單晶MgO拋光基片高質量表面保護研究.pdf

1、單晶MgO具有良好的光學特性、機械特性、電學特性，較好的化學穩(wěn)定性、熱傳導性和絕緣性，廣泛用作基底材料生長高溫超導薄膜、鐵電薄膜、磁學薄膜和光學薄膜等。 基底材料的表面質量，是影響在其上生長的薄膜質量的重要因素。單晶MgO由于具有吸附潮解特性，高精度的單晶MgO基片在潮濕環(huán)境或空氣中長時間放置，會與空氣中的水分和CO<,2>發(fā)生反應，產(chǎn)“潮解”和“霧化”，破壞基片的表面晶體結構，影響基片的表面質量，進而影響在它上面生長的薄膜質量

2、。目前，雖然單晶MgO基片的高效超精密加工技術已經(jīng)比較成熟，能夠加工出亞納米級的基片表面，但是對基片表面的吸附潮解行為卻缺乏系統(tǒng)的研究，沒有具體的高質量基片表面保護措施。 本文針對單晶MgO拋光基片表面的吸附潮解特性問題，進行了系統(tǒng)的實驗研究。在實驗結果的基礎上，對基片表面的吸附潮解反應進行了分析，所取得的研究結論如下： 1.不同環(huán)境條件下，單晶MgO(100)拋光基片表面的吸附潮解情況不同：在空氣中的基片表面吸附潮解得

3、最快、最嚴重，其次為在干燥箱中的，再次為在N<,2>氣和Ar氣中的，而在真空中的基片表面吸附潮解得最慢、最不明顯； 2.空氣濕度和溫度對單晶MgO(100)拋光基片表面的吸附潮解有重要的影響：空氣濕度越大，基片表面吸附潮解越快、越嚴重；在一定的溫度范圍之內，空氣溫度越高，基片表面吸附潮解越快、越嚴重； 3.不同表面加工質量的單晶MgO拋光基片表面在空氣中的吸附潮解情況不同：表面有劃痕加工缺陷的拋光基片比表面無劃痕加工缺陷

4、的基片吸附潮解得更快、更嚴重； 4.不同晶面的單晶MgO拋光基片表面在空氣中的吸附潮解情況不同：(111)面吸附潮解得最快、最嚴重，其次為(110)面，(100)面吸附潮解得最慢、最不明顯； 5.不同的水覆蓋率作用下以及不同的晶體缺陷處，單晶MgO拋光基片表面吸附潮解反應的微觀結構是不同的，微觀結構的配位數(shù)決定了基片表面吸附潮解的反應活性。 基于上述的實驗和理論分析結果，提出了單晶MgO拋光基片高質量表面保護措施