Благодаря быстрому развитию полупроводниковых технологий алмаз благодаря своим замечательным свойствам становится ведущим претендентом на преобразование современной промышленности. Однако обработка алмазного материала очень сложна.
Для промышленного применения для алмазной полировки были разработаны механическая полировка, полировка динамическим трением и химико-механическая полировка. Однако вышеуказанные методы полировки могут привести к повреждению поверхности, например, царапинам, трещинам и подповерхностным повреждениям, что ограничивает использование алмазных подложек в полупроводниковых и прецизионных оптических приложениях.
Введение энергетического поля в обработку алмазов является хорошей идеей. Технологии полировки на основе энергетических лучей используют лазеры, ионные лучи или плазму для абляции, воздействия или модификации поверхности алмаза. Технологии полировки на основе энергетических лучей включают в себя технологии прямой и вспомогательной полировки на основе энергетических лучей.
Технологии прямой полировки на основе энергетических лучей включают лазерную полировку и полировку ионным лучом. Технологии полировки с использованием энергетических лучей включают плазменную и лазерную полировку. Эти технологии обладают высокой точностью и эффективностью полировки, что может способствовать широкому применению алмазов в современных отраслях промышленности.
Чтобы углубить понимание всесторонних исследований методов полировки алмазов с повышенной эффективностью и точностью, исследователи из Университета Хуацяо проанализировали трудности технологии полировки алмазов и обобщили характеристики и будущие направления развития технологии прямой и вспомогательной полировки алмазов энергетическим лучом.
Они обобщили четыре новейшие технологии полировки: лазерную полировку, ионно-лучевую полировку, плазменную полировку и лазерную полировку. Были проанализированы механизмы удаления материала и факторы, влияющие на вышеупомянутые четыре новейшие технологии полировки.
В этом обзоре, опубликованном в International Journal of Extreme Manufacturing , систематически обобщаются различные методы прямой и вспомогательной полировки алмазов на основе энергетических лучей, такие как лазерная полировка, полировка ионным лучом, плазменная полировка и полировка лазером. В нем анализируются текущий прогресс исследований, механизмы удаления материала и факторы, влияющие на каждую технологию полировки.
Лазерная полировка — это метод бесконтактной полировки, в котором используется термическая абляция для графитизации поверхности алмазов, выборочно удаляя выступы с поверхности алмаза в зависимости от разницы высот между выступами и впадинами поверхности. Лазерная полировка объединяет преимущества лазерной обработки для достижения эффективной полировки, но она может легко вызвать термические дефекты на поверхности алмаза.
Недавние исследования в основном были сосредоточены на улучшении качества полировки путем выбора подходящих лазеров и регулировки параметров лазера и угла падения. Ионно-лучевая полировка использует пучки или кластеры ионов высокой энергии для бомбардировки поверхности алмазной подложки или пленки с целью удаления выступов путем графитации и аморфизации. Тип и параметры ионных пучков могут влиять на качество полировки ионным лучом.
Плазменная полировка — это метод полировки, сочетающий химическое и механическое удаление материала, который включает поверхностные химические реакции, вызываемые плазмой. Этот метод не только позволяет получить качественную поверхность, но и обеспечивает высокую эффективность полировки. Плазменная полировка применяется к сверхтвердым материалам, таким как алмаз, сапфир и карбид кремния.
Лазерная полировка, основанная на лазерно-индуцированных химических реакциях, успешно применяется для полировки монокристаллического алмаза, поликристаллического алмаза и алмазных пленок. Основными факторами, влияющими на плазменную и лазерную полировку, являются тип плазмы или лазера, тип активного газа, материал полирующего диска и параметры контакта полирующей поверхности.
В настоящее время шероховатость поверхности, получаемая лазерной полировкой, очень ограничена. Скорость удаления материала при полировке ионным лучом низкая, а механическое воздействие ионного луча может легко повредить поверхность алмаза. Хотя как плазменная, так и лазерная полировка имеют чрезвычайно высокую точность полировки, скорость удаления материала при них ограничена. Кроме того, высокая стоимость оборудования по-прежнему является важным фактором, ограничивающим применение плазменной и лазерной полировки в области полировки алмазов.
«Очень важно улучшить качество поверхности лазерно-полированного алмаза, выбрав подходящий тип лазера или отрегулировав параметры лазера и обработки. Повышение скорости удаления материала и уменьшение повреждения поверхности при полировке ионным лучом за счет оптимизации параметров и угла падения ионов. Важным направлением исследований в области ионно-лучевой полировки в будущем станет получение высококачественной поверхности алмаза с использованием радиоактивного ионного пучка, фокусированного ионного пучка, индуктивно-связанной плазмы или электронно-циклотронного резонанса. Скорость удаления материала при плазменной и лазерной полировке можно эффективно улучшить, изменив тип реакционного газа и увеличив скорость окисления поверхности алмаза.Кроме того , снижение затрат за счет улучшения конструкции оборудования может иметь большое значение. практическое значение», — сказал профессор Цзян.
«Лазерная полировка имеет высокую скорость съема материала, в то время как ионно-лучевая полировка, плазменная полировка и лазерная полировка имеют высокую точность полировки. Сочетание лазерной полировки с ионно -лучевой полировкой, плазменной полировкой или лазерной полировкой в разработка более эффективных и качественных методов полировки имеет огромное значение для высокоточной обработки алмазов».
Теги: лазер
