聚焦离子束加工的硅酸钇波导中铕离子的光学与超精细跃迁

量子存储是大尺度量子网络的重要组成部分,基于波导等微纳结构的可集成量子存储可以提供更好的可扩展性并实现更低的光电能耗.在众多量子存储候选介质中,^(151)Eu^(3+):Y_(2)SiO_(5)晶体具有长达6 h的自旋相干寿命和1 h的相干光存储时间,成为长寿命存储的优异候选材料.本文通过聚焦离子束在^(151)Eu^(3+):Y_(2)SiO_(5)晶体表面加工出三角形悬梁臂波导,波导截面的边长为2μm,长度为20μm,并对三角形悬梁臂波导中的^(151)Eu^(3+)离子的^(7)F_(0)-^(5)D_(0)光学跃迁以及^(7)F_(0)基态的超精细跃迁开展了研究.结果显示,在2μm尺度的悬梁臂波导中^(151)Eu^(3+)离子基本保持了和块状晶体中^(151)Eu^(3+)离子一致的跃迁展宽及相干寿命,可以支持量子存储任务的实现.该工作为实现纳米尺度的^(151)Eu^(3+)离子可集成量子存储器以及单个^(151)Eu^(3+)离子的探测打下基础.

聚焦离子束工艺参数对单像素线刻蚀的影响

单像素线刻蚀是制备微纳米器件中的基本单元及加工其他复杂结构的基础,对聚焦离子束(FIB)加工具有重要的意义。通过改变离子束流的大小、驻留时间、扫描步长百分比及离子剂量等参数,对硅表面进行单像素线刻蚀的研究。结果表明,在聚焦离子束加工中,离子剂量与刻蚀线条宽度和深度之间呈正相关,与宽深比之间呈负相关;离子束流大小的变化对刻蚀深度影响不明显,但刻蚀宽度和宽深比随离子束流的增大而增大。此外,随着离子束流驻留时间增加,刻蚀宽度增大而深度减小;随着扫描步长百分比的增大,刻蚀深度增大,刻蚀宽度减小,分析结果表明这些变化与加工过程中再沉积作用有关。本研究成果为后续复杂图形的精密加工提供了重要参考依据。

粉煤灰表面形貌和组成的电子显微镜/能量色散谱、聚焦离子束分析

用超级场发射电子显微镜 (FE SEM) ,扫描电子显微镜 /能量色散谱 (SEM/EDS)和聚焦离子束测试仪(FIB)等 ,对粉煤灰进行了表面形貌和元素组成分析。FIB显示粉煤灰大多为 0 .3～ 0 .5 μm的球状微粒 ;FE SEM则显示约有 88%的粉煤灰为 0 .3～1 μm的球状微粒 ,表面凹凸不平 ,主要为铝、硅、铁等元素的氧化物 ,其中铝、硅、铁和氧的质量分数分别为 2 0 .5 %、2 3 .6%、1 .4%和 5 0 .9%。

聚焦离子束致形变微纳加工研究进展

聚焦离子束技术(focused ion beam,FIB)由于其高精度刻蚀、定点加工、实时成像等优势,常用于精密加工、TEM制样等领域。其工作机理通常为:刻蚀、淀积与成像。而基于FIB新的加工手段正在被探索和研究,其中就包括两种聚焦离子束致形变技术,分别为聚焦离子束应力引入致形变技术(FIB-stress induced deformation,FIBSID)和聚焦离子束物质再分布致形变技术(FIB-material-redistribution induced deformation,FIB-MRD)。前者通过控制FIB辐照时离子注入与溅射之间的竞争关系实现悬臂梁的多角度弯曲,后者利用粒子与物质作用时的瑞利不稳定性构建纳米结构,在一定意义上扩充了聚焦离子束的应用范围。运用上述方法可以加工三维微纳螺旋,悬浮光滑纳米弦以及大规模阵列化纳米网孔等多样化微/纳功能构件,在微流控系统,太赫兹通信,光学天线等领域具有很强的应用前景。

