Abstract
AbstractThe current status and future prospects of non‐contact atomic force microscopy (nc‐AFM) and Kelvin probe force microscopy (KPFM) for studying insulating surfaces and thin insulating films in high resolution are discussed. The rapid development of these techniques and their use in combination with other scanning probe microscopy methods over the last few years has made them increasingly relevant for studying, controlling, and functionalizing the surfaces of many key materials. After introducing the instruments and the basic terminology associated with them, state‐of‐the‐art experimental and theoretical studies of insulating surfaces and thin films are discussed, with specific focus on defects, atomic and molecular adsorbates, doping, and metallic nanoclusters. The latest achievements in atomic site‐specific force spectroscopy and the identification of defects by crystal doping, work function, and surface charge imaging are reviewed and recent progress being made in high‐resolution imaging in air and liquids is detailed. Finally, some of the key challenges for the future development of the considered fields are identified.
References
381
Referenced
220
10.1007/978-3-662-09801-1
{'key': 'e_1_2_6_2_2', 'volume-title': 'Forces in scanning probe methods', 'year': '1995'}
/ Forces in scanning probe methods (1995)10.1103/PhysRevB.49.5651
10.1126/science.267.5194.68
10.1103/RevModPhys.75.949
10.1063/1.347347
10.1016/S0167-5729(02)00077-8
10.1007/978-3-642-56019-4
10.1103/RevModPhys.75.1287
{'key': 'e_1_2_6_10_2', 'volume-title': 'Noncontact Atomic Force Microscopy', 'author': 'Morita S.', 'year': '2010'}
/ Noncontact Atomic Force Microscopy by Morita S. (2010)10.1080/14786449808621172
10.1063/1.1748947
10.1103/PhysRevLett.49.177
10.1016/0039-6028(89)90201-X
10.1063/1.1148039
10.1088/0022-3735/10/11/020
10.1088/0022-3735/17/9/016
10.1088/0022-3719/18/25/005
10.1088/0022-3719/20/34/007
10.1016/S0925-8388(02)00868-X
10.1116/1.585423
10.1063/1.105227
10.1088/0957-4484/12/4/321
10.1002/marc.200900220
10.1007/0-387-37231-8
{'key': 'e_1_2_6_26_2', 'volume-title': 'Probe Microscopy and Spectroscopy: Theory and Techniques and Applications', 'author': 'Bonnell D. A.', 'year': '2000'}
/ Probe Microscopy and Spectroscopy: Theory and Techniques and Applications by Bonnell D. A. (2000)10.1143/JJAP.33.3726
10.1088/0034-4885/71/7/076501
10.1088/0034-4885/71/4/044501
10.1088/0953-8984/22/26/263001
10.1002/adma.200903927
10.1016/j.surfrep.2008.12.001
10.1038/nnano.2009.347
10.1063/1.338807
10.1016/0039-6028(93)90582-5
10.1088/0953-8984/13/10/303
10.1088/0957-4484/17/7/S05
10.1063/1.2841700
10.1088/0957-4484/16/8/061
10.1038/346294a0
10.1126/science.260.5113.1451
10.1038/78929
10.1016/S0039-6028(01)01296-1
10.1021/la000332h
10.1002/1438-5171(200110)2:3<183::AID-SIMO183>3.0.CO;2-G
10.1016/S0006-3495(02)75517-3
10.1016/S1748-0132(08)70011-2
10.1038/nnano.2008.100
10.1016/S0169-4332(98)00553-4
10.1063/1.2001669
10.1002/(SICI)1096-9918(199905/06)27:5/6<462::AID-SIA543>3.0.CO;2-0
10.1088/0957-4484/17/7/S09
10.1063/1.1878652
10.1103/PhysRevB.68.035324
10.1063/1.365936
10.1063/1.122948
10.1103/PhysRevLett.89.266105
10.1126/science.289.5478.422
10.1016/S0039-6028(03)00076-1
10.1038/nature05617
