Orientational Control of Nano Structures from Block Copolymer Using Homo-Polymer Nano Interface

단일 성분 고분자 나노 계면의 도입을 통한 블락 고분자 박막의 나노 구조 배향 조절

Two polymeric interfaces with single component homo-polymers were prepared to control the orientation of block copolymer thin-film nanostructures. Poly(4-acetoxy styrene) (OH-PAS) and poly(4-methoxy styrene) (OH-PMS) which have the average chemical composition of polystyrene-block-poly(methyl methacrylate) (PS-b-PMMA) were precisely synthesized through nitroxide-mediated radical polymerization. After dehydration reactions between above polymers and SiOx layers of silicon wafers, the polymer-modified interface induced partial (30%) vertical orientation of PS-b-PMMA thin film in the case of OH-PMS and wholly parallel orientation in the case of OH-PAS. Chemical compositions of polymeric interface layers are regarded as the key parameter to control the orientation of nanostructures of block copolymer thin film.

블락 고분자 박막과 기판 사이의 계면에 1 nm 두께의 얇은 단일 성분 고분자 나노 계면을 도입함으로써 블락 고분자 나노 구조의 배향을 조절하는 연구가 수행되었다. Polystyrene-block-poly (methyl methacrylate) (PS-b-PMMA) 블락 고분자 박막의 나노 구조를 조절하기 위하여 블락 고분자의 각각의 고분자들의 평균 조성을 가지며 한쪽 끝에 히드록시 기를 가지는 단일 성분 고분자인 폴리(4-아세톡시스티렌) (OH-PAS)과 폴리(4-메톡시스티렌) (OH-PMS)를 나이트록사이드를 이용한 라디칼 중합법(nitroxide-mediated radical polymerization, NMP)을 사용하여 성공적으로 합성하였다. 실리콘 웨이퍼 표면과 저압 탈수 반응을 통하여 OH-PAS와 OH-PMS 두 개의 고분자를 성공적으로 표면에 공유결합 하였으며 생성된 두 고분자가 결합된 1 nm 두께의 계면 위에 PS-b-PMMA 블락 고분자 박막을 도포하여 그 나노 구조의 배향을 분석하였다. OH-PMS를 사용하여 제작된 계면의 경우 블락 고분자에 대하여 약 30%의 수직 배향을 보여주었고 OH-PAS를 사용하여 제작된 계면의 경우 수직 배향을 전혀 보여주지 않았고 오직 수평 배향만을 보여주었다. 결과적으로 계면의 화학적 조성을 정밀하게 조절하는 것이 블락 고분자 박막의 나노 구조 배향을 조절하는 데 가장 중요한 요소라고 고려된다.