科研动态
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纳米压印(NIL)是一种低成本高通量的微纳表面制造技术,受到广泛的关注和应用,尤其是在制备超表面、波导材料、集成电路等领域。与传统的光刻技术相比,NIL具有成本更低,分辨率和生产效率更高等优势。热压印是NIL一种典型的工艺,通常先将基材表面的聚合物薄膜升高到玻璃化转变温度(Tg)之上,再将具有微纳结构的模具(母版)以较高的压力平行压印到聚合物表面,使得软化或者流动的聚合物填充于微纳结构的缝隙内部,降温后聚合物固化定型,揭下母版后聚合物膜表面就会保持和母版纳米形貌互补的图案。然而热压印技术通常要求较高的温度和压印压力,工艺参数苛刻,不仅限制了压印胶和母版材料的类型,也容易降低母版的使用寿命。相比之下,紫外固化压印在一定程度上克服了热压印的缺点,该技术采用低粘度的紫外光固化胶,在室温下和低压印压力的条件下可充满母版的缝隙里,之后在较高功率的紫外光照射下迅速固化,保留下互补的微纳图案。然而紫外光的穿透能力较弱,通常以石英材料作为母版,而且对胶层的厚度有较大的限制。此外,紫外光固化胶里的有机溶剂容易溶解/溶胀其他聚合物材料,因此以聚合物作为基底材料的选择并不多。综上,纳米压印技术领域亟需一类温和的,且能够在室温下和低压印压力条件下实现超高精度纳米形貌转印的新材料。
尽管通过溶液浇铸可以轻松实现大面积聚合物薄膜的制备,但是体系固化过程中累积的残余应力(RS)及其释放过程会对NIL空间精度造成破坏性的影响。残余应力源于非平衡态聚合物链的冻结,其影响包括聚合物材料微观缺陷的形成和宏观不均匀收缩。RS的累积效应在用溶液浇铸制备的聚合物薄膜中更为严重——聚合物链段运动跟不上快速的传质过程(溶剂的挥发)。尽管利用增塑剂可以加快聚合物链段运动,从而尽量消除RS的累积,但该方法会导致聚合物模量和抗蠕变性能降低,因此不能提供足够的尺寸稳定性以维持纳米图案的精确度。
文章信息
Polymer Films’ Residual Stress Attenuation from the Supramolecular Complexation with Ultra-Small Nanoparticles for High Resolution Nanoimprint Lithography
Jiadong Chen, Shenglin Yao, Bin Wang, Qiang Yu, Binghui Xue, Panchao Yin*
Angew. Chem. Int. Ed. 2024, ASAP
DOI: 10.1002/anie.202416759
论文链接:
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.202416759