【摘 要】
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随着科技不断发展,常用的单晶硅已不能满足其需求。单晶碳化硅材料以其禁带宽度大、热导率高、临界击穿电场高和化学稳定性好等特点,非常适合制作高温、高频、大功率和高集成度的电子器件。但单晶碳化硅由于其高硬度、高脆性的特点,传统抛光方法难以对其实现高效率、高精度、无损伤抛光。磁流变抛光是一种可实现超光滑无损伤加工的先进抛光方法。因此,本文提出将磁流变抛光应用在单晶碳化硅的抛光工艺中,开展如下研究:（1）设
【基金项目】
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湖南大学/国家高效磨削工程技术研究中心承接的国家自然科学基金项目“大面积匀强磁场励磁的蓝宝石晶片高效磁流变化学平整加工”（项目号:51675171）；
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随着科技不断发展,常用的单晶硅已不能满足其需求。单晶碳化硅材料以其禁带宽度大、热导率高、临界击穿电场高和化学稳定性好等特点,非常适合制作高温、高频、大功率和高集成度的电子器件。但单晶碳化硅由于其高硬度、高脆性的特点,传统抛光方法难以对其实现高效率、高精度、无损伤抛光。磁流变抛光是一种可实现超光滑无损伤加工的先进抛光方法。因此,本文提出将磁流变抛光应用在单晶碳化硅的抛光工艺中,开展如下研究:（1）设计了基于间隙漏磁原理的电磁励磁装置。根据大抛光模磁流变抛光的原理,设计了励磁装置的结构,并选择合适的材料。基于间隙漏磁原理和磁路定律计算励磁装置的线圈圈数。（2）使用Maxwell软件对励磁装置及其产生磁场进行仿真,并优化其尺寸结构。通过三维软件制作不同尺寸的模型,进行磁场仿真,并引入弧边突起阵列磁极头结构以代替传统直线型磁极头,从而提高磁场强度和范围。将优化前后所得磁场进行比较,分析优化前后的磁感应强度和磁场范围变化规律。（3）搭建磁流变抛光实验设备,并进行单晶碳化硅抛光实验。通过单因素实验分析了不同工作间隙、通电电流和工作时间对单晶碳化硅的磁流变抛光效果的影响。发现应用电磁场励磁的大抛光模盘式磁流变抛光方法加工单晶碳化硅材料,可获得亚纳米级表面粗糙度,同时材料表面粗糙度值随着通电电流的增大而减小,随工作间隙的增大而增大。单晶碳化硅抛光40 min后,加工面粗糙度值达到Ra0.6 nm。
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