有機(jī)功能薄膜的制備及基于SPM的表征與加工.pdf

1、隨著納米科技的發(fā)展，電子器件也朝著“更小、更快、更冷”的方向邁進(jìn)，而基于傳統(tǒng)無機(jī)半導(dǎo)體材料的制備工藝已逼近其物理極限，面臨嚴(yán)峻地挑戰(zhàn)，尋找新的材料和技術(shù)已刻不容緩。選擇有機(jī)功能材料來發(fā)展納米電子器件或分子納米器件則是一個很好的具有很大潛能的解決方案，因此，目前國際上有機(jī)功能材料的研究十分活躍，進(jìn)展很快，各國紛紛將其列入高技術(shù)領(lǐng)域的新型材料發(fā)展規(guī)劃中，在這一領(lǐng)域內(nèi)投人大批人力、財力展開激烈的競爭。
　　 材料科學(xué)的研究內(nèi)容主要包括

2、材料的制備、表征、性能測試與分析以及應(yīng)用等幾個方面。對于有機(jī)功能薄膜，本論文借助具有廣泛應(yīng)用前景的三種有代表性有機(jī)材料，針對上述幾項內(nèi)容進(jìn)行了系統(tǒng)性的研究，并突出各自的側(cè)重點：首先，著重研究了任何制備大面積高質(zhì)量的聚苯乙烯膠體晶體，并研究了其在納米結(jié)構(gòu)制備和SPM納米計量方面的應(yīng)用；其次，制備均勻納米晶粒的金屬-有機(jī)電雙穩(wěn)態(tài)薄膜(M-TCNQ)，并著重研究了基于該薄膜的STM納米加工技術(shù)；最后，選擇有機(jī)鐵電聚合物P(VDF-TrFE)薄

3、膜為對象，著重研究了其鐵電性能上的電學(xué)疲勞現(xiàn)象及其對實際應(yīng)用的影響。主要成果為：
　　 ●考慮了實用性，對比了三種簡單工藝的自組裝方法來制備有序納米結(jié)構(gòu)的聚苯乙烯膠體晶體，可以根據(jù)不同的實際需求來選擇相應(yīng)的方法。
　　 ●對垂直沉積法制備大面積高質(zhì)量膠體晶體進(jìn)行了深入研究，探討了各實驗參數(shù)對膠體晶體成膜質(zhì)量的影響，詳細(xì)討論了垂直沉積法的微觀成膜機(jī)理及膠體晶體量化表征方法，為制備大面積有序無缺陷的膠體晶體提供成膜工藝參考和

4、理論指導(dǎo)。
　　 ●以膠體晶體為掩模，成功制備出了有序的金屬Ag納米點陣和金屬Ag納米圓環(huán)的陣列，這種二維有序陣列可用于構(gòu)建納米電子器件。
　　 ●創(chuàng)新性地將膠體晶體應(yīng)用于SPM納米計量方面：成功制備出了柵狀膠體晶體，并通過物理模型對成膜機(jī)理進(jìn)行了解釋。這種柵狀膠體晶體可用作新型的可批量制備的納米級三維標(biāo)樣，用于校準(zhǔn)SPM在X、Y、Z三個方向上的尺度精度和放大倍率。
　　 ●利用分散膠體球和密排膠體晶體與AFM針

5、尖的耦合關(guān)系，創(chuàng)建了數(shù)學(xué)模型，成功地推算出了AFM針尖的斜率和曲率半徑，為進(jìn)一步準(zhǔn)確地校正和還原真實的AFM圖像奠定了基礎(chǔ)。
　　 ●利用STM對Ag-TCNQ金屬-有機(jī)電雙穩(wěn)態(tài)薄膜進(jìn)行納米加工，成功地加工出了長約450nm的Ag-TCNQ納米導(dǎo)線和2×3的納米信息點陣，實現(xiàn)了基于STM的納米導(dǎo)線構(gòu)建和超高密度數(shù)據(jù)存儲的功能，論述了各加工條件的影響，為基于STM的納米加工技術(shù)提供了工藝和理論參考。
　　 ●開拓性地研究了