We introduce a new type of microscopy which is capable of investigating surface topography and electrical property of conductive and dielectric materials simultaneously on a nanometer scale. The microwave atomic force microscopy is a combination of the principles of the scanning probe microscope and the microwave-measurement technique. As a result, under the noncontact AFM working conditions, we successfully generated a microwave image of a 200-nm Au film coating on a glass wafer substrate with a spatial resolution of 120 nm and a measured voltage difference of 19.2 mV between the two materials.

1.
G.
Binnig
,
C. F.
Quate
, and
C.
Gerber
,
Phys. Rev. Lett.
56
,
930
(
1986
).
2.
Y.
Martin
,
D. W.
Abraham
, and
H. K.
Wickramasinghe
,
Appl. Phys. Lett.
52
,
1103
(
1988
).
3.
B. S.
Li
,
B. D.
Sattin
, and
M. C.
Goh
,
Nano Lett.
6
,
1474
(
2006
).
4.
J.
Tang
,
G.
Yang
,
Q.
Zhang
,
A.
Parhat
,
B.
Maynor
,
J.
Liu
,
L. C.
Qin
, and
O.
Zhou
,
Nano Lett.
5
,
11
(
2005
).
5.
H.
Kado
and
T.
Tohda
,
Appl. Phys. Lett.
66
,
2961
(
1995
).
6.
J. W.
Jang
,
R. G.
Sanedrin
,
D.
Maspoch
,
S.
Hwang
,
T.
Fujigaya
,
Y. M.
Jeon
,
R. A.
Vega
,
X. D.
Chen
, and
C. A.
Mirkin
,
Nano Lett.
8
,
1451
(
2008
).
7.
M.
Nonnenmacher
,
M. P.
O’Boyle
, and
H. K.
Wickramasinghe
,
Appl. Phys. Lett.
58
,
2921
(
1991
).
8.
K. P.
Puntambekar
,
P. V.
Pesavento
, and
C. D.
Frisbie
,
Appl. Phys. Lett.
83
,
5539
(
2003
).
9.
J. J.
Kopanski
,
J. F.
Marchiando
, and
J. R.
Lowney
,
J.
Vac
.
Sci. Technol. B
14
,
242
(
1996
).
10.
J.
Smoliner
,
W.
Brezna
,
P.
Klang
,
A. M.
Andrews
, and
G.
Strasser
,
Appl. Phys. Lett.
92
,
092112
(
2008
).
11.
A.
Olbrich
,
B.
Ebersberger
, and
C.
Boit
,
Appl. Phys. Lett.
73
,
3114
(
1998
).
12.
D. G.
Xu
,
G. D.
Watt
,
J. N.
Harb
, and
R. C.
Davis
,
Nano Lett.
5
,
571
(
2005
).
13.
J. E.
Stern
,
B. D.
Terris
,
H. J.
Mamin
, and
D.
Rugar
,
Appl. Phys. Lett.
53
,
2717
(
1988
).
14.
Z. H.
Hu
,
M. D.
Fischbein
, and
M.
Drndić
,
Nano Lett.
5
,
1463
(
2005
).
15.
Y.
Ju
,
K.
Inoue
,
M.
Saka
, and
H.
Abé
,
Appl. Phys. Lett.
81
,
3585
(
2002
).
16.
Y.
Ju
,
Y.
Hirosawa
,
H.
Soyama
, and
M.
Saka
,
Appl. Phys. Lett.
16
,
162102
(
2005
).
17.
M.
Tabib-Azar
,
N. S.
Shoemaker
, and
S.
Harris
,
Meas. Sci. Technol.
4
,
583
(
1993
).
18.
F.
Duewer
,
C.
Gao
,
I.
Takeuchi
, and
X. D.
Xiang
,
Appl. Phys. Lett.
74
,
2696
(
1999
).
19.
D. E.
Steinhauer
,
C. P.
Vlahacos
,
F. C.
Wellstood
,
S. M.
Anlage
,
C.
Canedy
,
R.
Ramesh
,
A.
Stanishevsky
, and
J.
Melngailis
,
Appl. Phys. Lett.
75
,
3180
(
1999
).
20.
Y.
Ju
,
M.
Saka
, and
H.
Abé
,
IEEE Trans. Instrum. Meas.
50
,
1019
(
2001
).
21.
X. Y.
Zhang
,
X. C.
Wang
,
F.
Xu
,
Y. G.
Ma
, and
C. K.
Ong
,
Rev. Sci. Instrum.
80
,
114701
(
2009
).
22.
M.
Tabib-Azar
and
Y. Q.
Wang
,
IEEE Trans. Microwave Theory Tech.
52
,
971
(
2004
).
23.
A.
Karbassi
,
D.
Ruf
,
A. D.
Bettermann
,
C. A.
Paulson
,
D. W.
Van Der Weide
,
H.
Tanbakuchi
, and
R.
Stancliff
,
Rev. Sci. Instrum.
79
,
094706
(
2008
).
24.
Y. Q.
Wang
,
A. D.
Bettermann
, and
D. W.
Van Der Weide
,
J. Vac. Sci. Technol. B
25
,
813
(
2007
).
25.
W.
Kundhikanjana
,
K. J.
Lai
,
H. L.
Wang
,
H. J.
Dai
,
M. A.
Kelly
, and
Z. X.
Shen
,
Nano Lett.
9
,
3762
(
2009
).
26.
K. J.
Lai
,
H. L.
Peng
,
W.
Kundhikanjana
,
D. T.
Schoen
,
C.
Xie
,
S.
Meister
,
Y.
Cui
,
M. A.
Kelly
, and
Z. X.
Shen
,
Nano Lett.
9
,
1265
(
2009
).
27.
Y.
Ju
,
T.
Kobayashi
, and
H.
Soyama
,
Microsyst. Technol.
14
,
1021
(
2008
).
28.
Y.
Ju
,
M.
Hamada
,
T.
Kobayashi
, and
H.
Soyama
,
Microsyst. Technol.
15
,
1195
(
2009
).
29.
A.
Hosoi
,
M.
Hamada
,
A.
Fujimoto
, and
Y.
Ju
,
Microsyst. Technol.
16
,
1233
(
2010
).
30.
Y.
Ju
,
H.
Sato
, and
H.
Soyama
,
Proc. InterPACK2005 (CD-ROM)
, IPACK2005-73140 (
2005
).
31.
Y.
Ju
,
T.
Kobayashi
, and
H.
Soyama
,
Proc. InterPACK2007 (CD-ROM)
, IPACK2007-33613 (
2007
).
32.
L. S.
Liu
and
Y.
Ju
,
Rev. Sci. Instrum.
81
,
124701
(
2010
).
You do not currently have access to this content.