碳纳米管受限空间对共轭高分子聚(9,9-二辛基芴-2,7-二基)链段运动行为的影响

在纳米受限空间中,高分子往往会表现出与本体状态不同的性质,如异常的链段运动特性及晶相间转变行为等,这些性质对于研究和开发新型高分子材料具有重要的意义,因此针对受限环境下高分子的物理化学特性研究也一直是高分子界关注的焦点.本文通过化学气相沉积法制备垂直取向排列的多壁碳纳米管阵列,借助溶剂润湿–收缩法获得规整的高密度阵列结构,其取向排列的碳纳米管间隙形成了准一维的纳米受限空间,尺寸在5—50 nm尺度下可调.进一步将共轭高分子聚(9,9-二辛基芴-2,7-二基)(PFO)填充到碳管间隙的纳米空间中,制备PFO与取向多壁碳纳米管阵列复合膜.结果发现在碳纳米管形成的纳米受限空间中,PFO的链段热运动行为与本征态PFO薄膜相比受到了明显的抑制,不同晶型间转变速度大大减缓,提高了构象的热稳定性,同时取向排列的碳纳米管对PFO分子链取向排列分布具有明显的诱导作用,有利于获得高性能的PFO晶体.这种高密度取向排列的碳纳米管阵列结构未来可以用于制备优良发光性能及高稳定性的PFO光电器件.     

纳米压印多孔硅模板的研究

纳米压印模板通常采用极紫外光刻、聚焦离子束光刻和电子束光刻等传统光刻技术制备,成本较高.寻找一种简单、低成本的纳米压印模板制备方法以提升纳米压印光刻技术的应用成为研究的重点与难点.本文以多孔氧化铝为母模板,采用纳米压印光刻技术对纳米多孔硅模板的制备进行了研究.在硅基表面成功制备出纳米多孔阵列结构,孔间距为350—560 nm,孔径在170—480 nm,孔深为200 nm.在激发波长为514 nm时,拉曼光谱的测试结果表明,相对于单面抛光的硅片,纳米多孔结构的硅模板拉曼光强有了约12倍左右的提升,对提升硅基光电器件的应用具有重要的意义.最后,利用多孔硅模板作为纳米压印母模板,通过热压印技术,成功制备出了聚合物纳米柱软模板.     

添加剂对纳米压印模板光栅结构填充效果的改善作用

为改善电铸填充高深宽比纳米光栅结构时出现的空洞现象,本文向电铸液中添加平整剂健那绿,利用健那绿分子的静电吸附原理消除该工艺缺陷.结合纳米压印技术及电铸工艺,在柔性基底上完成了纳米压印镍模板的复制.复制过程中,首先通过热压将硅原始模板上的纳米光栅结构转移到聚合物基底上,制作出压印所需的软模板;然后采用溅射工艺在聚合物基底纳米结构表面沉积镍种子层并通过电铸工艺完成纳米光栅结构的填充及复制模板背板的生长;最后将铸层与聚合物基底进行分离.通过此工艺,成功复制了一块带有6个1.3mm×1.3mm纳米光栅区域的纳米压印镍模板,模板表面光栅周期为201nm,线宽98nm,深度104nm.与原始硅模板相比,复制模板特征尺寸偏差在5%以内,表明复制模板特征尺寸与相应原始模板特征尺寸之间有良好的一致性.热压实验后复制模板表面光栅结构周期无偏差,线宽偏差在2%以内,实验结果表明复制的纳米压印模板机械强度足以适用于热压过程.     

基于Mueller矩阵椭偏仪的纳米压印模板与光刻胶光栅结构准确测量

在纳米压印工艺中,对模板和压印结构的几何参数进行快速、低成本、非破坏性地准确测量具有非常重要的意义.与传统光谱椭偏仪只能改变波长和入射角2个测量条件并且在每一组测量条件下只能获得振幅比和相位差2个测量参数相比,Mueller矩阵椭偏仪可以改变波长、入射角和方位角3个测量条件,而且在每一组测量条件下都可以获得一个4×4阶Mueller矩阵共16个参数,因此可以获得更为丰富的测量信息.通过选择合适的测量条件配置,充分利用Mueller矩阵中的测量信息,有望实现更为准确的纳米结构测量.基于此,本文利用自主研制的Mueller矩阵椭偏仪对硅基光栅模板和纳米压印光刻胶光栅结构进行了测量.实验结果表明,通过对Mueller矩阵椭偏仪进行测量条件优化配置,并且在光学特性建模时考虑测量过程中出现的退偏效应,可以实现压印工艺中纳米结构线宽、线高、侧壁角以及残胶厚度等几何参数更为准确的测量,同时对于纳米压印光刻胶光栅结构还可以直接得到光斑照射区域内残胶厚度的不均匀性参数.     

