FORMATION PATTERN OF FRACTAL RELIEF FOR NANOSIZED MOLYBDENUM FILMS

Cover Page

Cite item

Full Text

Abstract

Some patterns of formation of the fractal relief of nanosized molybdenum films on the mica surface are considered using the atomic force microscopy. The tools and techniques for post-processing and analyzing 2 D images acquired through this specific research methodology have been thoroughly investigated. The significance of the contributions of errors and uncertainties to the final outcome of the acquired data is discussed. Additionally, a threshold detection method was applied to analyze the fractal dimension, allowing for the identification of areas of interest and exclusion of noise components, as well as regions not having scientific significance. The fractal dimension of the obtained agglomerates was determined at various scales, ranging from 0,5 to 3 µm. The next value Dc = 2,19 and Dc = 2,45 were obtained for the original images; Dc = 2,13 and Dc = 2,45, respectively, for the images processed using the threshold detection method. The obtained data provide prospects for further research and development of novel methods for synthesizing materials with specific properties.

About the authors

V. A. Anofriev

Tver State University

Tver, Russia

A. S. Antonov

Tver State University

Tver, Russia

D. V. Ivanov

Tver State University

Tver, Russia

E. M. Semenova

Tver State University

Tver, Russia

A. I. Ivanova

Tver State University

Tver, Russia

S. A. Tretiakov

Tver State University

Tver, Russia

M. S. Afanasiev

MIREA - Russian Technological University

Moscow, Russia)V.A. Kotelnikov Institute of Radio Engineering and Electronics of Russian Academy of Sciences (Fryazino, Russia

N. Yu. Sdobnyakov

Tver State University

Email: nsdobnyakov@mail.RUS
Tver, Russia

References

  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. - ISBN 978-5-7609-1441-5. - EDN YPGZBS.
  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.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download

Согласие на обработку персональных данных

 

Используя сайт https://journals.rcsi.science, я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных») даю согласие на обработку персональных данных на этом сайте (текст Согласия) и на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика» (текст Согласия).