تحرز SIPM تقدمًا في تعديل ليزر الفيمتو ثانية لسطح كربيد السيليكون لتعزيز أبحاث كفاءة التلميع

في الآونة الأخيرة، أحرز فريق وي تشاويانغ في مختبر مركز التصنيع والاختبار البصري الدقيق التابع لمعهد شنغهاي للآلات البصرية الدقيقة، التابع للأكاديمية الصينية للعلوم، تقدمًا في دراسة تعديل ليزر الفيمتو ثانية لأسطح كربيد السيليكون لتحسين كفاءة التلميع. لقد وجد أن تعديل سطح RB-SiC المطلي مسبقًا بمسحوق Si بواسطة ليزر الفيمتو ثانية يمكن أن يحصل على طبقة تعديل سطحية بقوة ربط تبلغ 55.46 نيوتن. ويمكن أيضًا تعديل طبقة تعديل السطح بواسطة ليزر الفيمتو ثانية لتحسين كفاءة التلميع. . يمكن صقل سطح RB-SiC المعدل لمدة 4.5 ساعات فقط للحصول على سطح بصري بخشونة سطح تبلغ 4.45 نانومتر، وهو أكثر كفاءة بثلاث مرات من التلميع المباشر. تعمل النتائج على توسيع طريقة تعديل السطح لـ RB-SiC، كما أن إمكانية التحكم بالليزر وبساطة الطريقة تجعل من الممكن استخدامها لتعديل سطح RB-SiC بخطوط معقدة. ونشرت النتائج ذات الصلة في مجلة علوم الأسطح التطبيقية.

أصبح RB-SiC، باعتباره سيراميك كربيد السيليكون ذو الخصائص الممتازة، واحدًا من أكثر المواد الممتازة والمجدية للمكونات البصرية للتلسكوبات الكبيرة وخفيفة الوزن، خاصة للمرايا الكبيرة الحجم والمعقدة الشكل. ومع ذلك، فإن RB-SiC، باعتباره مادة نموذجية عالية الصلابة ومعقدة الطور، يحتوي على 15%-30% من السيليكون المتبقي المتبقي في الفراغ عندما يتفاعل Si السائل كيميائيًا مع C أثناء عملية التلبيد. والفرق في خصائص التلميع لهاتين المادتين سيشكل خطوات صغيرة عند تقاطع مكونات طور SiC وطور Si أثناء عملية تلميع الدقة السطحية، والتي تكون عرضة للحيود، ولا تساعد على الحصول على أسطح مصقولة عالية الجودة ، ويشكل تحديًا كبيرًا للتلميع اللاحق.

لمعالجة المشاكل المذكورة أعلاه، تقترح الدراسة طريقة المعالجة المسبقة لتعديل سطح ليزر الفيمتو ثانية، والتي تستخدم ليزر الفيمتو ثانية لتعديل سطح RB-SiC المطلي مسبقًا بمسحوق السيليكون، والذي لا يحل فقط مشكلة تشتت السطح بسبب الاختلاف في أداء التلميع في المرحلتين، ولكنه أيضًا يقلل بشكل فعال من صعوبة التلميع ويحسن كفاءة تلميع الركيزة RB-SiC. أظهرت النتائج أن مسحوق Si المطلي مسبقًا على سطح RB-SiC يتأكسد تحت تأثير ليزر الفيمتو ثانية، ومع اختراق الأكسدة تدريجيًا بشكل أعمق في الواجهة، تشكل الطبقة المعدلة رابطة مع الركيزة RB-SiC. من خلال تحسين معلمات المسح بالليزر لضبط عمق الأكسدة، تم الحصول على طبقة معدلة عالية الجودة بقوة ربط تبلغ 55.46 نيوتن. الطبقة المعدلة أسهل في التلميع مقارنة بالركيزة RB-SiC، مما يسمح بتقليل خشونة سطح RB-SiC المعالجة إلى 4.5 نانومتر مربع في بضع ساعات فقط من التلميع، وهو أكثر كفاءة بثلاث مرات مقارنة بالطبقة المعدلة. التلميع الكاشطة للركيزة RB-SiC. بالإضافة إلى ذلك، يمكن تطبيق العملية البسيطة للطريقة والمتطلبات المنخفضة على المظهر الجانبي السطحي للركيزة RB-SiC على أسطح RB-SiC الأكثر تعقيدًا وتحسين كفاءة التلميع بشكل ملحوظ.