周 晨，许向阳，2，林顺天，姚云飞

（1.中南大学 资源加工与生物工程学院，湖南 长沙410083；2.矿物材料及其应用湖南省重点实验室，湖南 长沙410083）

蓝宝石是GaN基发光二极管（LED）最广泛使用的衬底材料［1］。衬底表面质量直接决定了外延层品质，影响LED产品的发光性能和寿命。因此，蓝宝石衬底超精密抛光加工技术成为亟待解决的问题［2－3］。蓝宝石硬度高、脆性大，抛光难度较大，往往需采用化学机械抛光（CMP）制程实现其表面平坦化［4］。

爆轰纳米金刚石（DND）硬度高、比表面积较大、化学稳定性良好，机械抛光效果突出，材料去除率较高［5］。研究表明，基于DND的复合磨料可满足较高抛光要求。文献［6］报道，将等温水解法制备的SiO2包覆纳米金刚石磨料用于SiC晶片CMP抛光，晶片表面粗糙度可达3.1 nm；改用TiO2包覆纳米金刚石颗粒时，可制备类似复合结构［7］，该磨料用于单晶碳化硅抛光，材料去除率较单一磨料倍增。业界对于氧化铈（CeO2）的CMP抛光机理研究较多。文献［8］将CeO2包覆的SiO2颗粒用于抛光玻璃衬底，将CMP作用机理归因于CeO2与玻璃直接键合产生的高剪切作用。文献［9］探索CeO2-SiO2摩擦化学机理时发现，引入CeO2后，SiO2化学活性提升，抛光效果优化。

本文选择CeO2作为壳层、DND作为内核，制备核壳型复合磨料。结合抛光条件实验和材料表面性能表征来优化DND＠CeO2复合磨料抛光蓝宝石的工艺条件，探索抛光机理。

1 实 验

1.1 实验原料

主要原料包括六水合硝酸铈（Ce（NO）3·6H2O，纯度不低于99.95%，国药集团化学试剂有限公司）、六亚甲基四胺（HMT，C6H12N4，分析纯，国药集团化学试剂有限公司）、DND粉……