SIPM สร้างความก้าวหน้าในการปรับเปลี่ยนด้วยเลเซอร์ Femtosecond ของพื้นผิวซิลิคอนคาร์ไบด์เพื่อเพิ่มประสิทธิภาพในการขัดเงา

เมื่อเร็วๆ นี้ ทีมงานของ Wei Chaoyang จากห้องปฏิบัติการศูนย์ทดสอบและการผลิตออปติคัลพรีซิชั่นของสถาบันเครื่องจักรความแม่นยำเชิงแสงแห่งเซี่ยงไฮ้ สถาบันบัณฑิตวิทยาศาสตร์จีน มีความก้าวหน้าในการศึกษาการปรับเปลี่ยนพื้นผิวซิลิกอนคาร์ไบด์ด้วยเลเซอร์เฟมโตวินาที เพื่อปรับปรุงประสิทธิภาพการขัดเงา พบว่าการปรับเปลี่ยนพื้นผิวของ RB-SiC ที่เคลือบไว้ล่วงหน้าด้วยผง Si ด้วยเลเซอร์ femtosecond สามารถรับชั้นการปรับเปลี่ยนพื้นผิวด้วยความแข็งแรงพันธะ 55.46 N นอกจากนี้ชั้นการปรับเปลี่ยนพื้นผิวยังสามารถแก้ไขได้ด้วยเลเซอร์ femtosecond เพื่อปรับปรุงประสิทธิภาพการขัดเงา . พื้นผิว RB-SiC ที่ได้รับการดัดแปลงสามารถขัดเงาได้เพียง 4.5 ชั่วโมงเพื่อให้ได้พื้นผิวแสงที่มีความหยาบของพื้นผิว Sq 4.45 นาโนเมตร ซึ่งมีประสิทธิภาพมากกว่าการขัดโดยตรงถึงสามเท่า ผลลัพธ์ที่ได้ขยายวิธีการปรับเปลี่ยนพื้นผิวของ RB-SiC และความสามารถในการควบคุมของเลเซอร์และความเรียบง่ายของวิธีการ ทำให้สามารถใช้สำหรับการปรับเปลี่ยนพื้นผิวของ RB-SiC ด้วยรูปทรงที่ซับซ้อนได้ ผลลัพธ์ที่เกี่ยวข้องถูกตีพิมพ์ใน Applied Surface Science

RB-SiC ซึ่งเป็นเซรามิกซิลิคอนคาร์ไบด์ที่มีคุณสมบัติดีเยี่ยม ได้กลายเป็นหนึ่งในวัสดุที่ยอดเยี่ยมและเป็นไปได้มากที่สุดสำหรับส่วนประกอบด้านแสงของกล้องโทรทรรศน์ขนาดใหญ่และน้ำหนักเบา โดยเฉพาะอย่างยิ่งสำหรับกระจกขนาดใหญ่และรูปทรงที่ซับซ้อน อย่างไรก็ตาม RB-SiC ซึ่งเป็นวัสดุเฟสซับซ้อนที่มีความแข็งสูงโดยทั่วไป มีซิลิคอนตกค้าง 15%-30% ที่เหลืออยู่ในช่องว่างเมื่อของเหลว Si ทำปฏิกิริยาทางเคมีกับ C ในระหว่างกระบวนการเผาผนึก และความแตกต่างในคุณสมบัติการขัดเงาของวัสดุทั้งสองนี้จะก่อตัวเป็นขั้นตอนขนาดเล็กที่ทางแยกของส่วนประกอบเฟส SiC และเฟส Si ในระหว่างกระบวนการขัดเงาที่มีความแม่นยำของพื้นผิว ซึ่งมีแนวโน้มที่จะเกิดการเลี้ยวเบน และไม่เอื้อต่อการได้รับพื้นผิวขัดเงาคุณภาพสูง และถือเป็นความท้าทายอย่างมากในการขัดเงาครั้งต่อไป

เพื่อแก้ไขปัญหาข้างต้น การศึกษานี้ได้เสนอวิธีการปรับสภาพพื้นผิวด้วยเลเซอร์ femtosecond ซึ่งใช้เลเซอร์ femtosecond เพื่อปรับเปลี่ยนพื้นผิว RB-SiC ที่เคลือบไว้ล่วงหน้าด้วยผงซิลิกอน ซึ่งไม่เพียงแต่แก้ปัญหาการกระเจิงของพื้นผิวเนื่องจากความแตกต่างใน ประสิทธิภาพการขัดเงาของทั้งสองเฟส แต่ยังช่วยลดความยากในการขัดเงาได้อย่างมีประสิทธิภาพและปรับปรุงประสิทธิภาพการขัดเงาของสารตั้งต้น RB-SiC ผลการวิจัยพบว่าผง Si ที่เคลือบไว้ล่วงหน้าบนพื้นผิว RB-SiC ถูกออกซิไดซ์ภายใต้การกระทำของเลเซอร์ femtosecond และเมื่อออกซิเดชันค่อยๆ เจาะลึกเข้าไปในส่วนต่อประสาน ชั้นที่ถูกดัดแปลงจะสร้างพันธะกับสารตั้งต้น RB-SiC ด้วยการปรับพารามิเตอร์การสแกนด้วยเลเซอร์ให้เหมาะสมเพื่อปรับความลึกของการเกิดออกซิเดชัน ทำให้ได้ชั้นดัดแปลงคุณภาพสูงที่มีความแข็งแรงพันธะ 55.46 N ชั้นที่ได้รับการดัดแปลงนั้นสามารถขัดเงาได้ง่ายกว่าเมื่อเทียบกับซับสเตรต RB-SiC ซึ่งช่วยให้ความหยาบพื้นผิวของ RB-SiC ที่ผ่านการบำบัดแล้วลดลงเหลือ Sq 4.5 นาโนเมตรในเวลาเพียงไม่กี่ชั่วโมงของการขัดเงา ซึ่งมีประสิทธิภาพมากกว่าสามเท่าเมื่อเทียบกับ การขัดเงาของซับสเตรต RB-SiC นอกจากนี้ การใช้งานวิธีการที่เรียบง่ายและความต้องการต่ำบนโปรไฟล์พื้นผิวของซับสเตรต RB-SiC สามารถนำไปใช้กับพื้นผิว RB-SiC ที่ซับซ้อนมากขึ้นได้ และปรับปรุงประสิทธิภาพการขัดเงาได้อย่างมาก