2023年7月26日，江一舟研究员与中国科学院长春应用化学研究所季生象研究员团队合作，在高分子领域期刊Macromolecules（中科院一区，IF：5.5）发表了题为“A Universal Approach to Fabricating 3D Chemical Patterns for Directed Self-assembly of Block Copolymers with Density Multiplication”的研究论文。该研究论文基于光刻技术和等离子氧化手段，开发了一种通用且与当前晶圆加工厂兼容的新型3D化学纳米图案及相应的密度倍增引导组装流程。深圳大学高等研究院江一舟研究员、宋军教授与中国科学院长春应用化学研究所季生象研究员为共同通讯作者。

嵌段共聚物密度倍增技术提供了一种具有成本效益的解决方案来增强当前193nm浸没光刻技术的性能，并且最近经历了从实验室到工业规模的转变，以评估其在大批量制造中的优势，证明了嵌段共聚物密度倍增技术作为7nm节点的芯片制程备选技术具有切实的可行性。如何精准控制嵌段共聚物和基底之间的界面张力是实现嵌段共聚物密度倍增的关键。该研究论文利用等离子氧化交联聚苯乙烯分子刷的方式，可以轻松改变交联聚苯乙烯分子刷的表面自由能，由此获得对不同嵌段共聚物（聚苯乙烯-聚甲基丙烯酸甲酯、聚苯乙烯-聚丙烯酸甲酯、聚苯乙烯-聚碳酸酯等）为非选择性的表面，避免了LiNe flow方法中对不同嵌段共聚物要使用不同的共聚物调节界面张力的方式。论文通过高能电子束曝光PMMA 950形成负胶，显影后结合氧等离子氧化交联聚苯乙烯基底的方式制备了3D化学纳米图案，并引导聚苯乙烯-聚甲基丙烯酸甲酯和聚苯乙烯-聚丙烯酸甲酯两种嵌段共聚物实现了10倍的密度倍增组装。

该研究获得深圳市科创委和国家自然科学基金委资助。

原文链接https://doi.org/10.1021/acs.macromol.3c00417

图1. 3D化学纳米图案的制备及其引导嵌段共聚物自组装/密度倍增示意图（左图），及3D化学纳米图案和引导PS-PMMA嵌段共聚物密度倍增的SEM表征图（右图）