纳米磨削诱导新型半导体薄膜表面纳米晶化材料去除机理的研究

本项目针对国家对第三代新型半导体晶体及薄膜在国防、航空、航天、微电子、光电子等领域的重大需求，根据我国在第三代半导体纳米制造理论及加工领域存在的问题，提出采用新型陶瓷结合剂超细金刚石砂轮、新型软磨料砂轮与化学机械磨削液相结合的纳米磨削诱导表面纳米晶化材料去除及化学机械磨削理论及纳米制造新方法。根据本纳米制造新方法，研究第三代半导体纳米磨削诱导表面纳米晶化机理、超光滑表面形成理论、以及纳米尺度材料去除机理。探索纳米精度化学机械磨削中，化学溶解机理与机械去除的平衡理论，揭示力场、温度场、化学场多场耦合作用机理，揭示化学机械磨削过程中超光滑无损伤表面形成机理。本项目采用第三代半导体在纳米制造条件下显示的塑性性质，从而有效避免宏观条件下的脆性断裂问题。根据Te-Hg键的弱化性质，采用纳米磨削的方法诱导表面实现纳米晶化，在纳米尺度下由软变硬从而实现层状纳米尺度均匀去除新方法。

本项目顺利完成了申请书的研究内容，主要学术贡献有两点：（1）建立了脆性晶体磨屑尺寸模型，实现了脆性晶体超光滑超低损伤加工；(2) 揭示了软脆晶体纳米尺度变形与去除机理，发现了具有优异力学性能的纳米孪晶结构。.项目负责人张振宇以第一作者(同时为通讯作者)发表SCI期刊文章13篇，其中SCI期刊封面文章1篇，2013年IF>2.0的文章12篇，超精密磨削系列研究成果10篇发表于国际同行认可的材料加工期刊《Scripta Materialia》(2013 IF: 2.968)。获得国家发明专利2项。毕业硕士研究生5名，1人获得国家奖学金，2人获得大连理工大学晨怡奖学金。在读硕士研究生8名，硕博连读生1名，其中4人获得国家奖学金，2人获得大连理工大学晨怡奖学金。.负责人张振宇在2013年制造技术工程师国际会议上受大会主席倪军教授邀请做大会邀请报告。2014年9月22-25日，在美国夏威夷召开的第17界磨粒技术进展国际研讨会上张振宇进行了口头报告，受ICAT专家委托，担任ISAAT2014切削技术分会主席，主持了本次切削技术会议。.由于本项目的研究工作，负责人张振宇获得了2013年度教育部新世纪优秀人才支持计划项目(NCET-13-0086)以及大连理工大学优秀青年基金项目(DUT13YQ109)，并获得了2014年国家自然科学基金委优秀青年基金项目(51422502)。