Removing material using atomic force microscopy with single- and multiple-tip sources

Small

Volumn 7, Issue 24, 2011, Pages 3409-3427

  Tseng, Ampere A ^a  

^a Arizona State University   (United States)

Author keywords

atomic force microscopy; electrochemistry; molecular dynamic modeling; nanofabrication; nanomachining; nanoscratching; surface modification

Indexed keywords

AFM; CURRENT STATUS; ENERGY SOURCE; FUTURE APPLICATIONS; HARD MATERIAL; HARDWARE AND SOFTWARE; MATERIAL REMOVING; MECHANICAL PROCESS; MECHANICAL SCRATCHING; NANOMACHINING; NANOSCRATCHING; RECENT PROGRESS;

ATOMIC FORCE MICROSCOPY; ELECTROCHEMISTRY; MOLECULAR DYNAMICS; NANOTECHNOLOGY; SURFACE TREATMENT;

MATERIALS;

NANOMATERIAL;

ATOMIC FORCE MICROSCOPY; CHEMISTRY; COMPUTER; COMPUTER PROGRAM; INSTRUMENTATION; MECHANICS; METHODOLOGY; REVIEW;

COMPUTERS; MECHANICAL PHENOMENA; MICROSCOPY, ATOMIC FORCE; NANOSTRUCTURES; SOFTWARE;

EID: 83455172388     PISSN: 16136810     EISSN: 16136829     Source Type: Journal    
DOI: 10.1002/smll.201100486     Document Type: Review

References (112)

