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臺灣博碩士論文加值系統

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研究生:陳世浚
研究生(外文):Shih-Chun Chen
論文名稱:矽表面官能化與接枝聚亞醯胺研究
論文名稱(外文):Surface functionalization and polyimide-grafting on silicon
指導教授:劉英麟
指導教授(外文):Ying-Lin Liu
學位類別:碩士
校院名稱:中原大學
系所名稱:化學工程研究所
學門:工程學門
學類:化學工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2007
畢業學年度:95
語文別:中文
論文頁數:77
中文關鍵詞:聚亞醯胺矽晶圓接枝
外文關鍵詞:graftingpolyimidesilicon wafer
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摘要
本研究以新穎方式對矽晶圓表面改質,反應步驟簡單且具有化學多樣性。首先以氯化亞錫為催化劑,將Glycidyl phenyl ether(GPE)與矽晶圓表面之Si-OH官能基反應鍵結,在矽晶圓表面形成有機單分子層,然後經由有機化學反應使末端帶有胺基,以縮合聚合方式在晶圓表面接枝聚醯胺以及聚亞醯胺,並分別以X-射線光電子光譜分析儀與原子力顯微鏡鑑定晶圓表面之化學結構以及型態。研究結果顯示,以這樣的方式成功在矽晶圓表面接枝聚醯胺以及聚亞醯胺。
Abstract
In this study, a novel modification method on silicon wafer surface was developed. This method shows advantages of simple and easy treatments and chemical versatility. The procedure of this method are incorporation of GPE monomer to silicon wafer surface by ring-opening reaction, chemical functionalization of amino groups on the GPE moieties, and grafting polyamides and polyimides chains onto silicon surfaces.
The chemical composition and surface topography of the wafer surface after modification were determined by X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) and atom force microscopy (AFM).
目 錄
頁數
中文摘要 I
英文摘要 II
致謝 III
目錄 IV
圖目錄 VI
表目錄 X
流程目錄 XI
第一章 緒論 1
1.1 前言 1
1.2 表面改質技術 3
1.3 聚醯胺之簡介 4
1.4 聚亞醯胺之簡介 6
第二章 文獻回顧 8
2.1烯烴類鍵結晶圓表面 8
2.2矽氯烷類鍵結晶圓表面 18
2.3晶圓表面原子置換接枝分子鏈 27
2.4吸附方式在晶圓表面製備分子膜 30
2.5自組裝薄膜(SAMs)方式在晶圓表面製備分子膜 30
2.6電漿方式在晶圓表面製備薄膜 31
2.7 研究目的 33
第三章 實驗部份 34
3.1 實驗藥品 34
3.2 實驗儀器 36
3.3 實驗製備方法 39
3.3.1 Si-GPE晶圓製備 39
3.3.2 Si-GPE-NO2晶圓製備 39
3.3.3 Si-GPE-NH2晶圓製備 40
3.3.4 Si-GPE-PA晶圓製備 40
3.3.5 Si-GPE-PI晶圓製備 40
3.4 實驗流程 41
3.5 研究流程圖 42
第四章 結果與討論 43
4.1 Glycidyl phenyl ether(GPE)鍵結於晶圓表面 43
4.2聚醯胺接枝晶圓表面 52
4.3聚亞醯胺接枝晶圓表面 58
第五章 結論 75
第六章 文獻回顧 76

