纳米级多运动抛光中纹理化砷化镓原子级表面处理与材料去除机制研究

【编辑推荐】本研究通过分子动力学(MD)模拟揭示了多运动模式（滑动/滚动/振动）对砷化镓(GaAs)抛光的影响机制，发现250 m/s抛光速度可使材料去除率(MRR)提升150%，振动耦合滚动能减少83.4 ?的局部粗糙度(RMSp)，为半导体器件表面处理提供原子尺度优化方案。

　　

Highlight

这项纳米尺度研究通过大规模建模技术，分析了不同运动类型（如改变滚动速度、振动频率和抛光速度）对纹理化GaAs表面抛光后的摩擦特性、材料去除率(MRR)、局部粗糙度(RMSp)和整体粗糙度(RMSg)的影响。主要发现如下：

相变与能量效应

(1) 相变现象（主要表现为非晶化）与热能和压力效应协同发生。

运动模式对比

(2) 纯滚动和滑动运动会破坏原子键，而振动耦合滚动能减少键断裂，显著降低GaAs缺陷生成和相变风险。

速度优化

(3) 将抛光速度从100 m/s提升至250 m/s时：

• MRR最高提升150%

• RMSp降至83.4 ?（沟槽内粗糙度改善3%）

• RMSg增至96.5 ?（整体表面质量下降1.8%）

结论

多运动协同抛光可实现对GaAs表面特性的精准调控，为半导体器件制造中的原子级表面处理提供新策略。

Conclusions

在纳米尺度下，本研究通过建模揭示了运动参数对GaAs表面纹理抛光的关键影响：滚动-振动组合模式在抑制缺陷方面表现最优，而高速抛光虽提升MRR但需权衡整体粗糙度。这些发现为半导体材料精密加工提供了理论依据。