聚焦離子束（Focus ion beam，F(xiàn)IB）結(jié)合掃描電子顯微鏡（Scanning electronmicroscopy，SEM）結(jié)合形成的雙束系統(tǒng)，是現(xiàn)代微納加工與表征領(lǐng)域的重要工具。該系統(tǒng)同時具備高精度加工能力和高分辨率成像功能，在材料科學(xué)、半導(dǎo)體工業(yè)、生物技術(shù)等領(lǐng)域發(fā)揮著關(guān)鍵作用。

FIB-SEM發(fā)展與基本功能

1.FIB-SEM發(fā)展

從材料科學(xué)的角度來看，F(xiàn)IB能夠以幾乎無應(yīng)力的方式進(jìn)行超精細(xì)加工，對材料幾乎沒有特殊要求，因而最早在半導(dǎo)體行業(yè)中如光刻、光掩模維修，電路修改，故障診斷分析和樣品制備等方面得到大規(guī)模應(yīng)用。由于有效解決了與聚合物、絕緣體、半導(dǎo)體和金屬等材料有關(guān)的超精細(xì)加工問題，雙束系統(tǒng)在材料科學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用也越來越廣泛，為基礎(chǔ)研究和技術(shù)實現(xiàn)提供了廣闊的空間。

2.FIB-SEM基本功能

FIB-SEM系統(tǒng)主要依靠三種基本功能實現(xiàn)其應(yīng)用：成像、銑削刻蝕和沉積。

（1）成像功能通過聚焦離子束掃描樣品表面實現(xiàn)。當(dāng)高能離子束入射到樣品表面時，會與樣品原子發(fā)生相互作用，產(chǎn)生二次電子、二次離子等信號。這些信號被探測器收集后，可形成樣品表面的高分辨率圖像。離子成像與電子成像相互補(bǔ)充，可提供更全面的樣品信息。

（2）銑削刻蝕是FIB的核心功能之一。高能鎵離子撞擊樣品表面時，通過動量傳遞使樣品原子發(fā)生濺射，從而實現(xiàn)材料的去除。通過精確控制離子束的掃描路徑和參數(shù)，可在納米尺度上對材料進(jìn)行加工。

（3）沉積功能通過結(jié)合離子束和化學(xué)氣相沉積技術(shù)實現(xiàn)。系統(tǒng)通入前驅(qū)體氣體，在離子束的激發(fā)下，氣體分子在特定區(qū)域分解并沉積形成金屬或絕緣體薄膜。該方法可實現(xiàn)納米精度的定點(diǎn)材料沉積

FIB-SEM 應(yīng)用

1.透射電鏡樣品制備

透射電子顯微鏡對樣品要求極為嚴(yán)格，需要將樣品減薄至100納米以下。傳統(tǒng)機(jī)械研磨方法難以精確定位且容易引入損傷。

FIB-SEM 雙束系統(tǒng)是 TEM 高質(zhì)量制樣的核心技術(shù)，能解決傳統(tǒng)方法（機(jī)械研磨、常規(guī)離子減?。┒ㄎ浑y、損傷大、均勻性差的痛點(diǎn)，支撐原子級 TEM 分析。其核心邏輯是：用 SEM 實時成像鎖定納米級目標(biāo)區(qū)域（如缺陷、界面），再通過 FIB 可控離子束“粗切 + 精切”，制備出 低損傷的超薄樣品，還可搭配納米操縱臂實現(xiàn) “切取 - 轉(zhuǎn)移” 一體化。

2.FIB-SEM 雙束系統(tǒng)在微納加工的應(yīng)用

FIB-SEM系統(tǒng)能夠直接進(jìn)行微納尺度的器件加工。通過精確控制離子束，可在材料表面加工出納米級孔洞、線條等結(jié)構(gòu)。在集成電路領(lǐng)域，該系統(tǒng)可用于修復(fù)缺陷電路、修改電路設(shè)計。此外，結(jié)合沉積功能，還可制備微機(jī)電系統(tǒng)（MEMS）器件、光學(xué)元件等微納結(jié)構(gòu)。