不同介电质层对弹性体表面形貌的调控作用-论文.pdf

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1、第26卷第1期中国表面工程Vo1．26No．12013年2月CHINASURFACEENGINEERINGFebruary2013doi：10．3969／j．issn．1007—9289．2013．01．008不同介电质层对弹性体表面形貌的调控作用*王斌，徐欢欢，周振婷(南京师范大学物理科学与技术学院，南京210023)捅要：利用涂饰技术调控弹性体材料的表面形貌，有助于提高表面材料的稳定性及相关器件的运行性能，同时为微纳米尺寸的图形制备提供参考。通过物理气相沉积法在弹性体PDMS(聚二甲基硅氧烷)衬底表面分别沉积了SiO2、Mg

2、F2及ZnS三种介电质材料并对各形貌的形成进行了分析。结果表明，通过在PDMS衬底表面蒸镀不同的介电质材料，可以形成褶皱、龟裂及平坦的表面形貌；通过光刻及软光刻技术在衬底表面预制具有周期性的凹状图形，可以对褶皱、龟裂的方向进行调控，使褶皱、龟裂等形貌呈有序性分布；通过对比介电质材料在加热冷却过程中所受的应力与临界应力的大小，可以方便地选择合适的介电质材料来制备所需的弹性体表面形貌。关键词：表面形貌；物理气相沉积；应力中图分类号：TG174．4；TQ334文献标识码：A文章编号：1007—9289(2013)01—0045—06C

3、hangesofSurfaceMorphologybyCoatingDifferentDielectricLayersonElastomericPolymerWANGBin，XUHuanhuan，ZHOUZhen—ting(SchoolofPhysicsScienceandTechnology，NanjingNormalUniversity，Nanjing210023)Abstract：Regulatingthesurfacemorphologyofelastomermaterialbycoatingtechnologyisbe

4、nefittoim—provethestabilityofthematerialsandtheperformanceofthedevices，aswellasthefabricationofmicro／nanopatterns．Inthispaper，threedielectricmaterials(SiO2，MgF2andZnS)arecoatedonpolydimethylsiloxane(PDMS)byphysicalvapordeposition(PVD)．Theresultsindicatethatwrinkles，c

5、racks，andflatmorpholo—gYareformedwhendifferentdielectricfilmsaredepositedonPDMS．ThedirectionsofwrinklesandcracksaredeterminedbyprefabricatingperiodicpatternsonPDMSthroughlithographyandsoftlithographytechnology．Bycomparingthematerialstressduringtheprocessofheatingandc

6、oolingwithcriticalstress，suitabledielec—tricmaterialcanbeeasilychosentopreparethematerialswithdifferentsurfacemorphologies．Keywords：surfacemorphology；physicalvapordep0sition(PVD)；stress0引言工作]。1998年，Whitesidesl_4等人在聚二甲基硅氧烷(PDMs)衬底上沉积了一层Au薄膜制备褶皱、龟裂和平坦是自然界中三种最基本的了褶皱形貌，并

7、通过预制周期性图形获得了规则表面形貌。通常我们见到的褶皱形貌有挤压的有序的褶皱形貌。2007年，Hendricks等人论皮肤、失水的水果、起伏的水面等；龟裂形貌则表证了褶皱可以被控制，通过改变表面周期图形的现为干裂的地面、断裂的悬崖、老去的树皮等口]。大小，褶皱形貌可以逐渐平坦化。2010年，近年来，为了进一步研究表面形貌的形成机理，Akogwu等人¨9研究了Au／Cr／PDMS体系的龟国内外报道了许多通过在弹性体聚合物表面沉裂机理，随着金薄膜厚度的增长，金薄膜发生形积金属薄膜来获得褶皱、龟裂等表面形貌的研究收稿日期：2012—

8、11—01；修回日期：2012—12-28；基金项目：*教育部博士点基金(20093207110012)作者简介：王斌(1989一)，男(汉)，江苏江阴人，硕士生；研究方向：光电薄膜材料与器件网络出版日期：2013—01—1411：45；网络出版地址：http：