典型光学硬脆材料的原子级抛光技术发展现状

田英豪 1，张振宇1，赵枫1，彭凯2，于志斌1（1.大连理工大学 a.机械工程学院 b.高性能精密制造全国重点实验室；2.中国电子科技集团公司第二十六研究所）

摘要：随着精密制造技术的发展，光学系统对器件表面质量提出原子级精度要求。典型光学硬脆材料具有硬度高、塑性低及脆性断裂特征，在获得粗糙度低于0.2 nm 的原子级光滑表面过程中面临诸多挑战。基于此，系统综述晶体材料（如单晶硅、蓝宝石）与非晶材料（如熔融石英）在加工响应及去除机制方面的差异，梳理化学机械抛光（CMP）、离子束抛光（IBP）、磁流变加工（MRF）、等离子体辅助原子迁移（PAMM）等代表性技术路径。针对单晶硅和蓝宝石，探讨了CMP 浆料优化、晶面差异响应、超声辅助等精度提升方法。针对非晶材料熔融石英，归纳了绿色浆料、核壳磨料、多能场辅助及技术联用路径，并对比了多项原子级抛光技术的特点。除粗糙度指标外，还总结了亚表面损伤控制的形成机制和抑制策略，分析了原子级抛光技术在微裂纹抑制和缺陷最小化方面的潜力。最后展望了构建统一去除模型、开发绿色抛光体系、强化能场机制研究及集成多技术联用等未来发展方向，以支撑原子级制造向高效、绿色、智能演进。

关键词：原子级抛光；光学硬脆材料；蓝宝石；熔融石英；化学机械抛光