1. G. Binnig, C. F. Quate, C. Gerber,. Phys. Rev. Lett. 1986, 56, 930.
2. A. A. Tseng, S. Jou, A. Notargiacomo, T. P. Chen, Nanosci. Nanotechnol. 2008, 8, 2167.
3. A. A. Tseng, J. Vac. Sci. Technol. B 2011, 29, 040801.
4. Y. Kim, C. M. Lieber, Science 1992, 257, 375.
5. A. A. Tseng, Appl. Surf. Sci. 2010, 256, 4246.
6. A. A. Tseng, S. Jou, J. C. Huang, J. Shirakashi, T. P. Chen, J. Vac. Sci. Technol. B 2011, 28, 202.
7. Y. Yan, Z. Hu, X. Zhao, T. Sun, S. Dong, X. Li, Small 2010, 6, 724.
8. A. W. Knoll, D. Pires, O. Coulembier, P. Dubois, J. L. Hedrick, J. Frommer, U. Duerig, Adv. Mater. 2010, 22, 3361.
9. A. A. Tseng, Opt. Laser Tech. 2007, 39, 514.
10. C. Santschi, J. Polesel-Maris, J. Brugger, H. Heinzelmann, in Nanofabrication: Fundamentals and Applications (Ed:, A. A. Tseng,), World Scientific, Singapore 2008, Ch. 3.
11. U. Kunze, Superlatt. Microstruct. 2002, 31, 3.
12. C. K. Hyon, S. C. Choi, S. W. Hwang, D. Ahn, Y. Kim, E. K. Kim, Jpn. J. Appl. Phys. 1999, 38, 7257.
13. K. Ashida, N. Morita, Y. Yoshida, JSME Int. J. Ser. C 2001, 44, 244.
14. N. Kawasegi, N. Takano, D. Oka, N. Morita, S. Yamada, K. Kanda, S. Takano, T. Obata, K. Ashida, ASME J. Manuf. Sci. Eng. 2006, 128, 723.
15. R. Szoszkiewicz, T. Okada, S. C. Jones, T. D. Li, W. P. King, S. R. Marder, E. Riedo, Nano Lett. 2007, 7, 1064.
16. D. Pires, J. L. Hedrick, A. De Silva, J. Frommer, B. Gotsmann, H. Wolf, M. Despont, U. Duerig, A. W. Knoll, Science 2010, 328, 732.
17. B. W. Chui, T. D. Stowe, Y. S. Ju, K. E. Goodson, T. W. Kenny, H. J. Mamin, B. D. Terris, R. P. Ried, D. Rugar, IEEE J. Microelectromech. Syst. 1998, 7, 69.
18. B. Garipcan, J. Winters, J. S. Atchison, M. D. Cathell, J. D. Schiffman, O. D. Leaffer, S. S. Nonnenmann, C. L. Schauer, E. Piskin, B. Nabet, J. E. Spanier, Langmuir 2008, 24, 8944.
19. T. Trenkler, T. Hantschel, R. Stephenson, P. De Wolf, W. Vandervorst, L. Hellemans, A. Malave, D. Buchel, E. Oesterschulze, W. Kulisch, P. Niedermann, T. Sulzbach, O. Ohlsson, J. Vac. Sci. Technol. B 2000, 18, 418.
20. X. F. Wang, C. Liu, Nano Lett. 2005, 5, 1867.
21. K. Takami, M. Akai-Kasaya, A. Saito, M. Aono, Y. Kuwahara, Jpn. J. Appl. Phys. Part 2 2005, 44, L120.
22. S. C. Minne, J. D. Adams, G. Yaralioglu, S. R. Manalis, A. Atalar, C. F. Quate, Appl. Phys. Lett. 1998, 73, 1742.
23. P. Vettiger, G. Cross, M. Despont, U. Drechsler, U. Durig, B. Gotsmann, W. Haberle, M. A. Lantz, H. E. Rothuizen, R. Stutz, G. K. Binnig, IEEE Trans. Nanotechnol. 2002, 1, 39.
24. S. O. R. Moheimani, Rev. Sci. Instrum. 2008, 79, 071101.
25. K. Bourne, S. G. Kapoor, R. E. DeVor, ASME J. Manuf. Sci. Eng. 2010, 132, 030906.
26. Y. Yan, T. Sun, Y. Liang, S. Dong, Int. J. Mach. Tools Manuf. 2007, 47, 1651.
27. B. W. Ahn, S. H. Lee, J. Micromech. Microeng. 2009, 19, 045028.
28. M. Ternes, C. P. Lutz, C. F. Hirjibehedin, F. J. Giessibl, A. J. Heinrich, Science 2008, 319, 1066.
29. L. Zhang, H. Tanaka, Wear 1997, 211, 44.
30. M. Chandross, C. D. Lorenz, M. J. Stevens, G. S. Grest, ASME J. Manuf. Sci Eng. 2010, 132, 030916.
31. S. Kassavetis, K. Mitsakakis, S. Logothetidis, Mater. Sci. Eng. C. 2007, 27, 1456.
32. O. Custance, R. Perez, S. Morita, Nat. Nanotechnol. 2009, 4, 803.
33. M. Griebel, S. Knapek, G. Zumbusch, Numerical Simulation in Molecular Dynamics: Numerics, Algorithms, Parallelization, Applications, Springer-Verlag, Berlin 2010.
34. J. N. Israelachvilli, Intermolecular and Surface Forces, 3rd ed., Academic, London, 2010.
35. Q. X. Pei, C. Lu, F. Z. Fang, W. Wu, Comput. Mater. Sci. 2006, 37, 434.
