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聚焦離子束(FIB)及其應用

嘉峪檢測網        2024-09-03 09:18

聚焦離子束技術及其多樣化應用

 

聚焦離子束(FIB)技術因其獨特的能力,能夠完成傳統(tǒng)光學顯微鏡難以實現的微觀操作,從而在材料科學和納米技術領域扮演著重要角色。最早的FIB技術基于氣體場電離源(GFIS),但隨著時間的發(fā)展,液態(tài)金屬離子源(LMIS),特別是以鎵為基礎的離子源,因其卓越的性能而成為主流。

 

鎵離子源的工作原理是通過加熱鎵使其熔化,利用表面張力形成尖端半徑極小的錐形體,即“Taylor錐”,在強電場作用下實現離子的發(fā)射。

 

FIB技術具備三種基本功能:成像、切割和沉積、增強刻蝕。成像功能通過樣品表面的二次電子和二次離子來實現;切割功能則通過離子束與樣品原子的碰撞濺射來完成;沉積功能則利用化學氣體注入系統(tǒng)(GIS),通過在樣品表面注入含金屬的有機前驅物并分解,實現金屬的沉積或增強刻蝕。

a成像、b切割和沉積、c增強刻蝕

 

在雙束系統(tǒng)中,電子束可以實時監(jiān)控離子束加工過程,保證加工質量,同時利用電子束的高分辨率進行原位觀察和化學成分分析。此外,雙束系統(tǒng)的設計考慮到了與離子束的協(xié)同工作,如更大的極靴錐角和適應大工作距離的高分辨率成像能力。

 

創(chuàng)新應用及在納米應用的重要性

 

聚焦離子束(FIB)技術因其在微觀尺度操作的獨特能力,已成為材料科學和納米技術研究中不可或缺的工具。FIB技術不僅能夠利用電子和正離子放大信號和中和電荷,以獲得高信噪比的圖像,還在三維表征領域展現出其超高分辨率的優(yōu)勢。

 

雙束系統(tǒng)的先進功能

 

雙束系統(tǒng),結合了電子束和離子束的功能,為用戶提供了多功能的納米加工平臺。為方便客戶對材料進行深入的失效分析及研究,金鑒實驗室具備Dual Beam FIB-SEM業(yè)務,并介紹Dual Beam FIB-SEM在材料科學領域的一些典型應用,包括透射電鏡( TEM)樣品制備,材料微觀截面截取與觀察、樣品微觀刻蝕與沉積以及材料三維成像及分析等。

 

納米圖形的制備

 

在納米圖形制備方面,雙束技術通過電子束曝光和化學氣相沉積(EBL)等方法,實現了微納米尺度圖形的快速制備。此外,利用FIB與GIS系統(tǒng)的結合,可以直接在樣品上進行刻蝕或沉積,無需使用光刻膠,簡化了傳統(tǒng)光刻和蝕刻的復雜流程。

 

透射電鏡樣品的制備

 

雙束系統(tǒng)在透射電鏡(TEM)樣品制備方面也展現出其優(yōu)勢,能夠精確控制樣品的位置和厚度,實現定點薄樣品的快速制備。

 

三維表征技術的發(fā)展

 

三維表征技術通過FIB的連續(xù)切片和SEM成像,結合數據處理軟件,能夠重構樣品的三維形貌、成分和晶體取向信息。這項技術在材料科學、生物學和工業(yè)領域中發(fā)揮著重要作用,為研究者提供了深入理解材料內部結構的新途徑。

 

雙束系統(tǒng)的發(fā)展為微納尺度研究提供了新的視角和工具,其在科學研究和工業(yè)生產中的應用日益廣泛。隨著技術的不斷進步,雙束系統(tǒng)將繼續(xù)拓展其在新興領域的應用,如光學器件制造、3D納米結構組裝等,推動科學技術的發(fā)展。

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來源:Internet

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