[发明专利]一种用于KDP晶体的抛光液及其制备方法、应用

说明书

本发明公开了一种用于KDP晶体的抛光液及其制备方法、应用，所述抛光液由以下体积百分比组分组成：极性相：1～10％；非极性相：30％～55％；余量为双溶剂相。本发明的抛光液制备方法简单、性质稳定，在较低的抛光压力下(1～2.5kPa)即可实现飞切刀纹的有效去除，避免了较高的抛光压力可能带来亚表面损伤等问题，且抛光后表面粗糙度得到一定程度的改善。抛光液成分为常用有机试剂且不与KDP发生化学反应，抛光液不使用两亲性表面活性剂，抛光后只需要采用抛光液的组分之一(双溶剂相)进行简单的表面冲洗，即可实现表面清洁，不会在表面产生任何的杂质残留。

技术领域

本发明涉及超精密加工微乳液抛光液技术领域，具体涉及一种用于KDP晶体的抛光液及其制备方法、应用。

背景技术

磷酸二氢钾(KDP)晶体是一种非常优良的非线性光学元件，是目前唯一可用于ICF、强激光武器等光路系统的激光倍频、电光调制和光电开关器件的非线性光学材料。工程应用中对KDP晶体的表面质量要求极高，如超光滑、无表面缺陷、无应力残余和无杂质残留等，近乎材料加工的极限。然而KDP晶体材料本身具有软脆、易潮解、对温度变化敏感以及各向异性等特点，使得加工KDP晶体具有极强的挑战性。目前单点金刚石飞切(SPDT)技术是唯一能够满足工程应用需求的KDP晶体超精密加工技术，美国LLNL国家实验室和我国哈尔滨工业大学等单位在该领域已取得一些成果。采用SPDT技术虽然可以获得较低的表面粗糙度，但是会在晶体表面产生周期性小尺度波纹(飞切刀纹)和亚表面损伤，在高功率激光作用下容易产生损伤和破坏。因此，开展飞切后KDP晶体的表面后处理技术研究具有重要的研究价值和应用前景。

化学机械抛光是一种在半导体行业已经非常成熟的表面抛光技术，它能够实现工件全尺寸范围内的平坦化，在制备超光滑表面方面存在技术优势。在化学机械抛光中，抛光液是整个技术工艺的核心之一，其物理化学性质直接影响化学机械抛光的精密水平，如果选用传统的抛光液，会造成KDP晶体表面雾化或损伤。因此，设计适合软脆、易潮解晶体的专用抛光液，是开展KDP晶体化学机械抛光的基础。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于KDP晶体的抛光液，不仅能够实现传统油包水微乳液潮解抛光的效果，同时，由于不含表面活性剂，能够有效地避免抛光后由于表面活性剂残留带来的表面加剧潮解和二次污染。

此外，本发明还涉及上述抛光液的制备方法和应用。

本发明通过下述技术方案实现：

一种用于KDP晶体的抛光液，所述抛光液由以下体积百分比组分组成：

极性相：1～10％；

非极性相：30％～55％；

余量为双溶剂相。

中国专利文献库公开的名称为“一种用于软脆易潮解晶体的非水基无磨料抛光液”的专利，专利号为CN00910010268.2，该专利选用醇或酯作为油相，高碳脂肪醇聚氧乙烯醚等非离子表面活性剂作为表面活性物质，制备了油包水的微乳液，通过抛光时抛光垫与晶体间的摩擦作用实现晶体表面的去除。

经申请人研究中发现，采用含表面活性剂油包水微乳液作为抛光液，抛光后表面活性剂易粘附在晶体表面，清洗比较困难，由于表面活性剂的两亲性，会进一步加剧KDP表面的潮解，恶化表面质量。

因此，申请人对抛光液的组分进行试验研究，在不含表面活性剂的前提下，重新设计抛光液的配方，申请人通过长期的实验发现：

将特定的极性相、非极性相和双溶剂相按照一定的比例组合，可以形成类似油包水微乳液的单分散体系。该类型的抛光液中水仍可以以纳米级液滴的形式存在，且由于不适用传统的表面活性剂，该微乳液中极性相和非极性相间的界面膜更容易变形或被破坏，因此我们能够在较低的抛光压力下(1～2.5kPa)即可实现飞切刀纹的有效去除，避免了较高的抛光压力可能带来的亚表面损伤等问题，抛光后表面粗糙度得到一定程度的改善。