拘束於旋塗奈米超薄膜內的高分子團之分子力、堆積、和形變之量測與分析研究

張昱崙(Yu Zhang)

指導教授 ： 楊長謀

國立清華大學/工學院/材料科學工程學系/碩士(2008年)

摘要

本研究主要是利用原子力顯微鏡觀察高分子薄膜之除潤(dewetting)行為，並計算薄膜內部分子鏈反彈力(molecular recoiling force)之值。在此研究中所使用的高分子為聚苯乙烯(polystyrene)。將其以甲苯溶解後，利用旋塗方式使其成膜於矽晶片上，成膜之厚度則為4~80nm之間不等。藉由量測到的分子鏈反彈力大小，可進一步計算分子鏈在薄膜中的拉伸形變量(draw ratio)，並據以推估分子鏈在薄膜內的微觀變形與堆積結構。實驗主要分為以下三種情形來考慮：(1)固定旋塗轉速，改變溶液濃度；(2)固定溶液濃度，改變旋塗轉速 及 (3)在高分子量的溶質中摻雜低分子量高分子的稀釋效果 探討在三種情形下，其分子鏈反彈力的變化，以及分子團在不同旋塗條件下於薄膜當中的形變程度與堆積情形。當不同的旋塗條件使薄膜厚度變薄，薄膜中的分子團其分子鏈反彈應力(recoiling stress)及draw ratio也越大。分子團的堆積層數，亦會提高。藉由稀釋實驗的結果，長鏈高分子的形變程度只與薄膜厚度有關，不隨摻雜比例改變。而在高分子薄膜的時效(aging)實驗中，分子鏈反彈力並未隨時效過程而有效下降，但在局部位置卻顯示出分子鏈發生大幅度鬆弛的證據。

關鍵字

除潤 ； 原子力顯微鏡 ； 分子鏈反彈力 ； 分子團形變

參考文獻

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