【技術實現步驟摘要】
本專利技術屬于功能材料，涉及拋光材料，具體涉及一種摻雜鐿的納米球形ceo2顆粒及其制備方法和應用。
技術介紹
1、化學機械拋光(chemical?mechanical?polishing，簡稱cmp)技術，它是一種全局平坦化技術，通過表面化學作用和機械研磨的技術結合來實現材料的高度(納米級)平坦化效應，獲得超光滑表面。目前被廣泛應用光學玻璃、計算機硬盤、集成電路、半導體等領域。cmp系統主要由拋光設備、拋光墊和拋光液三大部分組成。在cmp過程中，拋光液承擔著材料表面的“軟化”與去除，是影響cmp性能的重要因素。它主要是由磨粒、氧化劑、ph調節劑、表面活性劑組成，磨粒要與工件表面接觸、吸附、摩擦去除，是拋光液中最重要的部分。目前cmp中所用的磨料以無機氧化物納米磨粒為主，包括氧化鈰(ceo2)、氧化硅(sio2)、氧化鋁(al2o3)、氧化錳(mno2)、氧化鋯(zro2)和金剛石等，其中氧化鈰因其與氧化硅有著特殊的化學齒作用，在硅基材料的拋光上有著高拋光速率和表面質量。研究發現，氧化鈰在硅基材料的拋光能力與其形貌密不可分，分布窄、尺寸小的球形磨粒能夠產生滾動摩擦去除硅基材料的氧化層，使得硅基材料有更好的表面粗糙度以及良好的材料去除率。而且鐿元素的摻雜能夠提高氧化鈰磨粒的ce3+濃度，能夠進一步提高磨粒的拋光性能。在現有的氧化鈰納米磨粒的制備中，顆粒尺寸分布大且易團聚，其有效顆粒少、團聚的顆粒應力集中，易造成光學玻璃打磨過程中的表面機械損傷。
技術實現思路
1、針對現有技術存在的不足
2、為了實現上述目的，本專利技術采用以下技術方案予以實現：
3、一種摻雜鐿的納米球形ceo2顆粒的制備方法，包括以下步驟：
4、步驟一、室溫下將0.94～0.98g?ce(no3)3·6h2o和0.01～0.05g?yb(no3)3·6h2o分別溶入1～2ml去離子水形成鈰源溶液和鐿源溶液；
5、步驟二、在步驟一制備的鈰源溶液中先加入20～30ml乙二醇混合均勻，然后加入1～2ml乙酸并充分攪拌，再將步驟一制備的鐿源溶液加入充分攪拌，然后將混合液移入帶有聚四氟乙烯的水熱反應釜中，擰緊密封，放入180℃恒溫烘箱中靜置反應4～5h后離心洗滌并干燥；
6、步驟三、將步驟二干燥后的產物轉移至馬弗爐在500～600℃燒結2～4h，然后隨爐冷卻，得到摻雜鐿的納米球形ceo2顆粒。
7、本專利技術還具有以下技術特征：
8、優選的，步驟二中所述的充分攪拌為磁力攪拌10～15min。
9、優選的，步驟二中所述的洗滌為用蒸餾水和酒精分別洗滌2～3次。
10、優選的，步驟二中所述的干燥為洗滌后產物分散于乙醇置于瓷舟，將瓷舟轉移至烘箱在60～90℃下干燥10～12h。
11、本專利技術還保護一種采用如上所述的方法制備的摻雜鐿的納米球形ceo2顆粒，尺寸為120～155nm。
12、本專利技術還保護一種如上所述的摻雜鐿的納米球形ceo2顆粒在化學機械拋光中的應用。
13、本專利技術與現有技術相比，具有如下技術效果：
14、本專利技術選用ce3+為原料，鐿為摻雜元素，通過控制水熱時間制備呈現球狀結構的前驅體，以實現粒徑為120nm-155nm的分布均勻的摻雜鐿的納米球形ceo2顆粒；配方簡單、成本低、生產工藝要求低，制備的產物分散性好、尺寸分布窄，在保證一定的材料去除率的基礎上，進一步降低光學玻璃的表面機械損傷，以實現光學玻璃的超光滑表面，提高表面質量；
15、通過本專利技術合成的摻雜鐿的納米球形ceo2顆粒所配制的應用于化學機械拋光的拋光液，對石英玻璃進行表面加工處理，材料去除率為144.68nm/min，表面質量ra為0.18nm，這是因為摻雜鐿的納米球形ceo2顆粒呈現球狀且尺寸分布窄，在拋光時能夠將顆粒與工件之間的滑動摩擦變為滾動摩擦，局部應力較小從而在化學機械拋光時能夠減少表面劃傷，而且鐿的摻雜使顆粒表面三價鈰離子的濃度提高，ce3+作為拋光時的活性位點，能夠削弱si-o-si鍵，形成鍵能更強的ce-o-si鍵，增強了顆粒的化學機械拋光能力。
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1.一種摻雜鐿的納米球形CeO2顆粒的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：
2.如權利要求1所述的摻雜鐿的納米球形CeO2顆粒的制備方法，其特征在于，步驟二中所述的充分攪拌為磁力攪拌10～15min。
3.如權利要求1所述的摻雜鐿的納米球形CeO2顆粒的制備方法，其特征在于，步驟二中所述的洗滌為用蒸餾水和酒精分別洗滌2～3次。
4.如權利要求1所述的摻雜鐿的納米球形CeO2顆粒的制備方法，其特征在于，步驟二中所述的干燥為洗滌后產物分散于乙醇置于瓷舟，將瓷舟轉移至烘箱在60～90℃下干燥10～12h。
5.一種采用如權利要求1至4中任一項所述的方法制備的摻雜鐿的納米球形CeO2顆粒，其特征在于，尺寸為120～155nm。
6.一種如權利要求5所述的摻雜鐿的納米球形CeO2顆粒在化學機械拋光中的應用。
【技術特征摘要】
1.一種摻雜鐿的納米球形ceo2顆粒的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：
2.如權利要求1所述的摻雜鐿的納米球形ceo2顆粒的制備方法，其特征在于，步驟二中所述的充分攪拌為磁力攪拌10～15min。
3.如權利要求1所述的摻雜鐿的納米球形ceo2顆粒的制備方法，其特征在于，步驟二中所述的洗滌為用蒸餾水和酒精分別洗滌2～3次。
4.如權利要求1所...
【專利技術屬性】
技術研發人員：許寧，高凱龍，林雨，高梓恒，霍宇，王巖松，張國升，
申請(專利權)人：陜西科技大學，
類型：發明
國別省市：
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