早期化学机械抛光以高温熔融盐作为氧化剂进行抛光。使用高温熔融状态下的KNO3、KOH作为氧化剂进行化学辅助机械抛光（CAMP)金刚石能提高抛光效率。而使用含有Al2O3、金刚石粉和KMnO4的抛光液进行金刚石化学机械抛光，不仅提高了抛光效率，还降低了粗糙度，改善了金刚石膜的表面质量。
为降低环境污染，用K2FeO4作为氧化剂,加入金刚石、B4C、SiC、Al2O3等磨料配制抛光液，并调节其pH值，在50℃下抛光所得的金刚石表面粗糙度Ra为0.478nm,无表面划痕或凹坑，如图3所示。
图3 金刚石表面光学图像 (a)机械抛光;(b)化学机械抛光
H2O2是一种强氧化剂，使用H2O2溶液作为抛光液，在室温下进行化学机械抛光后，可得到原子级光滑的表面。
通过旋转的铁棒在H2O2溶液中对金刚石进行抛光，Fe和H2O2溶液产生的羟基自由基(·OH)氧化金刚石表面，提高抛光效率，获得了粗糙度极低的原子级表面，但因铁棒与金刚石表面的平行度问题，不能保证金刚石表面均匀光滑。于是，研究人员提出了混合抛光的方法，先用热化学粗抛，再在H2O2溶液中抛光，可在短时间内得到晶体有序的超光滑表面。
随后改进工艺，设置特定转速和压力，不同面积上得到不同粗糙度表面。反应机理如图4所示，在Fe2+的催化下，H2O2会分解成具有强氧化性的·OH，在金刚石表面形成C=O和C-OH等化学键，磨料会在压力的作用下与金刚石表面的C=O和C-OH结合，使金刚石表面的C-C键会发生断裂，而实现C原子去除。
图4 基于Fenton 反应的化学机械抛光过程中碳原子的去除机理示意图
金刚石的带隙能为5.45eV，在波长小于225nm的紫外照射下产生空穴和电子对，并与大气中的氧和水分子结合，成键反应产生Ｏ原子和·OH使其表面氧化。基于这一理论，研究人员提出了光催化辅助化学机械抛光（PCMP）法，用紫外光（UV）辐照抛光单晶金刚石（见图5），用石英抛光盘对单晶金刚石进行抛光，紫外光可以透过石英抛光盘照射在金刚石表面。抛光前在235nm×309nm范围内样品的表面粗糙度Ra为1.35nm，2h的UV抛光后降至0.19nm。
图5 高速水平主轴紫外线抛光机
光催化辅助化学机械抛光可提高金刚石表面质量,达到纳米级粗糙度。相比传统的化学机械抛光技术，设备复杂度较高，无法满足大规模生产的需求。
金刚石的表面质量是影响其应用的重要因素。化学机械抛光是一种高效的抛光方法，尤其是H2O2及相关加工方法的使用。未来，实现金刚石大面积、无亚表面损伤的抛光依旧是其在半导体、热沉等领域获得应用的重要基础。
参考文献：《金刚石化学机械抛光研究进展》，安康等，人工晶体学报
