发明名称 旋转涂布诱导大范围排整之具生物可分解团联共聚合物奈米结构
摘要 一种制造奈米级元件之奈米图案成形模板,包含一具周期性排序的奈米孔洞之薄膜,系利用下列步骤制成:(a)利用一团联共聚合方法来制备一具有第一与第二共聚物之团联共聚物,其中第一与第二共聚物互不相溶;(b)将第一共聚物构成一周期性排序之图案,而形成一薄膜,(3)选择性地降解第一共聚物,使薄膜变成一具有周期性排序结构之奈米孔洞材料;本发明结果显示第一共聚物可形成一六角圆柱结构,其圆柱轴可垂直于薄膜表面,且经由水解选择性地降解第一共聚物,可得一包含有一重复的奈米级六角圆孔柱之薄膜。
申请公布号 TWI256110 申请公布日期 2006.06.01
申请号 TW093121267 申请日期 2004.07.16
申请人 财团法人工业技术研究院 发明人 何荣铭;林助杰;范慧雯;柯宝灿;蒋酉旺;黄柏翰;施希弦;曾文贤;陈重裕
分类号 H01L23/00 主分类号 H01L23/00
代理机构 代理人
主权项 1.一种系列奈米元件之制造方法,包括以下步骤: (1)取得一奈米图案成形模板,并且利用该奈米图案 成形模板来形成奈米元件;以及 (2)其中该奈米图案成形模板系藉下列步骤形成: (i)利用一团联共聚合方法制备一具有第一与第二 共聚物之团联共聚物,且该第一与第二共聚物彼此 互不相溶; (ii)将该第一共聚物构成一周期性排序之图案,以 形成一薄膜;以及 (iii)选择性地减少该第一共聚物之含量,使该薄膜 形成一含有周期性排序结构之奈米孔洞材料。 2.如申请专利范围第1项所述之制造方法,其中该第 一共聚物之材质系六角圆柱结构,且其圆柱轴心系 垂直于该薄膜表面。 3.如申请专利范围第1项所述之制造方法,其中该第 一共聚物系选自包含聚左旋乳酸、聚内消旋乳酸 、聚乳酸、以及聚己内酯之组;且该第二共聚物 系选自包含聚苯乙烯、聚乙烯啶、以及聚丙烯 之组。 4.如申请专利范围第1项所述之制造方法,其中该团 联共共聚物系为聚苯乙烯-聚左旋乳酸(PS-PLLA)之掌 性团联共共聚物;该第一共聚物系聚左旋乳酸;且 该第二共聚物系为聚苯乙烯。 5.如申请专利范围第1项所述之制造方法,其中该团 联共共聚物系为聚4-乙烯啶-聚左旋乳酸(P4VP-PLLA )之掌性团联共共聚物;该第一共聚物系聚左旋乳 酸;且该第二共聚物系聚4-乙烯啶。 6.如申请专利范围第1项所述之制造方法,其中该团 联共共聚物系聚(9-乙烯-9氢芴)-聚己内酯(PVHF-PCL) 团联共共聚物;该第一共聚物系聚己内酯;且该第 二共聚物系聚(9-乙烯-9氢芴)。 7.如申请专利范围第1项所述之制造方法,其中该薄 膜系形成于一选自包括载玻片、涂碳载玻片、氧 化铟玻璃(ITO)、矽晶圆、氧化矽、无机发光二极 体、以及攀土所构成组之基板上。 8.如申请专利范围第1项所述之制造方法,其中该薄 膜系经由旋转涂布方法形成于一基板上。 9.如申请专利范围第1项所述之制造方法,其中该第 一共聚物之该周期性排序之图案系由控制溶液铸 膜、剪切力场、电场、图样化基板、温度梯度、 或磊晶结晶所形成。 10.如申请专利范围第1项所述之制造方法,其中该 第一共聚物系选择性地的藉由水解反应进行降解 。 11.一种用于制成奈米元件之奈米图案成形模板,包 括一具周性期排序奈米孔洞结构之薄膜;其中该具 奈米孔洞之薄膜系藉由下列步骤形成: (i)利用一团联共聚合反应以制备一团联共聚物,其 中包含第一与第二共聚物,且该第一与第二共聚物 彼此互不相溶; (ii)将第一共聚物构成一周期性排序之图案,以形 成一薄膜;以及 (iii)选择性地降解第一共聚物,使薄膜变成一含有 周期性排序结构之奈米孔洞材料。 12.如申请专利范围第11项所述之奈米图案成形模 板,其中该第一共聚物包含一六角圆柱结构,且其 圆柱轴垂直于该薄膜表面。 13.如申请专利范围第11项所述之奈米图案成形模 板,其中该第一共聚物系选自于包含聚左旋乳酸、 聚内消旋乳酸、聚乳酸、以及聚己内酯所组成之 组;该第二共聚物系选自于包括聚苯乙烯、聚乙 烯啶、以及聚丙烯所组成之组。 14.如申请专利范围第11项所述之奈米图案成形模 板,其中该团联共聚物系为聚苯乙烯-聚左旋乳酸( PS-PLLA)之掌性团联共聚物;该第一共聚物系为聚左 旋乳酸;且该第二共聚物系为聚苯乙烯。 15.如申请专利范围第11项所述之奈米图案成形模 板,其中该团联共聚物系为聚4-乙烯啶-聚左旋乳 酸(P4VP-PLLA)之掌性团联共聚物;该第一共聚物系为 聚左旋乳酸;以及该第二共聚物系为聚4-乙烯啶 。 16.