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每天学一点:FIB聚焦离子束
来源:本站 时间:2022-09-23 20:56:16 浏览:15343次


FIB基础知识



FIB即聚焦离子束,具有两大功能,一是将液态金属离子源产生的离子束经加速、聚焦后用于轰击样品表面,使之产生二次电子信号以获得样品表面的电子像(类似于SEM);二是利用强电流离子束对表面原子进行剥离,以完成微、纳级别表面形貌加工。若在物理溅射的方式上搭配化学气体反应系统,则可实现有选择性的剥离金属,氧化硅层或沉积金属层。


FIB的原理示意图及双束系统FIB的工作示意图


样品和电子束、离子束的几何学关系示意图



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FIB的三大工作模式分别为:a成像、b切割、c沉积/增强刻蚀,见下图。




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FIB的应用



在双束系统中,可以在离子束加工的同时,利用电子束实时监控加工的全过程。利用电子束成像分辨率高的特点(可达0.7nm),原位观察样品截面和表面信息;利用电子束激发的特征X射线,对样品的截面和表面进行化学成分分析。利用电子束产生的背散射电子直接进行晶体取向分析。


(1)形貌和成分分析FIB可以对纳米颗粒材料表面进行形貌观察,还可以精准的切出横截面,结合能谱即可对颗粒截面成分进行分析。


通过FIB实现对微球材料的表面、截面形貌和EDS线扫分析


(2)制备TEM、3DAP、EBSD样品FIB因其样品制备精度高、速度快已经成为特殊样品制备、精细结构加工的重要方法。其中制备TEM截面样品就是其中重要用途。FIB制备的TEM样品厚度在100nm以下,且成功率很高,所以经常用来制备薄膜、陶瓷等块体的TEM样品。此外,电子束无法穿透的微米级颗粒,也可用FIB制备一个薄截面样品再进行TEM测试。


制备TEM样品步骤:a定位需加工区域;b取出切断样品;c移动并传输到TEM专用铜网上;d最终减薄

制备好TEM薄片样品可以固定在专用铜网做红色标记的位置。

专用铜网示意图


FIB制备原子探针样品


(3)微纳图形制备采用电子束在光刻胶上曝光(EBL),然后刻蚀获得所需图形,或用用聚焦离子束直接刻出或在与气体注入系统(GIS)结合后沉积出所需图形,或用户利用专业软件设计好图形,在双束粒可直接识别这些图形并自动加工完成。


FIB加工的测试狗LOGO


利用离子束沉积的铂金(Pt)弹簧


FIB-Pt沉积出的探针GaN NW 设备的SEM图像及I-Beam 图像


FIB刻蚀不同间距Poly-Si上面的纳米光栅结构


(4)三维表征技术(FIB-HIM)在扫描电镜中可以获得观察区域的表面形貌、化学成分、晶体取向等信息。三维重构(3D)允许从各个角度观察样品,尤其当样品中有一些网络结构,不同的相交织在一起,利用FIB三维成像可将它们内部的网络结构清晰的表征出来,甚至重构样品里小缺陷(<100nm)的三维形状和尺寸。 

超导材料三维EDS分析和多孔陶瓷材料BaTiO3碎石纹理的表面可视分析


FIB-HIM方法获得的BaTiO3样品的孔径分布(与压汞法数据基本吻合)


(5)连用加工、沉积、刻蚀等功能实现集成线路修改或微纳实验板制作


a 指定区域刻蚀将Cu暴露出来;b 将暴露出的Cu切断;c 沉积Si氧化物实现电气绝缘


将FIB打的孔、FIB-Pt沉积的点和线用于GaN生长的研究



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全部 3小时前 四川
文字是人类用符号记录表达信息以传之久远的方式和工具。现代文字大多是记录语言的工具。人类往往先有口头的语言后产生书面文字,很多小语种,有语言但没有文字。文字的不同体现了国家和民族的书面表达的方式和思维不同。文字使人类进入有历史记录的文明社会。
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