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硅基底上自组装单层表面活性剂的热降解行为

DOI：10.1116/1.5143307 期刊：Journal of Vacuum Science & Technology B 出版年份：2020 更新时间：2025-09-23 15:21:01
摘要： 在纳米压印光刻技术中，模具表面通常需要涂覆脱模剂以实现模具与压?。ㄈ龋┛故醇林涞那崴赏涯！１狙芯坎捎肵射线光电子能谱分析了1H,1H,2H,2H-全氟癸基三氯硅烷（FDTS）单分子层的热稳定性。这些单分子层通过气相反应沉积在Si(100)基底上。在空气环境中经250°C和300°C退火的样品观察到显著的单分子层氟元素脱附现象。在给定退火温度下，氟覆盖率随退火时间延长而递减。推测该脱附过程与单分子层堆积结构相关，并可能受分子间热传递影响。CF3基团的脱除速率快于CF2基团，这通过CF2/CF3峰面积比随退火时间增加而得到证实。静态水接触角与氟覆盖率演变结果表明：当样品在300°C退火时预估有效涂层寿命为180分钟，在250°C退火时约为560分钟。F 1s谱线结合能峰位与单分子层氟覆盖率相关，这可能是分子链与带负电硅基底相互作用的结果。此外，在惰性环境中退火的样品几乎未检测到链段脱附，这可能归因于活性氧分子和水分的消除。常压与惰性气氛中的热降解行为研究，为设计聚合物微纳结构商业制造的纳米压印工艺提供了重要依据。
作者： Mingjie Li，Xinglong Huang，Wenxin Luo，Yulong Chen，Fei Han，Xing Cheng
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研究概述 实验方案 设备清单

研究目的

研究1H,1H,2H,2H-全氟癸基三氯硅烷（FDTS）单层膜在硅基底上的热稳定性，用于纳米压印光刻应用。

研究成果

研究了硅基底上FDTS单层膜的热稳定性，发现在较高退火温度下会出现显著的氟元素脱附现象。该研究揭示了FDTS单层膜的降解机制并估算了其有效使用寿命，这对商业应用中热纳米压印工艺的设计至关重要。

研究不足

该研究仅限于特定退火条件下硅基底上FDTS单分子层的热降解行为。虽然探讨了氟覆盖层损失的机制及环境条件（空气与惰性气氛）的影响，但仍需进一步研究以优化涂层质量并理解详细的分子相互作用。

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