On the progress of ultrafast time-resolved THz scanning tunneling microscopy

G. Binnig, H. Rohrer, C. Gerber, and E. Weibel, Phys. Rev. Lett. 49, 57 (1982).

G. Binnig, H. Rohrer, C. Gerber, and E. Weibel, Phys. Rev. Lett. 50, 120 (1983).

C. J. Chen, Introduction to Scanning Tunneling Microscopy (Oxford University

Press, New York, 1993).

Y. Hasegawa and P. Avouris, Phys. Rev. Lett. 71, 1071 (1993).

M. F. Crommie, C. P. Lutz, and D. M. Eigler, Nature 363, 524 (1993).

S. H. Pan, J. P. O’Neal, R. L. Badzey, C. Chamon, H. Ding, J. R. Engelbrecht, Z.

Wang, H. Eisaki, S. Uchida, A. K. Gupta, K.-W. Ng, E. W. Hudson, K. M. Lang,

and J. C. Davis, Nature 413, 282 (2001).

T. Hanaguri, C. Lupien, Y. Kohsaka, D.-H. Lee, M. Azuma, M. Takano, H.

Takagi, and J. C. Davis, Nature 430, 1001 (2004).

Y. Kohsaka, C. Taylor, K. Fujita, A. Schmidt, C. Lupien, T. Hanaguri, M. Azuma,

M. Takano, H. Eisaki, H. Takagi, S. Uchida, and J. C. Davis, Science 315, 1380

(2007).

Ø. Fischer, M. Kugler, I. Maggio-Aprile, C. Berthod, and C. Renner, Rev. Mod.

Phys. 79, 353 (2007).

10

T. Machida, Y. Sun, S. Pyon, S. Takeda, Y. Kohsaka, T. Hanaguri, T. Sasagawa,

and T. Tamegai, Nat. Mater. 18, 811 (2019).

11

F. J. Giessibl, Science 267, 68 (1995).

12

H. F. Hess, R. B. Robinson, R. C. Dynes, J. M. Valles, and J. V. Waszczak, Phys.

Rev. Lett. 62, 214 (1989).

13

T. Hanaguri, K. Igarashi, M. Kawamura, H. Takagi, and T. Sasagawa,

Phys. Rev. B 82, 081305(R) (2010).

14

P. Cheng, C. Song, T. Zhang, Y. Zhang, Y. Wang, J.-F. Jia, J. Wang, Y. Wang,

B.-F. Zhu, X. Chen, X. Ma, K. He, L. Wang, X. Dai, Z. Fang, X. Xie, X.-L. Qi, C.-X.

Liu, S.-C. Zhang, and Q.-K. Xue, Phys. Rev. Lett. 105, 076801 (2010).

15

Y.-S. Fu, M. Kawamura, K. Igarashi, H. Takagi, T. Hanaguri, and T. Sasagawa,

Nat. Phys. 10, 815 (2014).

16

R. Wiesendanger, Rev. Mod. Phys. 81, 1495 (2009).

17

S. Loth, M. Etzkorn, C. P. Lutz, D. M. Eigler, and A. J. Heinrich, Science 329,

1628 (2010).

APL Mater. 9, 060903 (2021); doi: 10.1063/5.0052051

© Author(s) 2021

PERSPECTIVE

scitation.org/journal/apm

18

R. J. Hamers and D. G. Cahill, Appl. Phys. Lett. 57, 2031 (1990).

Y. Terada, S. Yoshida, O. Takeuchi, and H. Shigekawa, Nat. Photonics 4, 869

(2010).

20

T. L. Cocker, V. Jelic, M. Gupta, S. J. Molesky, J. A. J. Burgess, G. D. L. Reyes, L.

V. Titova, Y. Y. Tsui, M. R. Freeman, and F. A. Hegmann, Nat. Photonics 7, 620

(2013).

21

S. Yoshida, Y. Aizawa, Z.-h. Wang, R. Oshima, Y. Mera, E. Matsuyama, H.

Oigawa, O. Takeuchi, and H. Shigekawa, Nat. Nanotechnol. 9, 588 (2014).

22

T. L. Cocker, D. Peller, P. Yu, J. Repp, and R. Huber, Nature 539, 263 (2016).

23

V. Jelic, K. Iwaszczuk, P. H. Nguyen, C. Rathje, G. J. Hornig, H. M. Sharum,

J. R. Hoffman, M. R. Freeman, and F. A. Hegmann, Nat. Phys. 13, 591

(2017).

24

D. Peller, L. Z. Kastner, T. Buchner, C. Roelcke, F. Albrecht, N. Moll, R. Huber,

and J. Repp, Nature 585, 58 (2020).

25

M. Garg and K. Kern, Science 367, 411 (2020).

26

S. Yoshida, Y. Arashida, H. Hirori, T. Tachizaki, A. Taninaka, H. Ueno, O.

Takeuchi, and H. Shigekawa, ACS Photonics 8, 315 (2021).

