Tutoriel Zurich Instrument pour faire de la DFRT PFM en vertical

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dalbertini
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Tutoriel Zurich Instrument pour faire de la DFRT PFM en vertical

Message par dalbertini »

Présentation d'un tutoriel DFRT PFM en vertical avec une Zurich Instrument HF2LI et un microscope (ici un DImension 3100 avec SAM V)


  • 1. Câblage de la HF2LI avec le SAM V
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Connexions :
vertical output (SAM V) ----> input 1(HF2LI)
sample bias input (SAM V) ----> ouput 1 (HF2LI) - note : mettre sur le SAM V le commutateur sur input !!!

Aux 1 (HF2LI) ----> Input 1 (Nanoscope 5)
Aux 2 (HF2LI) ----> Input 2 (Nanoscope 5)
Aux 3 (HF2LI) ----> Input lock in 3 (Nanoscope 5)

  • 2. Configuration du workspace nanoscope
Configurez vous en mode contact dans nanoscope
Configurez le logiciel tel que l'échantillon soit au "sample bias" et la pointe "ground"

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  • 3. Types de pointes
L'idéal pour s'affranchir de l'électrostatique est un levier rigide.
Attention toutefois la résonance au contact est 4.4x plus élevée que la résonance libre du levier [ref Ute Rabe]

J'utilise personnellement des :
  • nanosensors PPP-EFM (PtIr)
  • micromash OPUS 240 AC (PtIr)
  • nanosensors CDT NCH (conductive diamant)

  • 4. Réglage de labone de Zurich Instrument
Pour faire de la DFRT dans labone il faut les onglets :
  • lockin
  • mod
  • aux
  • pid
  • sweep
au minimum...


  • 4.1. Réglage de l'onglet lockin
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On regarde un signal AC suite à une excitation AC : dans signal inputs je coche AC
La partie démodulateur : le TC est mis à 1ms et le taux de transfert à 3.7k (suffisant)
Dans mon exemple j'allume TOUS les demods
Au moment venu les tensions et les output seront configurés


  • 4.2. Réglage de l'onglet sweep
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Dans l'onglet control
On règle l’oscillateur utilisé pour le sweep : ici c'est le osc 1 freq
On règle la plage de balayage du sweep : ici entre 260k et 300k
On règle pour la visualisation le demod 1 mag et demod 1 phase
Sweep mode log est décoché
le nombre de point est mis à 500 ici

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Dans l'onglet settings
dans filter mode on se met en advanced mode
puis on coche phase unwarp pour voir les phases tourner sans saut


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Dans l'onglet Math
On cherche Resonance et Q puis on clique ADD
Cela nous donnera en temps réel le facteur de qualité Q de notre résonance en mettant correctement les deux curseurs verticaux


  • 4.3. Faire un sweep
Faire un sweep permet de trouver la résonance au contact.

Dans l'onglet lockin mettre la tension Vac du output 1 à 200mV ici et cliquer ON
Et le output 1 en ON
Vérifier que le RANGE soit bien configuré

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Ensuite pour démarrer un sweep, rendez-vous sur l'onglet sweep et faites SINGLE

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Si rien ne se passe, il faut vérifier que vous êtes sur le bon oscillateur et que vous visualisez le bon démodulateur
ici Demod 1 Mag et Demod 1 Phase avec une excitation avec l'oscillateur 1
Vérifier que les échelles soient en AUTO dans la cadre visualisation
Vérifier que votre plage de fréquences balayées est à la bonne échelle


  • 4.4. Réglages des satellites
Si vous voulez régler proprement la position et la tension appliquées aux satellites, repérer à la mi-hauteur de la résonance le delta f

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Ici le delta f est de 4kHz donc les satellites seront à plus ou moins 2kHz de la porteuse
Il suffit alors d'aller dans l'onglet MOD, l'activer puis appliquer la tension aux satellites et à la porteuse :

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Puis relancer un sweep avec en plus les amplitudes du demod 2 et du demod 3 tel que :

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  • 4.5. Configurer les MODs
Avec la courbe de résonance au contact on dispose de la fréquence à la résonance.

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Coté oscillateurs :
Choisir la régulation en amplitude : AM
Entrer la fréquence dans le MOD 1 frequency
Et la fréquence des satellites
Coté démodulateurs :
choisir les oscillateur 1 pour la porteuse et oscillateur 3 pour les satellites
Bien contrôler que l'input est configurer sur In 1
TC = 1ms

Configurer le MOD 2 de la même manière sachant qu'en choisissant les oscillateurs 1 et 3 les valeurs se mettront automatiquement.
J'utilise le MOD 2 pour le déphasage du signal de phase du demod 3 sur le demod 6 car la HF2LI ne sait pas faire cela directement.


  • 4.6. Configurer le PID
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Choisir Dual Frequency Tracking et les demod 2 et 3
setpoint à 0V
Choisir dans Output l'Oscillateur Frequency 1
Mettre dans Center la fréquence de résonance au contact
Choisir le range à quelques dizaines de kHz ici 40 kHz

Pour le PID je mets des valeurs assez hautes pour suivre la résonance
ici P: 500k I: 500k D: 5m

  • 5. Imagerie vertical PFM
D'abord activer le signal outputs / output 1 : ON dans l'onglet lockin
Puis activer les MOD 1 et MOD 2 et mettre la modulation du MOD 1 à 2x la valeur utilisée pour le sweep : ici 600mV
Le MOD 2 est uniquement pour le déphasage du signal de phase ici -90°

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Puis dans l'onglet PID activer le PID

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La fenêtre lockin ressemble à celle-ci

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  • 6. Réglage des sorties
Aux 1 : sera l'amplitude verticale
Aux 2 : la phase verticale
Aux 3 : la phase verticale décallée

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Donc Aux 1 = demod 3 R
Aux 2 = demod 3 theta avec échelle de 50mV/deg (correspondant à 9V = 180°)
Aux 3 = demod 6 theta (ici demod 3 dephasé de -90°)

Le demod 6 theta sera utilisé si la phase du demod 3 theta "fait le tour" afin de la recaler dans l'échelle.
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