[发明专利]表面制备方法

说明书

本发明涉及通过光强度的空间分布制备促进有序性(order)和空间相干性(spatial coherence)的浮雕一般的(显著的，in relief)表面的方法，所述表面用作在表面上的覆盖层(overlayer)(特别是嵌段共聚物的覆盖层)的在纳米和微米尺度上的组织(构造，organization)的导向装置(导向体，guide)。

因为嵌段共聚物的用于纳米结构化(纳米构造)的能力，它们在电子和光电子领域中的使用现在是公知的。这尤其是说明在Cheng等的文章中(ACS nano，Vol.4，No.8，4815-4823，2010)。可在小于50nm的尺度上使嵌段共聚物的隔离(偏析，segregation)所固有的域(畴，domain)的排列结构化和导向，同时非常强地限制组织中缺陷的密度。

然而，所期望的结构化(例如产生垂直于表面的域，其在有序的排列中没有缺陷)需要制备载体，在该载体上沉积嵌段共聚物以控制该域的排列，同时消除缺陷(向错、位错等)。在已知的可能性中，更特别地使用两种技术:物理外延(制图外延法)和化学外延。它们都基于产生基序(图案，motif)(分别为形貌的(地形的)和化学的/表面)的网络，其具有比嵌段共聚物高的周期性，但是具有与其的公度性(commensurability)。在这种类型的表面上嵌段共聚物自组装为薄膜于是导致没有缺陷(单独颗粒(单个晶粒，single grain))的二维网络。

在文献中广泛描述的这些技术容许在大的表面上的嵌段共聚物的排列，而不产生缺陷。但是，这些技术的使用是长期的和昂贵的。

申请人已经发现用含有能异构化的官能团的(共)-聚合物涂覆的表面容许，在暴露于光强度的空间分布之后，产生浮雕一般的基序。这些基序容许以没有缺陷的结构化沉积嵌段共聚物，当整齐地(neatly)调节涂覆浮雕一般的表面的嵌段共聚物层的厚度时，这是短时间的和低成本的。根据本发明的有利变型，所述含有能异构化的官能团的(共)-聚合物包括能交联的官能团。当含有所述嵌段共聚物的溶液易于增溶所述含有能异构化的官能团的(共)-聚合物时，这是尤其有用的。在相反的情况中，也就是说当嵌段共聚物的溶液不增溶所述含有能异构化的官能团的(共)-聚合物时，不必在所述含有能异构化的官能团的(共)-聚合物上具有可交联的官能团。

在根据本发明的处理的表面上自组装嵌段共聚物的方法受到热力学定律支配。例如，当所述自组装导致具有P6/mm型对称的圆柱型形态时，如果没有缺陷则每个圆柱被6个等距离的相邻圆柱包围。对于具有P4/mm型对称的圆柱形态，如果没有缺陷则每个圆柱被4个等距离的相邻圆柱包围。有几种对共聚物膜中存在的缺陷进行量化的方式。第一种方式由以下构成：通过评价所考虑的域周围的最近相邻者的数目，对膜中的拓扑缺陷的数目直接进行计数。例如，在具有P6/mm型对称的圆柱型形态的情况下，如果四个、五个或者七个圆柱包围所考虑的域，将认为存在缺陷。在嵌段共聚物膜中发现2D网络的自组织的程度的第二种方式在于：通过建立域中心的到最近相邻者的距离的分布的函数，评价包围所考虑的域的各域之间的平均距离。实际上，起初对于3D体系公式化的Lindemann标准是指，当纳米域的位移的平方根<u(r)²>^1/2(其中r限定纳米域的中心的位置)超过晶格周期p的10％时晶格熔融(过渡到液态)的开始。通过修改该标准，变得可使它适用于2D体系，尽管后者不具有长程有序性(long-range order)。因此，由于所提及的分歧，两个相邻域的位移的均方偏差<(u(r+p)-u(r))²>(其根据定义等于方差σ²)是比它优选的。[W.Li，F.Qiu，Y.Yang，and A.C.Shi，Macromolecules 43，1644(2010)；K.Aissou，T.Baron，M.Kogelschatz，and A.Pascale，Macromol.40，5054(2007)；R.A.Segalman，H.Yokoyama，and E.J.Kramer，Adv.Matter.13，1152(2003)；R.A.Segalman，H.Yokoyama，and E.J.Kramer，Adv.Matter.13，1152(2003)]。为了确定拓扑缺陷，常规使用组合的图表和/或Delaunay三角测量。在将图像二元化之后，鉴别各域的中心。然后Delaunay三角测量和/或图表使得可鉴别第一有序(一级)相邻者的数目，而域中心的离最接近的相邻者的距离的分布函数使得可量化两个最接近的相邻者之间的平均偏差。因此可量化缺陷的数目。该计数方法描述于Tiron等的文章中(J.Vac.Sci.Technol.B 29(6)，1071-1023，2011)。