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超光滑表面加工方法的新进展被引量：14: 2007年; 通过回顾超光滑表面加工技术的发展历程,对多种具有代表性的超光滑表面加工方法的原理和应用作了简单阐述,并重点提出和介绍了一种大气等离子体抛光方法。该方法实现了利用常压等离子体激发化学反应来完成超光滑表面的无损伤抛光加工,并首次引入电容耦合式炬型等离子体源,为高质量光学表面的加工提供了一条新的途径。试验结果表明,在针对单晶硅的加工过程中实现了1μm/min的加工速率和Ra 0.6nm的表面粗糙度。; 张巨帆王波董申; 关键词：超光滑表面超精密加工大气等离子体电容耦合

大气等离子体抛光技术在超光滑硅表面加工中的应用被引量：29: 2007年; 发展了大气等离子体抛光方法,并用于超光滑表面加工。该技术基于低温等离子体化学反应来实现原子级的材料去除,避免了表层和亚表层损伤。运用原子发射光谱法证明了活性反应原子的有效激发,进而揭示了特定激发态原子对应的电子跃迁轨道。在针对单晶硅片的加工实验中,应用有限元分析法在理论上对加工过程中的空间气体流场分布和样品表面温度分布进行了定性分析。后续的温度检测实验证实了样品表面温度梯度的形成,并表明样品表面最高温度仅为90℃。材料去除轮廓检测结果符合空间流场的理论分布模型,加工速率约为32 mm3/min。利用原子力显微镜对表面粗糙度进行测量,证实了加工后样品表面在一定范围内表面粗糙度Ra=0.6 nm。最后,利用X射线光电子谱法研究了该方法对加工后表面材料化学成分的影响。实验和检测结果均表明,该抛光方法可以进行常压条件下的超光滑表面无损抛光加工,实现了高质量光学表面的无损抛光加工。; 张巨帆王波董申; 关键词：超光滑表面单晶硅电容耦合

原子发射光谱分析技术在大气等离子体抛光工艺研究中的应用被引量：1: 2008年; 大气等离子体抛光是一种非接触式的超精密加工方法,它基于低温等离子体化学反应实现原子级的材料去处,避免了表层和亚表层损伤,特别适合于各种难加工材料的超光滑抛光。该方法首次引入了基于电容耦合原理的射频炬式等离子体源,为测试等离子体特性和进行工艺研究,在加工过程中使用微型光纤光谱仪进行光谱监测和采集,进而运用原子发射光谱分析技术初步讨论了射频功率和气体配比对加工过程的影响,分析结果显示:在一定范围内,射频功率对加工速率有着较明显的促进作用,而气体配比对等离子体区成分和表面生成元素的种类影响较大。电子跃迁轨道分析还揭示了处于不同激发态的活性氟原子对应的不同微观状态,为进一步的微观机理研究奠定了理论基础。基于工艺分析的结果,在单晶硅片上实现了Ra0.6nm的表面粗糙度和32mm3·min-1的加工速率。; 王波张巨帆董申; 关键词：大气等离子体电容耦合抛光原子发射光谱

用于超光滑表面加工的常压低温等离子体抛光系统设计被引量：11: 2008年; 介绍了一种新型超光滑表面加工方法及其系统的设计.该方法主要基于低温等离子体化学作用,通过活性反应原子与工件表面原子间的化学反应实现原子级的材料去除,避免了表层和亚表层损伤.该常压低温等离子体抛光系统首次引入了电容耦合式射频等离子体炬,并根据装置的实际特性进行了良好的阻抗匹配.原子发射光谱分析结果表明,该系统实现了稳定的大气压等离子体放电,并有效地激发出高密度的活性反应原子.针对单晶硅片的加工试验结果,也证明了该系统可高效稳定地工作,并实现了约1.46,mm3/min的材料去除速率和0.6,nm(Ra)的表面粗糙度.; 张巨帆王波董申; 关键词：常压等离子体超光滑表面等离子体炬电容耦合抛光

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黑龙江省自然科学基金(E200622)