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慧正資訊：6月20日，記者了解到，來自蔚山科學技術院的So Youn Kim教授、全南大學的Su-Mi Hur和韓國科學技術院的Seok Joon Kwon教授合作提出了一種新的實驗方法，使用這種方法，作者可以在厘米級的區域內得到有序取向的嵌段共聚物自組裝薄膜，僅僅經過15分鐘的溶劑退火后，缺陷密度可以降低至1.37 ea/μm2左右。相關工作以“Shear-solvo defect annihilation of diblock copolymer thin films over a large area”為題發表在《Science》子刊《Science Advances》上。
嵌段共聚物自組裝形成的薄膜在許多工業領域上都有著潛在的應用前景。其中，人們特別關注使用嵌段共聚物自組裝形成大面積的10-100納米的有序結構，這種方法得到薄膜具有很好地分辨率、功能性和可擴展性，因此有望突破傳統光刻技術的局限性。但是，通常通過自組裝形成的薄膜缺乏取向的長程有序性，并且在大面積下，薄膜存在較高的缺陷密度。
定向自組裝技術（DSA），包括制圖外延法、表面化學圖案法和激光輔助圖案法，在得到具有有序納米結構的嵌段共聚物的研究上取得了里程碑式的進展。然而，DSA需要較多的步驟，因而限制了它的工業應用。另外，降低使用DSA制備的納米圖案中的缺陷使其具有實用價值（比如降低到1 ea/cm2）仍有待實驗的證明。
作者所使用的方法如圖1所示：首先使用機械剪切力誘導嵌段共聚物發生取向，剪切力能夠誘導嵌段共聚物發生宏觀有序地排列；然后使用溶劑蒸汽進行退火，溶劑退火可以在不破壞剪切誘導的長程有序性的基礎上消除微觀的缺陷。作者稱這個方法為shear-solvo退火，或SS退火。
圖文速遞
圖1. SS退火的過程
圖2. SS退火之后的柱狀結構的長程有序性調控
（A）剪切取向后和（B）使用甲苯溶劑、（C）四氫呋喃、（D）兩者混合溶劑進行SS退火后的的SEM圖和掠入射二維圖；（E）掠入射的一維圖；（F）一級峰的積分寬度以及（G）歸一化的周期尺寸隨退火時間的變化。
圖3.SS退火之后的柱狀結構的微觀有序性研究
（A）剪切取向后和（B）使用甲苯溶劑、（C）四氫呋喃、（D）兩者混合溶劑進行SS退火后的的SEM圖、染色后的取向像素圖、標記出缺陷編號的SEM圖、標記出缺陷區域的SEM圖、染色后的取向條紋圖；（E）Hermans參數P2隨退火時間變化的圖；（F）相關函數g(r)隨位置變化的圖；（G）缺陷面密度和缺陷數密度隨退火時間變化的圖；（H）條紋圖案均一性、（I）Hermans參數P2、（J）與標度的符合程度在剪切后、甲苯退火后、四氫呋喃退火后和兩者混合溶劑退火后的變化。
作者發明了一種SS退火的方法，能夠得到取向幾乎完美地嵌段共聚物薄膜，并且通過實驗與理論的方法分析了SS退火的影響因素以及能夠使得缺陷消失的原因。
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