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

Паттерн формирования фрактального рельефа для наноразмерных плёнок молибдена

В.А. Анофриев1, А.С. Антонов1, Д.В. Иванов1, Е.М. Семенова1, А.И. Иванова1, С.А. Третьяков1, М.С. Афанасьев2,3, Н.Ю. Сдобняков1

1 ФГБОУ ВО «Тверской государственный университет»
2 ФГБОУ ВО «МИРЭА - Российский технологический университет»
3 Фрязинский филиал ФГБУН «Институт радиотехники и электроники им. В.А. Котельникова Российской академии наук»

DOI: 10.26456/pcascnn/2023.15.017

Оригинальная статья

Аннотация: Рассмотрены закономерности формирования фрактального рельефа наноразмерных пленок молибдена с использованием атомно-силовой микроскопии. Рассмотрены инструменты и методы редактирования и анализа плоских фотографий, полученных с использованием данной методики исследования. Обсуждается важность вносимого вклада ошибок и погрешностей в итоговый результат получаемых данных. Для анализа фрактальной размерности также был применен метод пороговой фильтрации (threshold analysis), который позволил выделять интересующие области и исключать шумовые компоненты, а также области, не представляющие научного интереса. Определена фрактальная размерность полученных агломератов на различных масштабах от 0,5 до 3 мкм. Значения Dc = 2,19 и Dc = 2,45 получены соответственно для исходных изображений и Dc = 2,13 и Dc = 2,45 – для изображений с применением метода пороговой фильтрации. Полученные данные открывают перспективы для дальнейших исследований и разработки новых методов синтеза материалов с определенными свойствами.

Ключевые слова: атомно-силовая микроскопия, магнетронное распыление, фрактальная размерность, пленки молибдена, программное обеспечение

  • Анофриев Виталий Александрович – аспирант 1-го года обучения кафедры общей физики, ФГБОУ ВО «Тверской государственный университет»
  • Антонов Александр Сергеевич – к.ф.-м.н., научный сотрудник кафедры общей физики , ФГБОУ ВО «Тверской государственный университет»
  • Иванов Дмитрий Викторович – научный сотрудник кафедры общей физики ФГБОУ ВО, ФГБОУ ВО «Тверской государственный университет»
  • 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., доцент кафедры прикладной физики, ФГБОУ ВО «Тверской государственный университет»
  • Афанасьев Михаил Сергеевич – д.т.н., доцент, ведущий научный сотрудник, ФГБОУ ВО «МИРЭА - Российский технологический университет», Фрязинский филиал ФГБУН «Институт радиотехники и электроники им. В.А. Котельникова Российской академии наук»
  • Сдобняков Николай Юрьевич – к.ф.-м.н., доцент кафедры общей физики, ФГБОУ ВО «Тверской государственный университет»

Ссылка на статью:

Анофриев, В.А. Паттерн формирования фрактального рельефа для наноразмерных плёнок молибдена / В.А. Анофриев, А.С. Антонов, Д.В. Иванов, Е.М. Семенова, А.И. Иванова, С.А. Третьяков, М.С. Афанасьев, Н.Ю. Сдобняков // Физико-химические аспекты изучения кластеров, наноструктур и наноматериалов. — 2023. — Вып. 15. — С. 17-31. DOI: 10.26456/pcascnn/2023.15.017.

