子束技術(shù)概述

聚焦離子束技術(shù)是一種先進(jìn)的納米加工技術(shù)，它通過靜電透鏡將離子束精確聚焦至2至3納米的束寬，對材料表面進(jìn)行精細(xì)的加工處理。這項(xiàng)技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)材料的剝離、沉積、注入、切割和改性等多種操作。

FIB技術(shù)的優(yōu)勢

1. 操作簡便性：FIB技術(shù)簡化了操作流程，減少了樣品的前處理步驟，同時(shí)降低了對樣品的污染和損害。

2. 微納尺度加工：該技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)精準(zhǔn)的微米及納米級切割，尺寸控制精確，加工厚度均勻，適用于多種顯微分析技術(shù)。

3. 多功能一體化：FIB技術(shù)整合了切割、成像和化學(xué)分析功能，提供了一站式的納米加工解決方案。

FIB技術(shù)原理

FIB技術(shù)的核心在于利用液態(tài)金屬鎵（Ga）作為離子源，因其低熔點(diǎn)和低蒸氣壓的特性，易于產(chǎn)生高密度的離子束流。Ga離子束能夠聚焦至5納米以下，通過與樣品表面的原子碰撞，實(shí)現(xiàn)原子級的刻蝕，用于截面觀察和特殊形狀的加工。

此外，F(xiàn)IB技術(shù)還能與氣體注入系統(tǒng)（GIS）結(jié)合，實(shí)現(xiàn)材料的沉積或增強(qiáng)刻蝕效果。

離子束/電子束誘導(dǎo)沉積

通過加熱含有金屬的有機(jī)前驅(qū)物至氣態(tài)，并噴射至樣品表面，當(dāng)離子或電子束在該區(qū)域掃描時(shí)，前驅(qū)物分解，留下不易揮發(fā)的成分在樣品表面，形成沉積層。

FIB-SEM制備TEM薄片流程

1. 樣品定位與保護(hù)層沉積：使用SEM分析確定感興趣的區(qū)域，并在目標(biāo)微區(qū)內(nèi)選定特征點(diǎn)。為保護(hù)樣品表面，預(yù)先在表面沉積約1微米厚的Pt或C。

2. 初步切割：在保護(hù)層兩側(cè)挖出凹槽，暴露目標(biāo)樣品，并通過調(diào)整樣品臺傾角和離子束繼續(xù)切割，直至樣品與母體僅一側(cè)相連。

3. 樣品提取：使用納米操作手接觸樣品頂部，并通過GIS系統(tǒng)在連接處沉積Pt，將樣品與操作手相連，然后完全切離樣品。

4. 樣品轉(zhuǎn)移：將FIB專用的TEM載網(wǎng)放入樣品臺，調(diào)整角度，使目標(biāo)樣品貼附到載網(wǎng)上，并通過GIS系統(tǒng)在接觸點(diǎn)上沉積Pt以固定樣品。

5. 二次減薄與精修：對固定在載網(wǎng)上的樣品進(jìn)行二次減薄，逐步降低束流，直至達(dá)到所需厚度。

加工注意事項(xiàng)

在FIB刻蝕過程中，樣品表面可能會積累電荷，產(chǎn)生荷電效應(yīng)。為防止樣品漂移，需要對樣品表面進(jìn)行更厚層的鍍碳或鍍金處理。由于FIB制備的超薄樣品非常脆弱，建議妥善保存，防止在轉(zhuǎn)移和實(shí)驗(yàn)過程中受損。