大面积金纳米线光栅的制备

利用激光干涉光刻和金纳米颗粒胶体溶液制备了宽度在100 nm以下且总面积达到平方厘米量级的金纳米线光栅结构.制备过程中,首先在表面镀有厚度约为200 nm的铟锡氧化物薄膜的面积为1 cm×1 cm的玻璃基片表面旋涂光刻胶,然后利用紫外激光干涉光刻制备光刻胶纳米光栅结构.有效控制干涉光刻过程中的曝光量、显影时间,获得小占空比的光刻胶光栅.再以光刻胶纳米光栅作为模板,旋涂金纳米颗粒胶体溶液.充分利用金纳米颗粒胶体溶液在光刻胶表面浸润性差的特点,限制旋涂后留存在光刻胶光栅槽中金纳米颗粒的数量,从而达到限制金纳米线宽度的目的.最后在250℃将样品进行退火处理5 min.获得了周期为400 nm且占空比小于1:4的金纳米线光栅结构,其有效面积为1 cm².以波导共振模式与粒子等离子共振模式间耦合作用为特征的光谱学响应特性验证了波导耦合金属光子晶体的成功制备,为小传感体积新型生物传感器的开发提供了性能良好的金属光子晶体芯片.     

聚芴共轭聚合物在稀薄溶液中形态变化的静态光散射研究

PF8聚芴共轭高分子材料是应用于制作蓝色光激发光器件的一种有潜力功能材料, 故本文利用静态光散射技术研究了PF8聚芴共轭高分子在稀薄甲苯溶液中的形态结构变化特点。研究结果显示, PF8共轭高分子在甲苯稀薄溶液中单一分子链的持续长度与Kuhn链结长度均明显受到温度的影响。这表明在较高温度下高分子与溶剂间的相互作用力较大, 导致其呈现较伸展的虫状形态结构; 而在较低温度下高分子与溶剂间相互作用力较小, 导致其呈现收缩的结构形态。因此在较高温度状态下PF8共轭高分子应该具有比较刚硬的特征。     

聚二甲基硅氧烷光栅薄膜制备及光栅常量测量

利用模板技术复制光盘沟槽结构,制备了聚二甲基硅氧烷光栅薄膜,并采用激光光栅衍射方法测量了光盘及复制薄膜的光栅常量.结果表明制备的聚二甲基硅氧烷薄膜光栅衍射现象显著,与光盘的光栅常量一致.     

改性光刻胶制备纳米压印模版

制备纳米压印中的模版是压印技术的基本条件.目前很多压印模版是利用高硬度材料制作的，但是这些材料比较难以加工，从而限制了纳米压印技术的发展.提出一种利用光刻胶制备纳米压印模版的方法.利用聚焦离子束对光刻胶的改性作用，控制加工的条件，将柔性的光刻胶改性为硬度很高的材料，从而形成纳米压印模版.这种方法具有速度快、制备简单等特点，是一种新颖的加工方式，扩展了聚焦离子束的加工范围，可用于其他的纳米加工领域. 关键词： 纳米压印 光刻胶 聚焦离子束 纳米孔阵列     

聚(9,9-二辛基芴)和聚(9,9-二辛基芴-共-苯并噻二唑)的光物理特性的理论和实验研究

通过比较分析聚(9,9-二辛基芴)(PFO)和聚(9,9-二辛基芴-共-苯并噻二唑)(F8BT),对半导体聚合物的光物理特性进行了系统研究. 量子化学计算显示,苯并噻二唑单元的引入促进了链内电荷转移(ICT),调节了聚合物的电子跃迁机制. 瞬态吸收测定表明,在单分散系统中的受激PFO衰减时主要表现为链内激子弛豫.在F8BT溶液中,ICT状态出现,并参与到激发态的弛豫过程中. 凝聚相中PFO和F8BT的弛豫过程加速和显示了在高激发强度下具有显著的激子湮灭行为. 在相同的激发强度下,F8BT的平均寿命长于PFO,有助于实现良好的电荷离域.     

大面积金纳米线光栅的制备

利用激光干涉光刻和金纳米颗粒胶体溶液制备了宽度在100 nm以下且总面积达到平方厘米量级的金纳米线光栅结构.制备过程中,首先在表面镀有厚度约为200 nm的铟锡氧化物薄膜的面积为1 cm×1 cm的玻璃基片表面旋涂光刻胶,然后利用紫外激光干涉光刻制备光刻胶纳米光栅结构.有效控制干涉光刻过程中的曝光量、显影时间,获得小占...     

Fabrication of alignment layer free flexible liquid crystal cells using thermal nanoimprint lithography

In this article, thermal nanoimprint lithography (thermal-NIL) has been utilized to transfer the microgroove pattern onto the plastic substrate. Without coating alignment polymer, the microgrooves on the flexible substrates can align liquid crystals (LCs) directly. The flexible LC cell is shown to maintain comparable electro-optical properties while bending. The plastic film and the alignment layer integrated into an alignment substrate could effectively prevent cracks of the additional polymer alignment layer during the bending process. This method is applicable to the roll-to-roll process to increase the production efficiency.     

