Strukturbildung in dünnen Filmen aus Mischungen statistischer Copolymere

Dünne Polymerfilme besitzen einen weiten Anwendungsbereich in vielen High-Tech Applikationen. All diese Anwendungen erfordern ein bestimmtes Anwendungsprofil des dünnen Films. Diese Anforderungen umschließen sowohl die physikalischen Eigenschaften des Films als auch seine Struktur. Um sie zu realisieren, werden oftmals Mischungsfilme aus verschiedenen Polymeren verwendet. Diese neigen jedoch in vielen Fällen zur bereits während der Präparation zu Phasenseparation.Vor diesem Hintergrund wurde untersucht welchen Einfluss die Verträglichkeit der gemischten Polymere auf die Strukturbildung des dünnen Films ausüben. Als Modellsystem hierfür dienten Mischungen statistischer Poly-styrol-stat-para brom-styrol Copolymere.Die Oberflächenstrukturen, die sich währen der Präparation der Mischungsfilme einstellten, wurden mit Rasterkraftmikroskopie untersucht. wobei die Topologie einer statistischen Analyse unterzogen wurde. Zum einen wurde hierzu die spektrale Leistungsdichte der Oberflächenkontour zum anderen die zugehörigen Minkowski-Funktionale berechnet.Neben Oberflächenstrukturen bilden sich während der Präparation auch Entmischungsstrukturen im inneren des Filmes. Zur Charakterisierung dieser Strukturen wurden die Filme durch Streuung unter streifendem Einfall untersucht. Durch eine modellfreie Interpretation der Streuexperimente gelang der Nachweis der inneren StrukturenFür nur schwach unverträglich Filme konnte auf Basis der Streuexperimente eine Replikation der Oberflächenstruktur des Substrates auf die Filmoberflächen nachgewiesen werden. Diese Replikation wurde für verschieden raue Substrate und bezueglich der Kinetik ihrer Abnahme beim Quellen der Filme untersucht.

Thin polymer films find widespread use in many high-tech applications. All these applications differ in their requirement profile, which entails the physical properties as well as lateral structures. In order to satisfy these requirements different polymers are often blended. In most cases this leads to a phase separation even during preparation.In order to investigate this phase separation, model systems consisting of binary blends from poly-styrene-stat-para-bromostyrene copolymers were investigated.The surface structures which evolved during the preparation process were characterised with scanning probe microscopy. In order to compare the topographies the SPM images were subjected to a statistical analysis in terms of the power spectral density and Minkowski functionals. Furthermore demixing structures are formed within the interior of the film as well. To investigate these structures grazing incidence small angle scattering experiments were conducted and analysed in a model free way.In the case of weakly incompatible binary polymer blend films interfacial correlation between the surface of the substrate and the free film surface were found. This roughness replication was investigated as a function of the blend composition and the substrate roughness. Furthermore the decay of the roughness correlation upon swelling under toluene atmosphere was investigated through kinetic measurements.