Grossissements successifs de l'extrémité d'une pointe en argent
vue au microscope électronique à balayage (MEB, rien à voir avec le STM).
La résolution des images par STM est entièrement dépendante de la forme de la pointe, il faut qu'elle soit la plus effilée possible pour augmenter les chances qu'un ultime et unique atome participe au courant tunnel.

Nature de la pointe

Il faut bien entendu que la pointe soit conductrice pour que le courant tunnel puisse s'établir. Les plus courantes sont en tungstène, en argent, en or ou en iridium et sont la plupart du temps non cristallines.

Fabrication par attaque chimique

C'est la méthode de fabrication des pointes en tungstène ou en argent. Un fil d'un quart de millimètre de diamètre est plongé dans une solution chimique corrosive de composition parfois assez complexe. Dès qu'une différence de potentiel entre la pointe et la solution est appliquée, une réaction d'oxydoréduction s'engage et la pointe est progressivement rongée, tout l'art consistant à arrêter le courant ni trop tôt ni trop tard. Suivant les matériaux, l'attaque peut durer entre quelques minutes et une heure.
Image interactive ! Cliquer sur l'alimentation pour fabriquer une pointe. Cliquer sur la pointe pour la restaurer.

Fabrication par procédés mécaniques

Certaines méthodes nécessitent moins de moyens : il suffit parfois simplement de sectionner le fil avec une pince en molybdène sans aucun traitement ultérieur (pourquoi s'embêter ?). Pour des matériaux plus tendres comme l'or, on peut se contenter d'étirer un fil en or jusqu'à ce qu'il casse, cette méthode semble donner des pointes suffisamment escarpées à leur extrémité pour donner de bonnes résolutions.

Amélioration des pointes

Si la pointe a un aspect correct sous microscope optique, on peut l'introduire dans l'enceinte ultravide du STM. Comme tout élément introduit dans l'enceinte, la pointe doit être débarrassée de ses saletés (essentiellement des molécules d'eau). On la bombarde donc avec un faisceau d'électrons accélérés à 1 keV pendant quelques minutes. Ce n'est qu'après cette ultime étape que la pointe peut être placée en vis à vis de la surface à étudier.
Si malgré tous ces efforts les images STM ne sont pas résolues, tout n'est pas perdu : on peut remodeler la pointe pendant l'imagerie en augmentant légèrement la tension et le courant de façon à établir un bombardement local d'électrons à l'extrémité de la pointe.

Approche de la pointe et de la surface.

Comment s'y prend-on pour approcher l'extrémité d'une pointe à quelques nanomètres d'une surface ? Pas question d'essayer d'approcher la pointe de la surface à quelques angstroms visuellement ou manuellement, on serait sûr d'écraser et d'endommager irréversiblement la pointe, il faut trouver une astuce.
L'approche se fait en deux étapes. La première est une approche visuelle et manuelle grossière de la pointe vers la surface suivie par une caméra, on parvient ainsi à amener la pointe à quelques dixièmes de millimètre de la surface. La relève est assurée par une procédure automatisée qui approche cette fois-ci la surface de la pointe par sauts successifs jusqu'à ce que le courant dépasse un seuil critique qui signifiera la contact pointe surface. Cette approche lente et automatisée dure une vingtaine de minutes et s'achève par une rencontre en douceur de la pointe et de la surface.