36. G. Galliero, C. Nieto-Draghi, C. Boned, J. B. BAvalos, A. D. Mackie, A. Baylaucq, F. Montel, Ind. Eng. Chem. Res. 2007, 46, 5238.
37. I. Horcas, R. Fernández, J. M. Gõmez-Rodríguez, J. Colchero, J. Gõmez-Herrero, A. M. Baro, Rev. Sci. Instrum. 2007, 78, 013705.
38. J. Belak, I. F. A. Stowers, in Proc. ASPE Annual Conf., American Society for Precision Engineering, Raleigh, NC 1990, pp. 76-79.
39. N. Ikawa, S. Shimada, H. Tanka, G. Ohmori, Ann. CIRP 1991, 40, 551.
40. T. H. Fang, C. I. Weng, Nanotechnology 2000, 11, 148.
41. Y. S. Kim, K. H. Na, S. Q. Choi, S. H. Yang, J. Mater. Process. Technol. 2004, 1847, 155-156.
42. Y. D. Yan, T. Sun, S. Dong, X. C. Luo, Y. C. Liang, Appl. Surf. Sci. 2006, 252, 7523.
43. Y. D. Yan, T. Sun, S. Dong, Y. C. Liang, Comput. Mater. Sci. 2007, 40, 1.
44. J. J. Zhang, T. Sun, Y. D. Yan, Y. C. Liang, S. Dong, Appl. Surf. Sci. 2008, 254, 4774.
45. J. J. Zhang, T. Sun, Y. D. Yan, Y. C. Liang, S. Dong, Appl. Phys. A: Mater. Sci. Process. 2009, 94, 593.
46. P. Zhu, Y. Hu, T. Ma, H. Wang, Appl. Surf. Sci. 2010, 256, 7160.
47. S. Jun, Y. Lee, S. Y. Kim, S. Im, Nanotechnology 2004, 15, 1169.
48. D. Mulliah, S. D. Kenny, R. Smith, C. F. Sanz-Navarro, Nanotechnology 2004, 15, 243.
49. T. H. Fang, W. J. Chang, C. I. Weng, Mater. Sci. Eng. A 2006, 430, 332.
50. Q. Tang, F. Chen, J. Phys. D: Appl. Phys. 2006, 39, 3674.
51. Q. H. Tang, Mater. Sci. Semicond. Proc. 2007, 10, 270.
52. T.-H. Fang, S.-J. Lin, Z.-H. Hong, S.-T. Shen, C.-T. Huang, Nanosci. Nanotechnol. Lett. 2010, 2, 220.
53. I.-H. Sung, D.-E. Kim, Ultramicroscopy 2007, 107, 1.
54. E. Gnecco, R. Bennewitz, E. Meyer, Phys. Rev. Lett. 2002, 88, 2155011.
55. Z. Kato, M. Sakairi, H. Takahashi, Surf. Coat. Technol. 2003, 195, 169-170.
56. T. A. Jung, A. Moser, H. J. Hug, D. Brodbeck, R. Hofer, H. R. Hidber, U. D. Schwarz, Ultramicroscopy 1992, 1446, 42-44.
57. X. Jin, W. N. Unertl, Appl. Phys. Lett. 1992, 61, 657.
58. S. I. Yamamoto, H. Yamada, H. Tokumoto, Jpn. J. Appl. Phys. 1995, 34, 3396.
59. S. F. Y. Li, H. T. Ng, P. C. Zhang, P. K. H. Ho, L. Zhou, G. W. Bao, S. L. H. Chan, Nanotechnology 1997, 8, 76.
60. U. Kunze, B. Klehn, Adv. Mater. 1999, 11, 473.
61. M. Heyde, K. Rademann, B. Cappella, M. Geuss, H. Sturm, T. Spangenberg, H. Niehus, Rev. Sci. Instrum. 2001, 72, 136.
62. C. H. Choi, D. J. Lee, J. Sung, M. W. Lee, S. Lee, E. Lee, S. Park, O. B. Lee, Appl. Surf. Sci. 2010, 256, 7668.
63. G. Li, L. W. Burggraf, Nanotechnology 2007, 18, 245302.
64. H. Sugihara, A. Takahara, T. Kajiyama, J. Vac. Sci. Technol. B 2001, 19, 593.
65. Y. Zhang, E. Balaur, P. Schmuki, Electrochim. Acta 2006, 51, 3674.
66. M. Firtel, G. Henderson, I. Sokolov, Ultramicroscopy 2004, 101, 105.
67. B. W. Muir, A. Fairbrother, T. R. Gengenbach, F. Rovere, M. A. Abdo, K. M. McLean, P. G. Hartley, Adv. Mater. 2006, 18, 3079.
68. M. Müler, T. Fiedler, R. Gröger, T. Koch, S. Walheim, C. Obermair, T. Schimmel, Surf. Interface Anal. 2004, 36, 189.
69. S. Kopta, M. Salmeron, J. Chem. Phys. 2000, 113, 8249.
70. J. G. Park, C. L. Zhang, R. Liang, B. Wang, Nanotechnology 2007, 18, 405306.
71. R. Rank, H. Brueckl, J. Kretz, I. Moench, G. Reiss, Vacuum 1997, 48, 467.
72. T. Sumomogi, T. Endo, K. Kuwahara, R. Kaneko, T. Miyamoto, J. Vac. Sci. Technol. B 1994, 12, 1876.
73. M. Watanabe, H. Minoda, K. Takayanagi, Jpn. J. Appl. Phys. 2004, 43, 6347.
74. X. Li, P. Nardi, C. W. Baek, J. M. Kim, Y. K. Kim, J. Micromech. Microeng. 2005, 15, 551.
75. J. Song, Z. Liu, C. Li, H. Chen, H. He, Appl. Phys. A 1998, 66, S715.
