We have developed the variable temperature scanning force microscope capable of performing both magnetic resonance force microscopy (MRFM) and magnetic force microscopy (MFM) measurements in the temperature range between 5 and 300 K. Modular design, large scanning area, and interferometric detection of the cantilever deflection make it a sensitive, easy to operate, and reliable instrument suitable for studies of the dynamic and static magnetization in various systems. We have verified the performance of the microscope by imaging vortices in a Nb thin film in the MFM mode of operation. MRFM spectra in a diphenyl-picryl-hydrazyl film were recorded to evaluate the MRFM mode of operation.
REFERENCES
1.
G.
Binnig
, C. F.
Quate
, and C.
Gerber
, Phys. Rev. Lett.
56
, 930
(1986
).2.
G.
Meyer
and N. M.
Amer
, Appl. Phys. Lett.
53
, 1045
(1988
).3.
J.
Lee
, J.
Chae
, C. K.
Kim
, H.
Kim
, S.
Oh
, and Y.
Kuk
, Rev. Sci. Instrum.
76
, 093701
(2005
).4.
T. R.
Albrecht
, P.
Grütter
, D.
Rugar
, and D. P. E.
Smith
, Ultramicroscopy
42–44
, 1638
(1992
).5.
A.
Volodin
, K.
Temst
, C.
Van Haesendock
, and Y.
Bruynseraede
, Rev. Sci. Instrum.
71
, 4468
(2000
).6.
H. J.
Hug
, B.
Stiefel
, P. J. A.
van Schendel
, A.
Moser
, S.
Martin
, and H. -J.
Güntherodt
, Rev. Sci. Instrum.
70
, 3625
(1999
).7.
M.
Liebmann
, A.
Schwarz
, S. M.
Langgkat
, and R.
Wiesendanger
, Rev. Sci. Instrum.
73
, 3508
(2002
).8.
H. J.
Hug
, A.
Moser
, T.
Jung
, O.
Fritz
, A.
Wadas
, I.
Parashikov
, and H. -J.
Güntherodt
, Rev. Sci. Instrum.
64
, 2920
(1993
).9.
C. W.
Yuan
, E.
Batalla
, M.
Zacher
, A. L.
de Lozanne
, M. D.
Kirk
, and M.
Tortonese
, Appl. Phys. Lett.
65
, 1308
(1994
).10.
R.
Euler
, U.
Memmert
, and U.
Hartmann
, Rev. Sci. Instrum.
68
, 1776
(1997
).11.
W.
Allers
, A.
Schwarz
, U. D.
Schwarz
, and R.
Wisendanger
, Rev. Sci. Instrum.
69
, 221
(1998
).12.
D. V.
Pelekhov
, J. B.
Becker
, and G.
Nunes
, Jr., Rev. Sci. Instrum.
70
, 114
(1999
).13.
R. E.
Thomson
, Rev. Sci. Instrum.
70
, 3369
(1999
).14.
J.
Rychen
, T.
Ihn
, P.
Studerus
, A.
Herrmann
, and K.
Ensslin
, Rev. Sci. Instrum.
70
, 2765
(1999
).15.
M.
Roseman
and P.
Grütter
, Rev. Sci. Instrum.
71
, 3782
(2000
).16.
N.
Suehira
, Y.
Tomiyoshi
, Y.
Sugawara
, and S.
Morita
, Rev. Sci. Instrum.
72
, 2971
(2001
).17.
P. S.
Fodor
, H.
Zhu
, N. G.
Patil
, and J.
Jevy
, Rev. Sci. Instrum.
75
, 2971
(2004
).18.
K. R.
Brown
, L.
Sun
, and B. E.
Kane
, Rev. Sci. Instrum.
75
, 2029
(2004
).19.
C.
Israel
, C.
Hyun
, A.
de Lozanne
, S.
Phark
, and Z. G.
Kim
, Rev. Sci. Instrum.
