图蓝宝石晶体构造图
蓝宝石的固相机理
单晶蓝宝石与二氧化硅在无外加能量情况下两者之间很难产生固相化学反应,而在外加能量情况下如抛光、烧结,且能量超越二氧化硅与单晶蓝宝石之间所需的活化能而产生固相化学反应。蓝宝石与的接触界面上的真实接触点产生的压力取决于的硬度,时为,K时为,两者在大气压下生成富铝红柱石(也称为莫来石,),高压下生成蓝晶石(2)。
其反应式如下:
(富铝红柱石)()
(蓝晶石)()
硬度为,利用磨料可以去除固相反应生成的富铝红柱石软质层,而对母体蓝宝石不会产生划痕等表面损伤。为加快上述固相反应的反应速率,除提高界面温度和增加压力外,还可以通过添加催化剂的方式,向蓝宝石添加熔点低的在煅烧的条件下可实现莫来石的低温合成。
二单晶蓝宝石晶体材料加工技术
由于蓝宝石为两性氧化物可以通过加入适当的络合剂使其转化为易溶解于水的络合物通过增加化学作用来提高抛光速率。
抛光性能的影响因素
碱性抛光液中抛光速率与抛光液的值成指数关系随值的增加抛光速率不断增大这是由于蓝宝石为两性氧化物随着碱性的增加化学反应加快促使反应平衡向右方移动。可是当值超过时抛光速率反而呈下降的趋势。
温度在抛光中起着非常重要的作用它对工艺的影响体现在抛光的各个环节其中在工艺的两个环节即化学反应过程和机械去除过程中都受着温度的强烈影响。一般来说温度越高抛光速率越高表面平整度也越好但化学腐蚀严重表面完美性差。所以温度必须控制在合适的范围内这样才能满足圆晶片的平整化要求而得到完美的圆晶片表面。实验表明在℃左右的时候抛光速率达到了最大值之后随着温度继续升高抛光速率的上升趋于平缓并且产生抛光液蒸腾现象。这是由于当温度过高时抛光液的蒸腾使部分水分被蒸发出来从而增大了抛光液的浓度并使其粘性增加且在抛光垫上的扩展度变小阻碍了系统内的物质传输从而阻碍了抛光速率的增高同时较高的温度使化学反应速率加快令蓝宝石晶片表面出现不均匀雾状腐蚀等过腐蚀现象从而影响晶片的表面完美性。
压力对蓝宝石抛光速率有很大的影响随着压力的增加抛光速率迅速增高这是因为压力的增加导致抛光布和晶片间摩擦力的增加在加强了系统的机械作用的同时也使系统的温度升高增强了系统的化学作用从而提高了抛光速率。
研究发现,当压力在至时蓝宝石片表面完美性比较好没有明显缺陷当压力高于以后晶片的表面就开始出现少量的划痕并出现了较多的应力缺陷。
)磨料粒径、浓度及流速的影响
研究表明,在其它条件相同情况下随着浆料浓度的增大抛光速率增大。对于粒径为的研磨料浆料的质量分数为时去除速率为而随着质量分数增大至时去除速率增大至质量分数继续增大至时去除速率则增大至。这主要是因为浆料浓度的增大使得抛光过程中参与机械磨削的粒子数增多相应的有效粒子数也增多粒径一定的情况下有效粒子数的增多增强了机械磨削作用力进而提高了抛光速率研究还表明在过程中适当增加浆料浓度有利于抛光表面的平整度即浓度越高平整度越好。
三常见的配方体系及应用
3.1机械抛光研磨液
投料量()
金刚石微粉
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更新时间: 14:28:29
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Nicomp 380
蓝宝石抛光液检测仪采用动态光散射原理检测分析颗粒系的粒度及粒度分布,粒径检测范围0.3nm - 10µm。粒度分析复合采用Gaussian单峰算法和拥有专利技术的NiComp多峰算法,对于多组分、粒径分布不均匀液态分散体系的分析以及胶体体系的稳定性分析具有独特优势,其优异的解析度及重现性是其他同类产品无可比拟的。整机采用模块化设计,可灵活方便地扩展Zeta电位等其它功能。
