Исследование морфологии рельефа и фрактальных свойств образца «серебро на слюде»

Наночастицы серебра имеют уникальные электрические, термические и оптические свойства. Они используются в изготовлении электропроводящих красок, порошков и наполнителей. Кроме того, они обладают высокой электрической проводимостью, стабильностью и низкой температурой спекания.

Нами было получено изображение образца «серебро на слюде» и 3D изображение нанопокрытия, напылённого с помощью вакуумной установки ВУП-4 (см. рис. 48). Размер изображения порядка 0,2 мкм, изменения по Z составили 5,63 нм. Сканирование производилось на туннельном микроскопе в режиме постоянной высоты. Анализ рельефа нанопокрытия серебра позволяет сопоставлять данные о режиме вакуумного напыления (плотности пучка, времени напыления и др.) и получаемом рельефе поверхности. Таким образом, возможно разработать технологию по «выращиванию» поверхности с заданной наноструктурой. Кроме того, были построены профили поверхности (рис. 49). В данном случае под hпонимается относительная высота/глубина участков рельефа. Нулевой уровень выбран с учетом симметрии профиля. В расчёт были приняты профили вдоль главной (черная линия на рисунке) и побочной (красная линия на рисунке) диагоналей. Для оценки поверхности нами построена гистограмма появления пиков, из которой следует, что наибольшая часть пиков приходится на -0,4÷+0,4 нм. Можно сделать вывод о том, что в целом поверхность достаточно однородна - типа «плато», как и для образца «золото на слюде» (см. рис. 50).

Методика оценки фрактальной размерности образца «серебро на слюде» аналогична описанной в пункте 3.1 настоящей главы. Остановимся в данном случае на особенностях полученных результатов для образца «серебро на слюде».

Рис.

туннельного микроскопа.

Рис. 49. Профили поверхности образца «серебро на слюде» по направлению диагоналей (верхний рисунок) и перпендикуляров, проведённых через центр изображения (нижний рисунок).

Рис. 50. Гистограмма появления пиков на поверхности серебра.

На рис. 51 приведены графики зависимости (в дважды логарифмической шкале) числа частиц от размера кластера для отдельных участков и всей поверхности образца, полученные с помощью метода вложенных квадратов [205,206,209].

Рис. 51. Зависимость числа частиц от приведенного размера кластера для всей поверхности образца «серебро на слюде». Фрактальные размерности исследуемого образца: профиль - D_l =1,90 + 0,09, поверхность - D_f =2,11+0,04.

Для профиля и поверхности образца «серебро на слюде» наиболее вероятное значение фрактальной размерности лежит соответственно в диапазоне 1,00≤d_l ≤1,25 и 2,00≤Z>_y. ≤2,50 (см. рис. 52), т.е. для поверхности образца диапазон значений фрактальной размерности несколько шире, чем соответствующий диапазон для образца «золото на слюде».

Рис. 52. Распределение вероятности Pобнаружения в образце «серебро на слюде» кластеров с определенной фрактальной размерностью профиля и поверхности.

При этом, по нашим оценкам, как и для образца «золото на слюде», для образца «серебро на слюде» были обнаружены кластеры с максимальными размерностями профиля и поверхности - соответственно D_l ≈ 1,9 И D_f ≈ 2,75. Отметим также, что в [76] с использованием просвечивающей электронной микроскопии исследовались агломераты наночастиц серебра, полученные методами конденсации и выпаривания при дальнейшей коагуляции наночастиц. По итогам исследований были соответственно получены следующие значения фрактальной размерности профиля: ¾ =1,84+0,03 (для агломератов серебра размером 80 нм). При этом авторы работы [76] сравнивают результаты,

полученные при анализе изображений методом разделения на квадраты, с результатами работы [218], в которой приведены значения фрактальной размерности профиля агломератов серебра различного размера, образованных в результате спекания, в диапазоне l,58