收藏本站
《安徽大学》 2010年
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

POSS基低介电常数纳米多孔二氧化硅薄膜的制备与性能研究

聂王焰  
【摘要】:随着超大规模集成电路(ULSI)的迅速发展,器件的集成度逐步提高,半导体芯片特征尺寸不断减小。当特征尺寸降低到亚微米时,线间和层间寄生电容引起的RC延迟、串扰、功耗已经成为限制器件性能的主要因素。研究和开发综合性能优异的低介电常数材料,以取代传统的Si02介电材料是解决上述问题的有效方法。根据2005年国际半导体发展规划预测,2013年将进入32 nm线宽的纳电子器件时代,要求介电常数k2.0的超低介电常数材料作为线间和层间介质。而目前,性能优越的符合ULSI制作要求的超低介电常数材料尚未出现。本文的目的在于研究和探索新型超低介电常数材料的设计和制备方法,具体研究内容如下: (1)详细综述了国内外低介电常数材料的发展现状。针对目前低介电常数材料研究的不足,提出了课题研究内容。 (2)设计并合成了一种多功能团的POSS分子(T8H8)及三种不同结构的二烯功能团有机小分子,通过FT-IR,1H-NMR和13C-NMR对其结构进行了表征。并通过DSC和POM等对合成的三种二烯单体进行了热性能及液晶性能的分析,发现其中二种单体具有较高的热稳定性和良好的液晶性质,呈现向列相液晶织构。另一种单体受柔性烷基链的影响使其热稳定性降低并失去液晶性质。该研究为功能型高分子液晶材料的分子设计奠定了基础。 (3)选择以笼型多面低聚倍半硅氧烷T8H8为结构构造基元,以具有刚性液晶基元的二烯分子为有机连接链,通过硅氢化加成反应,将所有的POSS笼以共价键的形式连接起来,合成了三种POSS基有机-无机杂化交联聚合物,优化了制备条件。利用FTIR和29Si NMR对合成产物的结构进行了表征,证明成功合成了POSS均匀分散的有机-无机杂化交联聚合物。 (4)杂化交联聚合物TGA分析结果表明,三种杂化聚合物均表现出较高的热稳定性,聚合物的热稳定性与有机成分二烯的刚性有关,随着有机碳链刚性增强,Td增大;且聚合物的热性能受分子交联密度的影响,交联密度越大,聚合物的热稳定性越高。 (5)AFM和SEM观察结果均显示,三种杂化交联聚合物薄膜均具有较好的均一性和平整度;不同放大倍数的SEM照片显示,在薄膜表面未发现任何裂纹和破损区域,证明合成的杂化交联聚合物具有较好的成膜性。三种杂化交联聚合物的XRD图谱未出现POSS的结晶峰,表明聚合物中的POSS组分未发生物理聚集,而呈现均匀分散状态。 (6)采用纳米压痕法对杂化交联聚合物薄膜的力学性能进行表征。结果发现,三种聚合物薄膜具有较高的硬度和弹性模量,硬度在0.13-0.20GPa、弹性模量在5.37-8.08GPa之间。硬度和弹性模量随着连接POSS的有机碳链的刚性增大而增大。 (7)通过氧化-裂解工艺制备了POSS基多孔低介电常数薄膜。HRTEM和BET分析结果表明,三种薄膜均具有丰富的多孔性,孔径在23-88 nm之间,比表面积为307-612m2/g,孔体积为0.03-0.37 cm3/g。研究表明,连接POSS的有机碳链的长度和刚性适中,可得到孔径大小分布均匀、比表面积和孔体积大的多孔薄膜材料。 (8)接触角测试结果发现:三种杂化交联聚合物薄膜的接触角θ值均大于100°,表现出较强的疏水性。随着连接POSS的碳链刚性增强,它们的吸水性依次减弱。 (9)采用椭圆偏振测量技术测定薄膜的介电常数。结果发现,三种多孔薄膜的介电常数在1.69-2.10之间,k值小于2.2,属于超低介电常数材料。薄膜的孔隙率影响材料的介电常数大小,随着多孔薄膜孔隙率的增大,薄膜的介电常数减小。
【学位授予单位】:安徽大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2010
【分类号】:O613.72

手机知网App