Design and analysis of the single-step nanoimprinting lithography equipment for sub-100 nm linewidth

Nanoimprint lithography (NIL) is the cutting-edge technology to produce sub-100 nm scale features on substrates. The fundamental procedure of nanoimprint lithography is replicating the patterns defined in the stamp to any deformable materials such as photoresist spun on substrates by pressing and the physical shape of the resist is deformed during the imprinting process. In this study, for the single-step nanoimprinting process, the 4-in. imprinting head, the fabricated 4-in. mask, the alignment system for multi-layer processes, and the six-DOF compliant mechanism of a wafer stage for single-step nanoimprinting on a 4-in. wafer are proposed. Using the designed nanoimprinting equipment, the nanoscale patterns with 100 nm linewidth and 150 nm height were clearly patterned on the substrate. Finally, the nanoimprinting results show the validity of the developed equipment.     

高度取向的半导体聚合物薄膜的溶液浸涂法生长及其电荷传输特性研究

有效地控制有机半导体分子取向和堆积特性对实现高性能电子器件具有非常重要的意义,而发展简便高效的溶液相成膜技术是实现这一目的的重要途径.本文采用改进的溶液浸涂法,成功地成长出大面积宏观取向的半导体聚合物P(NDI2OD-T2)和PTHBDTP薄膜.偏光显微镜和极化的紫外-可见光吸收谱测量显示,薄膜中聚合物分子主链骨架沿成膜时液面下移方向择优取向.原子力显微镜观察到聚合物薄膜由纳米尺度的取向有序晶畴构成,畴的取向与分子链的取向一致.采用衬底-溶液界面处表面张力和溶剂蒸发诱导的分子自组织过程来解释浸涂法生长聚合物取向薄膜的微观机理.使用取向的P(NDI2OD-T2)薄膜制备场效应晶体管,显著地提高了电子迁移率(可达4倍),并实现高达19的迁移率各向异性度.这可归因于共轭的聚合物主链骨架择优取向引起电荷传导通路的变化.     

UV-curable nanoimprint resin with enhanced anti-sticking property

This paper reports on a newly developed anti-sticking resin obtained by mixing a fluorine-containing monomer (F-monomer) for UV nanoimprinting lithography (UV-NIL) to reduce the contact adhesion force during the demolding process. The new resin system shows an enhanced reliability and resolution of pattern transfer with no treatment on the surface of the quartz stamp. We fabricated various nanopatterns with F-monomer resins of various concentrations in the low pressure UV-NIL. The number of process steps of a release layer treatment for UV-NIL was reduced by using F-monomer with anti-sticking property.     

细电子束Cockcroft–Walton加速器的研究

细电子束由加速器通过电子枪发射电子,经电子透镜及偏转射向目标靶.以SDS-3电子束曝光机为基础,完成了电子束Cockcroft-Walton加速器噪声抑制的最优状态实验.系统为加速器调整电路提供一个正比于输入电压的电流.补偿放大器是由一个主放大器和一个辅助放大器组成,辅助放大器消除了主放大器自身的失调漂移.文中介绍了复合调整式Cockcroft-Walton加速器的总体设计方案,给出了实现加速器高稳定度的关键技术措施.从加速器总输出中滤去噪声信号,获得稳定的输出电压,并使电子束曝光机刻蚀出的图形质量和线条分辨率都得到了提高     

Versatile nanosphere lithography technique combining multiple-exposure nanosphere lens lithography and nanosphere template lithography

A versatile nanosphere composite lithography(NSCL) combining both the advantages of multiple-exposure nanosphere lens lithography(MENSLL) and nanosphere template lithography(NSTL) is demonstrated. By well controlling the development, washing and the drying processes, the nanosphere monolayer can be well retained on the substrate after developing and washing. Thus the NSTL can be performed based on MENSLL to fabricate nanoring, nanocrescent and hierarchical multiple structures. The pattern size and the shape can be systemically tuned by shrinking nanospheres by using dry etching and adjusting the tilted angle. It is a natural nanopattern alignment process and possesses a great potential in the scope of nano-science due to its low cost,simplicity, and versatility for variuos nano-fabrications.     

Optical spectroscopy of a polyfluorene copolymer at high pressure: intra- and intermolecular interactions

We present optical spectroscopy studies of the conjugated polymer poly(9,9-di-n-octylfluorene-alt-benzothiadiazole) (F8BT) at high pressure. The photoluminescence spectrum of F8BT in a dilute solid-state solution in polystyrene redshifts by 320 meV over 7.4 GPa, while that of a F8BT thin film redshifts 460 meV over a comparable pressure range. We attribute the redshift in solution to intrachain pressure effects, principally conformational planarization. The additional contribution from interchain pi-electron interactions accounts for the larger redshift of thin films.