聚焦离子束技术（FIB）样品制备指南

聚焦离子束（FIB）技术是一种先进的微纳加工技术，它通过电透镜系统将离子束聚焦至纳米级，对材料表面进行精确的加工，包括剥离、沉积、注入、切割和改性等多种操作。
FIB技术与扫描电子显微镜（SEM）等高分辨率显微镜相结合，为纳米尺度的分析和制造提供了强大的技术支持。

FIB技术的应用范围

1. 微观结构分析：利用FIB技术制备的透射电子显微镜（TEM）样品，可以实现材料微观结构的高分辨率观察。
2. 微纳结构加工：在微电子领域，FIB技术可用于芯片线路的精确修改和微纳结构的加工，如纳米孔阵列、等离子器件和微流体通道等。
3. 集成电路修正：在集成电路（IC）制造过程中，FIB技术能够修正微区电路的蚀刻错误，实现电路的精细调整，精度可达到5纳米级别。
4. 生物样本分析：在生命科学领域，FIB技术可用于制备生物样本的超薄切片，进行高分辨率成像和分析。

5. 三维结构重建：结合FIB和SEM技术，可以实现材料内部结构的三维重建，获取三维图像。

FIB技术的测试项目


1. TEM样品制备：FIB技术可以精确定位并切割材料，制备适合TEM分析的样品。

2. 微纳结构加工：FIB技术可以精确地搬运和加工微纳结构，形成特定的形状或图案。

3. 截面分析：FIB技术可以制备材料的截面样品，并通过SEM和能谱分析（EDS）来分析材料的成分和结构。

4. 电子背散射衍射（EBSD）分析：利用FIB制备的样品，可以进行晶体取向成像、显微织构和界面分析。
5. 三维原子探针样品制备：FIB技术可以制备适合三维原子探针分析的样品，用于研究材料的原子级结构。

FIB制样流程和要求


1. 目标定位：在SEM下精确定位需要分析的区域，这是制样成功的关键。
2. 表面处理：对于非导电样品，可能需要喷Pt来提高导电性。
3. 样品制备：使用FIB技术将目标区域两侧的样品挖空，保留目标区域。金鉴实验室在样品制备过程中，严格遵循标准操作程序，确保样品的完整性和质量。
4. 取样：使用机械纳米手取出薄片，并进行离子束减薄。
5. 减薄：将样品减薄至适合TEM观察的厚度。
6. 样品安装：将减薄后的样品焊接到铜网上的样品柱上，并标记样品位置。
样品要求

样品状态：粉末、块状或薄膜样品均可进行测试。
粉末样品：尺寸至少为5μm以上，且无磁性。
块状/薄膜样品：最大尺寸不超过2cm，高度不超过3mm，无挥发性，可以有磁性。
注意事项

样品确认：在SEM电镜中确认样品符合FIB制样要求，并在订单中详细说明所有测试要求。
样品清洁：使用酒精清洗样品表面，确保无油脂类物质，并避免裸手触摸样品表面。
导电性：样品应具有良好的导电性，如导电性较差，需进行喷金或喷碳处理。
TEM拍摄咨询：如需进行TEM拍摄，应在下单前咨询测试老师。
结果展示

1. TEM透射样品：FIB制备的TEM样品可用于展示材料的微观结构。
2. 剖面分析：通过SEM/EDS分析，可获取材料的化学成分和结构信息。
3. 微纳加工：FIB加工的微纳结构可用于微电子器件的制造和修复。
4. 三维原子探针制样：FIB技术制备的样品可用于原子级结构分析。
5. 三维重构：结合FIB和SEM技术，可获取材料内部结构的三维图像，为三维重构提供数据。
常见问题解答

问：FIB切割后透射薄片上存在孔或局部脱落是否会影响结果？
答：切样的目的是使试样变薄，材料变薄后可能会局部剥落或穿孔，这属于正常现象。存在薄区域不会影响透射拍摄，也可以进行离子变薄制样，将试样穿入孔内。
总体而言，FIB技术凭借其高精度和多功能性，在材料科学、微电子和生命科学等多个领域中发挥着关键作用。通过精确的加工和分析，FIB技术为研究人员提供了深入理解材料特性和结构的重要工具。