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聚焦离子束显微镜阅读:202

  聚焦离子束显微镜(Focused Ion Beam,简称FIB)是一种利用电透镜将离子束聚焦成非常小尺寸的显微切割仪器。

应用场景

  1、材料

  可用于样品的截面分析,特别是在研究多层结构和复合材料时。通过 FIB 制作的超薄样品可以进行透射电子显微镜(TEM)分析,帮助科学家们了解材料内部的结构和缺陷。FIB 还可以用于材料的表面改性,比如刻蚀和沉积,制作纳米级的结构和器件。

  2、电子

  在半导体器件的研发和制造过程中,FIB 用于定位和分析微小的缺陷和故障点。其可以去除特定区域的材料,暴露出下层结构,进行进一步的分析和测试。此外,FIB 可以用于制作纳米级别的电极和连接线。例如,在半导体工业中,FIB 常用于集成电路的故障分析和修复,通过准确地去除材料,找到电路中的缺陷点并进行修复。

  3、生物

  生物样品通常需要进行特殊处理才能在显微镜下观察,而 FIB 能够在不损伤样品的情况下进行精细的切割和加工,制作出适合于扫描电子显微镜(SEM)或 TEM 分析的样品。例如在细胞生物学中,FIB 可用于切割细胞和组织,观察其内部结构,有助于揭示细胞功能和机制。

  4、纳米

  通过去除和沉积材料,FIB 可制造纳米结构,比如纳米线、纳米孔和纳米颗粒,这些结构在传感器、催化剂和储能设备中具有重要的应用前景。FIB 还可以用于制造纳米级的模具和模板,用于复制和大规模生产纳米结构。

工作原理

  聚焦离子束显微镜(FIB)的原理是通过将离子束聚焦到纳米尺度,并探测离子与样品之间的相互作用来实现成像。 离子束显微镜利用高能离子束在样品表面扫描,实现纳米尺度的成像、刻蚀和沉积。离子束可以是氩离子、镭离子等,在加速电压的作用下形成高能离子束。通过使用电场透镜系统,离子束可以被聚焦到非常小的尺寸,从而实现很高的空间分辨率。

技术特征

  1、 最高束流可以达到100nA,且加工性能优异。可以实现快速切割和纳米加工。

  2、 最高分辨率小于3nm,可以实现精细加工,并显示优异的FIB成像质量。

  3、 电压范围在500V-30KV可调,可以实现精细抛光,降低样品表面非晶层厚度。

  4、 离子源比较稳定,使用寿命长。行业内最长离子源寿命1500小时(3000uAh),72小时束流变化在5%以内。

  5、 与SEM镜筒完美配合,可以实现FIB加工过程中可以利用SEM进行实时观察。

基本功能

  1、精细切割,利用粒子的物理碰撞来达到切割的目的;

  2、选择性材料蒸镀是利用离子束能量将有机金属蒸汽或者气相绝缘材料分解,作为导体或者非导体沉积于局部区域,既可以进行金属沉积也可以进行氧化层沉积,普通金属沉积包括铂、钨等;

  3、增强刻蚀或选择性刻蚀,辅以腐蚀性气体,加速切割的效率或作选择性的材料去除;

  4、刻蚀终点检测,检测二次离子的信号,以此了解切割或刻蚀的进行状况。

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