一种绿色可见光催化辅助金刚石化学机械抛光液

技术领域

本发明属于超硬材料超精密加工技术领域，涉及到超硬材料化学机械抛光液的配置。特别涉及到金刚石化学机械抛光液的配置。

背景技术

单晶金刚石具有极高的硬度、出色的导热性、极强的化学稳定性、极高电子迁移率，这是其他任何材料都不具备的。由于这些优异的物理化学性能，单晶金刚石成为了杰出的工业材料，被应用于光学、声学、半导体和超精密加工等领域。不管应用到哪个领域，对其表面质量都有着非常严格的要求。然而，由于其极高的硬度和耐磨性使得高效率获得高质量表面的单晶金刚石非常困难。化学机械抛光是目前实现高质量单晶金刚石表面的最好方法。但由于单晶金刚石极高的化学稳定性，在化学机械抛光单晶金刚石过程中常使用强腐蚀性、有毒的抛光液，对环境造成污染。专利CN202111267345.X提供了一种由磨料、过氧化氢、铜铁水滑石掺杂纳米金刚石(ND/LDH)和去离子水组成的可见光辅助金刚石化学机械抛光液。该抛光液通过过氧化氢对ND/LDH中Fe

发明内容

本发明提供了一种绿色可见光催化辅助金刚石化学机械抛光液，其中抛光液成分对环境无危害，容易清洗且无毒，实现了绿色、高效、高质量化学机械抛光金刚石。

为了达到上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种绿色可见光催化辅助金刚石化学机械抛光液，其成分包含氧化剂、磨料、可见光光催化剂、螯合剂和去离子水，新增螯合剂的作用是：1)提升过氧化氢还原Fe

进一步的，所述的螯合剂为草酸、柠檬酸、柠檬酸钠、山梨醇、氨基三亚甲基膦酸、葡萄糖酸钠、聚天门冬氨酸中的一种或几种。优选为草酸。

本发明的效果和益处是：

(1)本发明加入螯合剂与ND/LDH表面的Fe

(2)本发明研制的抛光液实现了对单晶金刚石的高效、高质量抛光，抛光后的材料去除率MRR为416nm/h，表面粗糙度Ra为0.111nm。

(3)本发明研制的抛光液无毒无污染。

附图说明

图1为本发明抛光液化学机械抛光原理图。

图2为采用本发明用ZygoNewView 9000白光干涉仪测量的单晶金刚石抛光后的表面粗糙度图测量图。测量范围为868μm×868μm。结果表明表面粗糙度为0.111nm。所用抛光液为实施例1。

图3为采用本发明用ZygoNewView 9000白光干涉仪测量的单晶金刚石抛光后的表面粗糙度图测量图。测量范围为868μm×868μm。结果表明表面粗糙度为0.152nm。所用抛光液为实施例2。

图4为采用本发明用ZygoNewView 9000白光干涉仪测量的单晶金刚石抛光后的表面粗糙度图测量图。测量范围为868μm×868μm。结果表明表面粗糙度为0.311nm。所用抛光液为实施例3。

具体实施方式

下面通过具体实例对本发明作进一步阐述，但不应解释为限制本发明的范围。

抛光样件为人造单晶金刚石(100)，尺寸为3mm×3mm×1mm。三个单晶金刚石样件均匀粘在铝合金载板上。使用的抛光机为UNIPOL-1200S研磨抛光机，设定抛光盘转速为70rpm，抛光压力为1.5Mpa，抛光垫为Ф300mm、表面粗糙度Ra为10nm的光滑玻璃盘，可见光光源置于抛光液和抛光垫正上方10cm处，抛光时间为120min。

抛光后用ZygoNewView 9000白光干涉仪测量单晶金刚石的表面粗糙度。测量范围为868μm×868μm。

实施例1：

抛光液：过氧化氢的浓度为20wt％，金刚石微粉浓度为60g/l，粒径为0.5～1μm，ND/LDH浓度为0.0667g/l，草酸浓度为1mM，去离子水的重量百分比为74％，混合后搅拌均匀超声设备中震荡10min。

抛光后金刚石表面粗糙度为0.111nm。(见附图2)，材料去除率416nm/h。

实施例2：

抛光液：过氧化氢的浓度为25wt％，金刚石微粉浓度为80g/l，粒径为0.5～1μm，ND/LDH浓度为0.02667g/l，柠檬酸浓度为0.5mM，去离子水的重量百分比为67％，混合后搅拌均匀超声设备中震荡10min。

抛光后金刚石表面粗糙度为0.152nm。(见附图3)，材料去除率390nm/h。

实施例3：

抛光液：过氧化氢的浓度为15wt％，金刚石微粉浓度为40g/l，粒径为0.5～1μm，ND/LDH浓度为0.2667g/l，柠檬酸钠浓度为2mM，去离子水的重量百分比为81％，混合后搅拌均匀超声设备中震荡10min。

抛光后金刚石表面粗糙度为0.311nm。(见附图4)，材料去除率375nm/h。

以上所述实施例仅表达本发明的实施方式，但并不能因此而理解为对本发明专利的范围的限制，应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些均属于本发明的保护范围。