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 ;Synthesis and characterization of poly(methyl methacrylate-co-polyhedral oligomeric silsesquioxane) hybrid nanocomposites[J];Chinese Chemical Letters;2007年08期
2 ;Preparation and properties of a POSS-containing organic-inorganic hybrid crosslinked polymer[J];Chinese Chemical Letters;2009年06期
3 刘佰军,陈春海,呼微,孙辉,赵爽,姜振华,张万金,吴忠文;新型含氟聚芳醚酮的合成与表征[J];高等学校化学学报;2002年02期
4 呼微,刘佰军,张丽梅,张淑玲,姜振华,王贵宾,吴忠文;低介电常数含氟聚芳醚的合成[J];高等学校化学学报;2003年01期
5 王洋,牟建新,祝存生,姜振华;新型低介电常数聚芳醚酮的合成及性能研究[J];高等学校化学学报;2005年03期
6 王华芹;和亚宁;连彦青;王晓工;;含有联苯和肉桂酸酯基团的侧链液晶共聚物的合成与表征[J];高分子学报;2008年03期
7 杨立群;胡建设;赵占想;张宝砚;;含异山梨醇基元的液晶单体及其聚合物的研究[J];高分子材料科学与工程;2007年06期
8 王守廉;唐秀之;何杰;曾彧;阎斌;汪映寒;;聚合物结构对聚合物网络稳定液晶薄膜电光性能的影响[J];高分子材料科学与工程;2008年01期
9 刘国栋;李卿;高俊刚;张留成;;酯类液晶环氧树脂研究进展[J];高分子材料科学与工程;2008年10期
10 王娟,冯坚,杨大祥,张长瑞;纳米多孔二氧化硅薄膜的制备与表征[J];功能材料;2005年01期
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 张娜,张毅,王久芬;液晶聚合物的研究进展[J];工程塑料应用;2002年08期
2 陈明辉;林有希;周白杨;高诚辉;;特种工程塑料聚醚醚酮的热学改性[J];工程塑料应用;2006年12期
3 吴广磊;寇开昌;晁敏;王伟;蒋洋;王益群;张教强;;苯并恶嗪树脂的合成及其改性的研究进展[J];工程塑料应用;2011年09期
4 章于川,范程士,杭德余,黎群,沈效峰,姚海波;侧链型芳香族偶氮基聚氨酯的合成及其液晶态的研究[J];安徽大学学报(自然科学版);2003年04期
5 章于川;沈金平;杭德余;孙红杰;;反式-对戊基环己基苄基甲酮的合成[J];安徽大学学报(自然科学版);2005年06期
6 贾林,胡玲;用气相色谱分析某些液晶单体时的热降解现象[J];安徽化工;2005年04期
7 徐海云,田冬,徐俊,崔明;含2,6-萘基的氯化聚芳醚酮酮的合成与性能[J];安庆师范学院学报(自然科学版);2003年01期
8 吴元伟;韩传余;赵玲利;王守国;;超低k介质材料低损伤等离子体去胶工艺进展[J];微纳电子技术;2011年11期
9 金秀洪,张文熊,焦芳,周建梅,张卓,金日光;热致液晶聚酰胺的合成与表征[J];北京化工大学学报(自然科学版);2005年01期
10 高小玲,晏雄;自增强聚合物复合材料研究进展[J];玻璃钢/复合材料;2001年06期
中国重要会议论文全文数据库 前9条
1 郭曦;范和平;;LCP在挠性电路板和RFID上的应用研究进展[A];第十届中国覆铜板市场·技术研讨会论文集[C];2009年
2 刘建强;刘海青;代由勇;倪鹏;仇德鹏;颜世申;;一种含钯有机金属液晶的制备与表征[A];第六届中国功能材料及其应用学术会议论文集(7)[C];2007年
3 刘建强;姜海辉;张锡健;代由勇;仇德鹏;颜世申;;一种新型含钯有机金属液晶的制备与相行为[A];2008全国功能材料科技与产业高层论坛论文集[C];2008年
4 李明;费强;郇延富;郑健;陈焕文;金钦汉;;基于液晶取向改变的化学传感机理及应用的研究进展[A];第三届科学仪器前沿技术及应用学术研讨会论文集(三)[C];2006年