Nicomp&380&蓝宝石抛光液检测仪&基本概述:。&产品介绍:&&采用动态光散射原理检测分析颗粒系的粒度及粒度分布,粒径检测范围&。粒度分析复合采用&&单峰算法和拥有专利技术的&&多峰算法,对于多组分、粒径分布不均匀液态分散体系的分析以及胶体体系的稳定性分析具有独特优势,其优异的解析度及重现性是其他同类产品无可比拟的。&&蓝宝石抛光液检测仪&工作原理:动态光散射法(DLS),有时称为准弹性光散射法(QELS),是一种成熟的非侵入技术,可测量亚微细颗粒范围内的分子与颗粒的粒度及粒度分布,使用最新技术,粒度可小于1nm。&动态光散射法的典型应用包括已分散或溶于液体的颗粒、乳剂或分子表征。&悬浮在溶液中的颗粒的布朗运动,造成散射光光强的波动。&分析光强的波动得到颗粒的布朗运动速度,再通过斯托克斯-爱因斯坦方程得到颗粒的粒度。&蓝宝石抛光液检测仪&仪器参数:&粒径测量范围粒度分析:&m分析方法粒度分析:动态光散射,单峰算法和无约束自由拟合多峰算法值范围温度范围℃℃检测角度(可选)粒度分析:或&多角度(,可选配)高浓度样品背散射背散射可用溶剂水和绝大多数有机溶剂样品池(标准,石英玻璃或有机玻璃);&L(高透光率微量样品池)分析软件运行环境,符合规范分析软件电压,或,外形尺寸56&cm&*&41&cm&*&24cm重量约(与配置有关)蓝宝石抛光液检测仪&配件:大功率激光二极管PSS使用一系列大功率激光二极管来满足更多更苛刻的要求。使用大功率激光照射,以便从小粒子出货的足够的入射光。15mW,&35mW,&50mW,&100mW&&波长为635nm&的红色二极管。20&mW&50&mW&和&100&mW&波长为&514.4nm的绿色二极管。&雪崩光电二极管检测器(APD&Detector)提供比普通光电倍增管(PMT)高20倍的灵敏度。Zeta&电位模块Zeta电位是确定交替系统稳定性的重要参数,决定粒子之间静电排斥力大小,从未影响粒子间的聚集作用及分散系的稳定。该模块使用电泳光散射(ELS)技术,通过测量带点粒子在外加电场中的移动速度,即电泳迁移率、推算出Zeta电位,实现了粒子的粒径与Zeta电位,实现了粒子的粒径与Zeta电位测定的同机操作。&自动稀释系统模块将初始浓度较高的样本自动稀释至可检测的的浓度,可稀释初始固含量为50%的原始样品,本模块收专利保护,其可免除人工稀释样品带来的外界环境的干扰和数据上的误差,此技术被用于批量进样和在线检测的过程中。&多角度检测系统模块提供多角度的检测能力。使用高精度的步进电机和针孔光纤技术可对散射光的接收角度进行调整,可为微粒粒径分布提供可高分辨率的多角度检测。对高浓度样品(&40%)以及大粒子多分散系的粒径提供了提供15至175度之间不同角度上散射光的采集和检测。&自动进样器批量自动进样器能实现最多76个连续样本的分析而无需操作人员的干预。因此它是一个非常好的质量控制工具,能增大样品的处理量。大大节省了宝贵的时间。&自动滴定模块样品的浓度及PH值是Zeta电位的重要参数,搭配瑞士万通的滴定仪进行检测,真正实现了自动滴定,自动调节PH值,自动检测Zeta电位值。免除外界的干扰和数据上的误差,精确分析出样品Zeta电位的趋势。&&蓝宝石抛光液检测仪&应用领域:适用于检测悬浮在水相和有机相的颗粒物。&1)磨料&&&&&&&磨料既有天然的也有合成的,用于研磨、切削、钻孔、成形以及抛光。磨料是在力的作用下实现对硬度较低材料的磨削。