聚焦離子束（FIB）技術(shù)在納米科技里很重要，它在材料科學(xué)、微納加工和微觀分析等方面用處很多。

離子源：FIB的核心部件

離子源是FIB系統(tǒng)的關(guān)鍵部分，液態(tài)金屬離子源（LMIS）用得最多，特別是鎵（Ga）離子源。鎵的熔點(diǎn)低，能形成穩(wěn)定的液態(tài)金屬源，而且鎵離子聚焦性能好，能聚焦成很細(xì)的束斑，用來(lái)精確加工和分析材料。在離子源里，金屬離子被電場(chǎng)加速和聚焦，形成高能、高精度的離子束流。

離子束聚焦與掃描

離子束聚焦與掃描系統(tǒng)是FIB技術(shù)實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)加工和高分辨率成像的重要部分。離子束從離子源出來(lái)后，經(jīng)過(guò)電磁透鏡聚焦成納米級(jí)束斑，這要求電磁透鏡性能和精度很高。掃描系統(tǒng)控制束斑在樣品表面的移動(dòng)軌跡，根據(jù)設(shè)定模式，引導(dǎo)離子束逐點(diǎn)或逐行掃描，讓FIB技術(shù)能在納米尺度上加工復(fù)雜圖案和采集高分辨率圖像。

應(yīng)用模式

1.刻蝕

刻蝕是FIB技術(shù)的重要應(yīng)用，用高能離子束轟擊材料表面，去除原子或分子，實(shí)現(xiàn)精確刻蝕。通過(guò)控制離子束的能量、束斑大小和掃描路徑，可以在納米尺度上制備復(fù)雜的納米結(jié)構(gòu)，比如納米線、納米孔等。這為微納加工提供了高精度和靈活性，比如在半導(dǎo)體制造中，F(xiàn)IB刻蝕能制備高精度掩膜板、修復(fù)光刻掩膜缺陷等。

2.沉積

FIB技術(shù)還能在特定區(qū)域沉積材料。在離子束轟擊樣品表面時(shí)，引入氣體前驅(qū)體，離子束與氣體相互作用引發(fā)化學(xué)反應(yīng)，使前驅(qū)體分解并沉積出所需材料。這種沉積方式空間分辨率高，精確性好，可用于修復(fù)電路斷裂點(diǎn)、構(gòu)建納米級(jí)電極結(jié)構(gòu)等。比如在微電子領(lǐng)域，F(xiàn)IB沉積能修復(fù)受損的集成電路芯片，延長(zhǎng)芯片使用壽命。

3.成像

FIB技術(shù)利用離子束與樣品相互作用產(chǎn)生的二次電子或離子信號(hào)進(jìn)行高分辨率成像。離子束轟擊樣品表面，激發(fā)原子或分子釋放信號(hào)，收集這些信號(hào)并轉(zhuǎn)換成圖像，就能觀察樣品表面的微觀結(jié)構(gòu)和形貌。FIB成像分辨率高，能分辨納米尺度下的微觀特征，可用于材料微觀結(jié)構(gòu)分析、納米器件表征和生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的細(xì)胞成像等。

4.樣品制備

在透射電子顯微鏡（TEM）樣品制備中，F(xiàn)IB技術(shù)很重要。TEM需要超薄樣品，傳統(tǒng)方法難以滿足要求且易損傷樣品。FIB技術(shù)通過(guò)離子束切割，能從塊體材料中精確切取超薄樣品，還能在制備過(guò)程中保護(hù)和修飾樣品，避免污染或損傷。

5.優(yōu)勢(shì)

FIB技術(shù)有很多優(yōu)點(diǎn)。一是加工精度高，能在納米尺度上精細(xì)加工和修飾材料。二是多功能，集刻蝕、沉積、成像等多種功能于一體，能滿足多種加工和分析需求，提高效率。三是適用多種材料，無(wú)論是金屬、半導(dǎo)體還是絕緣體，都能加工和分析，應(yīng)用范圍廣。