双烯烃四甲基二硅氧烷环化聚合物结晶以及介电性能研究

摘要

现代电子器件正在不断地向小型化、柔性化和低成本化发展。未来的电子器件很可能是柔性可穿戴的，这样就要求其组成材料必须具有一定的柔韧性，并且要易于加工。而传统的无机材料由于其相对的脆性以及相对苛刻的加工条件，逐渐不能满足这些需求。聚合物虽然相对柔韧，具有良好的延展性，但是需要在其结构上引入相应的功能基团，或者进行掺杂，才能具备相应的电学性能。由于热力学熵增原理，聚合物链段自发蜷曲，会形成无定型区域，导致功能基团在空间中无序排布，严重影响聚合物材料的电学性能。所以控制聚合的有序度，使功能基团可以在空间有序排布，对研发和制备下一代聚合物电子材料至关重要。
　　环化聚合具有提高聚合物热稳定性的优点，热稳定性对电子材料非常重要。环化聚合物的特殊拓扑结构，往往有利于分子进行自组装，有利于提高材料的有序度，并形成具有特殊理化性质的结构。这些对制备聚合物电子材料都是有帮助的。我们制备的双烯烃四甲基二硅氧烷环化聚合物就可以在一些界面上自组装形成原子晶体。
　　在这篇工作中我们研究了双烯烃四甲基二硅氧烷环化聚合物的结晶性能以及介电性能。论文分为聚合物的合成表征、结晶性能研究和介电性能研究三个部分。
　　(1)在合成部分，我们通过RAFT自由基环化聚合手段聚合双烯烃四甲基二硅氧烷单体（bMA与bSt），得到了双烯烃四甲基二硅氧烷环化聚合物(PbMA)以及嵌段聚合物(PbMA-b-PbSt)，通过核磁共振检测证明了环化聚合的成功。
　　(2)在结晶性能研究部分，我们摸索了PbMA结晶薄膜的成膜条件，并通过偏光显微镜观察，确定了最佳的结晶条件。之后我们通过多种成膜手段制备PbMA薄膜，并使用X射线衍射、广角X射线散射、掠入射X射线衍射和高分辨透射电子显微观察和研究了PbMA薄膜的结晶结构，发现其在水面自组装形成薄膜具有埃米级有序的原子晶体结构。
　　(3)在介电性能研究部分，我们将PbMA溶液旋涂在高掺杂单晶硅片表面，再镀上电极，制备了简单的器件。通过器件测试了PbMA薄膜的介电常数以及I-V曲线。发现PbMA有较低的介电常数，表明其有作为高频介电材料的潜力。通过I-V曲线，我们发现PbMA器件具有二极管的特性，并且其导通方向可以通过蒸镀在薄膜表面的金属电极种类（金和铝）进行控制。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 引言

1．2 环化聚合

1．2．1 环化聚合概念的提出

1．2．2 环化聚合机理研究

1．2．3 环化聚合的应用

1．3 聚合物有序材料

1．3．1 概念及背景

1．3．2 嵌段共聚物自组装体

1．3．3 埃米级有序聚合物材料

1．4 本论文研究内容以及选题依据

参考文献

第二章 双烯烃四甲基二硅氧烷的环化聚合

2．1 引言

2．2 实验部分

2．2．1 实验原料

2．2．2 实验仪器

2．2．3 双烯烃四甲基二硅氧烷单体合成

2．2．4 双烯烃四甲基二硅氧烷单体的环化聚合

2．2．5 双烯烃四甲基二硅氧烷嵌段聚合物PbMA-b-PbSt的合成

2．3 结果与讨论

2．4 结论

参考文献

第三章 双烯烃四甲基二硅氧烷环化聚合物的结晶性能研究

3．1 引言

3．2 实验部分

3．2．1 实验材料

3．2．2 实验仪器

3．2．3 样品的制备

3．3 结果与讨论

3．3．1 偏光显微镜观察

3．3．2 X射线衍射(XRD)

3．3．3 广角X射线散射(WAXS)

3．3．4 掠入射X射线衍射(GIXRD)

3．3．5 高分辨率透射电子显微镜(HRTEM)

3．3．6 原子晶体形成机理推测

3．4 结论

参考文献

第四章 双烯烃四甲基二硅氧烷器件制备以及介电性能研究

4．1 引言

4．2 实验部分

4．2．3 实验设备

4．2．3 器件制备

4．3 结果与讨论

4．3．1 器件表面形态观察

4．3．2 PbMA的薄膜介电常数与介电损耗角正切值测量

4．3．4 PbMA器件I-V曲线测试

4．4 总结

参考文献

在读期间发表的学术论文与取得的其他研究成果

致谢