FIB-SEM雙束系統(tǒng)在材料科學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用

聚焦離子束（FIB）與掃描電子顯微鏡（SEM）耦合成為FIB-SEM雙束系統(tǒng)后，通過結(jié)合相應(yīng)的氣體沉積裝置，納米操縱儀，各種探測器及可控的樣品臺等附件成為一個集微區(qū)成像、加工、分析、操縱于一體的分析儀器。其應(yīng)用范圍也已經(jīng)從半導(dǎo)體行業(yè)拓展至材料科學(xué)、生命科學(xué)和地質(zhì)學(xué)等眾多領(lǐng)域。為方便客戶對材料進行深入的失效分析及研究，金鑒實驗室現(xiàn)推出Dual Beam FIB-SEM制樣業(yè)務(wù)，并介紹Dual Beam FIB-SEM在材料科學(xué)領(lǐng)域的一些典型應(yīng)用，包括透射電鏡（ TEM）樣品制備，材料微觀截面截取與觀察、樣品微觀刻蝕與沉積以及材料三維成像及分析。

1. 設(shè)備參數(shù)

ZEISS Auriga Compact

1.場發(fā)射掃描電鏡（SEM）：各種材料形貌觀察和分析，如金屬、半導(dǎo)體、陶瓷、高分子材料、有機聚合物等，放大率：12×～1000，000×；分辨率1.0nm @ 15kV；1.9 nm @ 1kV；

2.X射線能譜分析儀（EDS）：材料微區(qū)成分分析；MnKa峰的半高寬優(yōu)于127eV；CKa峰的版高寬優(yōu)于56Ev;FKa峰的半高寬優(yōu)于64eV；元素Be4-U92；

3.聚焦離子束系統(tǒng)（FIB）：材料微納結(jié)構(gòu)的樣品制備，包括：SEM在線觀察下制備TEM樣品、材料微觀截面截取與觀察、樣品微觀刻蝕與沉積等，放大率：300×～500，000×；分辨率2.5nm @ 30kV。

4.背散射電子探頭（BSD）：基于不同元素襯度不同，BSD探頭除了觀察樣品形貌襯度，同時能夠?qū)崿F(xiàn)對樣品成分襯度的觀察。

5.納米操縱手：用于超薄樣品（納米級）固定轉(zhuǎn)移及精細加工。

6.氣相沉積系統(tǒng)（GIS）：FIB加工前為材料提供保護層，或用于材料精加工。

Dual Beam FIB-SEM制樣：

FIB主要用于材料微納結(jié)構(gòu)的樣品制備，包括：TEM樣品制備、材料微觀截面截取與觀察、樣品微觀刻蝕與沉積等。

1.TEM樣品制備

對比與傳統(tǒng)的電解雙噴，離子減薄方式制備TEM樣品，F(xiàn)IB可實現(xiàn)快速定點制樣，獲得高質(zhì)量TEM樣品。

案例一：

使用Dual Beam FIB-SEM系統(tǒng)制備高質(zhì)量TEM樣品。

a、FIB粗加工

b、納米手轉(zhuǎn)移

c、FIB精細加工完成制樣

2.材料微觀截面截取

SEM僅能觀察材料表面信息，聚焦離子束的加入可以對材料縱向加工觀察材料內(nèi)部形貌，通過對膜層內(nèi)部厚度監(jiān)控以及對缺陷失效分析改善產(chǎn)品工藝，從根部解決產(chǎn)品失效問題。

案例二：

金鑒實驗室針對膜層內(nèi)部缺陷通過FIB精細加工至缺陷根源處，同時結(jié)合前段生產(chǎn)工藝找出缺陷產(chǎn)生點，通過調(diào)整工藝解決產(chǎn)品缺陷。

案例三：

產(chǎn)品工藝異常或調(diào)整后通過FIB獲取膜層剖面對各膜層檢查以及厚度的測量檢測工藝穩(wěn)定性。

3.氣相沉積（GIS）

FIB GIS系統(tǒng)搭載Pt氣體，其作用除了對樣品表面起到保護作用，還能根據(jù)其導(dǎo)電特性對樣品進行加工。FIB加工前為材料提供保護層，或用于材料精加工。

案例四：

納米材料電阻無法直接進行測量，通過FIB GIS系統(tǒng)對其沉積Pt，將其連接到電極上進行四探針法測電阻。

4.三維重構(gòu)

FIB-SEM三維重構(gòu)系統(tǒng)是通過FIB連續(xù)切出多個截面再通過軟件將一系列2D圖像轉(zhuǎn)換為3D圖像。

責(zé)任編輯：tzh