一种固定自由基的方法及应用技术

本发明专利技术公开了一种固定自由基的方法，所述方法为：在基材的表面产生磁场再通入自由基，或通入自由基后再在基材的表面产生磁场，或产生磁场的同时通入自由基，自由基选择性固定在基材的表面。本发明专利技术还公开了上述固定自由基的方法在实现聚合物薄膜区域选择性沉积上的应用、在多相催化上的应用和在自由基固定在特定材料表面后可控偶联形成高选择性的烯烃或烷烃产物。本发明专利技术提供的固定自由基的方法具有精准可控的优点，应用广泛。应用广泛。应用广泛。

【技术实现步骤摘要】
一种固定自由基的方法及应用


[0001]本专利技术涉及区域选择性沉积薄膜和可控偶联形成高选择性的烯烃或烷烃产物的方法，特别涉及一种固定自由基的方法及应用。

技术介绍

[0002]随着芯片制造过程中纳米结构的尺寸不断缩小，相邻特征层的精准对齐对于装置的可靠性而言就变得至关重要。在半导体镀膜方向，主要通过化学气相沉积(CVD)，分子层沉积(MLD)及原子层沉积(ALD)等薄膜沉积技术能够在基材上均匀、共形地沉积薄膜。然而，只使用上述方法无法直接在基材上形成图案化的薄膜。为了制备图案化的薄膜，目前的半导体加工多采用传统的“自上而下”的光刻技术，其中因为需要进行光刻和蚀刻的多步相互对准步骤，所以工艺复杂，对加工精度、边缘对准精度的要求极高。因光刻掩模对准偏差而造成器件缺陷的概率急剧上升，因此是纳米制造领域亟待解决的重大难题。
[0003]由于所要求的小尺寸化沉积本身就极具挑战性，应当通过修改现有的图案化方案来缓解这些要求。区域选择性沉积(ASD)因其能实现特定区域内材料“自下而上”的自对准生长，所以有望部分取代光刻并解决边缘对准偏差(EPE)。目前已报道的ASD方法主要分为四大类，一是利用不同材料本征化学性质的差异；二是等离子体预处理材料表面(如公开号为CN104078334A的中国专利公开的一种用氢等离子体预处理激光晶化制备多晶硅薄膜的方法)；三是通过催化剂、抑制剂等化学物质对区域选择性表面修饰(如公开号为CN110993482A的中国专利公开的选择性钝化和选择性沉积)；四是将原子层沉积(ALD)和刻蚀相结合(如公开号为)，但是这四种方法或需要特定基底材料或是加工工艺复杂，并且难以保证选择性不随沉积过程的进行而降低，导致目标材料全局地形成在基材整个表面上，使得区域选择性沉积难以持续。
[0004]此外，现有的技术在功能性聚合材料领域的研究较少，主要集中在金属或者金属氧化物材料的选择性沉积上。
[0005]因此，本
需要用于聚合物的选择性沉积方法。
[0006]同时，很多烯烃和烷烃都是重要的基础有机化工原料，也是构建重要骨架和增加分子复杂度的前驱体，长期以来生产一直依赖于石油裂解。近年来原油价格持续攀升引发乙烯价格上涨，面对这一现状，世界各国都在调节能源利用结构，并不断寻找新的生产路线。在多种转化方式中，自由基介导的催化偶联反应是现代有机合成领域中一种极为重要的构筑C
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C键的方法，能够合成新的化合物。但是一般面临技术路线长、反应体系复杂度高、综合效率低等问题。因此，本
需要探索一种新的自由基反应模式，用更经济的方法可控偶联形成高选择性的烯烃或烷烃产物。

