近日，由国家自然科学基金委工程科学二处（机械工程学科）组织相关专家，对2017年度结题项目进行评议，从1139项各类结题项目中推荐了174项进行展板展示，并从中遴选出45 项在第十三届设计与制造前沿国际会议上进行口头报告，经现场参会代表无记名投票，按得票数量评选出10项优秀结题项目，包括面上项目7 项，青年基金3项。新葡的京集团8814vip钱林茂教授主持的面上基金项目“单晶硅表面原子层状去除的行为与机理”是其中之一。

该项目起止年限为2014年1月-2017年12月，主要针对晶圆表面原子级可控去除问题，系统开展了单晶硅表面原子层状去除的行为和机理研究。在阐明实验条件、环境气氛及对磨副材料等对单晶硅表面原子层状去除的影响规律的基础之上，优化参数以实现单晶硅表面的单原子层去除；进而采用试验分析与分子动力学模拟相结合的方法，深入地揭示单晶硅表面在力、温度和化学多因素耦合作用下的原子层状去除机制，提出在微小压力下实现大面积全局平坦化的新原理和新方法。相关研究成果不仅可以丰富纳米摩擦学的基础理论，而且也有助于推动我国CMP技术和IC制造的发展进程。

项目主要研究进展及创新点包括：

（1）阐明单晶硅表面原子层状去除行为的影响规律。通过开展单一参数（包括载荷、速度、温度、溶液pH、环境湿度、磨粒结构、晶面取向和摩擦副等）对单晶硅原子层状去除行为的影响研究，总结提出了单晶硅原子级材料去除的量化规律。

（2）实现了单晶硅表面单原子层去除（如图1）。通过研究证实了硅/二氧化硅界面水含量是影响摩擦化学反应进程的必要条件，实际的接触面积是控制原子层状去除加工速率的关键因素。通过有效地控制扫描重叠率、湿度、载荷等参数，在面扫描模式下实现了较大范围内的单原子层去除。

（3）揭示了多因素耦合作用下单晶硅表面的原子层状去除机制。单晶硅的磨损是伴随着机械作用和摩擦化学反应共同作用的结果，其中摩擦化学反应为主导，而机械作用起辅助作用。

（4）基于摩擦化学磨损能量复合驱动理论，提出了单晶硅表面原子级可控去除模型及其CMP优化措施。

图1 单晶硅(100)层状去除的实现

项目取得的主要研究成果包括：

（1）在美国科学院院刊PNAS（IF：9.423）和ACS Applied Materials & Interfaces（IF：7.504）等上发表SCI学术论文26篇，另3篇会议论文获最佳研究论文或海报奖；

（2）授权国家发明专利10项；获2014年度中国机械工业科学技术二等奖1项（排名第4）。

（3）作国际会议邀请报告8次，国内会议邀请报告3次；应邀赴法国巴黎东大访问，境外专家来访9批次。

    （4）培养博士7人，硕士11人，1人获“上银”优秀博士论文优秀奖。