冰粒型固结磨具抛光锗单晶片的基础研究

摘要

锗是重要的半导体材料，具有优越的物理化学性能，不仅应用于半导体产业，还在红外光学、太阳能电池、化学催化剂以及生物医学等领域有着广泛的应用。而作为太阳能电池衬底用的锗单晶片，其形状精度、表面粗糙度、表面均匀性和加工效率都有着更高的要求；同时，锗又属于脆性材料，实现超薄锗单晶片的高品质加工困难重重。本文结合低温抛光、固结磨料抛光与化学机械抛光技术，创新性地提出磨料均布的冰粒型固结磨具抛光锗单晶片的工艺方法。对冰粒型固结磨具抛光锗单晶片的抛光温度场、相对速度场、应力场以及加工工艺展开了研究，主要的工作和成果如下：
　　1.利用ABAQUS软件建立了抛光盘温度场有限元分析模型，获得了冰粒型固结磨具在不同抛光时刻的温度场云图及融化厚度值，并通过测温装置验证了模型的结果；利用建立的有限元模型，分析了抛光时间、冰盘初始温度、环境温度、气缸压力和抛光盘转速对温度场变化的影响。
　　2.对精密抛光系统进行了受力分析，探究了提高工件转速的方法；分析了转速比与偏心距对速度分布的影响；采用有限元分析法研究了加载方式、环境温度、气缸压力、承载器厚度对抛光应力场分布的影响；控制了浮动抛光后工件面型的变化。
　　3.开展了冰粒型固结磨具抛光锗单晶片的工艺研究，分析了 H2O2在冰盘抛光过程中的作用；优化分析了环境温度、抛光盘转速、抛光时间和气缸压力对粗抛时的材料去除率和精抛时表面粗糙度的影响，获得了优化的工艺参数。

目录

声明

注释表

第一章 绪论

1.1引言

1.2单晶锗的研究现状

1.3抛光技术的研究现状

1.4低温抛光技术中的关键问题

1.5本文研究的目的、意义与主要内容

第二章 冰粒型固结磨具抛光锗单晶片的温度场研究

2.1引言

2.2抛光温度场有限元模型

2.3抛光温度场模型的验证实验

2.4抛光温度场的仿真结果与分析

2.5本章小结

第三章 冰粒型固结磨具抛光锗单晶片的面型控制研究

3.1引言

3.2抛光系统的受力分析

3.3抛光速度场研究

3.4抛光应力场研究

3.5接触应力分布的测量

3.6面型测试结果分析

3.7本章小结

第四章 冰粒型固结磨具抛光锗单晶片的工艺研究

4.1引言

4.2冰粒型固结磨具的制备

4.3抛光对比实验研究

4.4粗抛实验研究

4.5精抛实验研究

4.6本章小结

第五章 总结与展望

5.1总结

5.2展望

参考文献

致谢

在学期间的研究成果及发表的学术论文