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Structural regulation and polishing performance of dendritic mesoporous silica (D-mSiO2) supported with samarium-doped cerium oxide composites

材料科学 氧化铈 化学机械平面化 抛光 兴奋剂 氧化物 化学工程 镧系元素 掺杂剂 介孔二氧化硅 介孔材料 复合数 磨料 复合材料 无机化学 离子 冶金 催化作用 化学 有机化学 工程类 光电子学
作者
Yang Chen,Menghan Wang,Wenjie Cai,Tianyu Wang,Ailian Chen
出处
期刊:Advanced Powder Technology [Elsevier BV]
卷期号:33 (6): 103595-103595 被引量:11
标识
DOI:10.1016/j.apt.2022.103595
摘要

Ceria (CeO2) particles are prevalent polishing abrasive materials. Trivalent lanthanide ions are the popular category of dopants for enriched surface defects and thus improved physicochemical properties, since they are highly compatible with CeO2 lattices. Herein, a series of dendritic-like mesoporous silica (D-mSiO2)-supported samarium (Sm)-doped CeO2 nanocrystals were synthesized via a facile chemical precipitation method. The relation of the structural characteristics and chemical mechanical polishing (CMP) performances were investigated to explore the effect of Sm-doping amounts on the D-mSiO2/SmxCe1−xO2−δ (x = 0–1) composite abrasives. The involved low-modulus D-mSiO2 cores aimed to eliminate surface scratch and damage, resulting from the optimized contact behavior between abrasives and surfaces. The trivalent cerium (Ce3+) and oxygen vacancy (VO) at CeO2 surfaces were expected to be reactive sites for the material removal process over SiO2 films. The optimal oxide-CMP performances in terms of removal efficiency and surface quality were achieved by the 40% Sm-doped composite abrasives. It might be attributed to the high Ce3+ and VO concentrations and the enhancement of tribochemical reactivity between CeO2SiO2 interfaces. Furthermore, the relationship between the surface chemistry, polishing performance as well as the actual role in oxide-CMP of the D-mSiO2/SmxCe1−xO2−δ abrasives were also discussed.
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