水-溶剂混合增强超薄聚合物薄膜不稳定性实现亚微米图案制备
软凝聚态物质
2011-06-06 v1
摘要
通过将超薄（< 100 nm）聚合物薄膜加热至玻璃化转变温度以上进行去润湿，可产生尺寸为微米量级的液滴，液滴之间的平均间距为数十微米量级。这些较大的长度尺度源于较弱的去稳定化范德华力以及小尺度形变所需的高表面能代价。我们展示了一种简单、一步式、多用途的方法，通过最小化这些限制，在室温下对超薄聚苯乙烯（PS）薄膜进行去润湿，从而制备亚微米（>~100 nm）液滴及其有序阵列。这是通过在优化的水、丙酮和甲乙酮（MEK）混合液下进行受控的室温去润湿实现的。有机溶剂在薄膜中的扩散极大地降低了其玻璃化转变温度和界面张力，但通过引入静电力增强了去稳定化场。后者反映在不稳定长度尺度指数 n 的变化中，即 λ ~ h^n，其中 h 为薄膜厚度，在水-溶剂混合情况下 n = 1.51 ± 0.06，而在空气中去润湿时 n = 2.19 ± 0.07。最终结果是液滴尺寸及其平均间距均降低了一个数量级以上，并且去润湿动力学也显著加快。我们还展示了该技术在具有亚微米特征的地形图案化衬底上进行受控去润湿的应用，而在空气中去润湿时，要么被抑制、不完全，要么无法产生有序图案。
引用
@article{arxiv.1105.5964,
title = {Submicrometer Pattern Fabrication by Intensification of Instability in Ultrathin Polymer Films under a Water-Solvent Mix},
author = {Ankur Verma and Ashutosh Sharma},
journal= {arXiv preprint arXiv:1105.5964},
year = {2011}
}