27

M. Tonouchi, Nat. Photonics 1, 97 (2007).

28

P. U. Jepsen, D. G. Cooke, and M. Koch, Laser Photonics Rev. 5, 124 (2011).

29

R. Ulbricht, E. Hendry, J. Shan, T. F. Heinz, and M. Bonn, Rev. Mod. Phys. 83,

543 (2011).

30

M. Dressel and G. Grüner, Electrodynamics of Solids: Optical Properties of

Electrons in Matter (Cambridge University Press, Cambridge, UK, 2002).

31

R. Matsunaga, N. Tsuji, H. Fujita, A. Sugioka, K. Makise, Y. Uzawa, H. Terai, Z.

Wang, H. Aoki, and R. Shimano, Science 345, 1145 (2014).

32

M. Nagai, T. Tomioka, M. Ashida, M. Hoyano, R. Akashi, Y. Yamada, T.

Aharen, and Y. Kanemitsu, Phys. Rev. Lett. 121, 145506 (2018).

33

X. Li, T. Qiu, J. Zhang, E. Baldini, J. Lu, A. M. Rappe, and K. A. Nelson, Science

364, 1079 (2019).

34

F. Sekiguchi, H. Hirori, G. Yumoto, A. Shimazaki, T. Nakamura, A. Wakamiya,

and Y. Kanemitsu, Phys. Rev. Lett. 126, 077401 (2021).

35

T. Kampfrath, A. Sell, G. Klatt, A. Pashkin, S. Mährlein, T. Dekorsy, M. Wolf,

M. Fiebig, A. Leitenstorfer, and R. Huber, Nat. Photonics 5, 31 (2011).

36

Y. Mukai, H. Hirori, T. Yamamoto, H. Kageyama, and K. Tanaka, Appl. Phys.

Lett. 105, 022410 (2014).

37

Y. Mukai, H. Hirori, T. Yamamoto, H. Kageyama, and K. Tanaka, New J. Phys.

18, 013045 (2016).

38

R. Huber, F. Tauser, A. Brodschelm, M. Bichler, G. Abstreiter, and A. Leitenstorfer, Nature 414, 286 (2001).

39

R. A. Kaindl, M. A. Carnahan, D. Hägele, R. Lövenich, and D. S. Chemla, Nature

423, 734 (2003).

40

Y. Mukai, H. Hirori, and K. Tanaka, Phys. Rev. B 87, 201202 (2013).

41

H. Hirori, M. Nagai, and K. Tanaka, Phys. Rev. B 81, 081305(R) (2010).

42

K. Uchida, T. Otobe, T. Mochizuki, C. Kim, M. Yoshita, H. Akiyama, L. N.

Pfeiffer, K. W. West, K. Tanaka, and H. Hirori, Phys. Rev. Lett. 117, 277402

(2016).

43

J. Hebling, G. Almási, I. Kozma, and J. Kuhl, Opt. Express 10, 1161 (2002).

44

K.-L. Yeh, M. C. Hoffmann, J. Hebling, and K. A. Nelson, Appl. Phys. Lett. 90,

171121 (2007).

45

H. Hirori, A. Doi, F. Blanchard, and K. Tanaka, Appl. Phys. Lett. 98, 091106

(2011).

46

H. Hirori, K. Shinokita, M. Shirai, S. Tani, Y. Kadoya, and K. Tanaka, Nat.

Commun. 2, 594 (2011).

47

M. Liu, H. Y. Hwang, H. Tao, A. C. Strikwerda, K. Fan, G. R. Keiser, A. J. Sternbach, K. G. West, S. Kittiwatanakul, J. Lu, S. A. Wolf, F. G. Omenetto, X. Zhang,

K. A. Nelson, and R. D. Averitt, Nature 487, 345 (2012).

48

Y. Sanari, T. Tachizaki, Y. Saito, K. Makino, P. Fons, A. V. Kolobov, J. Tominaga, K. Tanaka, Y. Kanemitsu, M. Hase, and H. Hirori, Phys. Rev. Lett. 121,

165702 (2018).

49

T. Kampfrath, K. Tanaka, and K. A. Nelson, Nat. Photonics 7, 680 (2013).

50

H. Hirori and K. Tanaka, J. Phys. Soc. Jpn. 85, 082001 (2016).

51

C. Schmidt, J. Bühler, A.-C. Heinrich, J. Allerbeck, R. Podzimski, D. Berghoff, T.

Meier, W. G. Schmidt, C. Reichl, W. Wegscheider, D. Brida, and A. Leitenstorfer,

Nat. Commun. 9, 2890 (2018).

19

9, 060903-6

A Self-archived copy in

Kyoto University Research Information Repository

https://repository.kulib.kyoto-u.ac.jp

APL Materials

52

K. Yoshioka, I. Katayama, Y. Minami, M. Kitajima, S. Yoshida, H. Shigekawa,

and J. Takeda, Nat. Photonics 10, 762 (2016).

