单晶金刚石(SCD)的表面质量是影响SCD器件性能的关键因素。为了提高SCD的表面质量,研究SCD化学机械抛光的表面损伤机理,揭示损伤形成的原因和演变规律。本文采用化学机械抛光机研究了5种稀土氧化物纳米磨料氧化铈、氧化镧、氧化钕、氧化铒、氧化镱对SCD表面损伤的影响。主要研究结果如下:
- CeO2抛光后表面质量最好,表面损伤以划痕为主,表面存在凹坑;Yb2O3抛光后表面质量最差,表面损伤以凹坑为主;
- 芬顿试剂与稀土氧化物磨料的协同作用导致SCD表面被严重氧化,且表面存在大量腐蚀坑。抛光后SCD拉曼峰位置发生偏移,金刚石晶体结构被破坏;Yb2O3抛光后的表面出现细晶金刚石以及sp2碳。
- CMP机制:SCD表面在·OH以及稀土氧化物磨料的作用下被氧化,生成C-O、C=O、C-OH等基团,之后被纳米磨料机械去除,获得了光滑的SCD表面。
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