76. H. D. F. Filho, M. H. P. Mauricio, C. R. Ponciano, R. Prioli, Mater. Sci. Eng. B 2004, 112, 194.
77. T. H. Fang, C. I. Weng, J. G. Chang, Nanotechnology 2000, 11, 181.
78. A. Notargiacomo, V. Foglietti, E. Cianci, G. Capellini, M. Adami, P. Faraci, F. Evangelisti, C. Nicolini, Nanotechnology 1999, 10, 458.
79. N. Kawasegi, N. Morita, S. Yamada, N. Takano, T. Oyama, K. Ashida, H. Ofune, Int. J. Mach. Machin. Mater. 2007, 2, 3.
80. A. A. Tseng, J. Shirakashi, S. Nishimura, K. Miyashita, A. Notargiacomo, J. Appl. Phys. 2009, 106, 044314.
81. L. Santinacci, T. Djenizian, H. Hildebrand, S. Ecoffey, H. Mokdad, T. Campanella, P. Schmuki, Electrochim. Acta 2003, 48, 3123.
82. T. Ogino, S. Nishimura, J. Shirakashi, Jpn. J. Appl. Phys. 2008, 47, 712.
83. E. B. Brousseau, F. Krohs, E. Caillaud, S. Dimov, O. Gibaru, S. Fatikow, J. Manuf. Sci. Eng. 2010, 132, 030901.
84. S. Miyake, J. Kim, Nanotechnology 2005, 16, 149.
85. N. Kawasegi, N. Morita, S. Yamada, N. Takano, T. Oyama, K. Ashida, Nanotechnology 2005, 16, 1411.
86. Y. D. Yan, T. Sun, X. S. Zhao, Z. J. Hu, S. Dong, J. Micromech. Microeng. 2008, 18, 035002.
87. J. W. Park, C. M. Lee, S. C. Choi, Y. W. Kim, D. W. Lee, Nanotechnology 2008, 19, 085301.
88. R. Prioli, M. Chhowalla, E. L. Freire, Diamond Relat. Mater. 2003, 12, 2195.
89. S. Tsuchitani, R. Kaneko, S. Hirono, Trib. Int. 2007, 40, 306.
90. M. Bai, K. Koji, U. Noritsugu, M. Yoshihiko, X. Junguo, T. Hiromitsu, Surf. Coat. Technol. 2000, 126, 181.
91. F. Z. Fang, G. X. Zhang, Int. J. Adv. Manuf. Technol. 2004, 23, 155.
92. G. Lu, X. Zhou, H. Li, Z. Yin, B. Li, L. Huang, F. Boey, H. Zhang, Langmuir 2010, 26, 6164.
93. H. J. Mamin, Appl. Phys. Lett. 1996, 69, 433.
94. F. Yang, E. Wornyo, K. Gall, W. P. King, Nanotechnology 2007, 18, 285302.
95. Y. Hua, W. P. King, C. L. Henderson, Microelectron. Eng. 2008, 85, 934.
96. O. Coulembier, A. Knoll, D. Pires, B. Gotsmann, U. Duerig, J. Frommer, R. D. Miller, P. Dubois, J. L. Hedrick, Macromolecules 2010, 43, 572.
97. D. Wang, S. Kim, W. D. Underwood, A. J. Giordano, C. L. Henderson, Z. T. Dai, W. P. King, S. R. Marder, E. Riedo, Appl. Phys. Lett. 2009, 95, 233108.
98. M. Lantz, D. Wiesmann, B. Gotsmann, Nat. Nanotechnol. 2009, 4, 586.
99. S. F. Lyuksyutov, P. B. Paramanov, R. A. Sharipov, G. Sigalov, Phys. Rev. B 2004, 70, 174110.
100. S. Myhra, Appl. Phys. A 2005, 80, 1097.
101. D. K. Kim, J. Y. Koo, J. J. Kim, Phys. Rev. B Cond. Matter 2003, 68, 113406.
102. A. Okazaki, T. Kishida, S. Akita, H. Nishijima, Y. Nakayama, in Digest of Papers Microprocesses and Nanotechnology 200 (IEEE Cat. No.00EX387), IEEE, Piscataway, NJ 2000, pp. 194-195, Paper No. 12C-6-19.
103. T. Vijaykumar, G. U. Kulkarni, Nanotechnology 2007, 18, 445303.
104. C. Martin, G. Rius, X. Borrise, F. P. Murano, Nanotechnology 2005, 16, 1016.
105. J. Michler, R. Gassilloud, P. Gasser, L. Santinacci, P. Schmuki, Electrochem. Solid-State Lett. 2004, 7, A41.
106. Z. Kato, M. Sakairi, H. Takahashi, Surf. Coat. Technol. 2003, 195, 169-170.
107. M. Seo, D. Kawamata, J. Phys. D 2006, 39, 3150.
108. M. Pendergast, A. A. Volinsky, X. Pang, R. Shields, Mater. Res. Soc. Symp. Proc. 2008, 1085, 19-24.
109. M. Koinuma, K. Uosaki, Surf. Sci. 1996, 565, 357-358.
110. G. Lee, H. Jung, J. Son, K. Nam, T. Kwon, G. Lim, Y. H. Kim, J. Seo, S. W. Lee, D. S. Yoon, Nanotechnology 2010, 21, 185301.
111. X. Hu, J. Yu, J. Chen, X. Hu, Appl. Surf. Sci. 2002, 187, 173.
112. O. de Abril, A. Gündel, F. Maroun, P. Allongue, R. Schuster, Nanotechnology 2008, 19, 325301.