蓝宝石优异的机械性能、稳定的化学性质以及在透光方面的独特的优势,使其被广泛应用于LED产业、军工国防等领域。随着LED产业的不断发展,产品的迭代更新,对蓝宝石衬底表面质量的要求也越来越高。化学机械抛光作为目前唯一能够实现全局平坦化的技术,被广泛应用于蓝宝石衬底的超精密加工过程中。化学机械抛光液是蓝宝石抛光技术的关键因素之一,也是抛光过程中的主要耗材。目前已报道的蓝宝石抛光液中,多为成分复杂且含有强酸、强碱或其他强腐蚀性试剂,对操作人员、仪器设备和自然环境均有潜在的危害,不符合现代制造和绿色加工制造理念。此外,目前国产蓝宝石抛光液的市场占有率仍比较低,主要依赖于进口,导致抛光液的价格高昂。因此,研究用于蓝宝石的新型抛光液,仍具有重要的现实意义。本文以蓝宝石的化学机械抛光液为研究方向,通过单因素试验法与正交试验法,对蓝宝石抛光过程中的参数进行了优化,主要包括抛光液中的磨料种类、浓度、粒径,抛光液pH值以及抛光压力、转速、时间。根据优化后的参数,对抛光液中的添加剂成分及用量进行选择,最终确定蓝宝石的新型抛光液的成分中:磨料为纳米SiO2,pH调节剂为九水合偏硅酸钠,络合剂为山梨醇,其余成分为去离子水。使用优化后的新型抛光液和工艺参数对蓝宝石衬底进行抛光,抛光后蓝宝石的表面粗糙度Ra能够达到0.169nm（检测范围为868.14×868.14μm2）,且表面没有划痕、凹坑等缺陷,抛光过程中的材料去除速率达到3.238μm/h。此外,该新型抛光液中使用的九水合偏硅酸钠和山梨醇添加剂价格低廉且均属于绿色环保试剂,对操作人员和自然环境不存在危害,而且九水合偏硅酸钠对金属还具有一定的防腐蚀作用,有利于保护抛光设备。综上可知,该新型抛光液的抛光效果优异且成分简单,价格低廉,对操作人员和环境无危害。为了明确抛光液中各成分在抛光过程起到的作用,为后续工作提供理论基础,本文使用X射线光电子能谱、傅里叶变换红外光谱、聚焦离子束等方法对蓝宝石的化学机械抛光机理进行了研究。在抛光过程中,抛光液中的九水合偏硅酸钠发生水解反应释放出羟基,羟基与蓝宝石表面发生化学反应,生成一层由Al（OH）4-组成的腐蚀层（软化层）。此外,抛光液中的SiO2磨料也会与蓝宝石和水发生化学反应,生成相对较软的硅铝酸盐。抛光液中其他的SiO2磨料在压力和转速的作用下通过机械作用将蓝宝石表面的软化层去除。如此往复循环,直至将蓝宝石表面的损伤层去除,裸露出超光滑、低损伤的表面。