5 王虎;刘吉平;王君;;4,6-二氨基间苯二酚盐酸盐的制备及防氧化特性[A];中国化工学会2009年年会暨第三届全国石油和化工行业节能节水减排技术论坛会议论文集(上)[C];2009年
6 汪佳凤;光善仪;李村;徐洪耀;;PSt-POSS的合成研究[A];大环化学和超分子化学研究进展——中国化学会全国第十二届大环第四届超分子化学学术讨论会论文集[C];2004年
7 张越超;王海梅;朱丽荣;张育英;张保龙;;一种新型液晶环氧树脂的合成表征与固化研究[A];中国化学会第15届反应性高分子学术讨论会论文摘要预印集[C];2010年
8 韩式方;;液晶高分子-各向异性流体新概念本构理论及其流动研究进展[A];中国流变学研究进展(2010)[C];2010年
9 杨洪;张琦;张飞;张玉阳;林保平;;基于硫-烯点击化学的新型聚硅氧烷液晶高分子[A];2012年两岸三地高分子液晶态与超分子有序结构学术研讨会(暨第十二届全国高分子液晶态与超分子有序结构学术论文报告)会议论文集[C];2012年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 冯燕;芴类双光子吸收功能材料的合成及性能研究[D];安徽大学;2010年
2 杨春晓;超低介电常数SiOCH薄膜及其与扩散阻挡层相互作用的研究[D];复旦大学;2010年
3 张振琳;含共轭液晶基元的甲壳型液晶聚合物的设计合成与性能研究[D];燕山大学;2011年
4 李君;POSS纳米杂化材料的分子动力学模拟方法与力学性能研究[D];哈尔滨工业大学;2011年
5 周红欣;杂萘联苯聚醚酮类树脂低成本合成及性能研究[D];大连理工大学;2011年
6 李颜涛;有机准分子激光器[D];中国科学院研究生院(长春光学精密机械与物理研究所);2011年
7 徐新宇;含不同离子的液晶离聚物及其PBT/PP共混物的制备和性能研究[D];东北大学;2009年
8 田梅;手性多臂液晶与主链液晶聚合物的合成与表征[D];东北大学;2009年
9 范浩军;侧链液晶聚酰亚胺的合成、表征及性能研究[D];四川大学;2001年
10 陈晓婷;阻燃性液晶共聚酯及其与PET的原位复合物[D];四川大学;2002年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 李军;具有清亮点的甲壳型液晶聚合物的设计、合成及液晶行为的研究[D];湘潭大学;2010年
2 陈礼;基于β-环糊精的液晶大分子的合成及其相行为的研究[D];湘潭大学;2010年
3 刘妍;新型含呫吨结构聚芳醚酮、聚芳醚砜的合成与表征[D];江西师范大学;2010年
4 金云霞;聚酰亚胺纳米多孔薄膜的合成及应用[D];华东理工大学;2011年
5 陈昊;新型N-P协同本质阻燃聚芳醚砜的合成与表征[D];山东农业大学;2011年
6 李彬;空气DBD等离子体对Twaron纤维表面及Twaron/PPESK复合材料界面的影响[D];大连理工大学;2011年
7 高芳亮;同步辐射掠入式小角X射线散射PPSQ纳米多孔薄膜微孔形态学研究[D];暨南大学;2011年
8 龚磊;羟丙基纤维素酯类液晶的合成及聚合物复合膜的细胞相容性研究[D];暨南大学;2011年
9 王兴宁;偶氮液晶基元封端聚氨酯及与PP复合材料的结构与性能[D];东北林业大学;2011年
10 孙中战;侧链聚硅氧烷液晶化合物的合成与表征[D];中北大学;2011年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 王鹏飞,丁士进,张卫,张剑云,王季陶;超大规模集成电路中低介电常数SiOF薄膜研究[J];半导体技术;2001年01期
2 胡建设;李浩;赵占想;张宝砚;;联苯类液晶单体及其聚合物的合成、结构与性能[J];东北大学学报(自然科学版);2008年01期
3 阮刚,肖夏,宋任儒,Reinhard Streiter,Thomas Otto,Thomas Gessner;VLSI电路中互连线的延迟及串扰的数值模拟[J];电子学报;2000年05期