77
, 023704
(2006
).20.
T. -M.
Chuang
and A.
de Lozanne
, Rev. Sci. Instrum.
78
, 053710
(2007
).21.
J. A.
Sidles
, Appl. Phys. Lett.
58
, 2854
(1991
).22.
D.
Rugar
, C. S.
Yannoni
, and J. A.
Sidles
, Nature (London)
360
, 563
(1992
).23.
D.
Rugar
, R.
Budakian
, H. J.
Mamin
, and W.
Chui
, Nature (London)
430
, 329
(2004
).24.
D.
Rugar
, O.
Züger
, S.
Hoen
, C. S.
Yannoni
, H. M.
Vieth
, and R. D.
Kendrick
, Science
264
, 1560
(1994
).25.
C. L.
Degen
, M.
Poggio
, H. J.
Mamin
, C. T.
Rettner
, and D.
Rugar
, Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A.
106
, 1313
(2009
).26.
Z.
Zhang
, P. C.
Hammel
, and P. E.
Wigen
, Appl. Phys. Lett.
68
, 2005
(1996
).27.
E.
Nazaretski
, D. V.
Pelekhov
, I.
Martin
, M.
Zalalutdinov
, D. V.
Ponarin
, A.
Smirnov
, P. C.
Hammel
, and R.
Movshovich
, Phys. Rev. B
79
, 132401
(2009
).28.
G.
de Loubens
, V. V.
Naletov
, O.
Klein
, J.
Ben Youssef
, F.
Boust
, and N.
Vukadinovic
, Phys. Rev. Lett.
98
, 127601
(2007
).29.
H. J.
Mamin
, M.
Poggio
, C. L.
Degen
, and D.
Rugar
, Nat. Nanotechnol.
2
, 301
(2007
).30.
Yu.
Obukhov
, D. V.
Pelekhov
, J.
Kim
, P.
Banerjee
, I.
Martin
, E.
Nazaretski
, R.
Movshovich
, S.
An
, T. J.
Gramila
, S.
Batra
, and P. C.
Hammel
, Phys. Rev. Lett.
100
, 197601
(2008
).31.
E.
Nazaretski
, D. V.
Pelekhov
, I.
Martin
, M.
Zalalutdinov
, J. W.
Baldwin
, T.
Mewes
, B.
Houston
, P. C.
Hammel
, and R.
Movshovich
, Appl. Phys. Lett.
90
, 234105
(2007
).32.
Yu.
Obukhov
, D. V.
Pelekhov
, E.
Nazaretski
, R.
Movshovich
, and P. C.
Hammel
, Appl. Phys. Lett.
94
, 172508
(2009
).33.
D. D.
Smith
, J. A.
Marohn
, and L. E.
Harrell
, Rev. Sci. Instrum.
72
, 2080
(2001
).34.
S.
Chao
, W. M.
Dougherty
, J. L.
Garbini
, and J. A.
Sidles
, Rev. Sci. Instrum.
75
, 1175
(2004
).35.
F.
Pobell
, Matter and Methods at Low Temperatures
, 3rd ed. (Springer
, Berlin
, 2007
).36.
D.
Rugar
, H. J.
Mamin
, and P.
Guethner
, Appl. Phys. Lett.
55
, 2588
(1989
).37.
K. J.
Bruland
, J. L.
Garbini
, W. M.
Dougherty
, S. H.
Chao
, S. E.
Jensen
, and J. A.
Sidles
, Rev. Sci. Instrum.
70
, 3542
(1999
).38.
B.
Johannson
, S.
Haraldson
, L.
Pettersson
, and O.
Beckman
, Rev. Sci. Instrum.
45
, 1445
(1974
).39.
N.
Rainee
, Simons Coplanar Waveguide Curcuits, Components, and Systems
(Wiley
, New York
, 2001
).40.
U.
Hartmann
, Annu. Rev. Mater. Sci.
29
, 53
(1999
).41.
