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．

镓液态金属离子源的制备

镓液态金属离子源广泛应用于聚焦离子束技术 ,本文介绍了一种利用电子轰击的方法制备镓液态金属离子源的工艺和设备 ,测试了源的 I- V发射特性曲线 ,d I/ d V≈ 0 .0 5 ( μA/ V) ,进行了新旧工艺下电流发射稳定度的比较 ,最佳源发射稳定度大于 95 % ,寿命大于 1 0 0 0小时。

聚焦离子束系统液态金属离子源的研制

设计了一种聚焦离子束系统用液态金属离子源(Liquid Metal lon Source-LMIS),本文对该源组件结构的设计、发射针尖的腐蚀工艺、挂金属镓工艺、测试系统的设计作了介绍;然后对该离子源的I-V特性、角电流密度、稳定性以及寿命等性能进行了测试。实验结果表明,该源的各项指标均达到了聚焦离子束系统的要求,并对影响源性能的因素进行了分析,从而为合理有效地设计液态金属离子源提供启示。

液态金属离子源发射系统的仿真分析

液态金属离子源的发射系统是源设计当中一个十分重要的因素,它的性能的优劣将直接影响到整个离子源的发射特性,进而影响整个聚焦离子束设备的工作性能。因而,在离子源的设计过程中,人们希望通过仿真手段得到影响源发射特性的源几何尺寸参量,以便在液态金属离子源设计时抓住主要参量进行优化设计,从而提高源的发射性能。本文首先用模拟电荷法计算了发射系统的电场,然后用蒙特卡罗方法在模拟发射离子的初始位置和初始速度的基础上,计算了离子轨迹。并通过对大量离子轨迹的统计计算,得出能散、角电流密度和虚源尺寸的特性曲线,从而为分析离子源性能以及设计离子源提供了一个有效的辅助工具。

纳米聚焦离子束系统液态金属离子源的研制

叙述了为纳米聚焦离子束装置研制的镓液态金属离子源的制备.发射尖的腐蚀采用自主开发的一套发射尖腐蚀设备腐蚀而成,该设备保证了源尖腐蚀工艺的可靠性和可重复性,腐蚀后的发射尖曲率半径在0.5～5μm之间.液态金属储备槽采用同轴针形结构,槽的材料采用高温下不易与金属镓发生反应的金属钼,这种源结构的优点是可以调节发射尖伸出合金槽的长度,储备的液态金属多,减少了液态金属蒸发对系统造成的污染,源发射尖到达寿命后结构仍可使用,该源具有良好的发射特性(达到100μA)、长寿命(1000h以上)和稳定度.该源与纳米聚焦离子束系统结合,将为纳米离子束加工带来新的发展前景,从而为研究其他单质源或合金源提供经验.

液态金属离子源发射系统电场的模拟分析

发射系统是液态金属离子源的关键部件之一,它的性能的优劣直接影响到整个离子源的工作稳定性和可靠性。因而对其发射系统进行仿真分析,可以很好地指导液态金属离子源的设计制造。本文采用国际上重视的动态喷流柱模型,利用模拟电荷法对液态金属离子源的发射系统的电场进行了计算分析,画出了发射尖端电场强度随不同参数变化的曲线,得出发射尖端表面场强与球冠半径、发射体突出臂长度密切相关,而与引出电极的结构关系甚小的结论,因此液态金属离子源发射特性(如角电流强度)的改善,必须在发射尖的设计制作上下功夫。从而为液态金属离子源的设计提供了一个有效的辅助工具。

液态金属离子源发射尖的制备工艺与技术

发射尖是液态金属离子源的关键部件之一,其性能的优劣直接影响到整个离子源的工作稳定性。本文通过对源尖腐蚀的多次实验,开发了一套发射尖腐蚀装置,该装置可以对发射尖插入腐蚀液的深度加以控制,并能在腐蚀完成后自动切断回路电流,实现了发射尖腐蚀工艺的重复性和可靠性,从而为液态金属离子源以及聚焦离子束系统的研制开发提供了一个有效的辅助工具。

液态金属离子源发射系统的电场计算

针对液态金属离子源的发射系统属于轴对称系统的特点,采用动态喷流柱模型,利用模拟电荷法对液态金属离子源发射系统的电场进行了计算,结果表明,该方法计算精度高,非常适合于电子束、离子束系统发射极附近电场的计算。

液态金属离子源发射尖的制备工艺与技术

发射尖是液态金属离子源(LMIS)的关键部件之一,其性能的优劣直接影响到整个离子源的工作稳定性。通过对系统软件和硬件的设计,开发了一套发射尖自动腐蚀装置,该装置可以对发射尖腐蚀过程中的速度和深度以及腐蚀电压进行控制,实现发射尖腐蚀工艺的重复性、可靠性,从而为液态金属离子源以及聚焦离子束系统的研制、开发提供了一个有效的辅助工具。

