在本文中,我们表现LuMnO的定性和定量分析3薄膜表面,沉积了旋转涂布Pt (111) / TiO2/ SiO2/ Si基质,评估他们的空间模式作为电影的烧结温度的函数。原子力显微镜是用来获取地形地图,通过图像处理技术进行了广泛的分析和数学工具。3 d(三维)地形图像显示,电影烧结在650°C和750°C的形成光滑的表面,而电影烧结在850°C显示一个粗糙表面的均方根粗糙度∼2.5海里。在另一个方向,所有电影的表面高度分布的不对称和形状相似,尽管这部电影烧结使用的最高温度显示低密度粗糙峰和一个尖锐的峰形状。先进的分形参数显示,这部电影烧结在850°C是由低空间频率,显示更少的空间复杂度,较高的显微组织均匀性,统一的高度分布。这些结果表明,实体和分形参数的组合可以特别有用LuMnO独特的地形空间模式的识别3薄膜,帮助他们实现在技术应用中,如光伏太阳能电池和磁性存储日期和自旋电子元件的信息。
由铁氧化物RMnO的系统3类型(
一些H-RMnO3稀土(R)型亚锰酸盐具有钙钛矿结构是由铁氧化物体系的一部分,他们代表了一个重要的研究领域为固态和材料化学家和物理学家申请最后几十年,“H”描述一个六角结构空间群P63cm [
H-LuMnO3类型由铁氧化物都进行了广泛的调查,因为他们表现出磁电(
一些实验和理论研究的结构和磁性LuMnO3在铁电相已报告在文献[
近年来,形态学研究探索因为AFM技术强烈明智的和准确的。一定要提到多铁性材料的发展贡献新的科学方法(
使用一个简单的化学方法,合成LuMnO3电影的先驱的解决方案是自旋涂在Pt (111) / TiO2/ SiO2/ Si基质。我们的目标是评估纳米级的影片使用实体的组合模式和先进的分形参数,在当下,尚未报道。我们使用一些数学和分析方法获取结果。具体地说,我们已经探索MountainsMap商业软件提供的工具,使一个广泛的图像处理工作。此外,我们使用不同的算法对分形参数并不提供的商业软件。
产生一个LuMnO3前体溶液,镏水合硝酸(III) 99.99%的纯(由奥尔德里奇),以前溶解,在50°C,冰醋酸(CH2有限公司2H)和硝酸(HNO3),2:1摩尔比混合,在24小时。后来,醋酸锰(II)四水合物(CH3首席运营官)2米歇尔。内格罗蓬特•
电影的形态进行了分析通过使用原子力显微镜(Veeco多模毫微秒示波器IVa)致力于开发模式,扫描速率为1.0赫兹,2.5×2.5扫描区域
此外,我们已经确定先进的分形参数来研究表面显微组织。分形维数(FD)使用计数框计算方法所描述的曼德布洛特和惠勒(
平均功率谱密度(PSD)的分形区域的光谱计算使用线性化图形获得根据数学理论解释雅各布斯et al。
分形succolarity (FS)计算模型所描述的梅洛和Conci
表面熵(
获得的价值是集中和标准化根据方程(
计算实验精度,我们使用方差分析(方差分析)和图基测试
LuMnO的纳米形态3薄膜烧结在650、750和850°C图所示
3 d AFM地形图和LuMnO的相对高度的柱状图3薄膜的(a, b) LuMnO650 (c, d) LuMnO650, LuMnO650 (e, f)。
形态学评估类似发现在其他工作之前发表,研究了烧结温度的影响,并证实,只有在850°C的完整的LuMnO纯多晶相的形成3(
高度LuMnO的表面参数3根据ISO 25178 - 2:2012薄膜。
| 参数 | 单位 | LuMnO650 | LuMnO750 | LuMnO850 |
|---|---|---|---|---|
|
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| 平方 | (nm) | 0.30±0.03 | 0.61±0.35 | 2.48±0.53 |
| 构造论 |
(-) | 0.33±0.15 | 0.39±0.43 | 0.22±0.08 |
| Sku |
(-) | 3.60±0.31 | 4.24±1.37 | 3.17±0.45 |
| Sp | (nm) | 1.38±0.21 | 2.78±1.86 | 8.23±0.82 |
| Sv | (nm) | 1.18±0.16 | 2.62±0.95 | 9.09±1.94 |
| 深圳 | (nm) | 2.56±0.18 | 5.40±2.80 | 17.27±2.32 |
| Sa | (nm) | 0.24±0.02 | 0.45±0.22 | 1.81±0.43 |
的相对频率地形高度图所示
地形的关系模式和电影的显微组织是评估使用实体参数(
LuMnO实体参数3薄膜,符合ISO 25178 - 2:2012。
| 参数 | 单位 | LuMnO650 | LuMnO750 | LuMnO850 |
|---|---|---|---|---|
|
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| Smc | (nm) | 0.39±0.04 | 0.70±0.32 | 3.04±0.80 |
| 社交经验 | (nm) | 0.54±0.05 | 1.10±0.59 | 4.23±0.57 |
| Sk | (nm) | 0.72±0.07 | 1.23±0.40 | 6.00±1.69 |
| Spk | (nm) | 0.39±0.05 | 0.98±0.86 | 2.58±0.20 |
| Svk | (nm) | 0.27±0.04 | 0.60±0.40 | 2.00±0.30 |
| Smr1 |
(%) | 12.43±0.85 | 11.87±2.13 | 12.88±0.68 |
| Smr2 |
(%) | 90.57±0.88 | 88.70±3.53 | 90.55±2.62 |
| 钢瓶 | ( |
1。9 |
5.1 |
1。2 |
| 非常忙 | ( |