T. R.
Albrecht
, P.
Grütter
, D.
Horne
, and D.
Rugar
, J. Appl. Phys.
69
, 668
(1991
).42.
U.
Dürig
, H. R.
Steinauer
, and N.
Blanc
, J. Appl. Phys.
82
, 3641
(1997
).43.
H. I.
Xiaobin Zhu
and P.
Grütter
, IEEE Trans. Magn.
39
, 3420
(2003
).44.
A.
Volodin
, K.
Temst
, C.
Haesendonck
, and Y.
Bruynseraede
, Physica B
284–288
, 815
(2000
).45.
M.
Roseman
and P.
Grütter
, Appl. Surf. Sci.
188
, 416
(2002
).46.
C.
Heer
, Statistical Mechanics, Kinetic Theory, and Stochastic Processes
(Academic
, New York
, 1992
).47.
A.
Suter
, D.
Pelekhov
, M.
Roukes
, and P. C.
Hammel
, J. Magn. Reson.
154
, 210
(2002
).48.
O.
Züger
, S. T.
Hoen
, C. S.
Yannoni
, and D.
Rugar
, J. Appl. Phys.
79
, 1881
(1996
).49.
K. J.
Bruland
, J.
Krzystek
, J. L.
Garbini
, and J. A.
Sidles
, Rev. Sci. Instrum.
66
, 2853
(1995
).50.
K. J.
Bruland
, W. M.
Dougherty
, J. L.
Garbini
, J. A.
Sidles
, and S. H.
Chao
, Appl. Phys. Lett.
73
, 3159
(1998
).51.
A.
Suter
, Prog. Nucl. Magn. Reson. Spectrosc.
45
, 239
(2004
).52.
K.
Wago
, D.
Botkin
, C. S.
Yannoni
, and D.
Rugar
, Appl. Phys. Lett.
72
, 2757
(1998
).53.
J. A.
Marohn
, R.
Fainchtein
, and D. D.
Smith
, J. Appl. Phys.
86
, 4619
(1999
).54.
T.
Mewes
, C. K. A.
Mewes
, E.
Nazaretski
, J.
Kim
, K. C.
Fong
, Y.
Obukhov
, D. V.
Pelekhov
, P. E.
Wigen
, and P. C.
Hammel
, J. Appl. Phys.
102
, 033911
(2007
).55.
B. C.
Stipe
, H. J.
Mamin
, T. D.
Stowe
, T. W.
Kenny
, and D.
Rugar
, Phys. Rev. Lett.
87
, 096801
(2001
).56.
T. D.
Stowe
, K.
Yasumura
, T. W.
Kenny
, D.
Botkin
, K.
Wago
, and D.
Rugar
, Appl. Phys. Lett.
71
, 288
(1997
).57.
N. E.
Jenkins
, L. P.
DeFlores
, J.
Allen
, T. N.
Ng
, S. R.
Garner
, S.
Kuehn
, J. M.
Dawlaty
, and J. A.
Marohn
, J. Vac. Sci. Technol. B
22
, 909
(2004
).58.
I.
Dorofeyev
, H.
Fuchs
, G.
Wenning
, and B.
Gotsmann
, Phys. Rev. Lett.
83
, 2402
(1999
).59.
B. C.
Stipe
, H. J.
Mamin
, C. S.
Yannoni
, T. D.
Stowe
, T. W.
Kenny
, and D.
Rugar
, Phys. Rev. Lett.
87
, 277602
(2001
).60.
E.
Nazaretski
, J. D.
Thompson
, M.
Zalalutdinov
, J. W.
Baldwin
, B.
Houston
, T.
Mewes
, D. V.
Pelekhov
, P.
Wigen
, P. C.
Hammel
, and R.
Movshovich
, J. Appl. Phys.
101
, 074905
(2007
).© 2009 American Institute of Physics.
2009
American Institute of Physics
You do not currently have access to this content.
