Церийн исэл ба хөнгөн цагааны исэл өнгөлгөөний нунтаг: цогц харьцуулсан шинжилгээ
Шил, оптикийн салбарт нарийн боловсруулалт хийхэд өнгөлгөөний нунтаг нь эцсийн гадаргуугийн чанар, гэрэлтэлт, согогийн түвшинг тодорхойлдог гол материал юм.Церийн исэл (CeO₂)болон хөнгөн цагааны исэл (Al₂O₃) нь хамгийн өргөн хэрэглэгддэг хоёр өнгөлгөөний материал боловч материалын бүтэц, өнгөлгөөний механизм, хатуулаг, үр ашиг, эцсийн гадаргуугийн нөлөөгөөрөө мэдэгдэхүйц ялгаатай байдаг. Тиймээс өнгөлгөөний нунтагыг зөв сонгох нь зөвхөн боловсруулалтын үр ашигт нөлөөлөхөөс гадна эцсийн бүтээгдэхүүний гарц болон нийт өртөгт шууд нөлөөлдөг. Церийн исэл нь ховор шороон материалын хувьд өвөрмөц Ce³⁺/Ce⁴⁺ буцаах валентийн төлөвтэй тул шилэн дэх силикаттай харьцах үед бага зэрэг химийн урвал үүсгэх боломжийг олгодог. Өнгөлгөөний явцад шилэн гадаргуу дээр маш нимгэн зөөлрүүлэх урвалын давхарга үүсдэг бөгөөд үүнийг өнгөлгөөний дэвсгэр болон механик хөдөлгөөний хосолсон үйлдлээр зөөлөн арилгадаг. Энэхүү "химийн + механик" нийлмэл арилгах аргыг CMP (Химийн механик өнгөлгөө) гэж нэрлэдэг бөгөөд энэ нь церийн исэл өнгөлөх нь хурдан, үр ашигтай бөгөөд маш бага гадаргуугийн согог үүсгэдэг гол шалтгаан юм. Үүний эсрэгээр хөнгөн цагааны исэл нь корунд болон алмаазны дараа хоёрдугаарт ордог Мохсын 9 хатуулагтай уламжлалт механик зүлгүүр юм. Өнгөлгөөний процесс нь бүхэлдээ бөөмсийн хурц ирмэг, хатуулаг, гадаад хүчнээс хамаардаг бөгөөд энэ нь химийн зөөлрүүлэгч давхаргагүй ердийн цэвэр механик нунтаглалтыг илэрхийлдэг. Тиймээс зайлуулах процесс нь илүү бүдүүн бөгөөд илүү гүн бичил зураас үүсгэдэг, ялангуяа тунгалаг шилийг өнгөлөх үед мэдэгдэхүйц байдаг.
Материалын хатуулгийн хувьд церийн исэл нь Мохсын хатуулаг нь ойролцоогоор 6 буюу шилнийхтэй ойролцоо тул тунгалаг материалтай харьцах үед илүү зөөлөн бөгөөд гүн зураасыг бараг арилгадаг. 9 хатуулагтай хөнгөн цагаан исэл нь металл, керамик, индранил анхан шатны өнгөлгөө зэрэг өндөр хатуулагтай материалд тохиромжтой. Гэсэн хэдий ч шилэн дээр хэрэглэх үед царцсан өнгөлгөө, зураас, тэр ч байтугай бичил хагарал үүсэхээс зайлсхийхийн тулд даралтыг бууруулах шаардлагатай бөгөөд энэ нь тунгалаг чанар буурахад хүргэдэг. Оптик зэрэглэлийн гадаргуугийн хувьд хөнгөн цагаан исэл нь церийн исэлээс хамаагүй бага тогтвортой байдаг. Бөөмийн хэмжээний хувьд хоёулаа 0.3-3 μм хүртэл хэлбэлзэж болох боловч церийн ислийн хэсгүүд нь ихэвчлэн илүү бөөрөнхий бөгөөд нарийн ширхэгийн хэмжээний тархалттай байдаг тул нарийн өнгөлөхөд илүү тохиромжтой; хөнгөн цагаан хэсгүүд нь илүү хурц ирмэгтэй тул хурдан зүсэхэд илүү тохиромжтой болгодог. Түдгэлзүүлэлтийн хувьд,церийн исэл, гадаргуугийн өөрчлөлтийн дараа өнгөлгөөний зуурмагт маш сайн тархалтыг хадгалдаг, бөөгнөрөл эсвэл тунадасжилт үүсгэдэггүй бөгөөд удаан хугацааны тасралтгүй боловсруулалтад маш тохиромжтой. Нөгөөтэйгүүр, хөнгөнцагааны исэл нь илүү өндөр нягтралтай бөгөөд хурдан тунадасждаг тул тасралтгүй хутгах шаардлагатай тул автоматжуулсан үйлдвэрлэлийн шугамд тохиромжгүй болгодог.
