氧化铈(CeO2)在化学机械抛光(CMP)中占据C位并非偶然,是多重因素合力的结果——萤石型晶体结构稳定又不失灵活,其结构可以承受抛光压力,其氧空位则可以破坏氧化物标的结构(如二氧化硅的硅-氧键);而Ce4+(四价铈)和 Ce3+(三价铈) 可以轻松地互相转换,并在转化中释放或吸收氧,使其具备持续不断地化学反应活性。以上,将兼具硬度(莫氏硬度约6-7)和化学反应活性的氧化铈磨粒配置化学助剂后实现铈价态转化,就意味着可以不断重新激活氧空位,使其持续发挥化学-机械协同效应,从而实现原子级精密抛光。


我国现阶段高端氧化铈磨料和抛光液仍严重依赖进口,产业界面临纳米颗粒团聚、高纯度控制、抛光液稳定性及高端国产化不足等瓶颈亟待突破,具体包括:
纳米颗粒团聚问题主要涉及表面修饰改性,先进分散工艺以及分散助剂调控几个方面,目的是提升悬浮稳定性,有效避免抛光划伤;
纯度与粒径控制涉及先进的合成工艺和对各项参数的精准调控;
抛光液稳定性不仅关乎纳米颗粒解聚,还须对不同应用体系进行介质与添加剂调控,以改善理化性质;
化学活性与Ce³⁺/Ce⁴⁺比例直接相关,影响去除效率,也影响抛光标的的表面粗糙度;
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包头稀土研究院稀土抛光材料研究室主要从事铈基稀土抛光材料的设计制备、性能优化及其产业化应用研究。定于7月15-16日,江苏无锡举办的“2026全国精密研磨抛光材料及加工技术发展论坛”上,稀土抛光材料研究室主任李晓佩将带来题为“稀土抛光材料的可控制备及其在化学机械抛光中的应用”的报告,内容围绕适用于光学元件、显示玻璃及硅晶圆、碳化硅和氮化镓等半导体材料超精密抛光用稀土抛光材料研究工作,通过上述应用落地的实际效果回答“如何把稀土用好,以及如何把好材料做精”两个关键问题,为我国稀土资源高值化利用和高端CMP材料创新发展提供理论依据与技术参考。
报告人简介

李晓佩,稀土抛光材料研究室主任、中国稀土学会稀土抛光材料与界表面调控加工技术专业委员会委员、中国稀土学会稀土原子级制造专委会委员、九三学社包头高新支设副主委、九三学社包头市委参政议政研究员、内蒙古自治区“英才兴蒙”人才、包头市青年创新人才,“包钢英才”工程中青年技术骨干人才、包头稀土研究院女职工双文明建功立业先进个人、九三学社包头市参政议政先进个人。主持和参与各类科研项目十余项,其中主持内蒙古自然科学基金1项、内蒙古自治区重点研发和成果转化项目1项、包头市青年创新人才项目1项、包钢集团项目1项、北方稀土项目2项,参与国家自然科学基金面上项目1项、内蒙古自治区科技重大专项2项、北方稀土项目4项。发表期刊论文十余篇,申请国家发明专利十余项,制定和参与行业、企业标准多项。
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