Ultrastable atomic force microscopy: atomic-scale stability and registration in ambient conditions.
Ultrastable atomic force microscopy: atomic-scale stability and registration in ambient conditions.
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DOI：
10.1021/nl803298q
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发表时间：
2009-04
期刊：
影响因子：
10.8
通讯作者：
Perkins TT
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
King GM;Carter AR;Churnside AB;Eberle LS;Perkins TT
原子力显微镜（AFM）中的仪器漂移仍然是一个关键的，很大程度上未解决的问题，限制了针尖样品的稳定性，注册，和成像过程中的信噪比。通过将激光从商业AFM针尖的顶点散射，我们在室温下在空气中局部测量并从而主动控制其在样品表面上方的三维位置至<40 pm（Δf = 0.01-10 Hz）。凭借这种增强的稳定性，我们克服了传统的成像时快速扫描的需求，并实现了图像信噪比的5倍提高。最后，我们证明了原子级（~100 μ m）的尖端样品的稳定性和注册超过几十分钟的一系列AFM图像在透明基板上。稳定化技术需要低激光功率（<1 mW），对悬臂梁施加最小的扰动，并且与尖端-样品相互作用无关。这项工作扩展了原子尺度的尖端样品控制，以前仅限于低温和超真空，到广泛的微扰操作环境。
Instrumental drift in atomic force microscopy (AFM) remains a critical, largely unaddressed issue that limits tip–sample stability, registration, and the signal-to-noise ratio during imaging. By scattering a laser off the apex of a commercial AFM tip, we locally measured and thereby actively controlled its three-dimensional position above a sample surface to <40 pm (Δf = 0.01–10 Hz) in air at room temperature. With this enhanced stability, we overcame the traditional need to scan rapidly while imaging and achieved a 5-fold increase in the image signal-to-noise ratio. Finally, we demonstrated atomic-scale (~100 pm) tip–sample stability and registration over tens of minutes with a series of AFM images on transparent substrates. The stabilization technique requires low laser power (<1 mW), imparts a minimal perturbation upon the cantilever, and is independent of the tip–sample interaction. This work extends atomic-scale tip–sample control, previously restricted to cryogenic temperatures and ultrahigh vacuum, to a wide range of perturbative operating environments.
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