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。

聚焦离子束扫描电子显微镜三维成像技术在肿瘤生物学领域的应用

将聚焦离子束和扫描电子显微镜相整合而形成的双束系统——聚焦离子束扫描电子显微镜(Focused Ion Beam-Scanning Electron Microscopy,FIB-SEM)已成为对生物样品的超微结构进行成像和定量分析的有力工具。该系统既能对硬质生物材料进行铣削,又能在纳米尺度完成对其三维结构的重建。更为重要的是,它还能将组织或器官的宏观形态与组成细胞的内部结构直接关联。本文介绍了FIB-SEM的工作原理和设备组成,对FIB-SEM三维成像在肿瘤及肿瘤干细胞模型、生物打印系统的铣削、成像和超微结构分析,以及癌细胞对纳米颗粒的摄入等肿瘤生物学领域的典型应用进行了概述,并对利用FIB-SEM三维定量和超微结构分析的方法研究线粒体和其他亚细胞结构与癌症发生的关系提出了展望。目的是强化FIB-SEM在肿瘤生物学领域的应用,以揭示肿瘤细胞超微形态和结构变化对肿瘤演进所起的作用,为肿瘤治疗提供新靶标。

渝东南下志留统龙马溪组页岩有机质孔隙发育特征:基于聚焦离子束氦离子显微镜(FIB-HIM)技术

页岩中的有机质孔隙对烃类气体的赋存至关重要。为了明确渝东南下志留统龙马溪组页岩的有机质孔隙发育特征,使用聚焦离子束氦离子显微镜(FIB-HIM)技术进行观察。FIB-HIM具有极高的分辨率,分辨精度可达到亚纳米级,能够有效识别直径为0~20 nm的孔隙。结果表明:龙马溪组页岩的焦沥青内部发育大量的有机质孔隙,孔隙直径大,连通性好,大量较小直径的孔隙嵌套在直径较大的有机质孔隙中,增加了页岩有机质孔隙系统的比表面积和孔隙连通性,有利于烃类气体在页岩有机质孔隙内的赋存及有效渗流。龙马溪组页岩的固体干酪根内部有机质孔隙的发育特征与焦沥青相比存在较大差别,固体干酪根内部发育的有机质孔隙数量少,孔隙直径小,连通性差,孔隙多呈孤立状存在于固体干酪根内部。

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%。

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(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。

聚焦离子束制样条件对TEM样品形貌的影响

聚焦离子束(FIB)因其制样成功率和效率高,可定点精确制样等特点已经成为半导体失效分析领域重要的透射电子显微镜(TEM)制样方法。利用双束FIB系统针对TEM样品制备条件对样品形貌的影响进行了分析和研究。通过控制变量法等方法分析了FIB的电子束或离子束等制样条件可能对样品带来的损伤。通过实验发现,FIB的离子束能量对TEM样品热损伤影响较小,电子束的电压和电流是引起样品损伤的主要因素。实验证明,在电子束辅助沉积保护层时适当降低电子束的电压和电流,可有效改善样品的微观形貌。

聚焦离子束制备透射电子显微镜样品的两种厚度判断方法

透射电镜样品的厚度是透射电镜(TEM)表征中一个重要参数,快速准确地判断样品厚度是制备高质量样品的前提。本文通过使用聚焦离子束(FIB)制备了带有厚度梯度的透射电镜样品(Si、Sr Ti O3和La Al O3),并提出两种制样过程中快速判断厚度的方法。第一种通过扫描电子显微镜(SEM)的衬度变化经验地判断样品的厚度;第二种是用FIB在样品边缘切一个斜边,通过SEM测量斜边侧面的宽度用几何方法推断样品的厚度。这两种方法都通过会聚束电子衍射(CBED)和电子能量损失谱(EELS)测量的厚度作为检验标准。对比认为,样品较薄时用SEM衬度测厚比较合适;样品比较厚时用几何方法测量比较直接。

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.

