在基片上形成具有微米或纳米级空间结构的化学组合物的薄膜的方法技术

一种提供薄膜（２）的方法，所述薄膜以亚微米或纳米级进行空间结构化，由材料（３）在基片（１）上形成，以获得产物（９）；所述方法包括以下步骤：将所述材料（３）分散在所述基片（１）中，以获得混合物（１０）；对所述混合物（１０）进行模制，在混合物（１０）的一个表面（１０ａ）上形成凸起（７）和凹陷（６）；通过对所述混合物（１０）的表面粗糙度进行平滑处理来进行调节；这样，材料（３）只在混合物（１０）的凸起（７）的表面处出现。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种在基片上形成薄膜的方法，特别涉及由微米和/或纳米尺寸的图案和/或结构构成，具有微米或纳米级空间结构的化学组合物的薄膜的形成方法。
技术介绍
在制造例如集成电路、光器件、磁器件等的时候，被广泛采用的最著名的处理方法就是平版印刷法。平版印刷中最重要的步骤之一是在一基片上沉积薄膜，并在薄膜上产生接触掩模，使得在随后的处理中，通过除去构成该基片的材料或沉积其它材料，将掩模的模式转移到基片上。详细说来，在以亚微米或纳米处理的典型平版印刷方法包括在一基片上沉积薄膜，然后，任选通过具有选定模式的掩模，将在相应基片上的薄膜暴露于高能粒子束，如电子、光子或离子束中。所述粒子束改变了薄膜露出区域的化学结构，但其余区域的化学结构没有改变。通过将基片和薄膜浸在显影剂中，除去薄膜暴露于能束的区域，或者未暴露于能束的区域，获得再现了在所述掩模中绘制的模式或相应的负模式。平版印刷方法能达到的印刷分辨率受到用来蚀刻薄膜的粒子的波长限制，受到薄膜性质以及显影过程的限制。基于离子或电子束的平版印刷方法有较高的空间分辨率(数十纳米)，但这是连续的方法，即一个接一个地形成图案。这些方法受到粒子束扫描速度的限制，因此几乎不适用于大规模处理和大规模生产。已知有平行法(即允许同时写下多个图案)，如光刻法，但是，当需写下的细节为100nm级尺寸时，由于材料成本以及对如X-射线的高能辐射的光学元件的成本，这些方法就显得极为昂贵。为了避免所列举的缺陷，已经研究出另一些平版印刷技术，它们具有平行的要求，而且允许以简单方式低成本地产生亚微米和纳米级尺寸的细节。美国专利5,772,905中揭示了一个例子，此专利提出的一种平版印刷法结合了常规的平版印刷技术与已知分辨率在毫米级的低成本的压模法(压纹)，形成热塑性聚合物的纳米或亚微米级的模塑物(纳米压纹或纳米印刷)。此专利描述了成本低但分辨率高的平版印刷方法，这种方法不用能束或粒子束。纳米压纹需要将适当成形的模具放在置于一个刚性基片上的聚合物薄膜上，施加压力，任选适当加热所述基片。该模制过程在薄膜上产生一系列的凸起和凹陷，它们对应于所述模具中的各凹陷和凸起。然后，除去薄膜在凹陷处的部分，在基片上获得的薄膜模式反映了模具中的凹陷；这样模制的聚合物薄膜接着必须按照已知方法进行显影，以获得预定的产品。然而，这种方法受到基片和薄膜的模制限制和/或受到硅处理的限制，而硅是这些应用中广泛使用的材料。此外，纳米压纹不能在基片上直接形成空间受控制的材料分布(否则称作“化学形成图”)。因此，本专利技术的目的是消除上述缺陷，具体是提供直接在基片上的薄膜中形成具有不同化学特性的图案的方法，该方法没有沉积或模制所述薄膜，而是对所述基片进行模制并随后进行调节以达到本专利技术目的。通过加压模塑和复制模塑进行模塑的方法广为人知；在加压模塑的情况中，放置模具，使之与基片接触，在其上施加压力，使模具的图案以负片形式再现在基片的表面；而在复制方法中，将溶解了基片，例如聚合物基片的溶液沉积在一模具上，蒸发溶剂后，聚合物固化，并呈现模具的形状。
技术实现思路
