CMP薄膜的合成与表征

CMP薄膜的合成

我们使用硫醇 - 炔偶联（TYC）反应以LbL方法制备CMP纳米膜。为了在表面上进行反应，我们首先用炔烃封端的自组装单层对底物进行官能化，其中使用TYC反应提供用于逐步生长CMP的初始基团。

在第一步中，我们将功能化表面浸入四主题硫醇结构单元（四（4-硫烷基苯基）甲烷，TPM-SH）和少量光引发剂（2-羟基-1- [4-]的溶液中。 （2-羟基乙氧基）苯基] -2-甲基丙-1-酮）[26]。然后，我们使用标准UV灯在365nm波长下照射基板3分钟。然后，我们用绝对THF彻底冲洗基底，并将基底浸入四主题炔烃结构单元（四（4-乙炔基苯基）甲烷，TPM-炔烃）的溶液中，再次使用少量光引发剂。然后我们将基板照射3分钟并用绝对THF彻底冲洗基板。

图1显示了LbL合成程序以及所述反应中使用的反应物的分子结构。

我们重复所述的反应循环20次以在官能化金晶片上获得CMP薄膜。

CMP薄膜的表征

我们使用红外反射吸收光谱（IRRAS）表征反应。图2显示了20个反应循环后CMP薄膜的IRRA光谱和相应的谱带分配。

在IRRA光谱中不存在与炔烃和硫醇官能团相关的条带表明几乎是定量反应。（对于起始材料的IRRA光谱，参见支持信息文件1，图S1-S3。）

我们使用椭圆光度法评估CMP薄膜的厚度。测量结果显示平均厚度约为25.1±0.1 nm，拟合Cauchy模式后的均方误差（MSE）值为5.69，参数A n = 1.399，B n = 0.051，C n = -0.0026，k-amplitude = 0且指数= 1.5表明表面粗糙度非常低。为了进一步确认厚度，我们在牺牲基板上进行了LbL合成[27,28]。在基板溶解之前，我们用聚（甲基丙烯酸甲酯）（PMMA）的稳定层涂覆CMP薄膜。在基板溶解后，我们将PMMA稳定的CMP薄膜转移到新鲜的金基底上。干燥后，我们将PMMA层溶解在丙酮中，仅留下CMP薄膜。然后，我们通过沿着薄膜边缘的原子力显微镜（AFM）线扫描来研究薄膜的厚度。图3显示了AFM图像和穿过CMP薄膜边缘的线扫描。

AFM研究还表明CMP薄膜的厚度均匀，并且在20个反应循环后，横跨边缘的线扫描证实了大约20nm的厚度。每个反应循环约1nm的生长速率与先前描述的使用CuAAC点击化学的CMP纳米膜的LbL合成的顺序相同[16]。

独立式CMP纳米膜的合成

为了生产独立式CMP纳米膜，我们在具有PMMA稳定层的牺牲基板上涂覆CMP薄膜[29]。将该稳定层用含有PMMA和聚苯乙烯（PS）的二氯甲烷（DCM）溶液旋涂，PMMA / PS = 4：1的重量比。在旋涂期间，PS相分离成岛，然后使用环己烷选择性地溶解。然后，我们溶解牺牲基底以获得独立的CMP膜。为了研究独立式CMP纳米膜，我们将其转移到铜网格并记录扫描电子显微镜（SEM）图像。图4显示了CMP纳米膜的SEM图像。