一种基于微电解-芬顿氧化体系的抛光液、其制备方法及用途技术

本发明专利技术提供一种基于微电解

【技术实现步骤摘要】
一种基于微电解
‑
芬顿氧化体系的抛光液、其制备方法及用途


[0001]本专利技术涉及抛光液技术，尤其涉及一种基于微电解
‑
芬顿氧化体系的抛光液、其制备方法及用途。

技术介绍

[0002]氮化镓(GaN)在蓝光和紫外发光二极管和激光二极管等光电器件方面具有潜在的应用前景。目前，大多数商业化的GaN基器件都是在蓝宝石和碳化硅等衬底上生长的外延薄膜制备。然而，由于GaN外延层与衬底之间存在较大的晶格失配和热失配，导致异质外延层中位错密度较高。因此，迫切需要制备原子级光滑、无损伤的GaN表面。由于GaN具有极高的硬度和很强的抗化学稳定性，难以被加工，其化学机械抛光效率不能满足日益增长工业需要。
[0003]为了增强GaN的抛光效果，通常需要在抛光液中加入氧化剂，将GaN氧化成莫氏硬度较小的Ga2O3，以提高GaN的去除速率。同时，在紫外光的照射下，GaN向Ga2O3的转化速率能够得到有效提高，进而移除速率得到有效提高。现有技术公开了一些抛光液，例如：
[0004]CN106398544A公开了一种适用于氮化镓的材料抛光组合物，该抛光液组合物包含纯化硅溶胶抛光磨粒、腐蚀剂、氧化剂、促进剂和水，所述抛光磨粒为纯化硅溶胶，水为去离子水或蒸馏水，其具有去除速率高、稳定性高，循环寿命长达10h等特点，所获抛后氮化镓表面光滑呈原子台阶形貌，且无划痕、凹坑等表面缺陷，经AFM测试其表面粗糙度Ra可达0.055nm精度。抛光去除速率达118.8nm/h。
[0005]CN107652900B公开了一种用于紫外辅助化学机械抛光的抛光液及其方法，包括纳米磨粒和氧化剂；抛光液中纳米磨粒的含量为0.05
‑
20wt％，氧化剂的含量为0.1
‑
10wt.％。抛光液主要用于氮化镓晶片的紫外辅助化学机械抛光加工，使用该抛光液对氮化镓晶片进行抛光加工可以获得高的去除率和低的表面粗糙度，同时该抛光液成分简单，纳米二氧化硅或氧化铈磨粒浓度极低，抛光液的后处理方便，对环境污染小。
[0006]CN110205034A公开了一种氮化镓化学机械抛光液，其包含5～10wt％SiO2，0.4～0.8wt％，0.5～1.5wt％甘氨酸，0.1～1wt％对苯二甲酸，pH值为11～11.5，该氮化镓化学机械抛光液，成分和制备工艺简单，改善了传统氮化镓抛光液污染环境、对人体有伤害等问题；并且抛光速率达一百纳米每小时以上，抛光表面粗糙度低至亚纳米级粗糙度。
[0007]上述氮化镓抛光液不同程度的存在氧化效率低、氧化成本高等问题，并且难以获得较高的GaN去除速率。因此，需要开发一种成本低、氧化效率高、氧化条件易操控的氮化镓抛光液。

