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材料现代分析方法 聚焦离子束技术 第四章第四章第四章第四章 聚焦离子束技术聚焦离子束技术聚焦离子束技术聚焦离子束技术 （（（（FIBFIBFIBFIB ）））） College of MSE, CQU 1 材料现代分析方法 聚焦离子束技术 本章主要内容 44.11 FIBFIB系统介绍系统介绍 4.2 FIB-SEM构造及工作原理 4.3 离子束与材料的相互作用 4.4 FIB主要功能及应用 参考书参考书 ：：顾文琪等顾文琪等 ，聚焦离子束微纳加工技术聚焦离子束微纳加工技术，北京工业大学出版社北京工业大学出版社。。 College of MSE, CQU 2 材料现代分析方法 聚焦离子束技术 44.11 FIBFIB系统介绍系统介绍 聚焦离子束聚焦离子束(Focused(Focused IonIon beambeam, FIB)FIB)的的 系统是利用电透镜将离子束聚焦成非常 小尺寸的显微加工仪器。通过荷能离子 轰击材料表面轰击材料表面，实现材料的剥离实现材料的剥离、沉积沉积、 注入和改性。 目前商用系统的离子束为目前商用系统的离子束为液相金属离液相金属离 子源(Liquid Metal Ion Source,LMIS) 金属材质为镓(Gallium, Ga)，因为镓 元素具有低熔点、低蒸气压、及良好的 抗氧化力。 现代先进现代先进FIBFIB系统为系统为双束双束，即即离子束离子束++ Zeiss AuriZeiss Aurigggga FIBa FIB--SEM sSEM syyyystemstem 电子束 （FIB+SEM ）的系统。在SEM 微观成像实时观察下，用离子束进行微 加工加工。 College of MSE, CQU 3 材料现代分析方法 聚焦离子束技术 FIBFIB技术发展史技术发展史 FIB加工系系统的发展展与点离子源的开发密切相关 1950s：Mueller发明气体场发射离子源 （GFIS ）； 1970s1970s：：GFISGFIS应用到聚焦离子显微镜应用到聚焦离子显微镜 （（FIMFIM ）；）； 1974-75：J. Orloff 和L.W.Swanson分别将GFIS应用于FIB 。此时的 GFIS束流低((10ppA)),分辨率约50纳米； 1974：美国Argonne 国家实验室的V.E.Krohn 和G.R.Ringo发现在电场 作用下毛细管管口的液态镓变形为锥形，并发射出Ga+离子束； + 1978：美国加州休斯研究所的R.L.Seliger等人建立了第一台Ga 液态金 属离子源的FIB系统，束斑直径100nm，束流密度1.5A/cm2 ，亮度达 6 2 3.3x103.3x10 A/A/ （（cmcm .sr.sr ），），束能量束能量57keV57keV；； 1980s：商品型FIB投入市场，成为新器件研制、微区分析、MEMS制 作的重要手段； 1980s-90s：开发出SEM-FIB双束、FIB多束、全真空FIB联机系统。 College of MSE, CQU 4 材料现代分析方法