微结构衬底上聚合物薄膜的自组织行为及其应用
[Abstract]:Thin films are widely used in technology, technology and scientific research. Studying the self-organized behavior of polymer films under different conditions can keep the stability of the films more pertinently, and help to control the self-organized behavior of the films to form unique microstructures. Nonlocal surface plasmons and their interactions produce many unique functions and physical properties. However, traditional micro-fabrication techniques can not give consideration to both controllability and efficiency in fabricating large area metal periodic microstructures. It is becoming a hot topic to find an economical and efficient method for fabricating metal microcavities. The mechanism of confined self-organizing growth of blend films and PS films annealed on physically modified silicon substrates was investigated. Based on the repetitive and controllable preparation of large-area ordered polymer microdroplet arrays, the three-dimensional mushroom-like metal microcavity arrays were fabricated by pattern transfer technique combined with micro-nano processing. The main achievements of this paper are as follows: Firstly, the effect of periodic pores on the annealing self-organization behavior of PS/PMMA blend films on silicon substrate is studied. The PS/PMMA blend films with a weight ratio of 1:1 are self-organized phase separation by instability decomposition on flat substrate, while the PS/PM blend films with periodic pores on silicon substrate are self-organized phase separation by instability decomposition. In MA blend films, voids change the local surface energy of the system and provide an artificial nucleation point, which leads to the existence of nucleation process during annealing, but its influence range is limited. The nucleation is the main breakdown process of the film when the void cycle is small. The voids formed by nucleation contact each other quickly and form ordered microstructure arrays more easily. Second, the annealing self-organized nucleation process of PS monolayer on periodic void silicon substrate is studied. Compared with the blend film system, the voids in the system are further confirmed. PS monolayer on silicon substrate is broken mainly by nucleation. The distribution of microstructure after annealing is affected by the distribution of initial nucleation points. Periodic voids as artificial nucleation points can effectively control the Dwetting process of PS films. Compared with the double-layer structure of the blend films during annealing self-organization, PS monolayer and silicon lining are more effective. As long as the period of voids on the substrate is less than the average spacing between the spontaneous nucleation points, regular PS droplets can be formed, which is more suitable for fabricating large-area microstructural arrays. Thirdly, three-dimensional metal microcavity arrays are fabricated by subsequent pattern transfer using self-organized droplet arrays formed by annealing of PS films and PS/PMMA blends on periodically porous silicon substrates as templates. The advantages and disadvantages of the two methods are discussed, providing an economical and effective way to fabricate large-area metal microcavity arrays. METHODS. Although metal discs in metal microcavities obstruct the direct transmission of electromagnetic waves, their transmission strengths are obviously enhanced compared with metal holes. Fourthly, three-dimensional metal microcavity arrays with different parameters are fabricated by electron beam lithography to study the effects of structural parameters on optical properties. Diameter affects the structural parameters of the conical silicon column between the circular hole and the metal disk, and then changes the effective dielectric constant of the medium, which can independently adjust the local resonance mode. Its interaction with the non-local surface plasmon can enhance the intensity of the transmission spectrum. When the frequency of the two is close to each other, the coupling effect can make the peak of the transmission spectrum out. The red shift is obvious, and the transmission of electromagnetic wave with higher frequency than the local resonance frequency is suppressed.
【学位授予单位】:南京大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2014
【分类号】:O484
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本文编号:2200963
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