双束聚焦离子束(FIB)系统概述
FIB系统的核心组成部分包括离子源、离子光学系统、束描画系统、信号采集系统以及样品台。离子源产生带正电的离子,这些离子在静电透镜和偏转装置的作用下被聚焦并偏转,以实现对样品表面的精确扫描。样品加工过程中,加速的离子轰击样品表面,导致表面原子溅射,同时产生的二次电子和二次离子被探测器采集并用于成像。
设备布局与操作
离子束显微镜的组件
离子束显微镜的关键组件包括液态金属离子源、离子引出极、预聚焦极、聚焦极、消像散电子透镜、扫描线圈、二次粒子检测器、活动样品基座、真空系统、抗振动及磁场设备、电路控制板和电脑等。金鉴实验室的专业技术团队熟悉这些组件的运作机制,能够为客户提供从样品制备到成像分析的全方位服务,确保测试结果的可靠性和准确性。
液态金属离子源在外加电场的作用下形成细小尖端,导出离子束。通过电透镜聚焦和可变孔径光阑的调节,可以控制离子束的大小,进而实现对样品表面的精确加工。在一般工作电压下,尖端电流密度约为10^-4A/cm^2,离子束到达样品表面的束斑直径可达到7纳米。
FIB系统的应用领域
1.透射电子显微镜(TEM)样品制备:适用于半导体薄膜、器件、金属材料、电池材料、二维材料、地质和陶瓷材料等。制备样品时,需要根据材料的特性选择合适的位置和方法。
2.截面分析:利用FIB溅射刻蚀功能,金鉴实验室能够对芯片、LED等进行横截面观测和成分分析,结合元素分析(EDS)技术,提供精准的材料成分信息。
3.芯片修补与线路编辑:在集成电路设计验证和缺陷修复中,FIB技术可以对特定区域进行精确的切割或沉积,实现电路的修改。
4.微纳结构制备:FIB系统能够在微纳米尺度上制备复杂的功能性结构,如纳米量子电子器件、亚波长光学结构等。
5.三维重构分析:通过逐层切割和成像,结合软件处理,实现材料的三维结构和成分分析。
6.原子探针样品制备:用于原子探针断层扫描(APT)和纳米尺度化学成分分析,需要制备大高宽比、锐利的探针。
7.离子注入:用于材料表面改性,如通过高能离子束注入单晶硅表面,改变其物理性质。
8.光刻掩膜版修复:FIB系统可以修复掩膜版上的微小缺陷,延长其使用寿命,减少成本。
FIB技术的未来展望
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