如申请专利范围第11项所述之奈米图案成形模 板,其中该团联共聚物系为聚(9-乙烯-9氢芴)-聚己 内酯(PVHF-PCL)之团联共聚物;该第一共聚物系为聚 己内酯;以及该第二共聚物系为聚(9-乙烯-9氢芴)。 17.如申请专利范围第11项所述之奈米图案成形模 板,其中该薄膜系形成于一基板,且该基板系选自 由载玻片、涂碳载玻片、氧化铟玻璃(ITO)、矽晶 圆、氧化矽、无机发光二极体、以及土所组成 之组。 18.如申请专利范围第11项所述之奈米图案成形模 板,其中该薄膜系经由旋转涂布方法形成于一基板 上。 19.如申请专利范围第11项所述之奈米图案成形模 板,其中该第一共聚物之该周期性排序之图案系由 控制溶液铸膜、剪切力场、电场、图样化基板、 温度梯度、或磊晶结晶所形成。 20.如申请专利范围第11项所述之奈米图案成形模 板,其中该第一共聚物系选择性地藉由水解而降解 。 图式简单说明: 图1A系一PS365-PLLA109(fPLLAv = 0.26)溶液铸膜团联共聚 物样品,在微观相分离熔点进行冷却后之TEM显微照 相图;样品以超薄切片机切出薄片以RuO4染色后,呈 现出的颜色PS的部分比起PLLA的部分相对而言较深 色。 图1B系方位角积分一维SAXS图谱,结果显示出一HC奈 米微结构,其绕射波峰出现于相对q*値1:v3:v4:v7:v9。 图2A系PS365-PLLA109(fPLLAv = 0.26)薄膜以旋转涂布方式 形成于覆有一碳层之玻璃板表面,再以半接触扫描 式探针显微镜(tapping mode SPM)进行观察之结果图;结 果显示了一近似六角圆柱结构之横截面图,且较暗 的PS材料部分之与较亮的PLLA区域相比,相延迟程度 较少。 图2B系将旋转涂布形成之薄膜以RuO4染色后直接以 TEM观察之结果。 图3A系以旋转涂布形成之PS-PLLA奈米级图样之3维立 体示意图。 图3B与3C系PS365-PLLA109(fPLLAv=0.26)以旋转涂布方式形 成薄膜于一玻璃板表面,再以半接触扫描式探针显 微镜进行观察之结果图;3B为水解前,3C为水解后。 图4A、4B与4C系分别为溶液铸膜团联共聚物样品,在 微观相分离熔点进行冷却后之TEM显微照相图,其中 (a)为PS83-PLLA41(fPLLAv=0.34);(b)为PS198-PLLA71(fPLLAv=0.27); 以及(c)为PS280-PLLA97(fPLLAv=0.31);样品以超薄切片机 切出薄片后,以RuO4染色以呈现出质量厚度之对比; 其相对应之方位角积分一维SAXS图则分别为图4D、4 E与4F。 图5A、5B、5C与5D系PS365-PLLA109(fPLLAv=0.26)以旋转涂布 方式形成薄膜,分别形成于不同基板表面,其以半 接触扫描式探针显微镜进行观察之结果图;(a)为载 玻片,(b)涂碳载玻片(c)为氧化铟锡玻璃(d)为矽晶圆 。 图6A与6B系PS365-PLLA109(fPLLAv=0.26)以旋转涂布方式形 成形成薄膜于一载玻片表面,再以半接触扫描式探 针显微镜观察其底部构型之结果图;(a)用水解前,(b )用水解后。 图7A、7B、7C与7D系PS365-PLLA109(fPLLAv=0.26),分别利用 不同溶剂,以旋转涂布方式形成薄膜于一载玻片表 面,再以半接触扫描式探针显微镜观察其表面之结 果图,(a)二氯苯(20℃蒸气压:0.52mm Hg),(b)氯苯(20℃蒸 气压:12mm Hg),(c)甲苯(20℃蒸气压:22mm Hg),(d)四氢 喃(20℃蒸气压:131.5mm Hg)。 图8A、8B与8C系PS365-PLLA109(fPLLAv=0.26)以旋转涂布方 式,利用氯苯形成不同厚度之薄膜于载玻片表面, 再以半接触扫描式探针显微镜进行观察之结果图: (a)160nm;(b)80nm;(c)50nm;(d)30nm。 图9A为利用旋转涂布方式形成PS365-PLLA109(fPLLAv=0.26) 薄膜于载玻片上,其厚度对旋转速率之关系图,空 心圆形为样品经由SPM量测得之厚度,空心三角形则 代表利用厚度描绘仪(depth profiler)测得之数据。 图9B为PS365-PLLA109(fPLLAv = 0.26)薄膜经水解后,以半接 触扫描式探针显微镜进行观察之结果图 图10A与10B为利用FESEM,从平行于圆柱轴心之角度观 察水解后PS365-PLLA109(fPLLAv=0.24)样品之显微图。
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