4 阮刚,肖夏,朱兆;低介电常数(lowk)介质在ULSI中的应用前景[J];电子学报;2000年11期
5 王贵宾,陈春海,周宏伟,姜振华,张万金,吴忠文;含氟侧基聚芳醚酮的合成与表征[J];高等学校化学学报;2000年08期
6 王贵宾,王东,姜振华,陈春海,张万金,吴忠文;含氟聚芳醚酮的合成与性能研究[J];高等学校化学学报;2001年06期
7 刘佰军,陈春海,呼微,孙辉,赵爽,姜振华,张万金,吴忠文;新型含氟聚芳醚酮的合成与表征[J];高等学校化学学报;2002年02期
8 刘新才,陈春海,曹晖,贲腾,高自宏,赵晓刚,于有海,任殿福,李志成,吴忠文,张万金;可控交联聚醚醚酮的合成与热性能研究[J];高等学校化学学报;2002年09期
9 张宝砚,胡建设,姚丹姝,夏炎,张丽风;侧链胆甾液晶聚合物及弹性体的液晶性能研究[J];高分子学报;2003年06期
10 王华芹;和亚宁;连彦青;王晓工;;含有联苯和肉桂酸酯基团的侧链液晶共聚物的合成与表征[J];高分子学报;2008年03期
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 周基炜,王小群,赵臻璐;Sol-gel法制备二氧化硅膜及阻止开裂研究[J];胶体与聚合物;2005年03期
2 李良超;NH_3和H_2O的杂化状态及键角[J];南都学坛;1991年S1期
3 黄智华,丘坤元;溶胶-凝胶法合成聚甲基丙烯酸甲酯/二氧化钛-二氧化硅杂化聚合物材料[J];高分子学报;1997年04期
4 杨彪;苯胺结构初探[J];广西师院学报(哲学社会科学版);1997年S1期
5 曹宝亮;周期表中各元素原子的σ─杂化类型[J];集宁师专学报;1999年04期
6 赵广平;管理就这么简单[J];中国石油企业;2004年09期
7 任洪波;毕于铁;秦元成;尚承伟;张林;;紫外光固化聚丙烯酰/SiO_2有机/无机杂化气凝胶制备[J];强激光与粒子束;2009年01期
8 王景琳;杂化轨道理论教学的一点思考[J];重庆师范学院学报(自然科学版);1996年S1期
9 尹爱萍;杂化轨道理论的探讨[J];忻州师范学院学报;2002年06期
10 张明艳,王芳,金镇镐,衷敬和,曾恕金,范勇,雷清泉;无机组分对聚酰亚胺杂化薄膜电性能的影响[J];材料科学与工艺;2004年06期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 李东祥;万刚强;李春芳;侯万国;;聚二甲基硅氧烷修饰的金纳米颗粒及其杂化的有机硅弹性体[A];中国化学会第十三届胶体与界面化学会议论文摘要集[C];2011年
2 夏梦阁;武永涛;刘晟;张燕;贾朦朦;朱美芳;;磁性杂化水凝胶的制备及其性能研究[A];2011年全国高分子学术论文报告会论文摘要集[C];2011年
3 孙振华;王海花;陈雪松;苏党生;;功能导向的金属基杂化纳米材料制备与性能研究[A];中国化学会第28届学术年会第4分会场摘要集[C];2012年
4 王进莹;赵瑞奇;刘志荣;刘忠范;;氮化硼杂化石墨烯的电荷输运性质研究[A];中国化学会第28届学术年会第4分会场摘要集[C];2012年
5 单小鹏;郭兴伍;王渠东;丁文江;;镁合金表面MoS_2/树脂杂化层的制备及其性能研究[A];2011年全国电子电镀及表面处理学术交流会论文集[C];2011年
6 吴迪;剡剀;王欢;周喻;彭海琳;刘忠范;;石墨烯超晶格杂化结构的CVD可控生长[A];中国化学会第28届学术年会第4分会场摘要集[C];2012年
7 熊善新;Jan Ma;;共价键联接的有机/无机杂化电致变色材料与器件[A];中国化学会第28届学术年会第11分会场摘要集[C];2012年
8 胡良全;杨立平;刘意;;杂化树脂体系在超长时间热防护材料中应用研究[A];中国空间科学学会空间材料专业委员会2011学术交流会论文集[C];2011年
