【摘 要】
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随着微电子工业的飞速发展,相应的电子器件和集成电路正朝着小型化、高密度化方向发展,出现了多芯片模块(MCM)和微电机系统(MEMS)等新技术。元件密度和功能的不断提升,对低介
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随着微电子工业的飞速发展,相应的电子器件和集成电路正朝着小型化、高密度化方向发展,出现了多芯片模块(MCM)和微电机系统(MEMS)等新技术。元件密度和功能的不断提升,对低介电技术提出了更多更高的要求。由于超大规模集成电路具有纳米特征尺寸,因此相对应的互连线间信号延迟、串扰以及能耗等问题日益凸显,向材料中引入纳米孔洞可以有效的提高其介电性。本课题对中空PS纳米粒子与PE基质复合材料制备及介电性能进行了系统的研究。本课题首先研究了不同形态无机纳米粒子制备方法,为中空纳米粒子的制备和介电机理的研究做准备。通过引入硅烷偶联剂3-(异丁烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷(MPS)来协助St?der方法制备球形SiO2,这种方法可以很好地控制所得SiO2纳米粒子的尺寸,并能使其原位功能化,用于进一步地接枝聚合;另外,通过水热法制备椭球形α-Fe2O3和层状MnO2。通过高倍扫描电镜(SEM)对无机纳米粒子进行形貌表征,结果显示,成功制备了不同形态的无机纳米粒子。本课题重点研究将聚苯乙烯(PS)中空纳米粒子引入到聚乙烯(PE)树脂基体中构建带有封闭且孤立纳米孔结构聚合物复合薄膜。采用模板法通过核壳PS@SiO2纳米粒子制备中空PS纳米粒子,将中空PS与PE熔融共混得到带有封闭且孤立纳米孔结构的复合薄膜材料(PE/HoPS)。为了突出孔结构对介电性能的影响,将PE/SiO2和PE/PS@SiO2中的SiO2刻蚀,得到带有开放或不可控孔结构的复合薄膜与之比较。通过高倍扫描电镜(SEM)、热重分析(TA)、阻抗仪、接触角测试仪、动态力学分析仪(DMA)对复合薄膜进行表征,分析了三种薄膜不同孔结构对介电常数,介电损耗,疏水性,机械强度等性能的影响;在孔隙率一定的情况下,频率变化对介电常数和介电损耗的影响,并运用界面效应进行解释。当造孔剂含量为15.3wt%,孔隙率6.9%,介电常数为2.08。这个值比串联模型计算出的介电常数还要低。我们的工作揭示了引入HoPS不仅降低材料的孔隙率,而且改变了PE基质的性能,最终致使介电常数的降低。
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