聚焦离子束扫描电镜在石油地质研究中的综合应用

聚焦离子束扫描电镜(FIB-SEM),以其高分辨率电子束成像及高强度聚焦离子束微纳米级精密加工功能,成为非常规油气储层研究的重要表征手段,推动了我国非常规油气的勘探开发进程,并促进石油地质学开启了全新的领域—纳米地质学。本文重点介绍了FIB-SEM在石油地质研究中的综合应用以及创新性开发情况。FIB-SEM的二维大面积成像与三维切片-成像分析可有效解决岩石样品非均质性强的表征难题,并可对岩石内部的孔隙、微裂缝、矿物、有机质和残留油等五大要素进行全面的成像分析,为数字岩心的构建提供具有纳米级分辨率的高质量原始数据。FIB-SEM强大的微纳加工功能,为下一代储层矿物分析、地球化学微观分析等技术的开发提供了制样手段。另外,FIB-SEM可以集成多种先进分析技术,形成集高分辨率成像、物理化学测试为一体的石油地质综合分析平台,应用前景广阔。

基于聚焦离子束铣削的复杂微纳结构制备

聚焦离子束铣削是一种灵活且高精度的微加工方法,探索通过聚焦离子来铣削进行复杂微纳米结构的加工过程.通过聚焦离子束铣削加工,利用灰度值精确控制离子束加工时间,实现闪耀光栅以及正弦结构等复杂微纳结构的加工过程.同时,利用聚焦离子束对原子力显微镜纳米管探针的长度进行高精度调控,其长度控制精度可以小于50nm.聚焦离子束铣削技术为制备在各种科学工程领域应用的多种复杂微结构提供了有效途径.

基于聚焦离子束-扫描电镜方法研究页岩有机孔三维结构

页岩中纳米级有机孔的大小直接影响页岩气含气量,其连通性亦对气体运移和开采至关重要。本文选择漆辽地区龙马溪组富有机质页岩,利用聚焦离子束-扫描电镜(FIB-SEM)在纳米尺度上(10 nm)进行有机孔结构的三维重构。研究结果表明:(1)FIB-SEM方法适用于微米级页岩的纳米(>3 nm)孔隙结构特征研究。(2)蜂窝状有机孔发育均匀,孔径集中于10~200 nm,连通性较差;界面有机孔孔径集中于200~300 nm,局部连通性较好。(3)页岩总孔隙度与有机质含量成正比。研究认为,对于以有机孔为重要储集空间的页岩,有机质分布越集中,连续性越好,研究孔隙度的表征单元体尺度越小。

聚焦离子束刻蚀性能的研究

对聚焦离子束 (FIB)的基本刻蚀性能进行了实验和研究 .通过扫描电镜对 FIB刻蚀坑的观测 ,给出了在不同材料上 (硅、铝和二氧化硅 ) FIB的刻蚀速率及刻蚀坑的形貌同离子束流大小的关系 .由于不同材料的原子结合能、原子量及晶体结构等因素对离子束溅射产额的影响 ,从而影响着离子束的刻蚀速率 ;随着离子束流的增大 ,刻蚀速率并非线性增加 ,且刻蚀坑的形貌越来越不均匀 。

基于聚焦离子束铣削技术的微刀具制备

提出了一种利用聚焦离子束(FIB)技术的铣削功能制备微细切削刀具的方法,通过设置恰当的离子束参数及精确控制刀具的不同刀面相对离子束的位置,可以获得具有高精度特征尺寸、锋锐刃口且复杂形状的微刀具.被加工刀具的典型特征尺寸为5～50,μm,可加工各种不同截面形状的微刀具.对硬质合金材料的毛坯进行FIB铣削,获得了宽度为7.65,μm、刃口半径小于30,nm的矩形微刀具.通过在超精密车床上进行加工试验,结果表明,FIB铣削的微刀具具有很好的加工性能.

聚焦离子束系统在微米/纳米加工技术中的应用

聚焦离子束系统是微细加工和分析的主要技术之一,是一个完美的微米/纳米技术研究平台。简述了聚焦离子束系统的组成和主要功能,着重介绍了近年来该技术在离子束刻蚀、反应离子束刻蚀、离子束辅助沉积、离子注入、微区分析、掺杂和成像以及无掩膜曝光等微米/纳米加工领域的应用,并对未来的发展前景进行了简要分析。

液态金属离子源聚焦离子束系统在微米/纳米技术中的应用

随着微米／纳米科学技术的发展，微细加工微区分析所用的主要技术之一──聚焦离子束技术引人注目．本文简述了具有液态金属离子源的聚焦离子束技术的主要功能，着重报道了近年来该技术在下述领域中的应用：（1）半导体大规模集成电路器件的集成、失误诊断和修复．（2）光电子集成技术中量子阱激光器和光纤相位掩模的制备及量子效应研究．（3）超导器件和真空微电子器件的研制．（4）二次离子质谱分析和透射电子显微镜样品的制备．

