Ausrichtung von Blockcopolymerfilmen im Elektrischen Feld: Eine In-Situ Rasterkraftmikroskopische Untersuchung

Alignment of Block Copolymers in Electric Field: A In-Situ AFM Study

Im Rahmen dieser Arbeit wurde die Reorientierung sowohl von dünnen als auch dicken Diblockcopolymerfilmen mit lamellarer Mikrodomänenstruktur im realen Raum untersucht. Die Experimente erfolgten unter Tempern im Lösungsmitteldampf im planaren elektrischen Feld. Es wurden zwei Wege gezeigt, wie lamellare Mikrodomänen aufgestellt und durch ein elektrisches Feld in drei Dimensionen ausgerichtet werden können. In beiden Fällen wurden periodische und hochgeordnete Streifenstrukturen erhalten. Sowohl Im Rahmen dieser Arbeit wurde die Reorientierung sowohl von dünnen als auch dicken Diblockcopolymerfilmen mit lamellarer Mikrodomänenstruktur im realen Raum untersucht. Die Experimente erfolgten unter Tempern im Lösungsmitteldampf im planaren elektrischen Feld. Es wurden zwei Wege gezeigt, wie lamellare Mikrodomänen aufgestellt und durch ein elektrisches Feld in drei Dimensionen ausgerichtet werden können. In beiden Fällen wurden periodische und hochgeordnete Streifenstrukturen erhalten. Sowohl der Reorientierungsmechanismus der Mikrodomänen als auch der Einfluss des elektrischen Feldes auf die Defektbeweglichkeiten im dünnen Film, wurden mit einem modifizierten AFM, dem so genannten quasi in-situ AFM untersucht. Der Mechanismus der Reorientierung im dicken Film wurde durch eine kombinierte Studie aus AFM, GISAXS, REM und in-situ Ellipsometrie ermittelt. Weiterhin wurden der Verlauf der elektrischen Feldlinien und die Feldstärke für die verwendete Elektrodengeometrie auf der Basis der Finiten-Elemente-Methode simuliert. Ferner wurde der Einfluss des elektrischen Feldes auf den Grad der Ausrichtung für die Polymere SHM und SV untersucht. Hierfür wurden kombinatorische Experimente mit Elektroden in Gradientengeometrie durchgeführt.show moreshow less
The orientation of thin and thick lamella-forming block copolymers under solvent vapor annealing in the presence of an in-plane electric field has been studied in real space. Two methods have been presented to orient lamellar microdomains both perpendicular to the plane of the film and parallel to the electric field. Highly periodic and ordered upstanding three dimensional structures were obtained in both cases. The orientation mechanism of the microdomains in thin films as well as the influenceThe orientation of thin and thick lamella-forming block copolymers under solvent vapor annealing in the presence of an in-plane electric field has been studied in real space. Two methods have been presented to orient lamellar microdomains both perpendicular to the plane of the film and parallel to the electric field. Highly periodic and ordered upstanding three dimensional structures were obtained in both cases. The orientation mechanism of the microdomains in thin films as well as the influence of the electric field on the defect velocity, were determined with a newly designed quasi in-situ AFM. The orientation mechanism in thick films was studied by a combined AFM, GISAXS, SEM and spectroscopic ellipsometry analysis. The devolution of the electric field lines and the electric field strength were simulated by the finite element method. Furthermore, the dependence of the degree of order of the lamellar microdomains on the electric field strength was studied for the polymers SHM and SV in a combinatorial approach using electrodes with a gradient geometry.show moreshow less

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Metadaten
Institutes:Chemie
Author: Violetta Olszowka
Advisor:Prof. Dr. Alexander Böker
Granting Institution:Universität Bayreuth,Fakultät für Biologie, Chemie und Geowissenschaften
Date of final exam:12.03.2008
Year of Completion:2007
SWD-Keyword:Blockcopolymere; Rasterkraftmikroskopie
Tag:Lamellen; Orientierung; elektrisches Feld
AFM; block copolymers; electric field; lamella; orientation
Dewey Decimal Classification:540 Chemie und zugeordnete Wissenschaften
URN:urn:nbn:de:bvb:703-opus-4099
Document Type:Doctoral Thesis
Language:German
Date of Publication (online):15.04.2008