FIB 如何工作 FIB 的主要功能
FIB 技术的主要功能涵盖了高分辨率成像、精确刻蚀、材料沉积以及分析等多个方面,这些功能相互配合,使其在众多领域大显身手。
1.FIB 的成像功能主要依靠收集二次电子或二次离子信号来实现。当离子束作用于样品表面时,会激发样品产生二次电子和二次离子,通过专门的探测器收集这些信号,经过处理后可以生成样品表面和内部结构的清晰图像。其分辨率之高,可达亚纳米级,能够揭示样品微观结构的细节,为研究人员提供直观的视觉信息,帮助他们更好地理解材料的微观特性。
2.刻蚀功能,FIB能够以纳米级的精度移除样品表面的材料。这一功能在制备透射电子显微镜(TEM)样品时发挥着关键作用,可以将样品加工成超薄的薄膜,以便进行高分辨率的内部结构分析。此外,在微电路的修改和修复中,FIB 的精确刻蚀能力也能够精准地去除多余的材料或切断特定的电路连接,实现对微电路的精确调整。
3.FIB 的材料沉积功能通过引入特定的气体,如含金属前驱体气体,在样品表面沉积材料。这一功能可用于修复样品表面的缺陷,例如在微电路中填补断裂的连接或修复受损的结构。同时,它还可以构建各种功能结构,为纳米器件的制造提供了有力支持,使得研究人员能够在微观尺度上设计和构建具有特定功能的材料和结构。
4.FIB 的分析功能则结合了能量色散光谱(EDS))等技术,能够对材料的元素组成和晶体结构进行深入表征。通过 EDS 分析,可以确定样品中不同元素的分布情况,为材料的成分分析提供准确数据。
FIB 技术与其他技术的结合
FIB - SEM 结合
FIB - TEM 结合
FIB - TEM 结合则是利用 FIB 的精确铣削能力,为透射电子显微镜(TEM)制备超薄样品,从而支持原子级分辨率的内部结构分析。
FIB - TEM 技术支持亚埃级分辨率的原子成像,能够清晰地揭示晶界、缺陷和纳米颗粒等微观细节。结合选区电子衍射(SAED),可以对晶格结构和取向进行精确分析;配合 EDS 技术,则可进行元素分布映射,进一步深入了解材料的微观特性。
在材料科学领域,FIB - TEM 广泛用于表征纳米结构和界面,为新型材料的研发和性能优化提供了重要依据。在半导体行业中,它用于分析晶体缺陷和器件结构,对于提高半导体器件的性能和可靠性具有关键作用。在实际应用中,需要对铣削参数进行优化,并采用低温操作等措施,以减少镓植入或样品非晶化对 TEM 图像质量的影响,从而获得更为准确和可靠的分析结果。


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