本专利技术的方法提出，采用已知的加压模制或复制模制的方法，通过模制专门的混合物，在一基片上形成化学结构化的薄膜，所述混合物通过将预定形成薄膜的物质分散到基片，例如聚合物基片获得；特别是，形成的薄膜具有的化学结构在微米级和/或纳米级的空间受到控制。附图简要说明根据上述目的，本专利技术的技术特征可由权利要求书的内容清楚界定，由下面的详细描述并参照附图和照片，其优点也显而易见，这些附图仅是对本专利技术实施方式的举例和非限制性的例子，其中附图说明图1a、1b和1c是通过加压模塑对混合物进行模塑的操作顺序的示意性放大侧视图；图2a、2b和2c是通过复制模塑对混合物进行模塑的操作顺序的示意性放大侧视图；图3a是图1c的细节B的示意性放大侧视图；图3b、3c和3d是按照本专利技术方法使混合物发生变化，形成空间结构化的薄膜的示意性侧视图；图4是用原子力显微镜(atomic force microscope)(AFM)，对使用蚀刻的数字视盘(DVD)作为模具获得的复制模塑的混合物摄制的图像的透视图；图5是用原子力显微镜(AFM)，对使用可再写DVD作为模具获得的复制模塑的混合物摄制的图像的透视图；图6是在图3c示意性示出的本专利技术方法的中间阶段中，具有相关薄膜的聚合物基片的形貌的原子力显微镜图像；图7是图6中同一薄膜的相衬图像；图8是在图6所示的阶段之后的一个阶段中，有相关薄膜的聚合物基片的原子力显微镜(AFM)的形貌图像；图9是在图8阶段中，有相关薄膜的聚合物基片的磁力显微镜的图像；图10说明DVD轨迹的存储单元的序列以及所述序列的形貌分布的再构建，由图8基片的轨迹获得；图11是按照本专利技术方法获得有相关薄膜的基片的实际形貌分布，该图再生了图10的轨迹；图12是对应于图11的形貌分布的磁分布以及由随平均值被动而变化的磁分布获得的存储单元的序列的图；图13是按照本专利技术方法获得的薄膜在更长调节时间后另一个所发生的变化的图。具体实施例方式根据附图，并具体参照图8，标号1表示基片，标号1a表示所述基片的表面；在该薄膜1a上形成薄膜2，所述薄膜由原来分散在所述基片1中的材料3构成。本说明书的后续部分将结合基片1和材料3介绍，而不失其一般性，其中基片1由聚合物，特别是聚碳酸酯构成，材料3由含12个锰原子基团的分子构成，这种分子在文献中称作分子磁体(下面称作SMM)；这些材料3在低温为铁磁性，室温时为顺磁性。目前，这些材料典型的顺磁性/铁磁性转变温度(称作居里温度)在10K级。取这些材料作为例子来描述该方法，但是所述方法可以应用于宽范围的材料3和基片1，包括生物分子(例如生物高分子、蛋白质等)以及共聚物；类似地，所述方法将结合纳米级空间尺寸介绍，因为这是所述方法的应用中最使人感兴趣的领域，然而，该方法对较大尺寸仍保持其正确性和有效性。具体参照图1a和2a，所述方法提供一个预备步骤，其中，将预定用来形成薄膜2的材料3均匀分散在基片1中，以形成混合物10，因此该混合物包含基片1和材料3。随后，依据薄膜2的预定分布，模制混合物10的表面10a，该表面10a与基片1的表面1a相符，如下面所述。如图1a、1b和1c所示，混合物10可以用模具4加压模塑，或如图2a、2b和2c所示，进行复制模制；在这两种情况中，已知这些方法用于例如聚合物模制，因此描述这些方法只是为理解本文内容所需，因为它们可应用于就相当于是聚合物的混合物10。具体参照图1a、1b和1c，为提供加压模塑，使纳米结构化的模具4与混合物10接触，并以下面的方式进行压制，使模具4的图案即浮雕部分以负片形式再现于混合物10的表面10a；这种模制方法可以在加热混合物至高于构成基片1的聚合物的特性玻璃转变温度(Tc)后进行，以使所述聚合物足够软并能填充模具的凹陷。图3a以进一步放大方式显示图1c的细节B。参照图2a、2b和2c，在复制模制中，通过分布器件D，将已溶有混合物10的溶液5沉积在模具4上，通常呈液态。该模具上有纳米尺寸的模式；根据已知的现象，聚合物固化并呈现模具4的形状，因此，模具4的图案即浮雕部分以负片形式再现于混合物10的表面10a。有利地，模制混合物10的步骤可以任何本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种在基片（１）上形成薄膜（２）以获得产品（９）的方法，所述薄膜（２）由材料（３）形成，所述方法包括以下步骤：　　　　－将所述材料（３）分散在所述基片（１）中，以获得混合物（１０）；　　　　－对所述混合物（１０）进行模制；　　　　－对所述混合物（１０）进行调节。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：M卡瓦利尼，F比斯卡里尼，D鲁伊兹莫利纳，J戈麦斯赛格拉，J维舍亚纳米罗，
申请(专利权)人：斯可利巴纳米技术有限公司，最高科研理事会，
类型：发明
国别省市：IT[意大利]