Соединяя
науку и технологии office@sernia.ru
+7 (495) 204-13-17
8 (800) 301-13-17

Фокусированный ионный пучок (ФИП)

предыдущий следующий
17 Декабря 2015

Система ФИП - это эффективное сочетание сканирующего ионного микроскопа и инструмента для прецизионной обработки материала. ФИП был разработан в результате исследований Крона в 1961 году, посвященным жидкометаллическим источникам ионов (ЖМИИ) для использования в космосе. Разрабатывая двигатель, использующий заряженные металлические капли, он первые опубликовал данные об эмиссии ионов из жидкометаллического источника. ЖМИИ стали применяться для полупроводников и в материаловедении. Промышленное внедрение ФИП произошло в 1980-х годах, преимущественно для растущей полупроводниковой промышленности, но также найдя нишу и в материаловедении.

Современные системы ФИП для генерации ионов, обычно Ga+, используют ЖМИИ в верхней части колонны. Отсюда ионы выстреливаются, затем фокусируются в пучок электрическим по­лем и последовательно проходят через апертуры, затем сканируют поверхность образца (Рис. 3). В зависимости от силы, столкновения ионов с атомами могут иметь упругий или неупругий харак­тер. Упругие столкновения приводят к отрыву поверхностных атомов - так называемое «распыле­ние» - и являются основной причиной модификации поверхности материала (Рис. 4). Неупругие столкновения случаются, когда ионы передают часть своей энергии поверхностным атомам или электронам. В результате появляются вторичные электроны (электроны, которые были возбужде­ны и смогли уйти со своей оболочки) наряду с рентгеновскими лучами (энергия высвобождается, когда электрон возвращается на более низкую орбиту). Вторичные ионы также генерируются в процессе столкновений, по-видимому, после эмиссии вторичных электронов.

sxema-fip.png

sxema-raspilenia.png

Полезная информация может быть получена от всех видов эмиссии, в зависимости от осна­щенности установки. Сигналы от испущенных ионов после детектирования могут быть усилены и отображены, и в результате мы получим детальное изображение структуры поверхности образца. Помимо возможности визуализации, ФИП может быть использован в качестве инструмента по осаждению материалов посредством впрыска металлорганического газа на пути распространения ионного пучка непосредственно вблизи поверхности образца. Эта методика применяется для вос­становления некоторых материалов. Вдобавок, при удерживании ионного пучка на определенном участке образца в течение продолжительного времени непрерывный процесс распыления приве­дет к заметному удалению части материала, что применяется для зондирования и обработки.

Физической основой работы ФИП является то, что ионы значительно тяжелее электронов (Табл. 1). Столкновения крупных первичных ионов с атомами поверхности вызывают ее модифи­цирование, зависящее от дозировки, перекрытия, выдержки и многих других переменных, которое не может быть достигнуто с помощью электронов .

Установка ФИП предоставляет уникальную возможность выбрать определенный участок об­разца, так чтобы модифицировать только его, не затрагивая весь остальной образец. Эта особен­ность имеет широкую область применений, от простых техник (формирование отверстий для ана­лиза) до более сложных (прецизионное вырезание трехмерного поперечного сечения образца).

Вдобавок, ФИП, обладая возможностью как травления, так и осаждения, является идеальным инструментом для анализа дефектов и восстановления материалов.

Нан Яо, Чжун Лин Ван, Справочник по микроскопии для нанотехнологии - М.: Научный мир, 2011, стр.256-259

Заявка на систему ФИП