Fokuserad jonstråle ( FIB , FIB, Focused Ion Beam ) är en mycket använd teknik inom materialvetenskap för lokal analys, deponering och etsning av material. En jonetsningsuppsättning liknar ett svepelektronmikroskop . Elektronmikroskopet använder en stråle av elektroner , medan SIP använder tyngre partiklar ( med högre kinetisk energi ). Det finns installationer som använder båda typerna av balkar. SIP bör inte förväxlas med en enhet för litografi , där en jonstråle också används, men med låg intensitet, och vid etsning är egenskaperna hos själva resisten det viktigaste.
De vanligaste jonkällorna i lokal analys är de så kallade flytande metallkällorna, som använder gallium . Smältpunkten för gallium är ~30 °C .
Förutom gallium används även guld och iridium i källorna . I en galliumkälla kommer uppvärmd metall i kontakt med en volframnål . Gallium väter volfram och ett stort elektriskt fält (mer än 10 8 V / cm ) orsakar jonisering och utsläpp av galliumjoner. Jonerna accelereras sedan till en energi på 5-50 keV och fokuseras på provet med hjälp av en elektrostatisk lins . I moderna installationer når strömmen tiotals nanoampere , vilket är fokuserat på en plats på flera nanometer .
De första SIP:erna skapades i början av 90-talet. Funktionsprincipen för SIP liknar driften av ett elektronmikroskop med en liten men signifikant skillnad - SIP:er använder en jonstråle istället för en elektronstråle.
Galliumjoner efter acceleration av ett elektriskt fält kolliderar med provet. Den kinetiska energin hos jonerna är tillräcklig för att förstofta provmaterialet. Vid låga strömmar avlägsnas en liten mängd material. I moderna SITs uppnås en upplösning på cirka 5 nm [1] [2] ). Vid höga strömmar skär jonstrålen enkelt provet med submikrons noggrannhet.
Om provet är gjort av ett icke-ledande material, ansamlas joner på dess yta, vilket stöter bort jonstrålen. För att undvika detta neutraliseras den ackumulerade laddningen av flödet av elektroner. De senaste SIP:erna har sitt eget avbildningssystem, så det finns inget behov av att använda ett elektronmikroskop för att styra bearbetningen [3] .
Till skillnad från ett elektronmikroskop "förstör" CIP provet. När galliumjoner träffar provets yta "drar de ut" atomerna som utgör provet. Vid ytbehandling implanteras även galliumatomer flera nanometer djupt in i provet. Provets yta kommer då till ett amorft tillstånd.
SIP kan behandla ytan på provet mycket tunt - det är möjligt att ta bort ett lager från ytan till ett djup som är lika med atomstorleken, samtidigt som det inte påverkar nästa lager alls. Ytråheten hos provet efter behandling med en jonstråle är mindre än en mikron [4] [5]
Den huvudsakliga grundläggande skillnaden mellan SIB och fokuserade elektronstrålemetoder (som SEM , PREM och EBID ) är användningen av joner istället för elektroner, vilket avsevärt förändrar processerna på ytan av provet som studeras. De viktigaste egenskaperna för konsekvenserna av interaktion med provet är:
Joner är större än elektroner
Joner är tyngre än elektroner
Joner är positivt laddade och elektroner är negativt laddade.
Således är joner positivt laddade, tunga och långsamma, medan elektroner är negativt laddade, små i storlek och massa och ändå har högre hastighet. Den viktigaste konsekvensen av ovanstående egenskaper är att jonstrålen tar bort atomer från provets yta. I detta fall kan strålens position, uppehållstid och storlek kontrolleras väl. Därför kan den användas för kontrollerad etsning, ner till nanometerskalan. [6]
| Nanoteknik | |
|---|---|
| Relaterade vetenskaper | |
| Personligheter | |
| Villkor | Nanopartikel |
| Teknologi | |
| Övrig |
|