目的為了解決超大規(guī)模電路高度集成所引起的RC延遲、信號串擾、能耗及噪聲等一系列問題,制備具有低介電常數(shù)的聚酰亞胺/氟化石墨烯復合薄膜。方法分別采用液相剝離法和兩步法制備了氟化石墨烯溶液和聚酰胺酸前驅體溶液,通過溶液共混法制備聚酰亞胺/氟化石墨烯復合薄膜,并通過透射電鏡、紅外光譜儀、X射線衍射儀以及精密阻抗分析儀,對氟化石墨烯、聚酰亞胺及聚酰亞胺/氟化石墨烯復合薄膜的微觀結構和介電性能進行表征研究。結果氟化石墨烯和聚酰亞胺成功復合得到了聚酰亞胺/氟化石墨烯復合薄膜,且復合薄膜的介電常數(shù)由3.63降到了2.52。結論成功制備了低介電常數(shù)的聚酰亞胺/氟化石墨烯復合薄膜。 

【文章來源】：表面技術. 2017,46(01)北大核心CSCD

【文章頁數(shù)】：4 頁

【部分圖文】：

氟化石墨烯的SEM照片

?憬仙俚姆??????純聚酰亞胺薄膜在2θ=18.7°處出現(xiàn)了一個明顯的衍射峰，這是表征聚酰亞胺特有的特征峰，表明聚酰亞胺薄膜具有一定的結晶度。觀察發(fā)現(xiàn)該衍射峰較寬，說明聚酰亞胺的結晶能力較弱。這是由于聚酰亞胺在結構上引入了雜原子（N、O）和苯環(huán)，降低了分子結構的對稱性和柔順性所致[18]。聚酰亞胺和氟化石墨烯復合之后，發(fā)現(xiàn)聚酰亞胺所對應的峰向右移動，在2θ=14.8°處出現(xiàn)了一個新峰，可能是因為氟化石墨烯的引入使聚酰亞胺的分子結構越來越致密。由此說明聚酰亞胺/氟化石墨烯復合薄膜成功制備。圖2FG、PI和PI/FG的XRD譜圖Fig.2TypicalXRDpattemsofFG,PIandPI/FGsamples2.3紅外光譜圖（FTIR）氟化石墨烯可以看作是石墨烯上的部分氫原子被氟原子取代的結果，其中碳原子是以sp2和部分sp3結構存在。圖3為氟化石墨烯譜圖，可知波數(shù)為1642cm1處為氟化石墨烯中六元環(huán)的C=C振動峰，波數(shù)為1212cm1和1084cm1處為氟化石墨烯中C—F鍵的振動吸收峰。在波數(shù)為3500~3000cm1附近未見明顯的羧基（—COOH）和酰胺基（N—H）的吸收振動峰，說明在熱亞胺過程中聚合成環(huán)反應比較完全。在波數(shù)為1772cm1和1712cm1處出現(xiàn)的吸收峰分別是主鏈中羰基（C=O）對稱和不對稱的伸縮振動峰，720cm1處為羰基的彎曲振動峰，1494cm1處為芳香苯環(huán)的振動峰，1370cm1處為C—N基的伸縮振動峰，1230cm1為主鏈中C—O—C基的伸縮振動峰，這些均為聚酰亞胺的特征峰，說明成功合成了聚酰亞胺薄膜。觀察聚酰亞胺/氟化石墨烯復合薄膜的紅外光譜圖發(fā)現(xiàn)，在波數(shù)為1084cm1處是C—F的吸收振動峰。此外還出現(xiàn)了表征聚酰亞胺的特有特征吸收峰，由此表明氟化石墨烯與聚酰亞胺成功復合獲得了聚酰亞胺/氟化石?

1和1712cm1處出現(xiàn)的吸收峰分別是主鏈中羰基（C=O）對稱和不對稱的伸縮振動峰，720cm1處為羰基的彎曲振動峰，1494cm1處為芳香苯環(huán)的振動峰，1370cm1處為C—N基的伸縮振動峰，1230cm1為主鏈中C—O—C基的伸縮振動峰，這些均為聚酰亞胺的特征峰，說明成功合成了聚酰亞胺薄膜。觀察聚酰亞胺/氟化石墨烯復合薄膜的紅外光譜圖發(fā)現(xiàn)，在波數(shù)為1084cm1處是C—F的吸收振動峰。此外還出現(xiàn)了表征聚酰亞胺的特有特征吸收峰，由此表明氟化石墨烯與聚酰亞胺成功復合獲得了聚酰亞胺/氟化石墨烯復合薄膜。圖3FG、PI和PI/FG的紅外光譜圖Fig.3TypicalFTIRpatternsofFG,PIandPI/FGsamples2.4PI/FG復合薄膜的介電性能研究圖4是聚酰亞胺和聚酰亞胺/氟化石墨烯復合薄膜的介電常數(shù)隨頻率的變化趨勢。觀察發(fā)現(xiàn)，純聚酰亞胺薄膜的介電常數(shù)為3.63。當添加適量的氟化石墨烯時，復合薄膜的介電常數(shù)顯著降低至2.52。分析原因認為，添加無機納米材料時，聚酰亞胺復合體系主要有氟化石墨烯、聚酰亞胺基體以及界面三相體系。當添加氟化石墨烯適量時，復合體系可能是氟化石墨烯起主要作用，這是由于氟化石墨烯中的共軛結構以及C—F電負性高的原因限制了電子云的流動，降低了分子的摩爾極化率。此外氟化石墨烯特殊的二維平圖4PI和PI/FG的介電常數(shù)譜圖Fig.4ThedielectricconstantofFG,PIandPI/FGsamples


本文編號：3323175