Ақпарат және оптоэлектроника салаларының қарқынды дамуы химиялық механикалық жылтырату (ХМЖ) технологиясының үздіксіз жаңартылуына ықпал етті. Жабдықтар мен материалдардан басқа, аса жоғары дәлдіктегі беттерді алу жоғары тиімді абразивті бөлшектерді жобалауға және өнеркәсіптік өндіруге, сондай-ақ тиісті жылтырату ерітіндісін дайындауға көбірек байланысты. Ал бетті өңдеудің дәлдігі мен тиімділігіне қойылатын талаптардың үздіксіз жақсаруымен жоғары тиімді жылтырату материалдарына қойылатын талаптар да артып келеді. Церий диоксиді микроэлектрондық құрылғылар мен дәлдіктегі оптикалық компоненттерді беттік дәлдікпен өңдеуде кеңінен қолданылды.
Церий оксиді жылтырату ұнтағы (VK-Ce01) жылтырату ұнтағы күшті кесу қабілеті, жоғары жылтырату тиімділігі, жоғары жылтырату дәлдігі, жақсы жылтырату сапасы, таза жұмыс ортасы, төмен ластану, ұзақ қызмет ету мерзімі және т.б. артықшылықтарына ие және оптикалық дәлдікпен жылтырату және CMP саласында кеңінен қолданылады. Бұл сала өте маңызды орын алады.
Церий оксидінің негізгі қасиеттері:
Цериум, церий оксиді деп те аталады, церий оксиді. Қазіргі уақытта церийдің валенттілігі +4, ал химиялық формуласы CeO2. Таза өнім ақ түсті ауыр ұнтақ немесе куб кристалды, ал лас өнім ашық сары немесе тіпті қызғылттан қызыл-қоңырға дейінгі ұнтақ (өйткені оның құрамында лантан, празеодим және т.б. бар). Бөлме температурасы мен қысымында церий тұрақты церий оксиді болып табылады. Цериум сонымен қатар +3 валентті Ce2O3 түзе алады, ол тұрақсыз және O2-мен тұрақты CeO2 түзеді. Цериум оксиді суда, сілтіде және қышқылда аздап ериді. Тығыздығы 7,132 г/см3, балқу температурасы 2600℃, ал қайнау температурасы 3500℃.
Церий оксидінің жылтырату механизмі
CeO2 бөлшектерінің қаттылығы жоғары емес. Төмендегі кестеде көрсетілгендей, церий оксидінің қаттылығы алмас пен алюминий оксидіне қарағанда әлдеқайда төмен, сондай-ақ цирконий оксиді мен темір оксидіне баламалы кремний оксидіне қарағанда да төмен. Сондықтан силикат шыны, кварц шыны және т.б. сияқты кремний оксиді негізіндегі материалдарды тек механикалық тұрғыдан алғанда төмен қаттылықтағы цериямен жылтырату техникалық тұрғыдан мүмкін емес. Дегенмен, церий оксиді қазіргі уақытта кремний оксиді негізіндегі материалдарды немесе тіпті кремний нитриді материалдарын жылтырату үшін ең қолайлы жылтырату ұнтағы болып табылады. Церий оксидін жылтырату механикалық әсерлерден басқа да әсерлерге ие екенін көруге болады. Жиі қолданылатын тегістеу және жылтырату материалы болып табылатын алмастың қаттылығы әдетте CeO2 торында оттегі бос орындарына ие, бұл оның физикалық және химиялық қасиеттерін өзгертеді және жылтырату қасиеттеріне белгілі бір әсер етеді. Жиі қолданылатын церий оксидін жылтырату ұнтақтарында белгілі бір мөлшерде басқа сирек кездесетін жер оксидтері бар. Празеодим оксиді (Pr6O11) бетке бағытталған куб торлы құрылымға ие, ол жылтырату үшін жарамды, ал басқа лантаноидты сирек кездесетін жер оксидтерінің жылтырату қабілеті жоқ. CeO2 кристалдық құрылымын өзгертпестен, ол белгілі бір диапазонда онымен қатты ерітінді түзе алады. Жоғары тазалықтағы нано-церий оксидін жылтырату ұнтағы (VK-Ce01) үшін церий оксидінің (VK-Ce01) тазалығы неғұрлым жоғары болса, жылтырату қабілеті соғұрлым жоғары болады және қызмет ету мерзімі ұзағырақ болады, әсіресе қатты шыны және кварц оптикалық линзалары үшін ұзақ уақыт бойы. Циклдік жылтырату кезінде жоғары тазалықтағы церий оксидін жылтырату ұнтағын (VK-Ce01) қолданған жөн.