9 钟业腾;王熙;马颖;姚建年;;Co_3O_4-C杂化的空心以及核壳结构的可控合成及其在锂离子电池领域的应用[A];中国化学会第28届学术年会第4分会场摘要集[C];2012年
10 李云峰;张俊虎;杨柏;;聚苯乙烯/金半球壳杂化微球阵列的制备及其应用[A];2011年全国高分子学术论文报告会论文摘要集[C];2011年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 杨含呈;房价问题不必复杂化[N];中国房地产报;2005年
2 吕宇强;莫把简单问题复杂化[N];解放军报;2004年
3 文竹;影响胶价的因素复杂化[N];期货日报;2004年
4 本报记者 张咏梅;计算机培训把简单的问题复杂化了[N];北京人才市场报;2004年
5 上海本原企业咨询研究所沈玉龙 所长;谨防绩效考核复杂化[N];组织人事报;2004年
6 范航;TiO_(2)纳晶多孔薄膜[N];中国矿业报;2002年
7 张新光;不要把土地问题复杂化[N];中国经济导报;2004年
8 俞明联;走向复杂化[N];中华工商时报;2003年
9 本报记者 何仑;“不想使问题复杂化”[N];国际商报;2003年
10 华南期货 张小庄 记者 李辉;油价影响因素趋于复杂化[N];证券时报;2005年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 聂王焰;POSS基低介电常数纳米多孔二氧化硅薄膜的制备与性能研究[D];安徽大学;2010年
2 黄才华;多孔薄膜激光诱导损伤机制研究[D];武汉理工大学;2010年
3 郭培涛;长脉冲激光辐照下多孔薄膜激光损伤机制研究[D];武汉理工大学;2011年
4 高秋爽;聚酰亚胺/梯形聚倍半硅氧烷杂化薄膜的制备及其结构与性能的研究[D];北京化工大学;2012年
5 李渭龙;碳纳米管多维多尺度杂化结构的可控制备和形成机理研究[D];西北大学;2011年
6 韦莉;有机—无机杂化透明导电薄膜的制备及性能研究[D];华东理工大学;2010年
7 王雅君;共轭分子表面杂化提高光催化性能的研究[D];清华大学;2011年
8 周浩然;PI/Al_2O_3杂化薄膜Al含量分析方法、电晕老化及热老化寿命研究[D];哈尔滨理工大学;2011年
9 向松;Sharpless和Mn(salen)催化剂的有机—无机杂化和表面嫁接及不对称环氧化反应[D];中国科学院研究生院(大连化学物理研究所);2002年
10 张道军;稀土有机—无机杂化纳米发光材料的制备与发光性能研究[D];吉林大学;2011年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 陈钱宝;聚合物/TiO_2的杂化薄膜和多层杂化微球的制备和性能[D];合肥工业大学;2010年
2 艾晓莉;有机—无机杂化纳滤膜的制备及其在红霉素分离方面的应用[D];西北工业大学;2004年
3 谢琳;有机—无机杂化纳米复合空球的制备及性能研究[D];复旦大学;2010年
4 彭小明;基于光电器件活性层聚噻吩/ZnO杂化体系异质结的制备与研究[D];南昌大学;2010年
5 王树涛;第一/二过渡系金属与有机配体的无机—有机杂化化合物的合成、表征与结构[D];东北师范大学;2003年
6 郭亚勤;过渡金属与羟基羧酸构筑的化合物的合成、表征及性质研究[D];东北师范大学;2005年
7 周爱民;功能性有机-无机杂化多金属氧酸盐研究[D];安徽大学;2002年
8 董华泽;有机—无机杂化型配位聚合物的合成、结构和磁性质研究[D];安徽大学;2003年
9 吴建利;杉木粉表面接枝和杂化及其对聚丙烯复合材料力学性能的影响[D];合肥工业大学;2010年
10 侯煜;含氮(氧)的新型有机/无机(第一、二过渡系)杂化配合物的合成、表征、结构及性质[D];东北师范大学;2004年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62791813
  • 010-62985026