10.1103/PhysRevB.77.045402
10.1126/science.1150288
10.1103/PhysRevB.78.113401
10.1126/science.1176210
10.1126/science.1172273
10.1088/0957-4484/15/2/014
10.1021/jp056986m
10.1038/384147a0
10.1021/jp001616d
10.1038/nnano.2009.154
10.1103/PhysRevB.59.2436
10.1103/PhysRevLett.78.678
10.1038/nature05530
10.1038/nnano.2009.57
10.1103/PhysRevLett.84.2642
10.1126/science.1057824
10.1088/0957-4484/20/26/264015
10.1063/1.1148499
10.1063/1.1149970
10.1103/PhysRevB.67.085402
10.1103/PhysRevLett.92.146103
10.1021/ja055267i
10.1063/1.2108112
10.1088/0957-4484/16/12/050
10.1021/nl803298q
10.1103/PhysRevLett.104.016101
10.1063/1.1525056
10.1002/adma.200903909
10.1103/PhysRevLett.96.106101
10.1103/PhysRevB.78.214416
10.1016/S0009-2614(97)01143-3
10.1103/PhysRevLett.86.4334
10.1103/PhysRevLett.94.056101
10.1103/PhysRevLett.86.2373
10.1103/PhysRevB.66.235417
10.1088/0957-4484/17/7/S03
10.1143/JJAP.45.1986
10.1088/0957-4484/17/7/S08
10.1088/0957-4484/18/8/084011
10.1103/PhysRevB.80.115421
10.1103/PhysRevB.69.035405
10.1088/0957-4484/16/3/022
10.1103/PhysRevLett.99.056101
10.1063/1.2969790
10.1039/b307879e
10.1088/0957-4484/16/3/008
10.1021/jp076994y
10.1088/0957-4484/18/4/044024
10.1088/0957-4484/18/4/044025
10.1103/PhysRevLett.91.196102
10.1103/PhysRevLett.103.076103
10.1021/la901311k
10.1103/PhysRevB.77.041405
10.2138/am.2010.3219
10.1103/PhysRevB.81.201403
10.1038/35102031
10.1021/jp804026v
10.1088/0957-4484/19/30/305705
10.1021/la904706p
10.1007/s003390051148
10.1103/PhysRevB.62.2074
10.1016/S0169-4332(01)00910-2
10.1088/0957-4484/19/04/045503
10.1103/RevModPhys.18.384
10.1103/RevModPhys.26.7
{'key': 'e_1_2_6_126_2', 'volume-title': 'Defects and defect processes in nonmetallic solids', 'author': 'Hayes W.', 'year': '1985'}
/ Defects and defect processes in nonmetallic solids by Hayes W. (1985)10.1103/PhysRevLett.85.3846
10.1002/pssa.2211010203
10.1143/JPSJ.16.67
10.1107/S0567740875003779
10.1021/jp9924528
10.1080/01418618108239515
10.1002/pssb.2220560203
10.1088/1367-2630/11/4/043003
10.1103/PhysRevLett.100.096101
10.1103/PhysRevLett.102.256103
10.1016/0040-6090(76)90384-9
10.1016/0038-1098(84)90895-0
10.1016/0167-2738(83)90223-0
10.1007/BF00752222
10.1107/S0365110X54000722
10.1016/0022-4596(91)90257-I
10.1016/S0167-5729(98)00002-8
10.1007/978-3-540-32646-5
/ Nanocatalysis by Heiz U.10.1021/jp901626b
10.1021/jp8095677
10.1021/cr00035a013
{'key': 'e_1_2_6_148_2', 'volume-title': 'The Surface Science of Metal Oxides', 'author': 'Henrich V. E.', 'year': '1996'}
/ The Surface Science of Metal Oxides by Henrich V. E. (1996)10.1016/0368-2048(95)02530-8
10.1016/j.rser.2005.01.009
10.1016/S0167-5729(02)00100-0
10.1103/PhysRevLett.77.1322
10.1103/PhysRevLett.79.4202
10.1016/S0169-4332(99)00528-0
10.1103/PhysRevB.65.125417
10.1103/PhysRevB.68.195410
10.1103/PhysRevB.68.195420
10.1103/PhysRevLett.92.036101
10.1088/0957-4484/17/14/015
10.1016/j.susc.2005.08.041
10.1103/PhysRevB.76.205415
10.1088/0957-4484/20/50/505703
10.1103/PhysRevB.78.045416
10.1088/0957-4484/20/26/264020
10.1103/PhysRevLett.102.136103
10.1103/PhysRevLett.100.236104
10.1016/j.surfrep.2005.03.002
10.1088/0953-8984/20/26/264013
10.1002/pssb.200945579
10.1103/PhysRevLett.86.252
10.1126/science.1099557
10.1103/PhysRevB.72.115404
