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嵌段共聚物可以相分离形成特征尺寸小于10nm的周期性结构。引导组装充分利用嵌段共聚物自组装的优点,将“自下而上”的嵌段共聚物薄膜自组装技术和“自上而下”的光学光刻或电子束光刻等制备引导图形的技术结合起来。光刻模板表面的化学不均匀性使得嵌段共聚物和基底表面之间的相互作用可控,通过化学诱导实现嵌段共聚物的定向自组装,从而引导嵌段共聚物薄膜在一定的空间取向上定向排列。引导组装技术通过对微相结构的裁剪、表面修饰和尺寸控制,可以得到特征尺寸更小、密度更大、有序性更好的纳米图形,正逐渐成为最有前途的先进光刻技术方法之一。由于上述诸多优点,嵌段共聚物在化学模板上引导组装在学术界和工业界得到广泛的研究。 嵌段共聚物是引导组装的是制备大面积有序纳米结构的关键。聚苯乙烯-聚甲基丙烯酸甲酯两嵌段共聚物作为引导组装领域研究最成熟的嵌段共聚物有望于被工业界应用。聚苯乙烯链段和聚甲基丙烯酸甲酯链段具有相近的表面自由能,在热退火条件下可以在中性基底上形成垂直贯穿的相结构。但其链段间的相互作用参数较小,最小相分离周期~22nm,已经不能满足制备小于10nm结构。聚苯乙烯-聚α-羟基羧酸两嵌段共聚物具有较高的x值,其两链段间的表面自由能接近,有望应用于制备小于10nm结构。同时,改变聚α-羟基羧酸链段的取代基可以有效的改变链段间的相互作用参数和表面自由能。 本论文设计并合成柱状相结构的聚苯乙烯-聚丙交酯(PS-b-PLA)两嵌段共聚物,并表征了PS-b-PLA在化学图案上的引导组装行为。在辛酸亚锡(Sn(Oct)2)催化下,采用羟基官能化的聚苯乙烯(PS-OH)大分子引发剂分别引发外消旋丙交酯(rac-LA)和左旋丙交酯(L-LA)开环聚合制备两个分子量相近但构型不同的聚苯乙烯-聚丙交酯两嵌段共聚物,PS-b-PDLLA和PS-b-PLLA。通过核磁、GPC、DSC、TGA、SAXS等测试手段对两个嵌段共聚物的物理性质进行表征。然后,将PS-b-PDLLA和PS-b-PLLA薄膜在六方点阵化学图案模板上加热引导组装得到长程有序排列的六方柱状相结构。相对于柱状相的PS-b-PLLA,柱状相的PS-b-PDLLA具有较大的拉伸比例,可以在更大的周期范围内组装出规整的六方结构。这一结果与层状相PS-b-PDLLA和PS-b-PLLA薄膜在线性化学图案上组装的结果相似。 此外,本论文首次合成聚苯乙烯-聚乙丙交酯(PS-b-PLGA)两嵌段共聚物,测定了聚苯乙烯与聚乙丙交酯链段之间的相互作用参数,并表征了PS-b-PLGA在化学模板上的组装行为。同样,在辛酸亚锡(Sn(Oct)2)催化下,采用羟基官能化的聚苯乙烯(PS-OH)大分子引发剂引发乙丙交酯(LGA)开环聚合合成一系列分子量可控,分子量分布较窄的聚苯乙烯-聚乙丙交酯两嵌段共聚物。通过核磁、GPC、DSC、TGA、SAXS等测试手段对嵌段共聚物的性质进行表征。通过小振幅震荡剪切(small-angle oscillatory shear,SAOS)温度扫描测试,得到PS-b-PLGA的x值为:x(T)=(228.1±9.4)/T-(0.384±0.04),在150℃时,PS-b-PLGA的x值为0.155,是相同温度下PS-b-PLA的x值(0.083)的两倍。在200℃下退火,9.5k-b-13.2k的PS-b-PLGA在化学模板上实现二倍密度倍增的引导组装,在Ls=50nm~62nm的化学模板上组装出无缺陷的线型结构,相对于其本征周期,其拉伸达到20%。