化学机械抛光（CMP）是超大规模集成电路和精密光学器件制造技术中最为有效的平坦化技术之一,而且CMP技术的发展将引起对具有可控物理特性和化学组成的抛光磨料的迫切需要,因此磨料制备技术对于获得理想抛光效果就显得极为重要。本研究旨在寻找设计和制备高效抛光磨料的有效途径。为此,采用一些简单有效的方法制备了钛或锆掺杂的CeO₂磨料,并从掺杂导致粒子物理与化学性质的变化角度评价和探讨了其对光学玻璃和硅片抛光性能提高的内在原因。采用湿固相机械化学反应法制备了掺杂钛的复合氧化物Ce_1-xTi_xO₂（x=0至0.8）,从粒子物相组成、粒子大小、表面电荷、结晶度以及悬浮液稳定性等因素来评价其对光学玻璃的抛光速率（MRR）的变化。结果表明当x≤0.3,Ce_1-xTi_xO₂对光学玻璃的抛光速率比纯CeO₂有显著地提高,抛光速率的提高幅度与粒子的表面电位升高值有正比关系,证明通过TiO₂的掺杂手段能设计和合成高表面电荷的CeO₂粒子。XRD和拉曼光谱结果证实抛光速率和粒子表面电荷的增加主要归因于形成CeO₂-TiO₂固溶体或CeTi₂O₆物相所导致粒子晶格缺陷的增加。Ce_0.9Ti_0.1O₂固溶体对ZF7软质玻璃有最大的抛光速率,其MRR值为544nm·min^-1,是纯CeO₂的2.2倍,所抛光的玻璃表面微观粗糙度Ra值为0.854nm。随着掺钛量（x）从0.1逐渐增大到0.2至0.3,Ce_1-xTi_xO₂中CeTi₂O₆物相含量逐渐增加,而Ce_1-xTi_xO₂粒子对ZF7玻璃的抛光速率逐渐降低,表明CeTi₂O₆的生成对抛光速率提高的贡献程度小于CeO₂-TiO₂固溶体。以碳酸铈和氯氧化锆为原料,氨水为沉淀剂,过氧化氢为反应促进剂,采用湿固相机械化学反应法成功制备出了Ce_0.8Zr_0.2O₂固溶体。该固溶体对ZF7光学玻璃的抛光速率和固溶体粒子的负表面电位值均比相同条件下合成的纯CeO₂磨料有明显增大,证实抛光速率的提高与粒子的负表面ZETA电位的增大有关。而且,通过加入六偏磷酸钠作分散剂、氯化钠作电解质,可以进一步调谐并增强粒子的表面电性,使Ce_0.8Zr_0.2O₂的抛光速率得到进一步提高。与此同时,Ce_0.8Zr_0.2O₂固溶体所抛光后ZF7玻璃表面的粗糙度Ra下降。以硝酸铈为反应原料,氨水为沉淀剂,已二醇/水为混合反应介质,采用共沉淀法并结合共沸蒸馏脱水干燥技术成功制备单分散球形掺杂钛的纳米Ce_1-xTi_xO₂（x=0至0.3）,并确定了纳米纯CeO₂浆料对（111）取向的P型硅片CMP工艺的优化参数。Ce_1-xTi_xO₂（x=0.1,0.2）浆料比纯CeO₂浆料的抛光速率有显著提高,其中Ce_0.8Ti_0.2O₂对硅片抛光的MRR最大为139 nm·min^-1,是CeO₂浆料(67nm·min^-1)的2.07倍,所抛硅片在1.0μm×1.0μm内的Ra值只有0.254nm。可见TiO₂的掺杂也是一种合成具有高硅片抛光速率的CeO₂粒子很有前途的方法。综上所述,在氧化铈中掺杂少量钛、锆等元素可以明显提高粒子的表面电荷,从而能显著提高其抛光性能。这为设计和制备高效抛光磨料提供了一条有效途径。