一种嵌段共聚物、制备周期性纳米结构的引导组装方法和嵌段聚合物模板与流程

技术特征：

1.一种嵌段共聚物，其特征在于，所述嵌段共聚物中，其中一个嵌段由式(1)、式(2)或式(3)所示单体中的一种开环均聚获得；

或者，所述嵌段共聚物中，其中一个嵌段由式(1)、式(2)或式(3)所示单体中的两种或多种开环共聚获得；

其中，R1、R2、R3、R4、R5和R6各自独立地选自H、卤素、C1～C12的烷基及其衍生物、C2～C12的烯基及其衍生物、C2～C12的炔基及其衍生物、C3～C8的环烷基及其衍生物、C6～C30的芳基及其衍生物、C4～C30的杂环及其衍生物；

且，所述均聚时，R1与R2不同时为H或甲基；

所述共聚时，R1与R2不同时为甲基。

2.根据权利要求1所述的嵌段共聚物，其特征在于，所述嵌段共聚物包括AB型两嵌段共聚物、ABA型三嵌段共聚物或BAB型三嵌段共聚物、AxBy型多臂嵌段共聚物(x≥1，y≥1，且x和Y不同时为1)和刷型共聚物中的一种或多种；

所述R1、R2、R3、R4、R5和R6各自独立地选自H、卤素、C1～C6的烷基及其衍生物、C3～C6的环烷基及其衍生物、C2～C6的烯基及其衍生物、C2～C6的炔基及其衍生物、C6～C25的芳基及其衍生物、呋喃及其衍生物、噻吩及其衍生物、吡咯及其衍生物、咪唑及其衍生物、吡啶及其衍生物、哌啶及其衍生物、哌嗪及其衍生物。

3.根据权利要求2所述的嵌段共聚物，其特征在于，所述嵌段共聚物中，所述B嵌段由式(1)、式(2)或式(3)所示单体中的一种开环均聚获得；

或者，所述嵌段共聚物中，所述B嵌段由式(1)、式(2)或式(3)所示单体中的两种或多种开环共聚获得；

所述B嵌段占所述嵌段共聚物体积分数为5％～95％；

所述R1、R2、R3、R4、R5和R6各自独立地选自H、F、Cl、Br、甲基、乙基，丙基、异丙基、丁基、仲丁基、异丁基、叔丁基、乙烯基、丙烯基、烯丙基、异烯丙基、乙炔基、丙炔基、炔丙基、苯基、苄基、呋喃、噻吩、吡咯、咪唑、吡啶、哌啶和哌嗪中的一种或多种。

4.根据权利要求2或3所述的嵌段共聚物，其特征在于，所述嵌段共聚物中，所述A嵌段包括以下结构中的一种或多种：

聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸酯、聚丙烯酸酯、聚2-乙烯基吡啶、聚4-乙烯基吡啶、聚硅氧烷、聚丁二烯、聚异戊二烯、聚乙二醇、聚环氧丙烷、聚乙烯、聚丙烯、聚丙烯腈、聚酰胺、聚氨酯、聚氯乙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚氟乙烯，以及上述结构的衍生物；

所述A嵌段占所述嵌段共聚物体积分数为5％～95％。

5.一种纳米结构的引导组装方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)在具有图案的基材上涂覆包含权利要求1～4任意一项所述的嵌段共聚物的材料；

2)引导所述嵌段共聚物在基材上进行相分离，得到垂直于基材、贯穿整个薄膜厚度的纳米结构，形成纳米结构的图形。

6.根据权利要求5所述的引导组装方法，其特征在于，所述图案包括纳米尺寸的两亲性二维化学图案、纳米级点阵或线型的三维图案；

所述图案的周期为LS，且(n+0.2)L0≥LS≥(n-0.1)L0，n为大于等于1的整数；其中，L0为所述嵌段共聚物相分离的周期。

7.根据权利要求5所述的引导组装方法，其特征在于，所述引导的方法包括加热处理和/或溶剂热处理；

所述加热处理的温度为50～400℃；所述加热处理的时间1ms～7d；

所述溶剂热处理的温度为20～200℃；所述溶剂热处理的时间为30s～7d；

所述纳米结构包括交替设置的两相相畴。

8.一种嵌段聚合物模板，其特征在于，包括具有图案的基材；

复合在基材图案面上的嵌段聚合物；

所述嵌段共聚物包括AB型两嵌段共聚物、ABA型三嵌段共聚物、BAB型三嵌段共聚物、AxBy型多臂嵌段共聚物(x≥1，y≥1，且x和Y不同时为1)和刷型共聚物中的一种或多种；

所述A嵌段和所述B嵌段具有相同或相近的表面自由能；

所述嵌段共聚物的χ值为0.01～0.99。

9.根据权利要求8所述的嵌段聚合物模板，其特征在于，所述嵌段共聚物能够通过改变嵌段共聚物中聚ɑ-羟基羧酸链段或聚碳酸酯嵌段上的取代基团，获得相同或相近的表面自由能和所述χ值；

所述相近的表面自由能具体为：所述A嵌段和B嵌段的表面自由能差值小于等于20mJ/m²；

所述基材包括半导体材料、绝缘材料和导电材料中的一种或多种；

所述嵌段聚合物模板用于图形转刻。

10.根据权利要求9所述的嵌段聚合物模板，其特征在于，所述嵌段共聚物的χ值大于0.029；

所述A嵌段和B嵌段的表面自由能差值小于等于10mJ/m²；

所述图形转刻的具体步骤为：

通过水解刻蚀、等离子体刻蚀、紫外光降解和光分解方法中的一种或多种，去除或部分去除所述嵌段共聚物中的一个嵌段，得到具有纳米结构的第二图形，再转移刻蚀到基材上；

所述基材包括硅晶片、具有氧化物层的硅、氢化的硅、卤化的硅、氮化硅、碳化硅、锗、氢化的锗、卤化的锗、氮化锗、碳化锗、硅锗合金、铂、铂氧化物、钨、钨氧化物、金、氮化钛、石墨烯，以及经过修饰后的上述材料中的一种或多种。