□ 龚福潜 □ 吴 柯 □ 朱博恩 □ 章博阳 □ 许荣滨

1.宁波大学 机械工程与力学学院 浙江宁波 315211

2.浙江五洲新春集团股份有限公司 浙江绍兴 312500

1 研究背景

SiC具有耐高温、硬度高、强度高、化学性质稳定等优点,在半导体、精密仪器、电子器件、集成电路等领域应用广泛[1]。SiC作为第三代半导体材料的典型代表,是发展大功率器件、高频高温器件、抗强辐射器件、蓝光激光器、紫外探测器等技术的核心,也是目前晶体生长领域的主流衬底材料之一[2-6]。

针对化学机械抛光的缺点,周立波等[15]提出了化学机械磨削技术。化学机械磨削具有面型精度和表面质量可控性较强、磨料利用率较高、加工效率较高等优点[16-18]。Wu Ke等[19]采用Cr2O3磨粒对蓝宝石进行化学机械磨削加工,对化学机械磨削过程中的固相生成物进行X射线光电子能谱分析,发现Cr2O3磨粒和蓝宝石会反应生成一种复杂的软质Cr-Al-O三元化合物。通过磨粒的机械作用实现软质层的去除,可以实现蓝宝石的平坦化加工。化学机械磨削技术已经成功应用于硅片、石英玻璃、K9光学玻璃等硬脆材料的平坦化加工[20-22],但是,目前少有文献研究SiC的化学机械磨削加工及材料去除机理。

笔者采用Lammps分子动力学仿真软件建立O2环境中SiO2磨料对SiC的化学机械磨削原子模型,通过仿真揭示化学反应机理,分析化学机械磨削过程中磨削温度和O2浓度对SiC氧化程度的影响,以及磨削深度、磨削速度、磨料半径对摩擦力和原子去除数量的影响,为实现SiC的化学机械磨削加工提供理论依据。……