宋孝宗，高　贵，周有欣，王宏刚，龚　俊

(1. 兰州理工大学 机电工程学院，甘肃 兰州 730050；2.中国科学院 兰州化学物理研究所 固体润滑国家重点实验室，甘肃 兰州 730000)



TiO2纳米颗粒在单晶硅表面的吸附

宋孝宗1*，高贵2，周有欣1，王宏刚2，龚俊1

(1. 兰州理工大学 机电工程学院，甘肃 兰州 730050；2.中国科学院 兰州化学物理研究所 固体润滑国家重点实验室，甘肃 兰州 730000)

为了实现亚纳米级超光滑表面的加工，建立了紫外光诱导纳米颗粒胶体射流加工系统，同时研究了加工过程中纳米颗粒与工件表面间的相互作用机理。首先，对实验所用锐钛矿TiO2纳米颗粒及单晶硅工件表面进行表征测量。然后，用第一性原理的平面波赝势计算方法研究了纳米颗粒胶体射流加工中TiO2分子团簇在单晶硅表面化学吸附的表面构型结构及其体系能量。最后，开展了TiO2纳米颗粒及单晶硅工件表面间的吸附实验。实验结果表明：胶体中的OH基团在TiO2团簇表面及单晶硅表面分别发生化学吸附，在TiO2纳米颗粒及单晶硅表面吸附过程中形成了新的Ti-O-Si键及化学吸附的H2O分子。红外光谱实验结果显示:TiO2纳米颗粒与单晶硅界面间存在新生成的Ti-O-Si键。这种界面间的相互作用证实了紫外光诱导纳米颗粒胶体射流抛光过程可实现材料去除的化学作用机理。

TiO2纳米颗粒；超光滑表面；单晶硅表面；化学吸附；紫外光诱导纳米颗粒胶体射流加工

1　引　言

目前，超光滑无损伤表面在光学、电子科学等领域具有广泛应用及迫切需要[1]。……