Физико-химические аспекты изучения кластеров, наноструктур и наноматериалов
Основан в 2009 году


Получение наноразмерных пленок платины, обладающих фрактальными свойствами

Д.В. Иванов1, А.С. Антонов1,2, Е.М. Семенова1, А.И. Иванова1, С.А. Третьяков1, Н.Ю. Сдобняков1

1 ФГБОУ ВО «Тверской государственный университет»
2 ФГБОУ ВО «Тверская государственная сельскохозяйственная академия»

DOI: 10.26456/pcascnn/2020.12.073

Оригинальная статья

Аннотация: Проведено комплексное исследование морфологии рельефа наноразмерных пленок платины на поверхности слюды с помощью сканирующего зондового (в режиме атомного-силового) и туннельного микроскопов, а также оптического интерференционного профилометра. Описаны характерные особенности нанорельефа поверхности пленок платины различной толщины, включая фрактальные свойства. Получены значения фрактальной размерности для пленок разной толщины при двух альтернативных методах исследования на разных исходных масштабах образцов: на основе данных атомного-силового микроскопа – Dc = 2,28 ÷ 2,35 и сканирующего туннельного микроскопа – Dc = 2,12 ÷ 2,26. Для сравнения приведены экспериментальные данные других авторов. Предложены рекомендации по развитию технологии «выращивания» структур с заданной морфологией поверхности.

Ключевые слова: сканирующая зондовая микроскопия, режим атомно-силового микроскопа, сканирующая туннельная микроскопия, нанорельеф, параметры шероховатости, фрактальная размерность, пленки платины

  • Иванов Дмитрий Викторович – аспирант кафедры общей физики ФГБОУ ВО «Тверской государственный университет»
  • Антонов Александр Сергеевич – к.ф.-м.н., научный сотрудник ФГБОУ ВО «Тверской государственный университет», старший преподаватель ФГБОУ ВО «Тверская государственная сельскохозяйственная академия»
  • Семенова Елена Михайловна – к.ф.-м.н., доцент кафедры физики конденсированного состояния ФГБОУ ВО «Тверской государственный университет»
  • Иванова Александра Ивановна – к.ф.-м.н., доцент кафедры прикладной физики ФГБОУ ВО «Тверской государственный университет»
  • Третьяков Сергей Андреевич – к.ф.-м.н., старший преподаватель кафедры прикладной физики ФГБОУ ВО «Тверской государственный университет»
  • Сдобняков Николай Юрьевич – к.ф.-м.н., доцент кафедры общей физики ФГБОУ ВО «Тверской государственный университет»

Ссылка на статью:

Иванов, Д.В. Получение наноразмерных пленок платины, обладающих фрактальными свойствами / Д.В. Иванов, А.С. Антонов, Е.М. Семенова, А.И. Иванова, С.А. Третьяков, Н.Ю. Сдобняков // Физико-химические аспекты изучения кластеров, наноструктур и наноматериалов. — Тверь: Твер. гос. ун-т, 2020. — Вып. 12. — С. 73-88. DOI: 10.26456/pcascnn/2020.12.073.

Полный текст: download PDF file

Библиографический список:

