[发明专利]芬顿多域超声加工制备微半球凹模阵列方法及装置

权利要求书

1.一种芬顿多域超声加工制备微半球凹模阵列方法，其特征在于，包括如下步骤，

S1、将研抛液均匀充满导向固定板和碳化硅晶圆片之间，导向固定板限制氧化铝球体在加工表面脱离加工位置的同时，又实现三自由度转动，在氧化铝球体撞击工件的期间，使得球体与工件碰撞的点接触不断改变；

S2、变幅杆连接高频可调超声发射装置，变幅杆上装有可拆卸式超硬复合镀层工具头，超硬镀层复合工具头接收给定的频率和振幅的超声高速振动，撞击氧化铝球体，将氧化铝球体发射出去，氧化铝球体高速撞击磨粒后，撞击碳化硅衬底，撞击期间伴随着磨粒对衬底材料的机械冲击、剪切、抛磨、加工液的空化现象对二氧化硅进行去除，撞击期间芬顿反应和超声加工表现为逐层反应，逐层去除；氧化铝球体在撞击期间为非限制性固定，

S3、通过超声加工的多域可控法，获得表面粗糙度S_a＝20nm-40nm的微半球凹模阵列，S3中所述多域可控法为通过控制超声振动频率和振幅，控制材料去除从脆性破坏向塑性去除转变，提高加工表面质量的方法；

所述碳化硅晶圆片上镀有超薄聚乙烯镀层，镀层材料不限于聚乙烯可以为任意易去除但不被芬顿液氧化的金属、非金属、复合涂层，发射的氧化铝球体在高频震荡中将聚乙烯镀层击碎，余下的聚乙烯镀层保护剩下的碳化硅衬底不被混有芬顿试剂的研抛液中的羟基自由基氧化。

2.如权利要求1所述一种芬顿多域超声加工制备微半球凹模阵列方法，其特征在于，可拆卸式超硬镀层复合工具头在钛合金工具头前端断面镀上一层陶瓷材料。

3.如权利要求1所述一种芬顿多域超声加工制备微半球凹模阵列方法，其特征在于，导向固定板为铝合金，导向固定板加工有n×n阵列圆孔的金属或非金属薄片，圆孔其直径大于氧化铝球体，圆孔直径为1-2mm。

4.如权利要求1所述一种芬顿多域超声加工制备微半球凹模阵列方法，其特征在于，所述研抛液为芬顿试剂和微纳级别的磨粒混合的抛光液。

5.一种用于实现权利要求1所述的芬顿多域超声加工制备微半球凹模阵列方法的装置，其特征在于，包括研抛模平台，所述研抛模平台包括超声转换装置、超硬镀层复合工具头，混有芬顿试剂的研抛液、氧化铝球体、导向固定板、碳化硅晶圆片及水平工作台，所述超声转换装置包括变幅杆和换能器，变幅杆连接高频可调超声发射装置，变幅杆上装有可拆卸式超硬复合镀层工具头，导向固定板上加工有n×n阵列的光滑通孔，所述氧化铝球体被限制在导向固定板上，其尺寸小于通孔直径，导向固定板和碳化硅晶圆片放置于水平工作台上。