Полный текст: загрузить PDF файл

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: ТвГУ, 2019. – 168 с.
2. Иванов, Г.С. 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. Jiang, Y. Analyzing growth kinematics and fractal dimensions of molybdenum disulfide films / Y. Jiang, M. to Baben, Y. Lin et al. // Nanotechnology. – 2021. – V. 32. – № 24. – Art. № 245602. – 13 p. DOI: 10.1088/1361-6528/abedf0.
4. Zavdoveev, A. Influence of deformation on fractal dimension of deformed metals structure / A. Zavdoveev, Y. Beygelzimer, V. Varyukhiv, B. Efros // arXiv:1204.6398 [Condensed Matter - Materials Science]. – 2012. – 5 p. DOI: 10.48550/arXiv.1204.6398.
5. Durmaz, S. 3D self-assemble formation of molybdenum disulfide (MoS2) - doped polyacrylamide (PAAm) composite hydrogelsdoped polyacrylamide (PAAm) composite hydrogels / S. Durmaz, E. Yildiz, B.O. Uysal, O. Pekcan // Turkish Journal of Physics. – 2022. – V. 46. – № 6. – P. 239-251. DOI: 10.55730/1300-0101.2730.
6. Guisbiers, G. Fractal dimension, growth mode and residual stress of metal thin films / G. Guisbiers, O. van Overschelde, M. Wautelet et al. // Journal of Physics D: Applied Physics. – 2007. – V. 40. – № 4. – P. 1077-1079. DOI: 10.1088/0022-3727/40/4/024.
7. Ануфриев, Л.П. Исследование влияния условий формирования на свойства тонких пленок молибдена, нанесенных магнетронным распылением / Л.П. Ануфриев, А.С. Турцевич, В.В. Глухманчук и др. // Электронная обработка материалов. – 2004. – Т. 40. – № 3. – С.70-74.
8. Barrera, E. Correlation of optical properties with the fractal microstructure of black molybdenum coatings / E. Barrera, F. Gonzalez, E. Rodrigez, J. Alvares-Ramirez // Applied surface Science. – 2010. – V. 256. – I. 6. – P. 1756-1763. DOI: 10.1016/j.apsusc.2009.09.108.
9. Image Analysis P9. Руководство пользователя. – M.: НТ-МДТ СИ, 2019. – 582 c.
10. Свидетельство № 2023614856 Российская Федерация. FractalSurface 2.0: программа для анализа поверхности на наноуровне / Н.Ю. Сдобняков, В.А. Анофриев, А.В. Низенко, А.С. Антонов, Д.В. Иванов, Н.Б. Кузьмин; заявитель и правообладатель Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Тверской государственный университет». – № 2023613525; заявл. 28.02.2023; зарегистрировано в реестре программ для ЭВМ 06.03.2023. – 1 с.
11. DigitalSurf. – Режим доступа: www.url: https://www.digitalsurf.com. – 15.08.2023.
12. Gwyddion – Free SPM (AFM, SNOM/NSOM, STM, MFM, …) data analysis software. – Режим доступа: www.url: http://gwyddion.net. – 15.09.2023.
13. Стругайло, В.В. Обзор методов фильтрации и сегментации цифровых изображений / В.В. Стругайло // Наука и образование. – 2012. – № 5. – С. 270-280. DOI: 10.7463/0512.0411847.
14. Денисов, А.В. К вопросу о повторяемости результатов измерений в зондовой сканирующей микроскопии / А.В. Денисов, М.Ю. Першина, Д.А. Горностаев // Нанотехника. – 2010. – № 2 (22). – С. 100-101.
15. Пушкин, М.А. Фрактальная структура и электронные свойства нанокластеров металлов сформированных при высоких скоростях осаждения: дис. … канд. физ.-мат. наук: 01.04.07 / Пушкин Михаил Александрович. – М.: МИФИ, 2003. – 161 с.
16. Арутюнов, П.А. Система параметров для анализа шероховатости и микрорельефа материалов в сканирующей зондовой микроскопии / П.А. Арутюнов, А.Л. Толстихина, В.Н. Демидов // Заводская лаборатория. Диагностика материалов. – 1998. – T. 65. – № 9. – С. 27-37.
17. Nikolaidis, N.S. The box-merging implementation of the box-counting algorithm / N.S. Nikolaidis, I.N. Nikolaidis // Journal of the Mechanical Behavior of Materials. – 2016. – V.25. – I. 1986. – P. 61-67. DOI: 10.1515/jmbm-2016-0006.
18. Davies, O. Application of femtosecond lasers in confocal and scanning tunneling microscopy: Doctor of Philosophy thesis / Davies Qwain. – Birmingham: The University of Birmingham, 2010. – 236 p.

⇐ Предыдущая статья | Содержание | Следующая статья ⇒