10.1126/science.1126073
10.1126/science.1144366
10.1103/PhysRevB.77.035430
10.1103/PhysRevLett.87.276801
10.1021/jp056306f
10.1063/1.2012523
10.1063/1.2424432
10.1039/b923296f
10.1016/0039-6028(94)90341-7
10.1016/S0039-6028(01)01052-4
10.1103/PhysRevLett.91.256101
10.1126/science.1107783
10.1103/PhysRevB.81.073411
10.1088/0957-4484/17/8/024
10.1116/1.582447
10.1103/PhysRevLett.97.126106
10.1021/ja065118f
10.1038/28804
10.1103/PhysRevLett.99.196104
10.1126/science.281.5383.1647
10.1016/0039-6028(94)91230-0
10.1021/la0610102
10.1063/1.2410223
10.1088/0957-4484/15/9/026
10.1103/PhysRevB.73.235428
10.1103/PhysRevB.76.075423
10.1002/smll.200600699
10.1103/PhysRevB.80.045430
10.1063/1.3080614
10.1088/0957-4484/9/3/015
10.1007/s003390050769
10.1021/la702921v
10.1016/j.vacuum.2003.12.128
10.1088/1742-6596/61/1/191
10.1021/jp952291h
10.1016/S0039-6028(99)00546-4
10.1016/S0039-6028(00)00594-X
10.1021/jp804492h
10.1063/1.1849151
10.1021/jp807340k
10.1088/0957-4484/21/26/265602
10.1063/1.1495085
10.1063/1.1849849
10.1063/1.1585126
10.1088/0957-4484/16/3/012
10.1088/0957-4484/18/8/084013
10.1116/1.585513
10.1116/1.585520
10.1116/1.587652
10.1142/S0218625X98000712
10.1016/S0040-6090(99)00018-8
10.1103/PhysRevB.61.11105
10.1088/0957-4484/9/4/006
10.1103/PhysRevB.76.075423
10.1016/j.susc.2007.12.015
10.1088/0957-4484/17/7/S04
10.1088/0957-4484/17/16/034
10.1016/j.surfrep.2009.07.004
10.1146/annurev.physchem.54.011002.103852
10.1088/0957-4484/17/8/045
10.1007/s003390100643
10.1103/PhysRevLett.90.066107
10.1063/1.3127503
10.1021/jp062000c
10.1103/PhysRevB.80.205421
10.1103/PhysRevB.79.045428
10.1021/jp9052117
10.1088/0957-4484/20/40/405608
10.1021/nl101290t
10.1021/nn100424g
10.1103/PhysRevLett.79.697
{'key': 'e_1_2_6_244_2', 'first-page': '697', 'volume': '79', 'author': 'Gross L.', 'year': '2010', 'journal-title': 'Nat. Chem.'}
/ Nat. Chem. by Gross L. (2010)10.1021/jp045562
10.1103/PhysRevB.77.195410
10.1103/PhysRevLett.90.176102
10.1088/0957-4484/16/3/021
10.1038/nmat1297
10.1103/PhysRevB.73.245435
10.1103/PhysRevB.76.085414
10.1103/PhysRevLett.98.028101
10.1088/0957-4484/17/7/S07
{'key': 'e_1_2_6_254_2', 'volume-title': 'Intermolecular and Surface Forces', 'author': 'Israelachvili J. N.', 'year': '1991'}
/ Intermolecular and Surface Forces by Israelachvili J. N. (1991)10.1103/PhysRevLett.56.930
10.1209/0295-5075/3/12/006
10.1021/cg900543g
10.1016/1047-8477(90)90089-U
10.1016/S0006-3495(90)82465-6
10.1021/la00049a003
10.1016/0304-3991(92)90399-5
10.1016/0169-4332(93)90687-7
10.1016/S0006-3495(95)80196-7
10.1016/0039-6028(93)90582-5
10.1063/1.111795
10.1063/1.111597
10.1063/1.1697629
10.1016/j.bpj.2008.09.046
10.1063/1.127051
10.1063/1.1852721
10.1021/jp0484940
10.1063/1.1999856
10.1021/la803448v
10.1103/PhysRevLett.98.106101
10.1063/1.126067
10.1103/PhysRevLett.87.265502
10.1103/PhysRevB.73.125320
10.1088/0957-4484/20/26/264009
10.1039/b807740c
10.1063/1.1803932
10.1063/1.1925780
10.1063/1.2202638
10.1063/1.2405361
10.1103/PhysRevB.65.161403
10.1063/1.1565179
10.1063/1.2841701
10.1038/nnano.2010.67
10.1063/1.121940
10.1103/PhysRevB.70.195425
10.1103/PhysRevB.73.045414
10.1021/ja0684545
10.1103/PhysRevB.78.235423
10.1002/adma.200501394
10.1063/1.121577
10.1063/1.1146874
10.1016/S0169-4332(02)01484-8
