聚焦離子束電鏡(jìng)測試將高(gāo)能離子束用於材料微納加工(gōng)(刻蝕(shí)
、沈積、切(qiè)割)與(yǔ)SEM成像(xiàng)結(jié)合，可實現(xiàn)截面制備
、透(tòu)射電鏡(jìng)(TEM)薄片(piàn)加工(gōng)
、電路(lù)修補與(yǔ)三維重構。但在加工(gōng)過程中易(yì)出現(xiàn)多種缺陷，影響樣品質量與(yǔ)分析準確性，必須針對性優化。
一
、常見加工(gōng)缺陷
溝槽側壁傾斜與(yǔ)波紋
離子束入射角與(yǔ)束流分布不均(jūn)，或樣品表面不平整，會導致刻蝕(shí)溝槽側壁呈斜坡或出現(xiàn)周(zhōu)期性波紋
，影響截面平直度
。
表面損傷層與(yǔ)再沈積
高(gāo)能離子轟擊產生(shēng)晶格(gé)損傷、非晶化或雜質注入；刻蝕(shí)產生(shēng)的碎(suì)屑可能再沈積在側壁或底部
，遮蔽結(jié)構細節
。
熱效應與(yǔ)熔化
高(gāo)束流長時間加工(gōng)會使(shǐ)局(jú)部溫度升(shēng)高(gāo)，導致熱軟化、熔化或相變(biàn)
，尤其對低熔點金屬、聚合物及軟材料影響顯著
。
過切(qiè)與(yǔ)欠切(qiè)
定位不准或束流參(cān)數設置(zhì)不當，會切(qiè)穿(chuān)目標結(jié)構或殘留多餘材料，影響TEM薄片(piàn)厚度均(jūn)勻性。
沈積不均(jūn)勻
在FIB沈積(如Pt、C保(bǎo)護(hù))過程中
，氣體導入不均(jūn)或束掃(sǎo)描模式不合適
，會導致保(bǎo)護(hù)層厚度不均(jūn)
，局(jú)部保(bǎo)護(hù)不足引發刻蝕(shí)損傷。
二、優化策略
合理選擇離子束參(cān)數
粗加工(gōng)用較(jiào)大束流提高(gāo)效率(lǜ)
，精修用較(jiào)小束流提高(gāo)精度與(yǔ)表面質量。
採用交(jiāo)叉掃(sǎo)描或矩形光柵模式，減少方向(xiàng)性條紋
。
控(kòng)制入射角與(yǔ)樣品台傾角
通過調整樣品台角度(常用52°–54°進行截面加工(gōng))，可獲得較(jiào)垂直的側壁
；加工(gōng)中可動態微調傾角減少傾斜角累積
。
降低損傷與(yǔ)再沈積
使(shǐ)用低能量離子拋光(如5–10 keV清(qīng)掃(sǎo))去除(chú)損傷層與(yǔ)再沈積層。
在刻蝕(shí)過程中引入氣體輔助(如XeF₂對Si的增強(qiáng)刻蝕(shí))減少物理轟擊損傷
。
熱管理
高(gāo)束流時分步加工(gōng)
，中間停頓散(sàn)熱
；對熱敏樣品可採用低溫樣品台 。
優化掃(sǎo)描速度
，避免(miǎn)長時間集中轟擊同一點。
精確定位與(yǔ)厚度控(kòng)制
利用SEM實時成像(xiàng)與(yǔ)標記定位 ，配合CAD/GUI路(lù)徑規(guī)划
，提高(gāo)切(qiè)割精度
。
對TEM薄片(piàn)厚度實時監(jiān)控(kòng)(如截面厚度測量)，避免(miǎn)過薄或過厚。
沈積優化
調整氣體流量與(yǔ)束流匹配，採用脈衝沈積或交(jiāo)叉掃(sǎo)描
，獲得均(jūn)勻保(bǎo)護(hù)膜
。
對關鍵(jiàn)區域可二次沈積修補薄弱點
。
三
、質量驗證與(yǔ)後處理
加工(gōng)完成後用SEM高(gāo)倍成像(xiàng)檢查側壁形貌與(yǔ)損傷層厚度。
對TEM樣品可做(zuò)低能離子研磨(mó)或化學(xué)機械(xiè)拋光進一步減薄與(yǔ)去除(chú)損傷。
聚焦離子束電鏡(jìng)測試中常見的加工(gōng)缺陷包括(kuò)側壁傾斜
、表面損傷
、熱效應
、過切(qiè)欠切(qiè)與(yǔ)沈積不均(jūn)。通過優化束流參(cān)數、傾角控(kòng)制、低能清(qīng)掃(sǎo)
、熱管理及精確定位
，可顯著提高(gāo)加工(gōng)質量
，獲得平整
、無損傷的截面或納米結(jié)構，為材料顯微結(jié)構分析與(yǔ)器件逆向(xiàng)工(gōng)程提供可靠(kào)樣品
。
更新時間：2025-12-22
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