技术实现思路

[0008]本专利技术的目的在于，针对目前氮化镓抛光液存在氧化效率低、氧化成本高的问题，提出一种基于微电解
‑
芬顿氧化体系的抛光液，该抛光液具有成本低、氧化效率高和氧化条件易操控的特点，采用该抛光液抛光的氮化镓表面质量高，划伤少。
[0009]为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案是：一种基于微电解
‑
芬顿氧化体系的抛光液，包括重量配比如下的各组分：
[0010][0011]进一步地，所述铁碳微电解填料采用以下方法制备而成：将铁粉和碳粉以1:2
‑
2:1的质量比混合，在隔绝空气的条件下，800
‑
1200℃烧结6
‑
8h。
[0012]进一步地，所述铁粉和碳粉的质量比为1:2
‑
2:1。
[0013]进一步地，所述铁粉和碳粉的质量比优选为1.3:1
‑
2:1
[0014]进一步地，所述铁粉和碳粉的质量比更优选为2:1。
[0015]进一步地，所述铁碳微电解填料为35
‑
40份。
[0016]本专利技术微电解
‑
芬顿氧化体系无需外接电源，仅通过铁碳微电解填料自身产生的电位差即可产生电流，加快电子转移速率，从而通过与Ga
3+
的静电相互作用，加速抛光速率。
[0017]进一步地，所述烧结温度为900
‑
1100℃。
[0018]进一步地，所述烧结温度优选为1000℃。
[0019]进一步地，所述烧结时间为6
‑
9h。
[0020]进一步地，所述烧结时间优选为8h。
[0021]进一步地，所述抛光磨料为二氧化硅、氧化铈、金刚石、碳化硅、氮化硼、氧化锆和氧化铝中的一种或多种。
[0022]进一步地，所述抛光磨料优选二氧化硅。
[0023]进一步地，所述抛光磨料为35
‑
40份。
[0024]进一步地，所述氧化剂为双氧水。
[0025]进一步地，所述双氧水的浓度为2.7
‑
3.3wt％。
[0026]进一步地，所述双氧水的浓度优选3wt％。
[0027]进一步地，所述氧化剂为15
‑
18份。
[0028]在不通电的条件下，铁碳微电解填料在酸性的抛光液中可以形成约1.2V的电位差，通过与溶液中双氧水的芬顿反应，生成大量具有强氧化性的
·
OH，氧化GaN，使之形成易抛光的Ga2O3。
[0029]进一步地，所述pH调节剂为酸性调节剂。
[0030]进一步地，所述酸性调节剂为盐酸、硫酸、硝酸、草酸、苹果酸和磷酸中的一种或多种。
[0031]进一步地，所述酸性调节剂优选盐酸。
[0032]进一步地，所述基于微电解
‑
芬顿氧化体系的抛光液的pH值为3
‑
5。
[0033]进一步地，所述基于微电解
‑
芬顿氧化体系的抛光液的优选pH值为3.0。
[0034]进一步地，所述pH调节剂为5
‑
8份。
[0035]进一步地，所述去离子水为50
‑
70份。
[0036]本专利技术的另一个目的还公开了一种基于微电解
‑
芬顿氧化体系的抛光液的制备方法，包括以下步骤：
[0037]将去离子水、铁碳微电解填料、氧化剂、pH调节剂及抛光磨料按重量配比混合、搅拌，制备得到基于微电解
‑
芬顿氧化体系的抛光液。
[0038]进一步地，所述搅拌转速为100
‑
400r/min。
[0039]进一步地，优选的搅拌转速为150
‑
300r/min。
[0040]进一步地，更优选的搅拌转速为300r/min。
[0041]进一步地，所述搅拌时间为25
‑
65min。
[0042]进一步地，优选的搅拌时间为35
‑
50min。
[0043]进一步地，更优选的搅拌时间为45min本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于微电解
‑
芬顿氧化体系的抛光液，其特征在于，包括重量配比如下的各组分：2.根据权利要求1所述基于微电解
‑
芬顿氧化体系的抛光液，其特征在于，所述铁碳微电解填料采用以下方法制备而成：将铁粉和碳粉以1:2
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2:1的质量比混合，在隔绝空气的条件下，800
‑
1200℃烧结6
‑
8h。3.根据权利要求1所述基于微电解
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芬顿氧化体系的抛光液，其特征在于，所述抛光磨料为二氧化硅、氧化铈、金刚石、碳化硅、氮化硼、氧化锆和氧化铝中的一种或多种。4.根据权利要求1所述基于微电解
‑
芬顿氧化体系的抛光液，其特征在于，所述氧化剂为双氧水。5.根据权利要求1所述基于微电解
‑
芬顿氧化体系的抛光液，其特征在于，所述pH调节剂为酸性调节剂。6.根据权利要求5所述基于微电解
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芬顿氧化体系的抛光液，其特征在于，所述酸性调节剂为盐酸、硫酸、硝酸、草酸、苹果酸和磷酸中的一种或多种。7.根据权利要求1所述基于微电解
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【专利技术属性】
技术研发人员：侯军，单晓倩，李传强，
申请(专利权)人：浙江奥首材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：