技术实现思路

[0007]本专利技术的目的在于提供一种固定自由基的方法及应用，该方法具有精准可控的优点，应用广泛。
[0008]本专利技术采用的技术方案如下：
[0009]一种固定自由基的方法，所述方法为：在基材的表面产生磁场再通入自由基，或通入自由基后再在基材的表面产生磁场，或产生磁场的同时通入自由基，自由基选择性固定在基材的表面。
[0010]所述基材包含导电材料，通过通入电流在基材的表面产生磁场。
[0011]所述导电材料选自金属、金属氮化物、金属氧化物、共轭聚合物或碳材料中的一种或至少两种的组合。
[0012]所述基材包含铁磁性材料，通过预磁化铁磁性材料在基材的表面产生磁场。
[0013]所述铁磁材料选自Fe、Co、Ni及其合金、稀土元素及其合金、Mn化合物中的一种或至少两种的组合。
[0014]所述自由基的产生方式为：通过热引发、光引发、等离子体引发或微波引发反应物产生自由基。
[0015]所述反应物选自但不限于氟碳类单体，带有硅氧键的烯类或炔类单体，带有羰基的烯类或炔类单体，带有苯基的烯类单体或带有酰胺的烯类或炔类单体中的一种或多种。其中，氟碳类单体为六氟环氧丙烷(HFPO)。
[0016]其中，带有硅氧键的烯类或烃类单体为1,3,5
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三甲基
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1,3,5
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三乙烯基环三硅氧烷(V3D3)、1,3,5,7
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四乙烯基
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1,3,5,7
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四甲基环四硅氧烷)(V4D4)、聚(1,3,5
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三乙烯基
‑
1,3,5
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三甲基环三硅氮烷)(V3N3)或聚(1,3,5
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四乙烯基
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1,3,5,7
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三甲基环四硅氮烷)(V4N4)中的一种或多种。
[0017]带有羰基的烯类或炔类单体为丙烯酸(AA)、甲基丙烯酸甲酯(MAA)、乙二醇二丙烯酸酯(EGDA)、甲基丙烯酸2
‑
羟乙酯(HEMA)、乙二醇二甲基丙烯酸酯(EGDMA)，(全氟烷基)甲基丙烯酸乙酯甲基丙烯酸(FEMA)或1H,1H,2H,2H
‑
丙烯酸全氟癸酯(PFDA)中的一种或多种。
[0018]带有苯基的烯类或烃类类单体为二乙烯基苯(DVB)，甲基丙烯酸五氟苯酯(FM)或二甲氨基甲基苯乙烯(DMAMS)中的一种或多种。
[0019]带有酰胺键的烯类或烃类单体可选用丙烯酰胺(AAm)、N,N
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二乙基丙烯酰胺(DEAAm)或N,N
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二甲基丙烯酰胺(DMAAm)。
[0020]所述反应物包括引发剂和产生自由基的单体，所述引发剂选自过氧类引发剂或偶氮类引发剂。
[0021]进一步地，过氧类引发剂为过氧化二叔戊基(TAPO),过氧化二叔丁基(TBPO),过氧苯甲酸叔丁酯(TBPOB)中的一种或多种。偶氮类引发剂为偶氮二异丁腈(AIBN)，偶氮二异庚腈(ABVN)的一种或多种。
[0022]进一步地，所述基材包括第一区域和第二区域，第一区域包含导电材料，第二区域绝缘，在基材的第一区域表面产生磁场，自由基选择性固定在基材的第一区域表面。
[0023]其中第二区域由绝缘材料或介电材料制成，所述绝缘材料或介电材料选自氧化硅(SiO2)、硅(Si)、氮化硅(Si3N4)或碳氧化硅(SiOC、SiOCH)中的一种或至少两种的组合。
[0024]本专利技术还提供了上述固定自由基的方法在实现聚合物薄膜的区域选择性沉积上的应用，通入产生自由基的反应物，反应物生成自由基；自由基固定在产生磁场的基材的表面；引发聚合反应，聚合物薄膜的区域选择性沉积在基材的表面。
[0025]其中，沉积包括原子层沉积、分子层沉积以及化学气相沉积。
[0026]其中，应用在聚合物薄膜的区域选择性沉积上，可选用包括第一区域和第二区域的基材，聚合物薄膜区域选择性的沉积在第一区域，获得由第一区域构成的图案化聚合物膜。其应用还包括作为刻蚀的硬掩膜，可根据第二区域沉积的厚度对获得的聚合物膜进行刻蚀。
[0027]在专利技术中，将上述固定自由基的方法应用在聚合物薄膜的区域选择性沉积上，具有以下优点：(1)本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种固定自由基的方法，其特征在于，所述方法为：在基材的表面产生磁场再通入自由基，或通入自由基后再在基材的表面产生磁场，或在基材的表面产生磁场的同时通入自由基，自由基选择性固定在基材的表面。2.根据权利要求1所述的固定自由基的方法，其特征在于，所述基材包含导电材料，通过通入电流在基材的表面产生磁场。3.根据权利要求2所述的固定自由基的方法，其特征在于，所述导电材料选自金属、金属氮化物、金属氧化物、共轭聚合物或碳材料中的一种或至少两种的组合。4.根据权利要求1所述的固定自由基的方法，其特征在于，所述基材包含铁磁性材料，通过预磁化铁磁性材料在基材的表面产生磁场。5.根据权利要求4所述的固定自由基的方法，其特征在于，所述铁磁材料选自Fe、Co、Ni及其合金、稀土元素及其合金、含Mn化合物中的一种或至少两种的组合。6.根据权利要求1所述的固定自由基的方法，其特征在于，所述自由基的产生方式为：通过热引发、光引发、等离子体引发或微波引发反应物产生...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵俊杰，邱明君，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：