聚焦离子束扫描电镜双束系统（FIB-SEM）是一种先进的微纳加工和成像技术，它在材料科学研究中扮演着不可或缺的角色。本文将详细介绍FIB-SEM在材料研究中的应用，展示其在微观世界中的多面性和强大功能。

FIB-SEM系统能够对材料进行精确的定点切割和分析，从而揭示材料内部的微观结构和成分。以CdS微米线为例，通过光学显微镜观察，我们可以看到微米线节点处可能含有其他物质，但无法确定具体成分和内部形貌。利用FIB-SEM技术，我们可以在节点处进行定点切割，制备截面样品，并通过扫描电镜成像和能量色散谱（EDS）mapping，直观地观察到内部含有Sn球的结构。这种分析方法为材料的微观结构研究提供了新的视角。

CdS微米线节点处的剖面形貌和成分分布

透射电子显微镜（TEM）是材料研究中常用的高分辨率成像工具。FIB-SEM系统在制备TEM样品方面具有独特优势。为了方便大家对材料进行深入的失效分析及研究材料微观截面截取与观察、样品微观刻蚀与沉积以及材料三维成像及分析等。

通过一系列精确的微纳加工步骤，包括沉积保护层、挖坑、U-cut处理、使用纳米机械手转移样品等，FIB-SEM能够制备出厚度均匀、损伤层较少的TEM样品。例如，在MoS2场效应管的研究中，FIB-SEM技术能够精确地制备截面透射样品，从而在TEM下观察到MoS2的层数和Ag纳米线与MoS2之间的间距。

FIB-SEM制备TEM样品的常规步骤

FIB - SEM 系统在微纳加工领域展现出卓越的性能，利用这一技术为客户提供高精度的微纳结构加工服务。FIB-SEM系统能够在各种材料上制备出精确的微纳图形，如光栅、切仑科夫辐射源针尖、三维对称结构等。这些加工出的微纳结构在光学、电子学和材料科学等领域有着广泛的应用。例如，通过FIB-SEM在Au/SiO2上制备的光栅，其周期和开口尺寸均达到了纳米级别，展示了FIB-SEM在微纳加工方面的高精度和高分辨率。

FIB-SEM加工的微纳图形

FIB-SEM系统能够实现材料的切片式形貌与成分三维重构，揭示材料内部的三维结构。通过切下一定厚度的试样，进行SEM拍照，反复进行这一步骤，拍摄数百张图片，再对这些切片图片进行三维形貌重建。例如，对多孔材料进行三维重构，可以清晰地显示内部孔隙的三维空间分布情况，并计算孔隙的半径尺寸、体积和曲率。这种三维重构技术为材料的内部结构研究提供了新的维度。

多孔材料的重构结构图

FIB-SEM系统配备的纳米机械手和离子束沉积技术，使得微米级别的材料转移成为可能。通过精确的定位和固定，可以将材料从一个衬底转移到另一个指定位置。例如，将氧化锌微米线从硅片上转移到两电极沟道间，从而制得专用器件。这种材料转移技术在微电子器件的制备和研究中具有重要意义。

四针氧化锌微米线的转移

FIB-SEM双束系统以其独特的微纳加工和成像能力，在材料研究领域展现出了巨大的潜力和价值。从定点剖面形貌与成分分析、TEM样品制备、微纳加工、切片式三维重构到材料转移，FIB-SEM技术的应用范围广泛，为材料科学家提供了强大的工具。