1. Сдобняков, Н.Ю. Морфологические характеристики и фрактальный анализ металлических пленок на диэлектрических поверхностях: монография / Н.Ю. Сдобняков, А.С. Антонов, Д.В. Иванов. – Тверь: Тверской государственный университет, 2019. – 168 с.
2. Брылкин, Ю.В. Фрактальная геометрическая модель микроповерхности / Г.С. Иванов, Ю.В. Брылкин // Геометрия и графика. – 2016. – Т. 4. – № 1. – С. 4-11. DOI: 10.12737/18053.
3. Брылкин, Ю.В. Тестирование алгоритма моделирования рельефа шероховатой поверхности на основе теории фракталов / Ю.В. Брылкин, А.Л. Кусов, А.В. Флоров // Известия Кабардино-Балкарского государственного университета. – 2014. – Т. IV. – № 5. – С. 86-89.
4. Антонов, А.С. Исследование фрактальных свойств наноразмерных пленок золота, серебра и меди: атомно-силовая и туннельная микроскопия / А.С. Антонов, Н.Ю. Сдобняков, Д.В. Иванов и др. // Химическая физика и мезоскопия. – 2017. – Т. 19. – № 3. – С. 473-486.
5. Сдобняков, Н.Ю. Определение фрактальной размерности островковых плёнок золота на слюде / Н.Ю. Сдобняков, Т.Ю. Зыков, А.Н. Базулев, А.С. Антонов // Вестник ТвГУ, серия «Физика». – 2009. – № 41. – Вып. 6. – С. 112-119.
6. Semenova, E.M. A comparative analysis of magnetic properties and microstructure of high coercivity 5 Sm CoCuFe ( ) quasi-binary alloys in the framework of fractal geometry / E.M. Semenova, M.B. Lyakhova, Yu.V. Kuznetsova, D.Yu. Karpenkov, A.I. Ivanova, A.Yu. Karpenkov, D.V. Ivanov, A.S. Antonov, N.Yu. Sdobnyakov // Journal of Physics: Conference Series. – 2020. – V. 1658. – Art. № 012050. – 6 p. DOI: 10.1088/1742- 6596/1658/1/012050.
7. Антонов, А.С. Сравнительное исследование вольт-амперных характеристик туннельного контакта наноразмерных пленок золота и серебра / А.С. Антонов, Д.В. Иванов, И.И. Сорокина, Н.Ю. Сдобняков // Физико-химические аспекты изучения кластеров, наноструктур и наноматериалов. – 2016. – Вып. 8. – С. 13-18.
8. Иванов, Д.В. О «технологических» свойствах наноразмерных пленок никеля и меди / Д.В. Иванов, А.С. Антонов, Н.Ю. Сдобняков, А.Н. Шиманская, Е.В. Романовская, М.С. Афанасьев // Физико-химические аспекты изучения кластеров, наноструктур и наноматериалов. – 2018. – Вып. 10. – С. 291-303. DOI: 10.26456/pcascnn/2018.10.291.
9. Samsonov, V.M. Size dependence of the melting temperature of metallic films: two possible scenarios / V.M. Samsonov, N.Yu. Sdobnyakov, A.G. Bembel, D.N. Sokolov, N.V. Novozhilov // Journal of Nano- and Electronic Physics. – 2013. – V. 5. – No. 4. – P. 04005-1-04005-3.
10. Серов, И.Н. Применение метода магнетронного распыления для получения структурированных тонких пленок / И.Н. Серов, Г.Н. Бельская, В.И. Марголин и др. // Известия РАН. Серия физическая. – 2003. – Т. 67. – № 4. – С. 575-578.
11. Серов, И.Н. Исследование воздействия фрактально-матричных структуризаторов на процессы образования и роста наноразмерных структур / И.Н. Серов, В.А. Жабрев, В.И. Марголин // Физика и химия стекла. – 2004. – Т. 30. – № 1. – С. 45-71.
12. Серов, И.Н. Получение и исследование наноразмерных пленок меди с фрактальной структурой / И.Н. Серов, Г.Н. Лукьянов, В.И. Марголин и др. // Микросистемная техника. – 2004. – № 1. – С. 31-38.
13. Белко, А.В. Фрактальная структура кластеров золота, образованных при осаждении в вакууме на диэлектрические подложки / А.В. Белко, А.В. Никитин, Н.Д. Стрекаль, А.Е. Герман // Поверхность. Рентгеновские, синхротронные и нейтронные исследования. – 2009. – № 5. – С. 11-15.
14. Slătineanu, L. Nanoreliefs obtained by various machining methods / L. Slătineanu, O. Dodun, M. Coteaţă, I. Beşliu. In: Nanostructures and thin films for multifunctional applications. – Springer International Publishing Switzerland, 2016. – Ch. 14. – P. 447-472. DOI: 10.1007/978-3-319-30198-3_14.
