Научный руководитель: Ткаль Валерий Алексеевич, к.ф.-м.н.
Соавторы: Дроздов Юрий Александрович

Сложность подготовки монокристаллического карбида кремния для оптических и рентгенотопографических исследований обусловлена его высокой твердостью, сопоставимой с твердостью алмаза, что требует применение для механической обработки дорогостоящих материалов. В работе приводятся данные по оптимизации режимов механической обработки, включающей в себя резку монокристаллов, их шлифовку и полировку. Критерием качества поверхности служило отсутствие на рентгенотопограммах, снятых по методу аномального прохождения рентгеновских лучей, контраста от напряжений, связанных с царапинами от режущей кромки диска, абразивного и полирующего материала. Особое внимание было уделено операции "резка". Скорость подачи монокристалла в зону реза варьировалась в пределах 0,05 ё 1,00 мм/мин.

Анализ полученных экспериментальных данных, представленных на рис.1, свидетельствует о сильной зависимости качества поверхности пластины от режима резки. Для использованного оборудования уменьшение скорости подачи с 1 мм/мин до 0,05 мм/мин приводит к улучшению качества поверхности и уменьшению разброса пластин по толщине, к увеличению числа пластин, отрезаемых одним диском, но при этом заметно возрастает время резки. Для всех скоростей по мере увеличения числа резов наблюдается ухудшение качества поверхности и возрастание неплоскопараллельности пластин (клиновидность), выраженное сильнее для больших скоростей. Оптимальным режимом операции "резка", обеспечивающим высокую производительность, качество поверхности, экономию дорогостоящего карбида кремния и технологичность дальнейших операций "шлифовка" и "полировка", выбран следующий: скорость подачи монокристалла в зону резки 0,12 мм/мин, расход охлаждающей жидкости (смесь керосина и индустриального масла в соотношении 1:1) 3 ё 4 л/мин.

Повышение производительности операции "резка" в 2 раза возможно при обеспечении в процессе резки вращения монокристалла. Лучшие результаты получены для случая вращения монокристалла в направлении, противоположном направлению вращения режущего диска. Скорость вращения монокристалла составляла 60 ё 70 об/мин. Недостаток данного способа резки - наличие в центре отрезаемых пластин маленькой выбоины или выступа. При скорости подачи монокристалла 0,12 мм/мин этот недостаток сводился к минимуму.

При скорости вращения шлифовального круга ~ 70 об/мин скорость удаления поверхностного нарушенного слоя составляла 0,1ё 10 мкм/мин. Скорость вращения полировального круга менялась в пределах 2ё 50 об/мин, при этом скорость удаления нарушенного слоя составляла 0,01ё 0,5 мкм/мин.