液态金属离子源静电透镜离子枪的实验研究

液态金属离子源（LMIS）的亚微米聚焦离子束（FIB）在现代分析技术和微细加工等领域有很多应用。介绍一种计算机控制的快速、灵活、准确的束斑测量方法；并报导用这种方法对采用Orloff—Swanson静电透镜离子枪的FIB性能的研究结果，包括源尖对中对束斑的影响、各电极电位对束斑的影响及束斑与束流的关系等。通过仔细的源尖位置调节，在束能13keV，束流1．0nA时，FIB束斑在亚微米范围。

液态金属离子源在航天器电位主动控制的应用

航天器在轨运行期间太阳光照条件下,受光电子发射影响,航天器光照表面的电位达到正的数十伏。航天器表面带电现象会对其在轨安全稳定运行和空间等离子体探测数据的准确性造成严重影响。带正电航天器周围电场中离子和电子的速率和空间分布被扭曲,等离子体电子在鞘层加速,光照产生的光电子被吸引进入传感器,在低能量下引起高计数率,而且加速仪器微通道板的老化,使低密度等离子体的测量变得异常困难。因此,必须对航天器的电位进行主动控制。液态金属离子源电位主动控制器已在许多航天器上得到广泛的应用,通过主要介绍国外关于液态金属离子源电位主动控制器在航天器上的应用,为自主研制电位主动控制器满足空间科学探测的需求提供参考,也为军事和应用卫星在轨可靠运行提供防护方法。

用E×B质量分析器分析Au－Si液态金属离子源（LMIS）的束流成分

本文介绍了Ａｕ－ＳｉＬＭＩＳ的结构以及源的发射特性，利用Ｅ×Ｂ质量分析器，获得了Ａｕ－ＳｉＬＭＩＳ的质谱图。

液态金属镓离子源的制备

叙述了为纳米聚焦离子束装置研制的镓液态金属离子源的制备,并对该离子源的I-V特性、角电流密度、稳定性以及寿命等性能进行了测试,结果表明,该源的各项指标均达到了聚焦离子束系统对液态金属离子源的性能要求。

AuSi液态金属离子源

为了进行Ｓｉ聚焦离子束微细加工技术的研究，研制了ＡｕＳｉ液态金属离子源制备设备及其分析设备，制成了实用化的ＡｕＳｉ合金源，得到了制备该合金源的成熟工艺，利用Ｅ×Ｂ质量分离器分离出Ａｕ和Ｓｉ离子束，对源的一些特性如电流—电压曲线、加热功率—发射电流曲线、束流质谱及源的寿命作了分析。该源结构采取同轴针型，合金槽的材料为钼，发射尖为钨丝。源正常工作时的加热方式为间接加热式。该源与带质量分离器的聚焦离子束系统结合，将迈开亚微米Ｓｉ离子束加工的第一步。并为今后研究其它合金源提供经验。

液态金属离子源发射机理的讨论

从Ｔａｙｌｏｒ理论出发，讨论了液态金属离子源（ＬＭＩＳ）发射圆锥的形成及其条件，并讨论了ＬＭＩＳ发射机理及离子束的特性，发现场蒸发是离子产生的重要原因，热蒸发中性离子的场电离是第二重要的离子产生机理．

聚焦离子束加工技术及其应用

对聚焦离子束加工技术在集成电路芯片的诊断与修改、修复光刻掩模缺陷、制作透射电镜样品以及多用途微切割上的应用作了详细介绍。

聚焦离子束技术及其在微纳加工技术中的应用

聚焦离子束(FIB)技术是一种集形貌观测、定位制样、成份分析、薄膜淀积和无掩模刻蚀各过程于一身的新型微纳加工技术。它突破了只能对表层成像和分析的局限,可以对样品进行三维的、表面下的观察和分析,也可以对样品材料进行切割研磨和沉积特定材料,用它可以获得以前无法得到的样品信息。从而为研究人员和制造人员提供了一种对多种样品在纳米尺度进行修改、制作和分析的有效工具。

聚焦离子束(FIB)中的离子光学问题

本文简要讨论了聚焦离子束中的离子光学问题 ,包括液态金属离子源的发射机制和发射特性 ,如虚源、角电流强度、能量分散、伏安特性、束流起伏、聚焦限制、离子束中的化学成分及源的寿命。讨论了离子光学柱体的组成与特征 ,束流一束径关系 ,束中电流密度分布 ,以及空间电荷效应等。

单级透镜聚焦离子束系统的研究

建立了一台简单实用的单级透镜聚焦离子束（ＦＩＢ）系统。该系统采用优越的Ｃａ￣＋液态金属离子源（ＬＭＩＳ）和单级Ｏ－Ｓ透镜，在束能为２０ｋｅＶ、束流为３００ｐＡ时，束径达到０．３μｍ。改进了束斑的测量方法。研究了影响束斑的各种因素。该系统既可用来作为扫描离子显微镜，又可作为亚微米加工工具。文中给出了在该系统上得到的样品显微图像和刻蚀图形的结果。

聚焦离子束曝光技术

聚焦离子束技术是一种集形貌观测、定位制样、成份分析、薄膜淀积和无掩模刻蚀各过程 于一身的新型微纳加工技术。它大大提高了微电子工业上材料、工艺、器件分析及修补的精度和速 度,目前已经成为微电子技术领域必不可少的关键技术之一。对聚焦离子束曝光技术作了介绍。