，主要基于它们形成纳米级图案 的能力。这些自组装图案被认作纳米平版印刷掩模，以及用作进一步合成无机或有机结构 的模板。通过利用导致每个嵌段之间不同蚀刻速度的化学或物理性能的对比，使得这些应 用成为可能。例如在燃料电池、电池、数据存储和光电子没备中的新应用通常依赖于嵌段的 内在性能。所有这些用途都依赖于嵌段共聚物在肉眼可见距离内的规则的自组装和取向。
[0030] 4-三甲基甲硅烷基苯乙烯是苯乙烯衍生物的实例。单体用如下结构表示：
[0031]
【主权项】
1. 一种方法，包括： a. 提供具有表面的基底、表面中和层、嵌段共聚物和面涂层， b. 在产生第一层的条件下，用所述表面中和层处理所述基底表面； c. 在所述表面上产生包括嵌段共聚物膜的第二层的条件下，用嵌段共聚物涂覆所述表 面中和层，以及 d. 用面涂层涂覆所述嵌段共聚物，从而在所述表面上产生第三层，其中，仅通过热退火 所述第三层能够使嵌段共聚物微区垂直于膜平面取向。
2. 根据权利要求1的方法，其中在没有面涂层存在下的热退火不产生垂直特征。
3. 根据权利要求1的方法，其中步骤d)的面涂层是在不会损害、溶解或基本上不溶胀 嵌段共聚物的溶剂或溶剂混合物中。
4. 根据权利要求1的方法，其中步骤d)的面涂层是在与面涂层反应的溶剂中。
5. 根据权利要求1的方法，其中步骤d)的面涂层是在溶剂混合物中，该溶剂混合物包 含与面涂层反应的组分。
6. 根据权利要求1的方法，其中将面涂层溶解于包含水、醇和有机溶剂中的至少一种 的液体中。
7. 根据权利要求1的方法，其中将面涂层溶解于液体中，该液体包含水、醇和有机溶剂 中的任意两种或更多种的混合物。
8. 根据权利要求7的方法，其中该液体还包含碱。
9. 根据权利要求7的方法，其中该液体是碱。
10. 根据权利要求8的方法，其中所述碱是胺。
11. 根据权利要求10的方法，其中所述胺选自由烷基胺、脂肪族胺和连接于任何官能 团组合的胺构成的组。
12. 根据权利要求10的方法，其中所述胺是盐。
13. 根据权利要求12的方法，其中所述盐具有选自由铵阳离子、烷基铵阳离子和脂肪 族铵阳离子构成的组中的阳离子。
14. 根据权利要求12的方法，其中该盐含有阳离子的组合。
15. 根据权利要求12的方法，其中所述盐含有阴离子。
16. 根据权利要求15的方法，其中所述阴离子是氢氧根阴离子。
17. 根据权利要求8的方法，其中所述碱包含氢氧化铵。
18. 根据权利要求8的方法，其中所述碱包含烷基氢氧化铵。
19. 根据权利要求8的方法，其中所述碱包含三甲胺。
20. 根据权利要求8的方法，其中所述碱包含盐和胺的混合物。
21. 根据权利要求4的方法，其中将反应的面涂层再分离。
22. 根据权利要求6的方法，其中将溶解的面涂层再分离。
23. 根据权利要求22的方法，其中将该再分离的面涂层再次用在根据权利要求1的方 法中。
24. 根据权利要求22的方法，其中通过一种或多种选自沉淀、蒸发和蒸馏的技术再分 尚该面涂层。
25. 根据权利要求1的方法，还包括步骤d)之后的热退火。
26. 根据权利要求25的方法，还包括使用剥离溶剂从所述嵌段共聚物除去所述面涂 层，该剥离溶剂不会损害、溶解或不明显溶胀该嵌段共聚物。
27. 根据权利要求3的方法，其中所述面涂层包含酸酐。
28. 根据权利要求27的方法，其中该酸酐衍生自马来酸酐。
29. 根据权利要求1的方法，其中该基底选自由硅、氧化硅、玻璃、表面改性玻璃、塑料、 陶瓷、透明基底、柔性基底和应用于辊到辊工艺的基底构成的组中。
30. 根据权利要求1的方法，其中所述嵌段共聚物包含多个不同的嵌段。
31. 根据权利要求30的方法，其中该嵌段共聚物包含至少一种以不同于其它嵌段一种 或多种的速率蚀刻的嵌段。
32. 根据权利要求30的方法，其中该嵌段共聚物在至少一种嵌段中含有硅。
33. 根据权利要求30的方法，其中该嵌段共聚物是聚（苯乙烯-嵌段-4-三甲基甲硅 烷基苯乙烯-嵌段-苯乙烯）。
34. 根据权利要求30的方法，其中该嵌段共聚物是聚（4-三甲基甲硅烷基苯乙烯-嵌 段-D，L-丙交酯）。
35. 根据权利要求30的方法，其中该嵌段共聚物在至少一种嵌段中含有锡。
36. 根据权利要求30的方法，其中该嵌段共聚物包含无机组分。
37. 根据权利要求30的方法，其中该嵌段共聚物包含有机金属组分。
38. 根据权利要求25的方法，其中所述热退火产生垂直于膜平面的嵌段共聚物微区。
39. 根据权利要求38的方法，其中该微区的形态选自片状、球形和圆柱形构成的组。
40. 根据权利要求25的方法，其中所述热退火在选自空气环境、惰性气体环境、减压和 增压构成的组的条件下进行。
41. 根据权利要求2的方法，其中所述表面中和层包括选自由交联聚合物、刷 (brushes)、自组装的单层、化学改性表面、物理改性表面和热固化表面构成的组的细分。
42. 一种方法，包括： a) 提供具有表面的基底、表面中和层、嵌段共聚物和面涂层， b) 在产生第一层的条件下，用所述表面中和层处理所述基底表面； c) 在所述表面上产生包括嵌段共聚物膜的第二层的条件下，用嵌段共聚物涂覆所述表 面中和层；以及 d) 用面涂层涂覆所述嵌段共聚物，从而在所述表面上产生第三层， e) 在使嵌段共聚物特征垂直于膜平面取向的条件下，处理所述第三层。
43. 根据权利要求42的方法，其中步骤e)的所述处理包括热退火。
44. 根据权利要求43的方法，其中在无面涂层存在下的热退火不产生垂直特征。
45. 根据权利要求42的方法，其中将所述面涂层溶解于三甲胺中。
46. 根据权利要求42的方法，其中所述涂覆包括旋涂。
【专利摘要】使用自组装嵌段共聚物结构制备先进的平版印刷图案取决于控制这些结构在薄膜中的取向。特别地，垂直于嵌段共聚物膜平面的圆柱体和片状的取向在大多数应用中是需要的。实现取向的优选方法是通过加热。本发明包括使用极性转换(polarity-switching)面涂层通过加热来控制嵌段共聚物薄膜取向。面涂层可以从极性铸膜溶剂旋涂在嵌段共聚物薄膜上，并且其在热退火时改变组成而变成“中性的”。面涂层能够有助于嵌段共聚物的取向控制，除此之外仅通过加热该取向控制是不可能的。
【IPC分类】C04B41-52, C03C17-42, C08L53-00, C08J7-04
【公开号】CN104592539
【申请号】CN201410409101
【发明人】C·G·威尔森, C·J·埃利森, T·濑下, J·卡申, C·M·贝茨, L·迪安, L·J·桑托斯, E·L·劳施, M·马厄
【申请人】得克萨斯大学体系董事会
【公开日】2015年5月6日
【申请日】2014年6月19日