磨料的质量取决于磨料的粗糙度和颗粒的均匀性。&&&&&&&2)化学机械抛光(CMP)&&&&&&&化学机械抛光是半导体制造加工过程中的重要步骤。化学机械抛光液是由腐蚀性的化学组分和磨料(通常是氧化铝、二氧化硅或氧化铈)两部分组成。抛光过程很大程度上取决于晶片表面构型。晶片的加工误差通常以埃计,对晶片质量至关重要。抛光液粒度越均匀、不聚集成胶则越有利于化学机械抛光加工过程的顺利进行。&&&&&&3)陶瓷&&&&&&&陶瓷在工业中的应用非常广泛,从砖瓦到生物医用材料及半导体领域。在生产加工过程中监测陶瓷颗粒的粒度及其粒度分布可以有效地控制最终产品的性能和质量。&&&&&&&4)粘土&&&&&&&粘土是一种含水细小颗粒矿物质天然材料。粉砂与粘土类似,但粉沙的颗粒比粘土大。粘土中易于混杂粉砂从而降低粘土的等级和使用性能。ISO14688定义粘土的颗粒小于63&m。&&&&&&&5)涂料&&&&&&&涂料种类繁多,用途广泛。涂料的颗粒大小及粒度分布直接影响涂料的质量和性能。&&&&&&&6)污染监测&&&&&&&粒度检测分析在产品的污染监测方面起着重要作用,产品的污染对产品的质量影响巨大。绝大多数行业都有相应的标准、规程或规范,必须严格遵守和执行,以保证产品满足质量要求。&&&&&&&7)化妆品&&&&&&&无论是普通化妆品还是保湿剂、止汗剂,它们的性能都直接与粒度的大小和分布有关。化妆品的颗粒大小会影响其在皮肤表面的涂抹性能、分布均匀性能以及反光性能。保湿乳液(一种乳剂)的粒度小于200纳米时才能被皮肤良好吸收,而止汗剂的粒度只有足够大时才能阻塞毛孔起到止汗的作用。&&&&&&8)乳剂&&&&&&&乳剂是两种互不相溶的液体经乳化制成的非均匀分散体系,通常是水和油的混合物。乳剂有两种类型,一种是水分散在油中,另一种是油分散在水中。常见的乳剂制品有牛奶(水包油型)和黄油(油包水型),加工过程中它们均需均质化处理到所需的粒径大小以期延长保质期。&&&&&&&9)食品&&&&&&&食品的原料(粉末及液体)通常来源于不同的加工厂,不同来源的原料必须满足某些特定的标准以使最终制品的质量均一稳定。原料性质的任何波动都会对食品的口味和口感产生影响。用原料的粒度分布作为食品质量保证和质量控制(QA/QC)的一个指标可确保生产出质量均以稳定的食品制品。&&&&&&&10)液体工作介质/油&&&&&&&液体工作介质(如:油)越来越昂贵,延长液体介质的寿命是目前普遍关心的问题。机械设备运转过程中会产生金属屑或颗粒落入工作介质中(如:油浴润滑介质或液力传递介质),因此需要一种方法来确定介质(油)的更换周期。通过监测工作介质(油)中颗粒的分布和变化可以确定更换工作介质的周期以及延长其使用寿命。&&&&&&11)墨水&&&&&&&随着打印机技术的不断发展,打印机用的墨水变得越来越重要。喷墨打印机墨水的粒度应当控制在一定的尺度以下,且分布均匀,大的颗粒易于堵塞打印头并影响打印质量。墨水是通过研磨方法制得的,可用粒度检测分析仪器设备监测其研磨加工过程,以保证墨水的颗粒粒度分布均匀,避免产生聚集的大颗粒。&&&&&&12)&胶束&&&&&&&胶束是表面活性剂在溶液中的浓度超过某一临界值后,其分子或离子自动缔合而成的胶体尺度大小的聚集体质点微粒,这种胶体质点与离子之间处于平衡状态。&&&&&&&乳液、色漆、制药粉体、颜料、聚合物、蛋白质大分、二氧化硅以及自组装TiO_2纳米管(TNAs)等&
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