一種易去除涂層調控液晶嵌段共聚物薄膜疇區取向的方法
【技術領域】
[0001] 本發明公開了一種新型的使用易去除表面調控液晶嵌段共聚物薄膜疇區取向的 方法，屬于材料技術領域。
【背景技術】
[0002] 光刻技術是數字化時代的關鍵技術，數以百萬計規整性圖案可以在單個芯片上制 造。但隨著裝置的尺寸規模變得越來越小，傳統光刻技術變得越來越困難。我們需要新的 材料來滿足生產上的需要。因此，為了實現更高密度的電路，存儲設備設備，將嵌段共聚物 的引導組裝融合到傳統的光刻工藝中得到了廣泛的重視。
[0003] 薄膜上的嵌段共聚物（BCPs)的取向定向由于其潛在的應用價值已經引起了研宄 者濃厚的興趣，它可以應用于納米尺寸材料、納米多孔薄膜、有機光電材料及下一代光刻技 術。由于BCPs中各組分的不相溶性，BCPs組成的薄膜能夠自組裝成高度有序的狀態，通過 自組裝而得到的形態，可以實現先進微電子的定向排列。然而要實現BCPs的精準定向排 列，就得精準控制聚合物的形態、界面能的變化以及基底性質。現在有許多的方法可以獲得 取向定向排列的長尺寸嵌段共聚物薄膜，例如外磁場作用、修飾基底、利用剪切作用及溶劑 退火等方法。相比于以上幾種方法，添加表面涂層的方法更加適用于納米制造的工業化生 產，傳統的表面涂層需要精確的控制嵌段共聚物中的各個組成部分以控制基底、界面的表 面能變化，這種涂層對嵌段共聚物的組成要求嚴格，且難以合成。
[0004] 液晶嵌段共聚物（LC BCPs)有著獨特的機械性能、自組裝、光學和流變學特性。其 有嵌段共聚物的微相分離和液晶的有序排列，LC BCPs微相分離后的有序排列可以通過光 誘導、剪切作用、機械摩擦、凹槽引導等方法得到，眾所周知，在表面能及液晶基元自身的取 向的作用下，小分子的液晶基元在空氣中以垂直基底的方式排列。并且在熱退火的過程中， 液晶基元的自身取向行為能夠促進聚合物在基底表面的微相分離。
[0005] 基于以上研宄，本發明利用了一種易去除表面涂層，并在液晶基元的錨定作用下 實現了液晶嵌段共聚物薄膜疇區從垂直表面到平行表面的取向調控。這種體系避免了復 雜的合成過程，無需調節表面涂層的極性性質以及表面涂層與嵌段共聚物之間的界面能變 化，相比于其他涂層的嵌段共聚物，本發明的表面涂層具有易除去的特性，能夠很直觀的觀 察薄膜的表面形態。
【發明內容】
[0006] 本發明的目的在于提供一種表面涂層易去除，并在液晶基元的錨定作用下能夠實 現液晶嵌段共聚物薄膜疇區取向的調控的液晶嵌段共聚物薄膜疇區取向的方法。
[0007] 本發明實現上述目的的技術方案為：
[0008] 一種易去除涂層調控液晶嵌段共聚物薄膜疇區取向的方法，包括如下步驟：
[0009] (1)將液晶嵌段共聚物溶于氯苯中，再將該嵌段共聚物溶液旋涂得到液晶嵌段共 聚物薄膜；
[0010] (2)待溶劑完全揮發后，在液晶嵌段共聚物薄膜表面旋涂表面涂層；
[0011] (3)進行熱退火，退火完成后降溫即得具有易去除涂層的液晶嵌段共聚物薄膜。
[0012] 進一步，所述的液晶嵌段共聚物的結構如式I所示
【主權項】
1. 一種易去除涂層調控液晶嵌段共聚物薄膜疇區取向的方法，其特征在于包括如下步 驟： (1) 將液晶嵌段共聚物溶于氯苯中，再將該嵌段共聚物溶液旋涂得到液晶嵌段共聚物 薄膜； (2) 待溶劑完全揮發后，再在液晶嵌段共聚物薄膜表面旋涂表面涂層； (3) 進行熱退火，退火完成后降溫即得具有易去除涂層的液晶嵌段共聚物薄膜。
