摘要:块共聚物的定向自组装(DSA)是用于构图sub-10 nm特征的最有希望的图案技术之一。但是,在如此小的特征大小上,为DSA过程制造指导模式变得越来越困难,并且有必要探索DSA的替代指导方法,以实现长期有序的对齐方式。在这里,我们报告了三封闭共聚物的自我对准组装,聚(2-乙烯基吡啶)-b-丙烯 - b-polystyrene- b-poly(2-乙烯基吡啶)(p2vp- b -PS-b -ps- b -p2vp)在中性石墨烯纳米骨上的含量为p2v的中性石墨烯含量(p2vp- b -ps- b -p2vp)通过溶剂蒸气退火。组装的P2VP-B-PS-B-P2VP在石墨烯基板上表现出远距离的一维对准,沿垂直于石墨烯和基板边界的方向,其半迹尺寸为8 nm,这极大地阐明了传统化学化学上的化学上层状dsa所需的光刻分辨率。用石墨烯条纹之间的差距从10到100 nm不等,可以证明一个宽的处理窗口,从而克服了对指导模式宽度的限制,以具有相应的域间距。将间隙降低到10 nm时,P2VP-B -PS-B -P2VP在石墨烯和底物上形成了直线模式。蒙特卡洛模拟表明,在石墨烯纳米容器上的三嵌段共聚物的自我对准组件分别在石墨烯和SIO 2上的平行和垂直层片的边界上进行引导。模拟还表明,系统的肿胀允许链条快速重新排列,并快速退火任何未对准的晶粒和缺陷。在模拟中系统地研究了SIO 2和P2VP之间的相互作用强度对自组装的影响。关键字:石墨烯,三嵌段共聚物,溶剂蒸气退火,一维组装
图S2。 用NaBH 4化学还原后(a)和(b)在不同水/乙醇混合物中金离子浸润时层厚度的变化。 虽然PS层没有显着变化,但P2VP层显示出逐渐增加的厚度,随着渗透溶液中乙醇百分比的增加。 值得注意的是,在形成纳米颗粒后未观察到显着变化,这表明层状结构破坏主要与乙醇引起的肿胀有关。图S2。用NaBH 4化学还原后(a)和(b)在不同水/乙醇混合物中金离子浸润时层厚度的变化。虽然PS层没有显着变化,但P2VP层显示出逐渐增加的厚度,随着渗透溶液中乙醇百分比的增加。值得注意的是,在形成纳米颗粒后未观察到显着变化,这表明层状结构破坏主要与乙醇引起的肿胀有关。
使用顺序渗透合成 (SIS) 将无机氧化物渗透到聚合物内部是一种有效的方法,可用于创建广泛应用的材料。各种聚合物官能团与有机金属/无机前体之间的反应是独一无二的,因此了解一系列前体和聚合物之间的特定相互作用对于实现预测性工艺设计和将 SIS 的效用扩展到应用至关重要。在本文中,在三种不同的均聚物中的 Al 2 O 3 和 TiO 2 SIS 期间进行了原位傅里叶变换红外光谱 (FTIR) 测量:聚甲基丙烯酸甲酯 (PMMA)、聚己内酯 (PCL) 和聚 2-乙烯基吡啶 (P2VP)。从前体暴露后和随后的吹扫时间内的 FTIR 强度变化可以定量表明,这些聚合物与金属前体的相互作用动力学以及中间复合物的稳定性存在很大差异。这项比较研究的一个重要发现是,尽管 PCL 的羰基 (C=O) 和酯基 (COR) 官能团与相互作用较弱的 PMMA 相似,但 PCL 与金属前体的相互作用要强得多。这种行为表明,除了官能团的特性之外,还有其他因素决定了聚合物与 SIS 中的金属化合物的相互作用方式。PCL 以前从未在 SIS 工艺中出现过,它可能是一种有吸引力的聚合物模板,可用于实现均匀性和成本效益更高的 SIS。
