嵌段聚合物可以自发组装为周期尺寸为100 nm以下的纳米结构，其具有的尺寸小且高产易得的优异特点，使其作为制备特定功能纳米结构材料的模板，而得到了广泛的关注和研究。基于嵌段聚合物的纳米刻蚀技术克服了传统光刻技术面临的技术和成本上的双重压力，被认为是最重要的下一代刻蚀技术之一。对嵌段聚合物薄膜进行垂直取向控制和局部图案调控是实现纳米刻蚀技术应用需求的关键科学问题。本论文主要利用石墨烯的表而能可调控性和表面浸润性质提出了两种嵌段聚合物薄膜的形貌取向控制方法;研究了嵌段聚合物薄膜在驻极体上的自组装，同时实现了形貌取向和局域图案位置控制，并得到了极高分辨率的单个嵌段共聚物组成基元的纳米图案。本论文的研究内容包括如下三部分:　　（一）基于单层石墨烯形成垂直取向的自支撑PS-b-PMMA薄膜　　提出了一种制备牢固的自支撑PS-b-PMMA薄膜的方法。利用紫外臭氧(UVO)处理石墨烯，可以得到表面能可调的石墨烯界面，并用来控制PS-b-PMMA薄膜的取向。形成垂直取向的层状或柱状薄膜的最优条件是UVO处理时间为7 min。由于高机械强度的石墨烯为嵌段聚合物薄膜提供牢固的支撑载体，得到的自支撑薄膜非常牢固，因此可以方便地转移至多种基底上。进一步，可以利用转移至Si片的嵌段聚合物薄膜为模板，制备Au纳米图案。　　（二）基于石墨烯的浸润传递性调控PS-b-PMMA薄膜的微区取向　　提出了一种利用单层石墨烯覆盖的随机聚合物薄膜作为中介层，得到垂直取向的PS-b-PMMA薄膜的方法。此种方法可以有效地对嵌段聚合物薄膜进行取向控制并且可以应用在多种基底上。通过研究石墨烯和随机聚合物在嵌段聚合物组装形貌的影响，结果表明石墨烯同时起到了隔离随机聚合物融入上层嵌段聚合物薄膜体系和将底层随机聚合物的中性浸润性界面性质传递到上层的双重作用。这种利用石墨烯覆盖的随机聚合物调控嵌段聚合物薄膜取向的方法实现了多样基底的通用性。　　（三）基于表面嵌入驻极体导向嵌段共聚物自组装　　提出了一种新颖的利用驻极体调控嵌段聚合物薄膜取向和局域图案位置分布的方法。利用电子束辐射SiOx/Si基底形成驻极体材料，进而在其表面产生内置的电场，PS-b-PMMA薄膜在此种电场的诱导作用下形成了垂直取向的形貌。此外，结合电子束直写技术，驻极体控制的嵌段聚合物薄膜可以组装为可定制的局域图案，并且具有简单、高效和对基底无损伤的优点。更为重要的是，使用高度聚焦的电子束且控制辐射尺寸，此种方法可以控制单条柱状嵌段的取向，得到尺寸小于20 nm单个垂直孔洞的结构，实现了极限分辨率的嵌段聚合物自组装结构的调控。