聚焦離子束掃描電鏡雙束系統(tǒng)（FIB-SEM）作為一種前沿的微納加工與成像技術(shù)，憑借其強(qiáng)大的功能和多面性，在材料科學(xué)研究中占據(jù)著舉足輕重的地位。它能夠深入微觀世界，揭示材料內(nèi)部的結(jié)構(gòu)與特性，為材料科學(xué)的發(fā)展提供了強(qiáng)有力的支撐。

定點剖面形貌與成分分析

FIB-SEM系統(tǒng)具備精準(zhǔn)的定點切割與分析能力，能夠深入材料內(nèi)部，揭示其微觀結(jié)構(gòu)與成分。以CdS微米線為例，光學(xué)顯微鏡雖能觀察到微米線節(jié)點處可能存在其他物質(zhì)，但無法確定其具體成分與內(nèi)部形貌。而FIB-SEM技術(shù)則可在此節(jié)點進(jìn)行定點切割，制備截面樣品，并通過掃描電鏡成像與能量色散譜（EDS）mapping，直觀呈現(xiàn)內(nèi)部含有Sn球的結(jié)構(gòu)。這種分析方法為材料微觀結(jié)構(gòu)研究開辟了新的視角，使研究人員能夠更深入地理解材料的內(nèi)在特性。

TEM樣品制備

透射電子顯微鏡（TEM）是材料研究中常用的高分辨率成像工具，而FIB-SEM系統(tǒng)在制備TEM樣品方面具有獨特優(yōu)勢。為了方便大家對材料進(jìn)行深入的失效分析及研究，以MoS?場效應(yīng)管的研究為例，F(xiàn)IB-SEM技術(shù)可精準(zhǔn)制備截面透射樣品，使研究人員在TEM下清晰觀察到MoS?的層數(shù)以及Ag納米線與MoS?之間的間距，為深入研究材料的微觀結(jié)構(gòu)與性能提供了有力支持。

微納加工

FIB - SEM 系統(tǒng)在微納加工領(lǐng)域展現(xiàn)出卓越的性能，這些圖形包括光柵、切侖科夫輻射源針尖、三維對稱結(jié)構(gòu)等，廣泛應(yīng)用于光學(xué)、電子學(xué)和材料科學(xué)等領(lǐng)域。

例如，在Au/SiO?上制備的光柵，其周期和開口尺寸均達(dá)到納米級別，充分展示了FIB-SEM在微納加工方面的高精度與高分辨率。這種高精度的微納加工能力為新材料的研發(fā)與應(yīng)用提供了廣闊的空間。

切片式三維重構(gòu)

FIB-SEM系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)材料的切片式形貌與成分三維重構(gòu)，為研究材料內(nèi)部結(jié)構(gòu)提供了新的維度。通過切下一定厚度的試樣進(jìn)行SEM拍照，反復(fù)操作數(shù)百次拍攝切片圖片，再進(jìn)行三維形貌重建，即可清晰呈現(xiàn)材料內(nèi)部的三維結(jié)構(gòu)。

材料轉(zhuǎn)移

FIB-SEM系統(tǒng)配備的納米機(jī)械手和離子束沉積技術(shù)，使得微米級別的材料轉(zhuǎn)移成為可能。通過精確的定位與固定，可將材料從一個襯底轉(zhuǎn)移到另一個指定位置。例如，將氧化鋅微米線從硅片轉(zhuǎn)移到兩電極溝道間，可制得專用器件。這種材料轉(zhuǎn)移技術(shù)在微電子器件的制備與研究中具有重要意義，為微納器件的創(chuàng)新與開發(fā)提供了新的途徑。

未來發(fā)展

FIB-SEM雙束系統(tǒng)憑借其獨特的微納加工與成像能力，在材料研究領(lǐng)域展現(xiàn)出巨大的潛力與價值。從定點剖面形貌與成分分析到TEM樣品制備、微納加工、切片式三維重構(gòu)以及材料轉(zhuǎn)移，F(xiàn)IB-SEM技術(shù)的應(yīng)用范圍廣泛，為材料科學(xué)家提供了強(qiáng)大的工具。隨著技術(shù)的不斷發(fā)展與創(chuàng)新，F(xiàn)IB-SEM系統(tǒng)將在更多領(lǐng)域發(fā)揮重要作用，助力材料科學(xué)的進(jìn)一步發(fā)展。