Bimodal atomic force microscopy driving the higher eigenmode in frequency-modulation mode: Implementation, advantages, disadvantages and comparison to the open-loop case

Beilstein Journal of Nanotechnology

Volumn 4, Issue 1, 2013, Pages 198-207

  Ebeling, Daniel ^a   Solares, Santiago D ^a  

^a UNIVERSITY OF MARYLAND   (United States)

Author keywords

Amplitude modulation; Atomic force microscopy; Frequency modulation; Phase locked loop; Spectroscopy

Indexed keywords

BIMODAL AFM; CONSTANT FREQUENCY; DRIVING SCHEMES; EIGEN MODES; EXCITATION AMPLITUDES; IMAGING MODES; OPERATION MODE; THEORETICAL AND EXPERIMENTAL; OPEN-LOOP;

ATOMIC FORCE MICROSCOPY; FREQUENCY MODULATION; PHASE LOCKED LOOPS; SPECTROSCOPY;

AMPLITUDE MODULATION;

EID: 84876113853     PISSN: None     EISSN: 21904286     Source Type: Journal    
DOI: 10.3762/bjnano.4.20     Document Type: Article

References (44)

1. Binnig, G.; Quate, C. F.; Gerber, C. Phys. Rev. Lett. 1986, 56, 930. doi:10.1103/PhysRevLett.56.930
2. Rodríguez, T.; Garcia, R. Appl. Phys. Lett. 2004, 84, 449. doi:10.1063/1.1642273
3. Martinez, N. F.; Patil, S.; Lozano, J. R.; Garcia, R. Appl. Phys. Lett. 2006, 89, 153115. doi:10.1063/1.2360894
4. Lozano, J. R.; Garcia, R. Phys. Rev. Lett. 2008, 100, 076102. doi:10.1103/PhysRevLett.100.076102.
5. Lozano, J. R.; Garcia, R. Phys. Rev. B 2009, 79, 014110. doi:10.1103/PhysRevB.79.014110
6. Garcia, R.; Herruzo, E. T. Nat. Nanotechnol. 2012, 7, 217. doi:10.1038/nnano.2012.38
7. Chawla, G.; Solares, S. D. Appl. Phys. Lett. 2011, 99, 074103. doi:10.1063/1.3626847
8. Giessibl, F. J. Rev. Mod. Phys. 2003, 75, 949. doi:10.1103/RevModPhys.75.949
9. Albrecht, T. R.; Grütter, P.; Horne, D.; Rugar, D. J. Appl. Phys. 1991, 69, 668. doi:10.1063/1.347347
10. Kawai, S.; Glatzel, T.; Koch, S.; Such, B.; Baratoff, A.; Meyer, E. Phys. Rev. Lett. 2009, 103, 220801. doi:10.1103/PhysRevLett.103.220801
11. Naitoh, Y.; Ma, Z. M.; Li, Y. J.; Kageshima, M.; Sugawara, Y. J. Vac. Sci. Technol., B 2010, 28, 1210. doi:10.1116/1.3503611
12. Solares, S. D.; Chawla, G. J. Appl. Phys. 2010, 108, 054901. doi:10.1063/1.3475644
13. Solares, S. D.; Chawla, G. Meas. Sci. Technol. 2010, 21, 125502. doi:10.1088/0957-0233/21/12/125502
14. Nony, L.; Baratoff, A.; Schär, D.; Pfeiffer, O.; Wetzel, A.; Meyer, E. Phys. Rev. B 2006, 74, 235439. doi:10.1103/PhysRevB.74.235439
15. Ueyama, H.; Sugawara, Y.; Morita, S. Appl. Phys. A 1998, 66, S295. doi:10.1007/s003390051149
16. Fukuma, T.; Kobayashi, K.; Matsushige, K.; Yamada, H. Appl. Phys. Lett. 2005, 87, 034101. doi:10.1063/1.1999856
17. Rode, S.; Oyabu, N.; Kobayashi, K.; Yamada, H.; Kühnle, A. Langmuir 2009, 25, 2850. doi:10.1021/la803448v
18. Schmutz, J.-E.; Hölscher, H.; Ebeling, D.; Schäfer, M. M.; Anczykowski, B. Ultramicroscopy 2007, 107, 875. doi:10.1016/j.ultramic.2007.04.015
19. Ebeling, D.; Oesterhelt, F.; Hölscher, H. Appl. Phys. Lett. 2009, 95, 013701. doi:10.1063/1.3152771
