Among the many parts constituting a scanning tunneling microscope, the metallic tip is the component that directly interacts with the specimen and plays a critical role in visualizing the physical quantity of interest. While tip materials such as W and Pt–Ir are commonly used for topographic imaging and their preparation is well-documented, the preparation of plasmonic materials such as Ag for tip-enhanced Raman spectroscopy is relatively less standardized. Here, we present several in situ Ag tip preparation and validation techniques for the microscopist to use depending on their intended application, including atomic resolution imaging, scanning tunneling spectroscopy (STM), and tip-enhanced Raman spectro-microscopy in ultrahigh vacuum. Besides optical applications, these methods are not limited to Ag but also applicable to other STM tip materials.
REFERENCES
1.
G.
Binnig
, H.
Rohrer
, C.
Gerber
, and E.
Weibel
, Appl. Phys. Lett.
40
, 178
(1982
). 2.
3.
C. J.
Chen
, Introduction to Scanning Tunneling Microscopy
, 2nd ed.
(Oxford University
, New York
, 2008
).4.
C. J.
Chen
, Mater. Res. Soc. Symp. Proc.
159
, 289
(1989
). 5.
P.
Chu
and D. L.
Mills
, Phys. Rev. B
84
, 045430
(2011
). 6.
A. J.
Babadjanyan
, N. L.
Margaryan
, and Kh. V.
Nerkararyan
, J. Appl. Phys.
87
, 3785
(2000
). 7.
M. D.
Sonntag
, E. A.
Pozzi
, N.
Jiang
, M. C.
Hersam
, and R. P.
Van Duyne
, J. Phys. Chem. Lett.
5
, 3125
(2014
). 8.
J.
Lee
, K. T.
Crampton
, and N.
Tallarida
, Nature
568
, 78
(2019
). 9.
J.
Lee
, N.
Tallarida
, X.
Chen
, P.
Liu
, L.
Jensen
, and V. A.
Apkarian
, ACS Nano
11
, 11466
(2017
). 10.
J. F.
Schultz
and N.
Jiang
, J. Vac. Sci. Technol. A
40
, 040801
(2022
). 11.
K. T.
Crampton
, J.
Lee
, and V. A.
Apkarian
, ACS Nano
13
, 6363
(2019
). 12.
J.
Lee
, N.
Tallarida
, L.
Rios
, and V.
Ara Apkarian
, Appl. Spectrosc.
74
, 1414
(2020
). 13.
J.
Lee
, N.
Tallarida
, X.
Chen
, L.
Jensen
, and V. A.
Apkarian
, Sci. Adv.
4
, eaat5472
(2018
). 14.
G. V.
Nazin
, X. H.
Qiu
, and W.
Ho
, J. Chem. Phys.
122
, 181105
(2005
). 15.
S.
Li
, A.
Yu
, F.
Toledo
, Z.
Han
, H.
Wang
, H. Y.
He
, R.
Wu
, and W.
Ho
, Phys. Rev. Lett.
111
, 146102
(2013
). 16.
B. N.
Taber
, B. W.
McDowell
, J. M.
Mills
, C. F.
Gervasi
, and G. V.
Nazin
, J. Phys. Chem. C
127
, 4651
(2023
). 17.
B. N.
Taber
, C. F.
Gervasi
, J. M.
Mills
, D. A.
Kislitsyn
, E. R.
Darzi
, W. G.
Crowley
, R.
Jasti
, and G. V.
Nazin
, J. Phys. Chem. Lett.
7
, 3073
(2016
). 18.
D. A.
Kislitsyn
et al, J. Phys. Chem. Lett.
7
, 1047
(2016
). 19.
D. A.
Kislitsyn
, J. M.
Mills
, S. K.
Chiu
, B. N.
Taber
, J. D.
Barnes
, C. F.
Gervasi
, A. M.
Goforth
, and G. V.
Nazin
, J. Phys. Chem. Lett.
9
, 710
(2018
). 20.
D. A.
Kislitsyn
, B.
Taber
, C. F.
Gervasi
, L.
Zhang
, S. C. B.