2. 根據權利要求1所述的易去除涂層調控液晶嵌段共聚物薄膜疇區取向的方法，其特 征在于：所述的液晶嵌段共聚物的結構如式I所示
-?一表示式II中所含液晶基元中的一種或多種
A表示式III中的一種或者多種
B表示式IV中的一種或者多種
所述的液晶嵌段共聚物的制備方法是： (a)合成如式V所示的含有雙鍵的液晶單體
其中，一表示式II中所示液晶基元中的一種或多種， RpR2是氫、烷基或烷氧基中的一種， E是烷基、烷氧基、酯基、羰基中的一種或它們的同系物或異構體中的一種， n= 2, 4, 6, 8, 10, 12, 14, 16 ; (b) 利用活性聚合的方法，選用引發劑和鏈轉移劑，在20-KKTC下將上述式III中的單 體進行聚合，得到聚合物A，如式VI所示
(c) 以聚合物A作為大分子鏈轉移劑或大分子引發劑，利用活性聚合的方法，選用引發 劑或配體，與含式II所示的液晶基元的單體進行反應，得到所述式I所示液晶嵌段共聚物。
3. 根據權利要求1或2所述的易去除涂層調控液晶嵌段共聚物薄膜疇區取向的方法， 其特征在于：所述的表面涂層的成分為聚丙烯酸鈉、聚乙烯吡咯烷酮、聚丙烯酰胺中的一種 或多種。
4. 根據權利要求2所述的易去除涂層調控液晶嵌段共聚物薄膜疇區取向的方法，其特 征在于：所述的活性聚合的方法為可逆加成-斷裂鏈轉移聚合或原子轉移自由基聚合或氮 氧自由基聚合。
5. 根據權利要求2所述的易去除涂層調控液晶嵌段共聚物薄膜疇區取向的方法，其特 征在于：所述的引發劑為偶氮二異丁腈、偶氮二異庚腈或者含-Br引發劑。
6. 根據權利要求2所述的易去除涂層調控液晶嵌段共聚物薄膜疇區取向的方法，其特 征在于：所述的鏈轉移劑為過硫化雙苯甲硫酰。
7. 根據權利要求2所述的易去除涂層調控液晶嵌段共聚物薄膜疇區取向的方法，其特 征在于：所述的鏈轉移劑為N-甲基吡咯烷酮。
8. 根據權利要求2所述的易去除涂層調控液晶嵌段共聚物薄膜疇區取向的方法，其特 征在于：所述的配體為五甲基二乙烯三胺或2, 2-聯吡啶。
9. 根據權利要求2所述的易去除涂層調控液晶嵌段共聚物薄膜疇區取向的方法，其特 征在于：所述步驟（c)中，含液晶基元單體的質量為嵌段共聚物總質量的0. 2-0. 8倍。
10. 根據權利要求1或2所述的易去除涂層調控液晶嵌段共聚物薄膜疇區取向的方法， 其特征在于：所述步驟（3)的熱退火溫度為100-200°C，時間為1-48小時；所述步驟（3)的 降溫速率為1-10°C/min。
【專利摘要】本發明公開了一種易去除涂層調控液晶嵌段共聚物薄膜疇區取向的方法。首先將含液晶基團的液晶單體與大分子引發劑或大分子鏈轉移劑進行活性自由基聚合，得液晶嵌段共聚物，利用勻膠機將該嵌段聚合物均勻旋涂在硅片表面，再在聚合物表面旋涂表面涂層，進行熱退火，即得具有易去除涂層的嵌段共聚物薄膜。本發明使用簡單有效的方式，比較容易的實現了嵌段共聚物疇區的取向調控，通過涂覆表面涂層即可實現嵌段共聚物薄膜的疇區取向調控，且所使用的表面涂層能夠在嵌段共聚物疇區取向改變后易于去除，去除表面涂層后，仍然能穩定保持這種取向改變，操作非常簡單，條件易于控制，為今后納米制造的工業化生產提供了一個簡捷的途徑。
【IPC分類】C08J5-18, C08L53-00, C08F293-00, C08J7-04, C08J7-00
【公開號】CN104693466
【申請號】CN201510060002
【發明人】謝鶴樓, 倪彬, 唐軍, 李·保羅, 張海良, 鐘冠群
【申請人】湘潭大學
【公開日】2015年6月10日
【申請日】2015年2月5日