嵌段共聚物與納米粒子的復(fù)合薄膜的自組裝研究.pdf

1、嵌段共聚物的自組裝是制備更高精度微電子器件的一個(gè)潛在的可大規(guī)模生產(chǎn)的可行性方法。自組裝方法由于其低成本、簡(jiǎn)單易行，且自組裝后的結(jié)構(gòu)多樣、可形成更大復(fù)雜的有規(guī)律排列的微觀(guān)形貌，成為代替?zhèn)鹘y(tǒng)光刻技術(shù)的最有效的方法，也成為人們的研究熱點(diǎn)。如何得到高度長(zhǎng)程有序排列的微區(qū)形貌是嵌段共聚物的自組裝最關(guān)鍵的問(wèn)題。另外，在嵌段共聚物自組裝模版中引入其它納米粒子，使納米粒子有序排列，同時(shí)使體系獲得新的功能特征是我們要努力的方向。
　　 本課題研究

2、了PS-b-PMMA與PS-b-PEO嵌段共聚物，加入其它納米粒子如POSS、C60等后組成復(fù)合薄膜體系，在不同的外場(chǎng)條件如電場(chǎng)、熱場(chǎng)、溶劑場(chǎng)作用下的自組裝現(xiàn)象的研究，以AFM、TEM等對(duì)組裝后的形貌進(jìn)行了表征。具體的研究?jī)?nèi)容如下:
　　 1.為了使POSS、C60納米粒子可以有規(guī)律的進(jìn)入某一相，同時(shí)可以促進(jìn)其分散性，首先將POSS及C60進(jìn)行了表面修飾。利用ATRP方法，合成了窄分子量的蝌蚪形T-POSS-PS、T-POSS-

3、PMMA、星形S-POSS-PMMA;利用水解縮合方法合成八氯丙基POSS作為引發(fā)劑，合成八臂星形的S-POSS-PMMA聚合物;將八氯丙基POSS疊氮化生成把疊氮基POSS，然后將其和炔丙醇進(jìn)行點(diǎn)擊化學(xué)，合成了8個(gè)端基為-OH的八羥基POSS。另外，合成了PS-Br引發(fā)劑，利用ATRP方法在C60表面上平均接上兩個(gè)PS鏈，所合成的C60-PS分子量分布較窄，符合活性聚合要求。所合成的T-POSS-PS、T-POSS-PMMA、C60-

4、PS由于其相似相容性會(huì)進(jìn)入某對(duì)應(yīng)相，而POSS-OH和PEO嵌段有氫鍵的作用，會(huì)選擇性進(jìn)入PEO相。
　　 2.PS-b-PMMA體系的自組裝的研究，針對(duì)純PS-b-PMMA和加入C60-PS或S-POSS-PMMA的復(fù)合體系分別進(jìn)行了垂直表面方向的電場(chǎng)的自組裝，得到了PS為柱狀的有序結(jié)構(gòu)，C60進(jìn)入PS相中，POSS進(jìn)入PMMA相中，且膜厚增加時(shí)有利于得到有序結(jié)構(gòu)。另外，針對(duì)純PS-b-PMMA和加入T-POSS-PS的復(fù)合體

5、系加入了平行于表面的電場(chǎng)，得到了平行于電場(chǎng)方向排列的垂直于基底的片層結(jié)構(gòu)。
　　 3.PS-b-PEO體系的自組裝的研究。PS-b-PEO中加入C60-PS，研究了不同膜厚下、不同電場(chǎng)強(qiáng)度下的自組裝，發(fā)現(xiàn)厚度較大時(shí)施加垂直于表面的電場(chǎng)可以得到規(guī)則的柱狀結(jié)構(gòu);研究了PS-b-PEO中加入不同含量的T-POSS-PS或POSS-OH在不同溶劑下的自組裝，發(fā)現(xiàn)嵌段的對(duì)溶劑的不同選擇性、不同量的納米粒子導(dǎo)致嵌段間的相互作用參數(shù)改變等因素