圖目錄
頁數
圖2-1 1-octadecene反應鍵結在晶圓表面流程圖 9
圖2-2 晶圓表面鍵結烯烴類之機制反應 10
圖2-3 製備amino-terminated單分子層之流程圖 11
圖2-4 鍵結10-undecylenic methyl ester與接枝PMMA流程圖 12
圖2-5 鍵結4-vinylaniline與接枝NaSts流程圖 13
圖2-6 鍵結VBC與接枝PFS之流程圖 14
圖2-7 鍵結Van以及接枝PEGMA與NIPAAm流程圖 15
圖2-8 以RAFT接枝PDMAPS以及PDMAPS-b-PSS流程圖 16
圖2-9 鍵結VBC以及接枝NaSts與PEGMA流程圖 17
圖2-10 晶圓表面接枝HEMA、MMA、DMAEMA流程圖 18
圖2-11 製備V-NTS分子層之流程圖 19
圖2-12 自組裝薄膜分子鏈官能化以及與γ-benzyl- L-glutamate-
NCA反應流程圖 20
圖2-13 B-NCA鍵結於APS晶圓表面流程圖 21
圖2-14 晶圓表面鍵結PS-b-PMMA之流程圖 22
圖2-15 Glycopolymer接枝晶圓表面流程圖 23
圖2-16 Solution method與Vapor method改質晶圓表面流程圖 24
圖2-17 以LASIP法在晶圓表面接枝polystyrene分子刷流程圖 25
圖2-18 晶圓表面接枝PGMA流程圖 26
圖2-19 晶圓表面接枝POSS-MA流程圖 27
圖2-20 晶圓表面官能基置換與原子轉移自由基接枝流程圖 28
圖2-21 含有Si-X晶圓表面接枝HEMA與DMAEMA流程圖 29
圖2-22 晶圓表面吸附Zr-DBPA流程圖 30
圖2-23 晶圓表面製備Biphenyl以及Naphthyl化合物流程圖 31
圖2-24 製備fluoropolymer多層膜流程圖 32
圖4-1 晶圓鍵結GPE及其表面官能化之ESCA全譜圖 46
圖4-2 Si-GPE C(1s)電子能譜圖 47
圖4-3 Si-GPE-NO2 C(1s)電子能譜圖 48
圖4-4 Si-GPE-NO2 N(1s)電子能譜圖 48
圖4-5 Si-GPE-NH2 C(1s)電子能譜圖 49
圖4-6 Si-GPE-NH2 N(1s)電子能譜圖 49
圖4-7晶圓鍵結GPE與表面官能化之AFM 50
圖4-8 Polyamide聚合物之紅外線光譜圖 53
圖4-9 Si-GPE-PA 全反射紅外線光譜圖 54
圖4-10 Si-GPE-PA之ESCA全譜圖 55
圖4-11 Si-GPE-PA C(1s)電子能譜圖 55
圖4-12 Si-GPE-PA N(1s)電子能譜圖 56
圖4-13 Si-GPE-PA F(1s)電子能譜圖 56
圖4-14 Si-GPE-PA之AFM圖 57
圖4-15 Si-GPE-PIF之紅外線光譜圖 59
圖4-16 Si-GPE-PIF與Si-GPE-PIFS之ESCA全譜圖 60
圖4-17 Si-GPE-PIF C(1s)電子能譜圖 61
圖4-18 Si-GPE-PIF N(1s)電子能譜圖 61
圖4-19 Si-GPE-PIF F(1s)電子能譜圖 62
圖4-20 Si-GPE-PIFS C(1s)電子能譜圖 63
圖4-21 Si-GPE-PIFS N(1s)電子能譜圖 63
圖4-22 Si-GPE-PIFS F(1s)電子能譜 64
圖4-23 Si-GPE-PIF與Si-GPE-PIFS之AFM圖 65
圖4-24 Si-GPE-PI-12與Si-GPE-PI-20之ESCA全譜圖 67
圖4-25 Si-GPE-PI-12 C(1s)電子能譜圖 67
圖4-26 Si-GPE-PI-12 N(1s)電子能譜圖 68
圖4-27 Si-GPE-PI-12 F(1s)電子能譜圖 68
圖4-28 Si-GPE-PI-20 C(1s)電子能譜圖 69
圖4-29 Si-GPE-PI-20 N(1s)電子能譜圖 70
圖4-30 Si-GPE-PI-20 F(1s)電子能譜圖 70
圖4-31 Si-GPE-PI-12與Si-GPE-PI-20之AFM圖 71
圖4-32 Si-GPE-Contrast之ESCA全譜圖 72
圖4-33 Si-GPE-Contrast C(1s)電子能譜圖 73
圖4-34 Si-GPE-Contrast N(1s)電子能譜圖 73
圖4-35 Si-GPE-Contrast F(1s)電子能譜圖 74

表目錄
頁數
表4-1 環氧基單體與晶圓反應之接觸角 45
表4-2 晶圓鍵結GPE與表面官能化後之Ra與Rms數值 51
表4-3 Si-GPE-PA之Ra與Rms數值 57
表4-4 Si-GPE-PIF與Si-GPE-PIFS之Ra與Rms數值 65
表4-5 Polyamic acid的數目平均分子量與黏度物性表 66

流程目錄
頁數
流程4-1 GPE與silicon wafer反應流程 43
流程4-2 Si-GPE硝化反應流程 44
流程4-3 Si-GPE氫化反應流程 44
流程4-4 Si-GPE-PA反應流程 52
流程4-5 Si-GPE-PI反應流程 58
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31.F. J. Xu, Q. J. Cai, E. T. Kang, K. G. Neoh, Macromolecules, 38, 1051, (2005)
32.F. J. Xu, Q. J. Cai, E. T. Kang, K. G. Neoh, Langmuir, 21, 3221, (2005)
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36.H. Kitoh, M. Muroyama, M. Sasaki, M. Iwasawa, H. Kimura, Jpn. J. Appl. Phys., 35, 1464, (1996)
37.G. D. Fu, Y. Zhang, E. T. Kang, K. G. Neoh, Adv. Mater., 16, 839, (2004)
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