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High spatial resolution Kelvin probe force microscopy with coaxial probes

机译：具有同轴探针的高空间分辨率开尔文探针力显微镜

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Kelvin probe force microscopy (KPFM) is a widely used technique to measure the local contact potential difference (CPD) between an AFM probe and the sample surface via the electrostatic force. The spatial resolution of KPFM is intrinsically limited by the long range of the electrostatic interaction, which includes contributions from the macroscopic cantilever and the conical tip. Here, we present coaxial AFM probes in which the cantilever and cone are shielded by a conducting shell, confining the tipsample electrostatic interaction to a small region near the end of the tip. We have developed a technique to measure the true CPD despite the presence of the shell electrode. We find that the behavior of these probes agrees with an electrostatic model of the force, and we observe a factor of five improvement in spatial resolution relative to unshielded probes. Our discussion centers on KPFM, but the field confinement offered by these probes may improve any variant of electrostatic force microscopy.
机译：开尔文探针力显微镜（KPFM）是一种广泛使用的技术，可通过静电力测量AFM探针与样品表面之间的局部接触电势差（CPD）。 KPFM的空间分辨率本质上受静电相互作用的长距离限制，其中包括宏观悬臂和圆锥形尖端的贡献。在这里，我们介绍了同轴AFM探针，其中悬臂和圆锥体被导电壳屏蔽，将针尖样品的静电相互作用限制在靠近针尖末端的小区域。尽管存在壳电极，但我们已经开发出一种能够测量真实CPD的技术。我们发现这些探针的行为与力的静电模型相符，并且相对于非屏蔽探针，我们观察到空间分辨率提高了五倍。我们的讨论集中在KPFM上，但是这些探头提供的磁场限制可能会改善静电力显微镜的任何变化。

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