电子纳米抛光技术

大家都知道,目前在很多电子技术领域我国仍然依赖国外的相关技术,很多重要的设备和技术专利都要从国外购买，这不仅限制了我国电子技术行业的发展，同时也耗费了成倍的钱力和物力。研磨和抛光技术就是影响电子技术发展的一个重要环节，现在很多研磨机和抛光机都是从德国，美国，日本进口，但在国内仍是供不应求的状态，而本身国内的技术还处在研发改进的阶段，需要大力发展。

超精表面抛光、改性和测试技术是先进电子制造中的关键技术之一，它主要应用于磁记录领域中的计算机硬盘磁头表面及硬盘盘基片表面的抛光，同时还应用于集成电路领域的硅晶片加工和半导体领域的发光二极管(LED)蓝宝石基片的加工。因此，这项技术的突破将对我国电子制造业走上自主创新的道路产生较大的推动作用。

众所周知，我们平常使用的计算机硬盘都有一个存储量的限制，而存储量又由它的存储密度所决定。存储密度越大，单张盘的存储量也就越大。而存储密度的影响因素较多，磁头/磁盘的读写能力、表面保护膜的性能和表面光滑度都是非常重要的因素。其中，磁头的读写能力除与材料性能和线宽密切相关外，主要受磁头的飞行高度影响。磁头好比手电筒，它发射出的电磁波不是平行的，而是存在一定的张角。磁头距离磁盘越近，射出的电磁波在磁盘表面上覆盖的面积越小，从而可增大存储密度，提升硬盘存储量。而磁头表面保护膜则主要从两个重要的方面保护磁头:一是它必须具有良好的自洁性，避免磁头吸附过多杂质；二是它必须在磁头与硬盘开始运转时保护磁头，避免静摩擦力过大，磨损磁头。因而，它还必须与磁头具有良好的结合力，避免在磁头高速剪切时致其脱离磁头表面。

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随着时代的发展、电子产业的进步，对硬盘存储密度的要求越来越高，使磁头的飞行高度不断降低，磁头、磁盘碰撞的几率在增加，而其保护膜的性能也必须得到相应的提升。将摩擦学与电子制造相结合，从2000年开始，瞄准这一方向，集中力量研究硬盘制造中的表面改性、加工和测量问题。在小小的磁头上奋战数年，一个纳米一个纳米地向前迈进，常常是“山穷水复疑无路，柳暗花明又一村”。在计算机硬盘制造领域，飞行高度每降低一个纳米，都要面临一系列巨大的技术挑战。以磁头表面抛光为例，磁头读写区由铁磁材料、导线(金)、基体(氧化铝)等软硬不同的材料组成，需要均匀去除；其次，铁磁材料极易腐蚀，它要求加工液的阴离子浓度在10以下；再者，磁头越接近磁盘表面，就越容易与其产生摩擦，这就要求磁盘表面必须更加光滑(粗糙度在0.1nm以下)。

另外，随着磁头飞行高度的降低，如何保护磁头表面，使其不产生磨损也是一个难题。在研究过程中，课题组创造性地提出将纳米金刚石颗粒引入磁头表面抛光液中，利用含有超细金刚石颗粒的抛光液与磁头的氧化铝表面相互作用，从而使磁头表面粗糙度得以大幅降低。让人更高兴的是，纳米金刚石抛光液的运用还能去除磁头表面在抛光过程产生的划痕和黑点，为磁头读写能力的提升作出了贡献。在磁头抛光液取得重大突破之后，课题组把他们的研究范围进一步扩大，取得了更加丰硕的成果:如集成电路领域的硅晶片抛光，其抛光速率、硅晶片表面粗糙度、抛光液循环使用寿命等关键指标均超过国外同类先进抛光液，达到了取代国外先进产品的技术水平；半导体领域的发光二极管(LED)蓝宝石基片抛光中，成功解决了蓝宝石抛光过程中抛光速率低、表面划痕多以及表面粗糙度大等问题。

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