自组装多层膜及金属硫化物微图案的设计、制备与性能研究
文献类型：学位论文
| 作者 | 赵晶 |
| 学位类别 | 理学博士 |
| 答辩日期 | 2010-05-20 |
| 授予单位 | 中国科学院研究生院 |
| 导师 | 阎逢元 ; 陈淼 |
| 关键词 | 自组装膜 摩擦学性能 原子力显微镜 微图案 Self-assembled film Tribological properties Atomic force microscopy (AFM) Micro-pattern |
| 学位专业 | 物理化学（含：化学物理） |
| 中文摘要 | 微电子机械系统（MEMS）具有体积小、质量轻和集成度高等特点，受到国内外科学界的高度重视。由于MEMS 结构尺寸微型化后，构件之间的间距处在纳米量级范围，摩擦和磨损问题己经成为影响MEMS 性能和可靠性的主要因素。近30 年发展起来的自组装分子膜（SAMs）技术从纳米尺度研究界面相互作用及摩擦粘着机理，为解决MEMS 系统中摩擦粘着问题提供了有效途径。本论文以分子自组装技术和紫外光刻技术为基础，在导体、半导体基底上制备出自组装多层膜和具有微图案的半导体纳米薄膜，并对薄膜的力学性质和电化学性质进行了探讨。取得了如下主要研究结果。 1. 利用有机硅烷分子之间的化学反应在单晶硅和金基底表面制备了自组装双层膜。运用原子力显微镜（AFM）、接触角测量仪、椭圆偏光仪、电化学工作站和红外光谱仪分析了双层膜的结构及表面形貌。研究结果表明：所制备的双层膜表现出优异的抗粘着性能和减摩作用。 2. 在单晶硅表面制备了具有聚硅烷网状层结构的自组装三层膜，系统深入地研究了微观、宏观条件下三层膜的摩擦磨损性能。运用AFM 力－体积图像技术考察了末端化学官能团对表面粘附性能的影响。研究结果表明：三层膜具有优异的抗粘着性能，能够在微观、宏观尺度上显著降低表面摩擦力；由于所制备三层膜具有聚硅烷网状层结构的稳定作用，且其层状结构对缺陷能够互补，因此同单层膜相比表现出较强的承载能力及减摩、抗磨作用。 3. 通过分子自组装及溶液自由基链转移反应在单晶硅表面制备了聚苯乙烯刷状薄膜。利用AFM、力－体积图像技术及微划痕测试系统地研究了聚合物膜的力学性能。研究结果表明：甲苯溶剂处理可以显著改善聚苯乙烯膜的微摩擦学性能；化学接枝的聚苯乙烯膜与基底间具有较高的界面强度，与旋涂在基底表面的聚苯乙烯膜相比具有较强的抗磨性能。 4. 采用紫外光照，在选择性曝光的裸硅片表面电化学浴沉积硫化铁即可得到图案化薄膜，整个实验过程不需要光刻胶或SAMs 的辅助。研究结果表明：通过优化电沉积时间可以得到清晰的硫化铁微图案；从X 射线衍射图谱分析得出硫化铁薄膜的主要组成为Fe3S4；扫描电化学显微镜测试结果证明所制备的硫化铁微图案薄膜具有较高的导电性。 |
| 学科主题 | 纳米材料学 |
| 公开日期 | 2012-11-07 |
| 源URL | [http://210.77.64.217/handle/362003/1683]  |
| 专题 | 兰州化学物理研究所_固体润滑国家重点实验室 |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 赵晶. 自组装多层膜及金属硫化物微图案的设计、制备与性能研究[D]. 中国科学院研究生院. 2010. |
入库方式： OAI收割
来源：兰州化学物理研究所
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