Mannsfeld
, J.
Prell
, A.
Briseno
, and G. Y.
Nazin
, Phys. Chem. Chem. Phys.
18
, 4842
(2016
). 21.
B. N.
Taber
et al, J. Chem. Phys.
144
, 194703
(2016
). 22.
J. P.
Ibe
, P. P.
Bey
, S. L.
Brandow
, R. A.
Brizzolara
, N. A.
Burnham
, D. P.
DiLella
, K. P.
Lee
, C. R. K.
Marrian
, and R. J.
Colton
, J. Vac. Sci. Technol. A
8
, 3570
(1990
). 23.
A. J.
Melmed
, J. Vac. Sci. Technol. B
9
, 601
(1991
). 24.
J. K.
Schoelz
, P.
Xu
, S. D.
Barber
, D.
Qi
, M. L.
Ackerman
, G.
Basnet
, C. T.
Cook
, and P. M.
Thibado
, J. Vac. Sci. Technol. B
30
, 033201
(2012
). 25.
V. A.
Valencia
, A. A.
Thaker
, J.
Derouin
, D. N.
Valencia
, R. G.
Farber
, D. A.
Gebel
, and D. R.
Killelea
, J. Vac. Sci. Technol. A
33
, 023001
(2015
). 26.
S. S.
Sasaki
, S. M.
Perdue
, A. R.
Perez
, N.
Tallarida
, J. H.
Majors
, V. A.
Apkarian
, and J.
Lee
, Rev. Sci. Instrum.
84
, 096109
(2013
). 27.
J.
Zhang
, P.
Wang
, X.
Zhang
, H.
Ji
, J.
Luo
, H.
Wang
, and J.
Wang
, Rev. Sci. Instrum.
92
, 015124
(2021
). 28.
J.
Wintterlin
, J.
Wiechers
, H.
Brune
, and T.
Gritsch
, Phys. Rev. Lett.
62
, 59
(1989
). 29.
C. J.
Chen
, J. Vac. Sci. Technol. A
9
, 44
(1991
). 30.
R. M.
Feenstra
, J. A.
Stroscio
, and A. P.
Fein
, Surf. Sci.
181
, 295
(1987
). 31.
Y.
Akama
, E.
Nishimura
, A.
Sakai
, and H.
Murakami
, J. Vac. Sci. Technol. A
8
, 429
(1990
). 32.
P.
Jelinek
, J. Phys.: Condens. Matter.
29
, 343002
(2017
). 33.
L.
Gross
, N.
Moll
, F.
Mohn
, A.
Curioni
, G.
Meyer
, F.
Hanke
, and M.
Persson
, Phys. Rev. Lett.
107
, 086101
(2011
). 34.
L.
Bartels
, G.
Meyer
, and K. H.
Rieder
, Appl. Phys. Lett.
71
, 213
(1997
). 35.
M. F.
Crommie
, C. P.
Lutz
, and D. M.
Eigler
, Science
262
, 218
(1993
). 36.
T.
Choi
, W.
Paul
, S.
Rolf-Pissarczyk
, A. J.
MacDonald
, F. D.
Natterer
, K.
Yang
, P.
Willke
, C. P.
Lutz
, and A. J.
Heinrich
, Nat. Nanotechnol.
12
, 420
(2017
). 37.
J.
Tersoff
and D.
Hamann
, Phys. Rev. B
31
, 805
(1985
). 38.
39.
N.
Tallarida
, J.
Lee
, and V. A.
Apkarian
, ACS Nano
11
, 11393
(2017
). 40.
S. W.
Schmucker
et al, Nat. Commun.
3
, 935
(2012
). 41.
P.
Pienpinijtham
, Y.
Kitahama
, and Y.
Ozaki
, Nanoscale
14
, 5265
(2022
). 42.
S.
Berweger
, J. M.
Atkin
, R. L.
Olmon
, and M. B.
Raschke
, J. Phys. Chem. Lett.
1
, 3427
(2010
). 2023 Published under an exclusive license by the AVS.
2023
Author(s)
You do not currently have access to this content.