Церий оксидін жылтырату ұнтағын қолдану:
Церий оксидін жылтырату ұнтағы (VK-Ce01), негізінен шыны бұйымдарын жылтырату үшін қолданылады, негізінен келесі салаларда қолданылады:
1. Көзілдіріктер, шыны линзаларды жылтырату;
2. Оптикалық линза, оптикалық әйнек, линза және т.б.;
3. Ұялы телефон экранының әйнегі, сағат беті (сағат есігі) және т.б.;
4. Барлық түрдегі LCD экранды LCD мониторы;
5. Тас тастар, ыстық гауһар тастар (карточкалар, джинсыдағы гауһар тастар), жарықтандыру шарлары (үлкен залдағы сәнді люстралар);
6. Хрустальдан жасалған қолөнер бұйымдары;
7. Нефритті ішінара жылтырату
Церий оксидінің жылтырату туындыларының қазіргі түрлері:
Церий оксидінің беті оптикалық әйнектің жылтыратылуын айтарлықтай жақсарту үшін алюминиймен легирленген.
UrbanMines Tech. Limited компаниясының Технологиялық зерттеулер және әзірлеу бөлімі жылтыратқыш бөлшектерді қосу және беттік модификациялау CMP жылтырату тиімділігі мен дәлдігін арттырудың негізгі әдістері мен тәсілдері болып табылады деп ұсынды. Себебі бөлшектердің қасиеттерін көп компонентті элементтерді қосу арқылы реттеуге болады, ал жылтыратқыш суспензияның дисперсия тұрақтылығы мен жылтырату тиімділігін беттік модификациялау арқылы жақсартуға болады. TiO2-мен легирленген CeO2 ұнтағын дайындау және жылтырату өнімділігі жылтырату тиімділігін 50%-дан астамға арттыра алады, сонымен бірге беттік ақаулар да 80%-ға азаяды. CeO2 ZrO2 және SiO2 2CeO2 композиттік оксидтерінің синергетикалық жылтырату әсері; сондықтан легирленген ceria микро-нано композиттік оксидтерін дайындау технологиясы жаңа жылтырату материалдарын әзірлеу және жылтырату механизмін талқылау үшін өте маңызды. Легирлеу мөлшерінен басқа, синтезделген бөлшектердегі легирлегіштің күйі мен таралуы олардың беттік қасиеттері мен жылтырату өнімділігіне де үлкен әсер етеді.
Олардың ішінде қаптама құрылымы бар жылтырату бөлшектерін синтездеу тартымдырақ. Сондықтан синтетикалық әдістер мен жағдайларды таңдау да өте маңызды, әсіресе қарапайым және үнемді әдістер. Гидратталған церий карбонатын негізгі шикізат ретінде пайдалана отырып, алюминиймен легирленген церий оксидін жылтырату бөлшектері ылғалды қатты фазалы механохимиялық әдіспен синтезделді. Механикалық күштің әсерінен гидратталған церий карбонатының ірі бөлшектерін ұсақ бөлшектерге бөлуге болады, ал алюминий нитраты аммиак суымен әрекеттесіп, аморфты коллоидты бөлшектер түзеді. Коллоидты бөлшектер церий карбонатының бөлшектеріне оңай бекітіледі, ал кептіруден және күйдіруден кейін церий оксидінің бетінде алюминий легирлеуге қол жеткізуге болады. Бұл әдіс әртүрлі мөлшерде алюминий легирлеуі бар церий оксиді бөлшектерін синтездеу үшін қолданылды және олардың жылтырату өнімділігі сипатталды. Церий оксиді бөлшектерінің бетіне тиісті мөлшерде алюминий қосылғаннан кейін, беттік потенциалдың теріс мәні артады, бұл өз кезегінде абразивті бөлшектер арасындағы алшақтықты тудырады. Абразивті суспензияның тұрақтылығын жақсартуға ықпал ететін күшті электростатикалық итеру бар. Сонымен қатар, Кулондық тартылыс арқылы абразивті бөлшектер мен оң зарядталған жұмсақ қабат арасындағы өзара адсорбция да күшейеді, бұл жылтыратылған әйнек бетіндегі абразивті мен жұмсақ қабат арасындағы өзара жанасуға пайдалы және жылтырату жылдамдығын жақсартуға ықпал етеді.