尺度的測量與制造

納米技術，作為全球科研的熱點，關鍵在于其能夠在納米級別進行精確的測量和制造。納米測量技術負責收集和處理數(shù)據(jù)，而納米加工技術則是實現(xiàn)微觀制造目標的核心工具。電子束和離子束技術是這一領域發(fā)展的重要推動力。

聚焦離子束(FIB)技術的應用

聚焦離子束技術利用高能離子束對材料進行精細加工，并與掃描電子顯微鏡協(xié)同工作，為納米器件的制造和加工提供了創(chuàng)新途徑。這項技術在半導體集成電路制造中得到了廣泛應用，極大提升了生產(chǎn)效率。

聚焦離子束(FIB)技術的演變

1.技術發(fā)展與創(chuàng)新

聚焦離子束技術是在傳統(tǒng)離子束技術的基礎上，結合了聚焦電子束技術而發(fā)展起來的。液態(tài)金屬離子源的引入極大地擴展了FIB技術的應用范圍，使其在納米科技領域中的作用日益凸顯。

2.加工原理與系統(tǒng)構成

聚焦離子束技術與常規(guī)離子束技術在加工原理上是一致的，都是通過離子束對樣品表面進行轟擊來實現(xiàn)加工。FIB系統(tǒng)的結構包括離子柱、離子源、離子束控制單元和樣品室等，這些組件共同確保了加工過程的精確性。

FIB系統(tǒng)的核心組件

1.離子柱的作用

離子柱是FIB系統(tǒng)的關鍵部分，它包含了液態(tài)金屬離子源、聚焦裝置、束流限制和偏轉裝置。液態(tài)金屬離子源因其出色的亮度和穩(wěn)定性而成為主流選擇。

2.離子源的重要性

離子源負責提供連續(xù)且可聚焦的離子束，其尺寸和性能直接影響到系統(tǒng)的分辨率。液態(tài)金屬離子源和氣體場發(fā)射離子源是兩種主要的技術路徑，它們各自擁有獨特的優(yōu)勢。

FIB技術的應用

1.離子束成像技術

FIB系統(tǒng)的成像分辨率能夠達到5-10納米，這使得它能夠精確地展現(xiàn)材料表面的微觀結構。在分析腐蝕性材料或氧化物顆粒時，離子束成像技術顯示出其獨特的優(yōu)勢。

2.離子束刻蝕技術

離子束刻蝕技術包括物理刻蝕和反應離子束刻蝕兩種方式，它們能夠?qū)崿F(xiàn)對不同材料樣品的快速微區(qū)刻蝕。

光纖上精確刻蝕的線寬140 nm的周期結構。Bar：2um

3.離子束薄膜沉積

利用離子束激發(fā)化學反應，可以在材料表面精確沉積金屬和非金屬材料。這一技術為材料的精確構建提供了新的可能性。

氣體注入沉積工作原理圖

4.離子注入技術

聚焦離子束技術使得無需掩模的離子注入成為可能，這不僅降低了成本，還提高了加工速度。離子注入技術在材料改性方面也顯示出其重要性。

FIB在Can襯底上沉積的SiO2：環(huán)形結構。Bar=2um

5.透射電鏡樣品制備

聚焦離子束技術解決了透射電鏡樣品制備中的精確定位問題，提升了制樣的精確度和成功率。

透射電鏡精確定位樣品制備示意圖

聚焦離子束與電子束雙束系統(tǒng)

1.FIB-SEM雙束系統(tǒng)的優(yōu)勢

FIB-SEM雙束系統(tǒng)整合了聚焦離子束和電子束的優(yōu)勢，提供了高分辨率成像和精細加工的能力。該系統(tǒng)能夠有效地中和電荷積累，避免了樣品電荷污染的問題。

2.應用范圍

FIB-SEM雙束系統(tǒng)在納米科技、材料科學和生命科學等多個領域都有著廣泛的應用，它能夠提供三維高分辨率成像和材料襯度成像，是科研和工業(yè)領域的重要工具。