[發(fā)明專利]一種PS-b-P2VP模板的硅表面納米級高分子刷圖案的制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710580216.3
• 申請日: 2017-07-17
• 公開（公告）號: CN107602746B
• 公開（公告）日: 2020-10-27
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 路小彬;徐平
• 申請（專利權(quán)）人: 黔南民族師范學院
• 主分類號: C08F120/06
• 分類號: C08F120/06
• 代理公司: 貴州派騰知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 52114
• 代理人: 谷慶紅

本發(fā)明提供了一種PS?b?P₂VP模板的硅表面納米級高分子刷圖案的制備方法，其采用簡單易行的化學方法，能夠在硅表面大批量大面積的制作≤100nm的密集排列的指紋狀、線狀納米結(jié)構(gòu)，成本低、易操作，其克服了現(xiàn)有物理納米刻蝕技術(shù)需要昂貴機器、成本高、操作繁瑣、勞動密集，只能生產(chǎn)幾毫米的小面積的問題和缺點，并且利用PS?b?P₂VP分子量、組份和環(huán)境條件的改變，可以在10?100nm之間實現(xiàn)精確調(diào)節(jié)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于高分子化學技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及PS-b-P₂VP模板的硅表面納米級高分子刷圖案的制備方法。

背景技術(shù)

在相關(guān)半導體表面進行精確納米圖案化，如硅、鍺表面等，是未來應(yīng)用的方向之一。當前，硅表面的大部分聚合物刷圖案化技術(shù)都是微米級的，納米級的較少。其中大部分技術(shù)集中在物理方法如壓印、光刻、掃描探針調(diào)尖光刻，但其制作納米圖案費用高、操作繁瑣、只適用于小面積生產(chǎn)。

盡管光刻在亞100nm圖案化方面一直占有優(yōu)勢，但是短波光源如EUV、激發(fā)源激光、同步輻射源，這些技術(shù)在工業(yè)化和經(jīng)濟方面都存在較大問題。另外一些方法如電子束光刻、聚集離子束光刻、掃描探針調(diào)尖光刻如DPN可用于亞 20nm圖案制作，但是由于其本質(zhì)特性不適于大面積制作。

隨著科學家對微納米加工技術(shù)極致的追求，以及對物質(zhì)性質(zhì)的不斷深入了解，新型的納米加工技術(shù)也應(yīng)運而生。基于嵌段共聚物的平板印刷技術(shù)就是其中的一種。嵌段共聚物作為一種納米級圖案化的技術(shù)，因具有簡單易得、易于改性、且操作簡單、能大批量生產(chǎn)等優(yōu)點而受到歡迎。

基于雙嵌段共聚物PS-b-P₂VP為模板的硅表面納米級高分子刷圖案化(即 SiHx坑(線狀排列)和SiOx凸臺(線狀排列)交替間隔排列的圖案，SiHx坑處組裝高分子刷，SiOx凸臺處空白)技術(shù)處于國際領(lǐng)先水平。能夠通過選用不同分子量的模板來控制點陣的間距和點直徑的大小，從而控制線條、指紋間的距離，利用簡單化學過程制造出昂貴物理方法才能實現(xiàn)的效果。

發(fā)明內(nèi)容

針對現(xiàn)有物理納米刻蝕技術(shù)需要昂貴機器、成本高、操作繁瑣、勞動密集，且只能生產(chǎn)幾毫米的小面積的問題和缺點，本發(fā)明提供了一種PS-b-P₂VP模板的硅表面納米級高分子刷圖案的制備方法，其能夠在硅表面大批量大面積的制作≤100nm的密集排列的指紋狀、線狀納米結(jié)構(gòu)，且成本低、易操作，且利用PS-b-P₂VP分子量、組份和環(huán)境條件的改變，可以在10-100nm之間實現(xiàn)精確調(diào)節(jié)。

具體地，本發(fā)明提供了一種PS-b-P₂VP模板的硅表面納米級高分子刷圖案的制備方法，包括以下步驟：

將兩親性嵌段共聚物PS-b-P₂VP在甲苯溶液里自組裝成膠束，旋涂在硅片上形成PS作基質(zhì)背景、P₂VP形成突出于PS基質(zhì)背景的30-50nm的圓點；然后在 8-12:1THF/H₂O溶劑蒸汽密閉環(huán)境中室溫下放置30-40h，形成PS-b-P₂VP直線條或指紋狀圖案，然后在Na₂PtCl₄/HCl溶液中浸泡3-24h，帶正電荷的[P₂VP]⁺和帶負電荷的[PtCl₄]^2-靜電吸引結(jié)合在一起，用O₂等離子體處理除去PS-b-P₂VP，同時使Na₂PtCl₄生成Pt線條；用1:0.5-2:3-5HF/H₂O₂/EtOH的陽極輔助溶液腐蝕得到了間距在50-100nm之間，帶寬30-50nm的線狀或指紋狀條紋，腐蝕的機理是Pt所處位點的原電池反應(yīng)機理，最后在線狀條紋的納米坑處組裝PMAA，得到線條狀或指紋狀的PMAA圖案。