基于聚焦离子束注入的微纳加工技术研究

提出了聚焦离子束注入(focused ion beam implantation,FIBI)和聚焦离子束XeF2气体辅助刻蚀(gas assisted etching,GAE)相结合的微纳加工技术。通过扫描电镜观察FIBI横截面研究了聚焦离子束加工参数与离子注入深度的关系。当镓离子剂量大于1.4×1017ion/cm2时,聚焦离子束注入层中观察到均匀分布、直径10～15nm的纳米颗粒层。以此作为XeF2气体反应的掩膜,利用聚焦离子束XeF2气体辅助刻蚀(FIB-GAE)技术实现了多种微纳米级结构和器件加工,如纳米光栅、纳米电极和微正弦结构等。结果表明该方法灵活高效,很有发展前途。

聚焦离子束(FIB)技术及其在微电子领域中的应用

ＦＩＢ是一种将微分析和微加工相结合的新技术，在亚微米级器件的设计、工艺控制和失效分析等诸多领域发挥着非常重要的作用。本文将对聚焦离子束技术及其分析、加工的机理和性能作一介绍，并对该技术在微电子领域中的应用及发展作一综述。

聚焦离子束诱发金属有机化学气相淀积碳-铂薄膜

通过一系列实验 ,对聚焦离子束诱发 MOCVD的成膜机理进行了研究 ,给出了淀积速率同离子束流等参数之间关系的理论模型 .发现随着离子束流的增大 ,薄膜淀积速率增大 ,但并非完全线性增加 ,薄膜中的 C/ Pt比例也随之变化 ,薄膜电阻率则随之降低 ,最后趋向恒定 .

聚焦离子束外置取出法制备SiC_p/Al透射电镜样品

SiC颗粒增强铝合金复合材料(SiC_p/Al)由于结构复杂,在结构分析工作中既需要定点取样,又需要尽可能大的观察区域以满足对各结构单元之间相互作用的研究,故透射电子显微镜(TEM)样品制备工作存在较大的困难。采用聚焦离子束(FIB)外置取出方法制备TEM样品,在真空室内切割出较大面积的薄片样品,并将其在真空室外取出,置于覆膜铜网上。由于一片覆膜铜网上可以承载多片样品,这样一次进样可以对多个区域进行观察。实验结果证实样品可观察区域足够,样品质量满足TEM要求,观察效率高,同时由于这种方法高效低成本的特点,在相近材料和一些实验量庞大的材料结构解析工作中具有可推广性。

聚焦离子束快速制备锆合金三维原子探针样品

利用聚焦离子束快速精确的定位加工了锆合金的三维原子探针样品,通过合理控制加工束流和时间,制备出的针尖样品满足了三维原子探针观察样品的要求。利用三维原子探针从该样品上采集到了8 000多万的原子信息。聚焦离子束可实现三维原子探针样品的快速,便捷,高效制备。

高性能聚焦离子束(FIB)系统及其在材料科学领域的应用

采用液态镓作为离子源的FIB系统在材料科学研究领域可以起非常重要的作用。离子束聚焦于样品表面,在不同大小、束流及通入不同辅助气体的情况下,可分别实现图形刻蚀、绝缘和金属膜的沉淀,扫描离子成像等功能。该系统有三大用途:形貌观察,分辨率高达5nm;微刻蚀以及微沉淀。本文介绍了FIB技术的应用。

聚焦离子束扫描电镜研究微体化石的微观孔隙结构

聚焦离子束扫描电镜(FIB-SEM)是将聚焦离子束切割和扫描电镜结合起来的双束系统,可以在纳米尺度对样品进行切割加工与实时成像。文中用聚焦离子束扫描电镜对兰多维列统(志留系)龙马溪组黑色页岩内的几类微体化石进行了观察研究,并显示牙形刺、几丁石、疑源类均发育有亚微米至纳米级孔隙,这些孔隙可以为页岩气的储集提供有效空间,不同的微体化石孔隙发育的差异可以为页岩中有机质孔隙非均质性成因研究提供重要依据。