20. Fukuma, T.; Ueda, Y.; Yoshioka, S.; Asakawa, H. Phys. Rev. Lett. 2010, 104, 016101. doi:10.1103/PhysRevLett.104.016101
21. Ebeling, D.; van den Ende, D.; Mugele, F. Nanotechnology 2011, 22, 305706. doi:10.1088/0957-4484/22/30/305706
22. García, R.; Pérez, R. Surf. Sci. Rep. 2002, 47, 197. doi:10.1016/S0167-5729(02)00077-8
23. Gotsmann, B.; Seidel, C.; Anczykowski, B.; Fuchs, H. Phys. Rev. B 1999, 60, 11051. doi:10.1103/PhysRevB.60.11051
24. Dürig, U. New J. Phys. 2000, 2, 5. doi:10.1088/1367-2630/2/1/005
25. Hölscher, H.; Gotsmann, B.; Allers, W.; Schwarz, U. D.; Fuchs, H.; Wiesendanger, R. Phys. Rev. B 2001, 64, 075402. doi:10.1103/PhysRevB.64.075402
26. Hölscher, H. Appl. Phys. Lett. 2006, 89, 123109. doi:10.1063/1.2355437
27. Anczykowski, B.; Krüger, D.; Fuchs, H. Phys. Rev. B 1996, 53, 15485. doi:10.1103/PhysRevB.53.15485
28. Gleyzes, P.; Kuo, P. K.; Boccara, A. C. Appl. Phys. Lett. 1991, 58, 2989. doi:10.1063/1.104690
29. Hölscher, H.; Gotsmann, B.; Allers, W.; Schwarz, U. D.; Fuchs, H.; Wiesendanger, R. Phys. Rev. Lett. 2002, 88, 019601. doi:10.1103/PhysRevLett.88.019601
30. Giessibl, F. J. Phys. Rev. B 1997, 56, 16010. doi:10.1103/PhysRevB.56.16010
31. Chawla, G.; Solares, S. D. Meas. Sci. Technol. 2009, 20, 015501. doi:10.1088/0957-0233/20/1/015501
32. Solares, S. D.; Chawla, G. Meas. Sci. Technol. 2008, 19, 055502. doi:10.1088/0957-0233/19/5/055502
33. Beilstein J. Nanotechnol. 2013, 4, 198-207.
34. Hölscher, H.; Langkat, S. M.; Schwarz, A.; Wiesendanger, R. Appl. Phys. Lett. 2002, 81, 4428. doi:10.1063/1.1525056
35. Albers, B. J.; Schwendemann, T. C.; Baykara, M. Z.; Pilet, N.; Liebmann, M.; Altman, E. I.; Schwarz, U. D. Nat. Nanotechnol. 2009, 4, 307. doi:10.1038/nnano.2009.57
36. The amplitude calibration for each eigenmode was accomplished by performing amplitude-versus-piezo-movement spectroscopy measurements while only exciting one single eigenmode at a time. The corresponding amplitude sensitivities for each eigenmode were determined separately by fitting the slopes of the amplitude-versus-piezo-movement curves.
37. Proksch, R. Appl. Phys. Lett. 2006, 89, 113121. doi:10.1063/1.2345593
38. Martínez, N. F.; Lozano, J.; Herruzo, E. T.; Garcia, F.; Richter, C.; Sulzbach, T.; García, R. Nanotechnology 2008, 19, 384011. doi:10.1088/0957-4484/19/38/384011
39. Ebeling, D.; Solares, S. D. Nanotechnology 2013, 24, 135702. doi:10.1088/0957-4484/24/13/135702
40. Hölscher, H. J. Appl. Phys. 2008, 103, 064317. doi:10.1063/1.2896450
41. Li, Y. J.; Takahashi, K.; Kobayashi, N.; Naitoh, Y.; Kageshima, M.; Sugawara, Y. Ultramicroscopy 2010, 110, 582. doi:10.1016/j.ultramic.2010.02.014
42. Sugawara, Y.; Kobayashi, N.; Kawakami, M.; Li, J. Y.; Naitoh, Y.; Kageshima, M. Appl. Phys. Lett. 2007, 90, 194104. doi:10.1063/1.2737907
43. Solares, S. D. Meas. Sci. Technol. 2008, 19, 015503. doi:10.1088/0957-0233/19/1/015503
44. Solares, S. D.; Chang, J.; Seog, J.; Kareem, A. U. J. Appl. Phys. 2011, 110, 094904. doi:10.1063/1.3657940