Тэдний өнгөлгөөний үр ашгийг харьцуулбал, химийн урвалын давхарга байгаа тул церийн исэл нь гадаргуугийн чанарыг хадгалахын зэрэгцээ илүү өндөр материалын зайлуулах хурд (MRR)-д хүрдэг бөгөөд ялангуяа том талбайн шил, оптик линз, гар утасны бүрхүүлийн хавтанг тасралтгүй боловсруулахад тогтвортой байдлыг харуулдаг. Хөнгөн цагааны исэл нь өндөр хатуулагтай, онолын хувьд хурдан зайлуулах хурдтай боловч гадны хүч болон зүсэх өнцөгөөс ихээхэн хамааралтай, нарийн процессын цонхтой бөгөөд арай өндөр даралттай байсан ч зурагдахад өртөмтгий байдаг. Тиймээс бодит массын үйлдвэрлэлд энэ нь церийн исэлээс ихэвчлэн тогтвортой биш байдаг тул үр ашиг нь буурдаг. Гадаргуугийн чанарын ялгаа бүр ч тод илэрдэг.Церийн исэлRa < 1 нм, өндөр тунгалаг байдал, бараг царцсан өнгөлгөөгүй оптик зэрэглэлийн гадаргууг гаргаж авах боломжтой тул линз, лазер оптик бүрэлдэхүүн хэсэг, индранил цонх, өндөр чанартай шилний хувьд хамгийн тохиромжтой сонголт болдог. Цэвэр механик нунтаглалтын улмаас хөнгөнцагаан нь ихэвчлэн янз бүрийн түвшний зураас, стрессийн давхарга, газрын доорх гэмтэл үүсгэдэг бөгөөд үүний үр дүнд тунгалаг байдал мэдэгдэхүйц буурдаг. Гар утасны шилийг эцсийн өнгөлөх, камерыг нарийн өнгөлөх, хагас дамжуулагч оптик цонхыг өнгөлөх зэрэг процессуудад хөнгөнцагаан хангалтгүй бөгөөд зөвхөн анхны барзгар өнгөлөлтөд ашиглаж болно.
Үйл явцын нийцтэй байдлын үүднээс авч үзвэл, церийн исэл нь илүү дасан зохицох чадвартай, рН, өнгөлгөөний дэвсгэр, даралт, хурд зэрэг параметрүүдэд мэдрэмтгий бус, тохируулахад хялбар байдаг. Нөгөөтэйгүүр, хөнгөн цагаан нь даралт болон эргэлтийн хурдад маш мэдрэмтгий байдаг; бага зэрэг буруу хяналт нь зураас эсвэл тэгш бус гадаргуу үүсгэж, боловсруулалтын цонхыг нарийсгадаг. Цаашилбал, хөнгөн цагаан нь хурдан тунадасж, засвар үйлчилгээний зардал нэмэгдэж, үйл явцыг удирдахад илүү төвөгтэй болдог. Зардлын хувьд хөнгөн цагаан нь нэгж тутамдаа хямд байдаг бол ховор шороон материал болох церийн исэл нь арай илүү үнэтэй байдаг. Гэсэн хэдий ч шил боловсруулах үйлдвэр нь өмчлөлийн нийт өртөг (TCO), өөрөөр хэлбэл үр ашиг + гарц + хэрэглээний материал + хөдөлмөр + дахин боловсруулалтын алдагдалд илүү анхаарлаа хандуулдаг. Эцсийн дүгнэлт нь ихэвчлэн байдаг: хөнгөн цагаан нь хямд боловч зураас болон дахин боловсруулалтын хэмжээ өндөр байдаг; церийн исэл нь нэгж тутамдаа илүү үнэтэй байдаг ч илүү өндөр үр ашигтай, бага согогтой, өндөр гарцтай тул нийт өртөг мэдэгдэхүйц бага байдаг. Тиймээс оптик, хэрэглээний электроник, архитектурын шилний үйлдвэрүүд бараг бүх нийтээрээ церийн ислийг үндсэн өнгөлгөөний нунтаг болгон сонгодог.
Хэрэглээний цар хүрээний хувьд,церийн исэлгар утасны бүрхүүлийн шил, камерын линз, автомашины камер, лазер оптик эд анги, микроскопын слайд, кварц шил, индранил цонх, архитектурын шилийг нарийн өнгөлөх зэрэг тунгалаг байдал, жигд байдал, оптик зэрэглэлийн гэрэлтэлт шаарддаг бараг бүх салбарт туйлын давуу талтай. Үүний эсрэгээр хөнгөнцагаан нь тунгалаг бус металл, керамик, зэвэрдэггүй ган, хэв, металл толь, индранил барзгар нунтаглахад тохиромжтой бөгөөд өндөр зүсэх хүч шаарддаг. Товчхондоо: тунгалаг материалд церийн исэл, хатуу материалд хөнгөнцагааныг сонгоно; гадаргуугийн чанарт церийн исэл, зүсэх хурдад хөнгөнцагааныг сонгоно.
Ерөнхийдөө өвөрмөц CMP механизм, тогтвортой процессын цонх, өндөр үр ашиг, өндөр чанартай гадаргуутай церийн исэл нь шил, оптикийн салбарт орлуулшгүй өнгөлгөөний материал болсон. Хөнгөн цагаан исэл нь өртөг багатай, хатуулаг өндөртэй боловч металл, керамик зэрэг өндөр хатуулагтай, тунгалаг бус материалыг өнгөлөхөд илүү тохиромжтой. Их хэмжээний, тогтвортой үйлдвэрлэлийн шугам, бага согогийн түвшин шаарддаг компаниудын хувьд хөнгөн цагаан исэл нь тунгалаг шилний эцсийн өнгөлгөөний шаардлагад хангалтгүй байдаг бол церийн исэл нь өндөр зэрэглэлийн бүтээгдэхүүний гадаргууг өнгөлөх хамгийн сайн шийдэл юм.