53

K. Yoshioka, I. Katayama, Y. Arashida, A. Ban, Y. Kawada, K. Konishi, H.

Takahashi, and J. Takeda, Nano Lett. 18, 5198 (2018).

54

M. Ludwig, G. Aguirregabiria, F. Ritzkowsky, T. Rybka, D. C. Marinica, J.

Aizpurua, A. G. Borisov, A. Leitenstorfer, and D. Brida, Nat. Phys. 16, 341 (2020).

55

S. Yoshida, H. Hirori, T. Tachizaki, K. Yoshioka, Y. Arashida, Z.-H. Wang, Y.

Sanari, O. Takeuchi, Y. Kanemitsu, and H. Shigekawa, ACS Photonics 6, 1356

(2019).

56

D. Peller, C. Roelcke, L. Z. Kastner, T. Buchner, A. Neef, J. Hayes, F. Bonafé, D.

Sidler, M. Ruggenthaler, A. Rubio, R. Huber, and J. Repp, Nat. Photonics 15, 143

(2021).

57

M. Abdo, S. Sheng, S. Rolf-Pissarczyk, L. Arnhold, J. A. J. Burgess, M. Isobe, L.

Malavolti, and S. Loth, ACS Photonics 8, 702 (2021).

58

R. H. Fowler and L. Nordheim, Proc. R. Soc. London, Ser. A 119, 173 (1928).

59

J. G. Simmons, J. Appl. Phys. 34, 1793 (1963).

60

K. Karki, M. Namboodiri, T. Zeb Khan, and A. Materny, Appl. Phys. Lett. 100,

153103 (2012).

61

M. Eisele, T. L. Cocker, M. A. Huber, M. Plankl, L. Viti, D. Ercolani, L. Sorba,

M. S. Vitiello, and R. Huber, Nat. Photonics 8, 841 (2014).

62

M. Wagner, Z. Fei, A. S. McLeod, A. S. Rodin, W. Bao, E. G. Iwinski, Z. Zhao,

M. Goldflam, M. Liu, G. Dominguez, M. Thiemens, M. M. Fogler, A. H. Castro

Neto, C. N. Lau, S. Amarie, F. Keilmann, and D. N. Basov, Nano Lett. 14, 894

(2014).

APL Mater. 9, 060903 (2021); doi: 10.1063/5.0052051

© Author(s) 2021

PERSPECTIVE

scitation.org/journal/apm

63

S. A. Dönges, O. Khatib, B. T. O’Callahan, J. M. Atkin, J. H. Park, D. Cobden,

and M. B. Raschke, Nano Lett. 16, 3029 (2016).

64

M. Mrejen, L. Yadgarov, A. Levanon, and H. Suchowski, Sci. Adv. 5, eaat9618

(2019).

65

T. Kiss, T. Shimojima, K. Ishizaka, A. Chainani, T. Togashi, T. Kanai, X.-Y.

Wang, C.-T. Chen, S. Watanabe, and S. Shin, Rev. Sci. Instrum. 79, 023106 (2008).

66

I. Gierz, J. C. Petersen, M. Mitrano, C. Cacho, I. C. E. Turcu, E. Springate, A.

Stöhr, A. Köhler, U. Starke, and A. Cavalleri, Nat. Mater. 12, 1119 (2013).

67

A. Kubo, K. Onda, H. Petek, Z. Sun, Y. S. Jung, and H. K. Kim, Nano Lett. 5,

1123 (2005).

68

K. Fukumoto, Y. Yamada, K. Onda, and S.-y. Koshihara, Appl. Phys. Lett. 104,

053117 (2014).

69

M. K. L. Man, A. Margiolakis, S. Deckoff-Jones, T. Harada, E. L. Wong, M. B.

M. Krishna, J. Madéo, A. Winchester, S. Lei, R. Vajtai, P. M. Ajayan, and K. M.

Dani, Nat. Nanotechnol. 12, 36 (2017).

70

P. Baum, D.-S. Yang, and A. H. Zewail, Science 318, 788 (2007).

71

T. Ishikawa, S. A. Hayes, S. Keskin, G. Corthey, M. Hada, K. Pichugin, A. Marx,

J. Hirscht, K. Shionuma, K. Onda, Y. Okimoto, S.-y. Koshihara, T. Yamamoto, H.

Cui, M. Nomura, Y. Oshima, M. Abdel-Jawad, R. Kato, and R. J. D. Miller, Science

350, 1501 (2015).

72

S.-i. Ideta, D. Zhang, A. G. Dijkstra, S. Artyukhin, S. Keskin, R. Cingolani, T.

Shimojima, K. Ishizaka, H. Ishii, K. Kudo, M. Nohara, and R. J. D. Miller, Sci.

Adv. 4, eaar3867 (2018).

73

T. Danz, T. Domröse, and C. Ropers, Science 371, 371 (2021).

9, 060903-7

...