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通过激光退火实现硅基底上嵌段共聚物的宏观排列

DOI：10.1021/acsnano.0c00696 期刊：ACS Nano 出版年份：2020 更新时间：2025-09-19 17:13:59
摘要： 激光退火是块状共聚物（BCP）薄膜传统烘箱退火的竞争性替代方案，能快速加速并精确控制自组装过程的空间分布。通过移动激光束实现的局部加热（区域退火）利用陡峭的温度梯度，还可产生定向形貌。原始方案仅适用于特殊锗涂层玻璃基底——这类材料能吸收可见光且热导率足够低，可在较低辐照功率密度下实现加热。本文展示激光区域退火的最新进展：采用高功率光纤耦合近红外激光源，可在常规硅晶圆上实现大面积BCP快速退火。结合光热剪切作用的退火工艺可制备宏观定向的BCP薄膜，用作金属纳米线图案化的模板。我们还报道了一种将激光退火BCP薄膜简易转移至任意表面的方法，该转移工艺能处理高度起伏的基底表面，并实现复杂形貌多层纳米材料的一步快速制备。
作者： Arkadiusz A. Leniart，Przemyslaw Pula，Andrzej Sitkiewicz，Pawel W. Majewski
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研究概述 实验方案 设备清单

研究目的

为展示激光区域退火技术的最新进展——该技术采用高功率光纤耦合近红外激光源，可在常规硅晶圆上实现大面积快速BCP退火，并报道一种将激光退火BCP薄膜简易转移至任意表面的方法。

研究成果

该研究展示了一种简便方法，通过冷区激光退火结合软剪切技术在硅基底上获得大面积单轴取向的圆柱状PS-b-P2VP嵌段共聚物薄膜。该方法采用工业级二极管激光器，使其成为研究级激光源的经济替代方案。将取向嵌段共聚物薄膜转移至任意基底的能力，为在各种表面图案化复杂嵌段共聚物结构开辟了新途径。

研究不足

该技术受限于硅材料的热特性，需谨慎进行热接地处理以防止热失控。此外，在高功率加工条件下进行软剪切实验时，该方法可能面临PDMS与BCP表面剥离的问题。

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