2。6 |
4.7 |
2。0 |
| Vvc | ( |
3.8 |
6.8 |
2。9 |
| Vvv | ( |
3.1 |
6.8 |
2。3 |
|
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|
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| 社会民主党 | (1 / |
122.04±12.04 | 53.56±29.05 | 10.73±2.78 |
| 程控 | (1 / |
2.82±0.08 | 3.73±0.76 | 7.56±0.16 |
|
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||||
|
|
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| Sdq | (-) | 0.01±0.00 | 0.02±0.00 | 0.05±0.01 |
| 特别提款权 | (%) | 0.01±0.00 | 0.02±0.00 | 0.14±2.78 |
特征参数表明LuMnO850显示低密度的粗糙峰和一个更尖锐的峰的形状,因为它提出了降低峰值密度(Spd) (∼10
作为一种重要的定性观察MountainsMap工具,广泛用于评价薄膜的表面显微组织或其他系统
定性效果图的轮廓线和沟系统的表面显微组织(a, b) LuMnO650 (c, d) LuMnO750, LuMnO850 (e, f)。
LuMnO的表面显微组织参数3根据ISO 25178 - 2:2012薄膜。
| 参数 | 单位 | LuMnO650 | LuMnO750 | LuMnO850 |
|---|---|---|---|---|
|
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| 最大深度 | (nm) | 0.83±0.07 | 1.34±0.34 | 6.05±0.11 |
| 平均深度 | (nm) | 0.35±0.02 | 0.55±0.15 | 2.15±0.19 |
|
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| “透明国际” |
(%) | 56.48±9.39 | 56.50±12.54 | 56.92±5.68 |
| 萨尔 |
( |
0.19±0.02 | 0.23±0.04 | 0.21±0.03 |
| Str |
(-) | 0.56±0.09 | 0.56±0.12 | 0.57±0.06 |
| 第一个方向 |
(°) | 128.39±23.41 | 135.00±0.01 | 107.26±18.79 |
| 第二个方向 |
(°) | 134.99±13.09 | 105.88±27.50 | 83.89±41.92 |
| 第三个方向 |
(°) | 96.62±41.71 | 76.77±44.95 | 121.50±22.70 |
的具体结构参数见表
极坐标表示法的纹理方向的表面显微组织(a) LuMnO650, LuMnO750 (b)和(c) LuMnO850。
更好地理解烧结温度的影响在电影的地形空间格局的形成,我们计算先进的分形参数。图
表面缺顶和PSD (a - b) LuMnO650 LuMnO750 (c - d)和(d e) LuMnO850,分别。
这种模式的影响占主导地位的空间频率的信号质量,因为LuMnO850表现出更高的赫斯特系数(
烧结温度的影响的主要贡献在表面显微组织的电影是相对于其表面的异质性。水晶高烧结温度的重组促进最均匀的显微组织,LuMnO850显示缺顶系数的最小值(
分形和参数的LuMnO先进的分形3薄膜。
| 参数 | 单位 | LuMnO650 | LuMnO750 | LuMnO850 |
|---|---|---|---|---|
| FD | (-) | 2.391±0.011 | 2.331±0.062 | 2.264±0.020 |
|
|
(-) | 0.113±0.016 | 0.273±0.027 | 0.863±0.013 |
| ǀ |
(-) | 5.33 |
2.06 |
6.97 |
| FS |
(-) | 0.522±0.002 | 0.512±0.013 | 0.510±0.027 |
|
|
(-) | 0.973±0.004 | 0.952±0.046 | 0.977±0.014 |
LuMnO的空间格局3薄膜,研究了原子力显微镜获得的地形图。烧结温度较低的电影的形态是平滑,而温度较高提升粗糙表面,被高度的地形参数确认。高级实体参数显示电影的粗糙度分布在较低温度下烧结是独特的不同于电影烧结在850°C,更尖锐的峰形状和粗糙度的分布密度较低,这影响了材料的厚度和体积出现在表面的核心。定性效果图确认的材料的显微组织观察到的形态差异,虽然具体的结构参数计算通过傅里叶变换的高度函数表明,显微组织电影被分配到是相似的。然而,空间模式被证明是不同的,因为先进的分形参数显示,这部电影烧结在850°C的礼物更少空间复杂性和占主导地位,它是由低空间频率。这个较高的烧结温度烧结颗粒,其显微组织更加均匀。此外,由于统一的沉积过程中,表面孔隙度和地形均匀性的电影没有当烧结温度波动增加了。因此,我们的结果表明,实体的组合和分形参数可以有效地帮助控制薄膜的制造过程只有基于稀土钙钛矿氧化物。
在这项研究中提出的数据可从相应的作者。
作者宣称没有利益冲突。
作者感谢联邦大学的亚马孙(UFAM)分析中心的基础设施。Av。一般罗德里戈·奥克塔维奥Jordao拉莫斯,1200 - coroado我,玛瑙斯,亚马孙,69067 - 005年,巴西。