высокая геометрическая и структурная однородность поверхности на площадях в десятки и сотни cm2 важна для получения высококачественных диэлектрических и эпитаксиальных слоев, литографии, напыления, для стабилизации электрофизических свойств поверхности и т. п. Поэтому данная работа логически укладывается в последователь- ность технологических процессов современной электро- ники: нанополирование−наноэпитаксия−наноструктуры.

Цель работы состоит в получении экспериментальных результатов для ответов на четыре основных вопроса:

• какие материалы могут явиться перспективными для полирования УДА;
• каковы физико-химические особен- ности и возможности применения УДА в процессах полирования поверхности твердых тел;
• в каких областях современной промышленности может быть востребо- вана высокопрецизионная поверхность, полученная с помощью УДА;
• и каковы экономические преимущества использования УДА по сравнению с существующими технологиями полирования

Скачать файл - Наноалмазы для полирования