15. Harp, G.R. Epitaxial growth of metals by sputter deposition / G.R. Harp, S.S.P. Parkin // Thin Solid Films. – 1996. – V. 288. – I. 1-2. – P. 315-324. DOI: 10.1016/S0040- 6090(96)08808-6.
16. Берлин, Е. Вакуумная технология и оборудование для нанесения и травления тонких пленок / Е. Берлин, С. Двинин, Л. Сейдман. – М: Техносфера, 2007. – 176 с.
17. Kolosov, A.Yu. Investigation into the structure and features of the coalescence of differently shaped metal nanoclusters / A.Yu. Kolosov, N.Yu. Sdobnyakov, V.S. Myasnichenko, D.N. Sokolov / Journal of Surface Investigation: X-ray, Synchrotron and Neutron Techniques. – 2016. – V. 10. – I. 6. – P. 1357-1364. DOI: 10.1134/S102745101605075X.
18. SPIP – Analytical Software for Microscopy. – Режим доступа: www.url: https://www.imagemet.com/products/spip. – 15.11.2020.
19. Image Analysis P9. Руководство пользователя. – M.: НТ-МДТ СИ, 2019. – 582 c.
20. Gwyddion – Free SPM (AFM, SNOM/NSOM, STM, MFM, …) data analysis software. – Режим доступа: www.url: http://gwyddion.net. – 15.10.2020.
21. Самсонов, В.М. О фрактальных свойствах агрегатов металлических нанокластеров на твердой поверхности / В.М. Самсонов, Ю.В. Кузнецова, Е.В. Дьякова // Журнал технической физики. – 2016. – Т. 86. – Вып. 2. – С. 71-77.
22. Трусов, Л.И. Островковые металлические пленки / Л.И. Трусов, В.А. Холмянский. – М.: Металлургия, 1973. – 320 с.
23. Бембель, А.Г. Смачивание в твердом состоянии и динамика нанорельефа твердой
поверхности / А.Г. Бембель, И.В. Талызин, В.М. Самсонов // Физико-химические аспекты изучения кластеров, наноструктур и наноматериалов. – 2018. – Вып. 10. – С. 83-92. DOI: 10.26456/pcascnn/2018.10.083.
24. Torkhov, N.A. Fractal geometry of the surface potential in electrochemically deposited platinum and palladium films / N.A. Torkhov, V.A. Novikov // Semiconductors. – 2009. – V. 43. – I. 8. – P. 1071-1077. DOI: 10.1134/S106378260908020X.
25. Gómez-Rodriguez, J.M. Fractal surfaces of gold and platinum electrodeposits: dimensionality determination by scanning tunneling microscopy / J.M. Gómez-Rodriguez, A.M. Baró, L. Vázquez, et al. // The Journal of Physical Chemistry. – 1992. – V. 96. – I. 1. – P. 347-350. DOI: 10.1021/j100180a064.
26. Иванов, Д.В. Моделирование процесса формирования фрактальных металлических пленок / Д.В. Иванов, С.А. Васильев, Н.Ю. Сдобняков, E.В. Романовская, В.А. Анофриев, В.А. Кошелев, А.С. Антонов // Физико-химические аспекты изучения кластеров, наноструктур и наноматериалов. – 2020. – Вып. 12. – С. 424-437. DOI: 10.26456/pcascnn/2020.12.424.
27. Myasnichenko, V.S. Molecular dynamic investigation of size-dependent surface energy of icosahedral copper nanoparticles at different temperature / V.S. Myasnichenko, M. Razavi, M. Outokesh, N.Yu. Sdobnyakov, M.D. Starostenkov // Letters on materials. – 2016. – V. 6. – I. 4. – P. 266-270. DOI: 10.22226/2410-3535-2016-4-266-270.
28. Sdobnyakov, N. Solution combustion synthesis and Monte Carlo simulation of the formation of CuNi integrated nanoparticles / N. Sdobnyakov, A. Khort, V. Myasnichenko, K. Podbolotov, E. Romanovskaia, A. Kolosov, D. Sokolov, V. Romanovski // Computational Materials Science. – 2020. – V. 184. – Art. № 109936. – 12 p. DOI: 10.1016/j.commatsci.2020.109936.
29. Grammatikopoulos, P. Computational modeling of nanoparticle coalescence / P. Grammatikopoulos, M. Sowwan, J. Kioseoglou // Advanced Theory and Simulations. – 2019. – V. 2. – I. 6. – P. 1900013-1-1900013-26. DOI: 10.1002/adts.201900013.