10.1103/PhysRevB.71.125424
10.1103/PhysRevB.70.085320
10.1021/nl0620076
10.1103/PhysRevLett.98.136804
10.1016/S0304-3991(99)00124-2
10.1103/PhysRevLett.91.266101
10.1016/j.ultramic.2008.01.003
10.1103/PhysRevB.71.155418
10.1103/PhysRevLett.65.3162
10.1051/epjap:2000174
10.1063/1.1870113
10.1063/1.124148
10.1103/PhysRevB.45.3861
10.1103/PhysRevLett.92.166101
10.1103/PhysRevB.71.125303
10.1016/j.tsf.2005.07.325
10.1002/pssa.200566162
10.1063/1.2209886
10.1016/0039-6028(96)00706-6
10.1007/s00339-005-3348-4
10.1021/jp902695h
10.1126/science.1104168
10.1088/0957-4484/15/2/003
10.1088/0957-4484/20/26/264016
10.1088/0957-4484/17/6/006
10.1016/j.susc.2004.05.023
10.1103/PhysRevB.77.235427
10.1088/1367-2630/12/9/093024
10.1088/0957-4484/17/7/S02
10.1093/oso/9780195071504.001.0001
/ Introduction to scanning tunneling microscopy by Chen J. (1993)10.1017/CBO9780511524356
10.1016/S0039-6028(03)01000-8
10.1063/1.124357
10.1063/1.1380396
10.1016/S0921-5107(03)00020-5
10.1103/PhysRevB.51.17231
10.1088/0957-4484/15/7/027
{'key': 'e_1_2_6_334_2', 'volume-title': 'Kinetic theory of liquids', 'author': 'Frenkel Y.', 'year': '1946'}
/ Kinetic theory of liquids by Frenkel Y. (1946)10.1080/00018737500101401
10.1103/PhysRev.140.A1226
10.1103/PhysRev.140.A1241
10.1016/0022-3697(66)90221-6
10.1016/0039-6028(69)90138-1
10.1103/PhysRevB.52.11424
10.1088/0957-4484/20/26/264005
10.1016/0039-6028(95)00844-6
10.1063/1.475260
10.1063/1.1403256
10.1103/PhysRevB.78.035410
10.1088/0957-4484/20/26/264014
10.1103/PhysRevLett.103.036802
10.1103/PhysRevLett.100.236104
10.1103/PhysRevLett.103.266103
10.1038/nnano.2007.293
10.1103/PhysRevLett.103.256803
10.1016/S0920-5861(96)00208-8
10.1103/PhysRevLett.98.206103
10.1021/ja804893b
10.1103/RevModPhys.65.611
10.1063/1.2207498
10.1016/j.tsf.2005.07.352
10.1039/B611496B
10.1021/jp071105s
10.1088/0957-4484/18/8/084007
- C.Barth E.Palacios‐Lidon C. R.Henry unpublished.
10.1088/0957-4484/18/4/044030
10.1063/1.2992480
10.1021/nn8007788
10.1039/b705967c
10.1002/anie.200704054
10.1016/j.tsf.2009.03.176
10.1038/nphoton.2008.27
10.1016/0079-6816(92)90009-7
10.1116/1.576399
10.1209/epl/i2002-00143-x
10.1063/1.100162
10.1116/1.1490387
10.1103/PhysRevLett.63.2669
10.1016/0167-9317(95)00344-4
10.1088/0957-0233/9/5/002
10.1021/jp9820875
10.1021/jp046250
10.1088/0957-4484/17/7/S13
10.1063/1.1795979
10.1103/PhysRevLett.98.096107
Dates
Type | When |
---|---|
Created | 14 years, 9 months ago (Nov. 11, 2010, 8:15 a.m.) |
Deposited | 1 year, 5 months ago (April 1, 2024, midnight) |
Indexed | 4 days, 18 hours ago (Aug. 29, 2025, 6:21 a.m.) |
Issued | 14 years, 9 months ago (Nov. 11, 2010) |
Published | 14 years, 9 months ago (Nov. 11, 2010) |
Published Online | 14 years, 9 months ago (Nov. 11, 2010) |
Published Print | 14 years, 7 months ago (Jan. 25, 2011) |
@article{Barth_2010, title={Recent Trends in Surface Characterization and Chemistry with High‐Resolution Scanning Force Methods}, volume={23}, ISSN={1521-4095}, url={http://dx.doi.org/10.1002/adma.201002270}, DOI={10.1002/adma.201002270}, number={4}, journal={Advanced Materials}, publisher={Wiley}, author={Barth, Clemens and Foster, Adam S. and Henry, Claude R. and Shluger, Alexander L.}, year={2010}, month=nov, pages={477–501} }