[发明专利]用于对准衬底上的嵌段共聚物的层状微畴的方法和结构

权利要求书

1.一种方法，包括以下步骤：

提供双嵌段共聚物，所述双嵌段共聚物包括第一聚合物的第一嵌段，所述第一嵌段被共价键合到第二聚合物的第二嵌段以形成双嵌段共聚物的重复单元，所述第一和第二聚合物不同；

提供具有能量中性表面层的衬底，所述表面层具有一体地设置于其上的波纹，所述波纹的特征在于波纹方向；

提供第三材料，所述第三材料可以与所述第一聚合物混合；

将所述双嵌段共聚物与所述第三材料进行化合以形成所述双嵌段共聚物和所述第三材料的合成物；

将所述合成物的膜形成在所述波纹状表面上；以及

在所述膜中组装所述双嵌段共聚物的层状微畴，所述微畴在所述膜中形成自组装结构，所述结构的取向方向大致垂直于波纹的所述方向并且大致平行于所述表面层，其中在所述膜被形成于所述波纹状表面层上之后，在所述第一嵌段中所述第三材料的存在使得所述双嵌段共聚物的层状微畴关于所述波纹状表面层对准。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，相对于所述双嵌段共聚物，所述第三材料和所述第一聚合物的组合体积分数为约0.35到约0.65的范围。

3.根据权利要求1所述的方法，其中，所述波纹包括至少一个棱脊，所述棱脊的峰值高度为约10纳米(nm)到约50nm，所述棱脊的底部宽度为约10nm到约50nm，所述棱脊的最小长度为约40nm。

4.根据权利要求3所述的方法，其中，所述至少一个棱脊为多个棱脊，所述多个棱脊的相邻棱脊由约50nm到约500nm的距离所分离。

5.根据权利要求1所述的方法，其中，所述形成自组装结构的步骤从包括在所述衬底上形成所述薄膜、在所述衬底上形成所述膜之后进行热退火、在所述衬底上形成所述膜之后进行汽相退火、以及它们的组合的组中选择。

6.根据权利要求1所述的方法，其中，所述第三材料为增加所述第一嵌段层状微畴的刚性的均聚物，其中所述均聚物为有机均聚物、无机均聚物、可交联均聚物、或者它们的组合。

7.根据权利要求1所述的方法，其中，所述形成所述膜的步骤从包括浸渍涂敷所述膜、喷涂所述膜、旋转涂敷所述膜、以及它们的组合的组中选择。

8.根据权利要求1所述的方法，其中，所述双嵌段共聚物为两亲性有机双嵌段共聚物、两亲性无机嵌段共聚物、或者它们的组合。

9.根据权利要求8所述方法，其中，所述第一聚合物从包括聚氧乙烯、聚丙二醇、聚氧杂环烷、聚丙烯酸、聚甲基丙烯酸、聚甲基丙烯酸二甲氨基乙酯、聚甲基丙烯酸羟烷基酯、聚氧杂环烷丙烯酸酯、聚氧杂环烷甲基丙烯酸酯、聚羟基苯乙烯、聚碳水化合物、聚乙烯醇、聚乙烯酰亚胺、聚恶唑啉、多肽、聚乙烯吡啶、聚丙烯酰胺、聚甲基乙烯基醚、聚乙烯基羧酸酰胺、聚N，N-二甲基丙烯酰胺的组中选择；所述第二聚合物从包括聚苯乙烯、聚-α-甲基苯乙烯、聚降冰片烯、聚内酯、聚交酯、聚丁二烯、聚异戊二烯、聚烯烃、聚甲基丙烯酸酯、聚硅氧烷、聚丙烯酸烷基酯、聚甲基丙烯酸烷基酯、聚丙烯腈、聚碳酸酯、聚乙酸乙烯酯、聚碳酸乙烯酯、聚异丁烯的组中选择；所述第三材料从包括无机均聚物、有机均聚物、可交联均聚物以及它们的组合的组中选择，其中，所述可交联均聚物为具有分子式(RSiO_1.5)_n的倍半硅氧烷，其中R从包括氢化基团和烷基基团的组中选择，n的范围为约10到约500，以及其中可交联均聚物分子量的范围为约600到约30,000。

10.一种方法，包括以下步骤：

提供衬底，所述衬底具有能量中性的波纹状表面层；

在所述波纹状表面层上形成膜，所述膜包括双嵌段共聚物与增刚化合物的合成物，所述双嵌段共聚物包括第一聚合物嵌段的层状微畴和第二聚合物嵌段的层状微畴，其中所述增刚化合物溶解于所述第一聚合物嵌段中；以及

从所述膜中去除至少一个层状微畴以在所述表面层上保留取向结构。

11.根据权利要求10所述的方法，其中，所述波纹状表面层包括多个平行的棱脊，所述棱脊的形状选自线形、弧形、人字形、以及它们的组合。