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。

应用聚焦离子束/电子束技术的碳纳米管探针制备工艺研究

提出利用电子束诱导铂沉积和聚焦离子束铣削技术,实现碳纳米管原子力显微镜探针针尖的制备和结构优化研究。结合高分辨率扫描电子显微镜观测和纳米操纵仪,利用电子束诱导铂沉积实现碳纳米管固定到普通原子力显微镜探针末端,可实现直径小于10nm的纳米管探针制备。提出基于聚焦离子束铣削和照射技术实现对纳米管针尖的长度、角度的精确调控优化,纳米管探针的角度调控精度优于1°。

一种基于聚焦离子束技术的环境透射电镜光阑清理方法

光阑是透射电子显微镜电子光学系统的重要部件之一,其对透射电镜的成像质量有着重要的影响,然而原位环境透射电镜由于在使用中经常需要通入气氛并配合加热,因污染累积导致光阑的使用寿命大为降低。本文针对传统真空高温灼烧清理光阑方法需要较强的经验性及成功率低的缺点,提出一种新的光阑清理方法。该方法使用聚焦离子束(FIB)可定点、高效地清理光阑孔边缘的各种污染物,在恢复光阑孔圆度的同时又不会对光阑的其他部分造成损伤而引起失效。最终测试结果表明清理后的光阑满足透射电镜的使用要求,因此这种基于FIB技术的加工手段为电镜工作者提供了一种高效、精确和无损的光阑清理方法。

高性能聚焦离子束技术的应用

叙述了采用液态镓作为离子源的高性能聚焦离子束系统(FIB)在材料科学研究领域中的作用。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。详细地介绍了利用FIB进行形貌观察、制备TEM样品和表面刻蚀的过程及实验结果。

新一代微细加工的手段聚焦离子束技术及组合系统

随着现代微电子工业的迅猛发展,电子元器件的尺寸越来越小、电路的集成度越来越高。尤其是近几年,由于制造工艺和手段的日趋成熟,使得高性能、高质量的新一代集成电路层出不穷。20世纪90年代发展起来的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。

原子力显微镜-扫描电子显微镜共定位表征系统的研发与应用

微纳加工过程中,常有样品需要进行聚焦离子束(FIB)溅射、切割,扫描电子显微镜(SEM)以及原子力显微镜(AFM)表征,而这三类仪器都需要将样品固定在样品台上才可测试,固定不佳会影响表征结果.但固定好的样品在不同仪器之间转移、拆卸、再固定的过程中极易受到破坏.基于以上问题,设计了AFM-SEM-FIB样品共定位系统,可实现样品在此三种仪器之间的无损转移及共定位,避免珍贵样品破坏及目标丢失,以及解决AFM扫描无法控制方向、迅速调整位点等问题.在微纳表征中有优异的表现,系统已被开发成产品并量产销售.

FIB-SEM-Ar“三束”显微镜

FIB-SEM-Ar"三束"显微镜在FIB/SEM装置的平台上附加了降低样品损伤的低能Ar离子枪,首次实现了通过一台仪器完成高质量的透射电子显微镜TEM的样品制备。简化了样品整个加工的过程,同时大大提高了加工精度和工作效率。对"三束"显微镜做了介绍。

微粒检测用微孔的聚焦离子束加工及其验证平台搭建

库尔特原理是微粒检测的一种标准技术,而微纳尺度微孔的制造是库尔特原理的关键部分.本文采用聚焦离子束(FIB)技术进行固态微孔的加工,并自行设计搭建基于FPGA的测试平台对加工出的微孔进行检测.测试结果表明:采用该技术加工的固态微孔能够产生基准电流信号,但是基准信号会随时间变化,且随着输入电压的变化呈非线性变化.

聚焦离子束对铌酸锂表面加工的形貌控制研究

聚焦离子束是一种高精度、无掩膜的先进微纳加工手段。本文以铌酸锂晶体为研究对象,利用聚焦离子束/电子束双束系统对铌酸锂表面进行图形刻蚀,研究了离子束重复次数/驻留时间、扫描方式、扫描步长及束流大小等刻蚀参数对图形加工造成的影响。结合利用扫描电子成像和原子力显微镜三维形貌测量,对不同参数下的刻蚀形貌进行观察分析。该研究为实现基于铌酸锂材料的超低损耗光存储、光传导器件提供了重要的工艺参考依据。