Сфокусированный ионный пучок: различия между версиями
| [непроверенная версия] | [непроверенная версия] |
Zas2000 (обсуждение | вклад) |
Zas2000 (обсуждение | вклад) |
||
| Строка 19: | Строка 19: | ||
== Устройство == |
== Устройство == |
||
[[Image:Schéma FIB.jpg|thumb|700px|alt=Схема и реальный СИП|none|Схема и реальный СИП]] |
[[Image:Schéma FIB.jpg|thumb|700px|alt=Схема и реальный СИП|none|Схема и реальный СИП]] |
||
В отличие от электронного микроскопа, СИП "разрушает" образец. При ударе ионов галия о поверхность образца, они "вырывают" атомы из которых состоит образец. В ходе обработки поверхности атомы галия также имлантируются в глубину образца на несколько нанометров. Поверхность образца после этого превращается в аморфное состояние. |
|||
СИП может обрабатывать поверхность образца очень тонко - возможно удалить слой с поверхности на глубину равную атомному размеру, при этом совершенно не затрагивая следующий слой. Шероховатость поверхности менее субмикронного размера<ref name=fib>{{cite book| title = High Resolution Focused Ion Beams: FIB and Its Applications|url=http://books.google.com/books?id=DGlJG-lcBLsC&printsec=frontcover|author = J. Orloff, M. Utlaut and L. Swanson|publisher = Springer Press|isbn = 0-306-47350-X|year =2003}}</ref><ref name=fib2>{{cite book| title = Introduction to Focused Ion Beams: Instrumentation, Theory, Techniques and Practice|author = L.A. Giannuzzi and F.A. Stevens| publisher = Springer Press|isbn = 978-0-387-23116-7|year =2004}}</ref> |
|||
== Использование == |
== Использование == |
||
[[Image:FIB Deposition.jpg| thumb|alt=Gas assisted deposition process|left|upright=2.7|Gas assisted deposition process]] |
[[Image:FIB Deposition.jpg| thumb|alt=Gas assisted deposition process|left|upright=2.7|Gas assisted deposition process]] |
||
Версия от 02:45, 6 марта 2010
Сфокусированный ионный пучок(СИП) (англ. Focused ion beam(FIB)) - широко используемая методика в материаловедении для локального анализа, напыления и травления материалов. Установка для ионного травления напоминает электронный сканирующий микроскоп. В электронном микроскопе используется пучок электронов, тогда как в СИП применяют более тяжелые частицы - ионы (большая кинетическая энергия). Бывают установки, использующие оба вида пучков. Не следует путать СИП с устройством для литографии, где также используется ионный пучок, но слабой интенсивности, а в травлении основным является свойства самого резиста.
Источник ионнов
Самыми распространенными источниками ионов являются т.н. жидкосно-металлические, в которых используется галий. Кроме галия в источниках используются также золото и ирридий. В галиевом источнике нагреый металл соприкасается с вольфрамовой иглой. Галий смачивает вольфрам, а большое электрическое поле (более 108 В/см) вызывает ионизацию и эмиссию ионов галия. Затем ионы ускоряются напряжением от 5-50 кэВ и фокусируются на образец с помощью электростатической линзы. В современных установках ток достигает десятки наноампер, который фокусируется в пятно в несколько нанометров.
Принцип действия
Первые СИПы были созданы около 20 лет. Принцип работы у СИПа похож на работу электронного микроскопа с небольшой, но существенной разницей - в СИПах использутся ионный пучок против электронного в микроскопах.
Ионы галия после ускорения электрическим полем сталкиваются с образцом. Кинетической энергии ионов достаточно, чтобы "выбивать" (анг. - sputtering process) атомы материала из образца. При малых токах удаляется небольшое количество материала. В современных СИПах достигается разрешение около 5 nm [1][2] ). При больших токах ионный пучок легко режет образец с субмикронной точностью.
Если образец изготовлен из непроводящего ток материала, то на его поверхности накапливаются ионы, которые отталкивают пучок ионов. Что бы избежать этого, накопленный заряд нейтрализуется потоком электронов. СИПы последних разработок имет собственную систему изображений, поэтому нет необходимости использовать электронный микроскоп для контроля процесса обработки [3]
Устройство
В отличие от электронного микроскопа, СИП "разрушает" образец. При ударе ионов галия о поверхность образца, они "вырывают" атомы из которых состоит образец. В ходе обработки поверхности атомы галия также имлантируются в глубину образца на несколько нанометров. Поверхность образца после этого превращается в аморфное состояние.
СИП может обрабатывать поверхность образца очень тонко - возможно удалить слой с поверхности на глубину равную атомному размеру, при этом совершенно не затрагивая следующий слой. Шероховатость поверхности менее субмикронного размера[4][5]
Использование
Изображения СИП (микрофотографии)
История
История технологии СИП
- 1975: Первая СИП-система, основанная на тезнологии полевой эмиссии. Разработана Levi-Setti[6][7], Orloff и Swanson[8]. Использовался газовый источник с полевой эмиссией.
- 1978: Первый СИП на жидкометаллическом источнике. Разработана Seliger и др. [9]
История физических открытий существенных для жидкометаллических источников
- 1600: Gilbert documented that fluid under high tension forms a cone.
- 1914: Zeleny observed and filmed cones and jets
- 1959: Feynman suggested the use of Ion Beams.
- 1964: Taylor produced exactly conical solution to equations of Electro Hydro Dynamics (EHD)
- 1975: Krohn and Ringo produced first high brightness ion source : LMIS
- 1600: Гильбертом документально подтверждено, что жидкость под высоким напряжением приобретает форму конуса.
- 1914: Зелений наблюдал и снимали конусы и струи
- 1959: Фейнман предложил использовать ионных пучков.
- 1964: Taylor produced exactly conical solution to equations of Electro Hydro Dynamics (EHD)
- 1975: Крон и Ринго выпустил первые источники ионов высокой яркости: жидкометаллические источники ионов
Гелиевый ионный микроскоп
См. также
Дифракция отраженных электронов(EBSD)
Литература
- ↑ J. Orloff, L.W. Swanson and M. Utlaut, “Fundamental Limits on Imaging Resolution in Focused ion Beam Systems”, J. Vac. Sci. Tech. B14 (1996) p 3759 doi:10.1116/1.588663
- ↑ V. Castaldo, C.W. Hagen, B. Rieger and P. Kruit, “Sputtering limits versus signal-to-noise limits in the observation of Sn balls in a Ga+ microscope,” J. Vac. Sci. Tech. B26 (2008) p 2107 doi:10.1116/1.3013306
- ↑ Introduction : Focused Ion Beam Systems. Дата обращения: 6 августа 2009.
- ↑ J. Orloff, M. Utlaut and L. Swanson. High Resolution Focused Ion Beams: FIB and Its Applications. — Springer Press, 2003. — ISBN 0-306-47350-X.
- ↑ L.A. Giannuzzi and F.A. Stevens. Introduction to Focused Ion Beams: Instrumentation, Theory, Techniques and Practice. — Springer Press, 2004. — ISBN 978-0-387-23116-7.
- ↑ Levi-Setti, R. (1974). "Proton scanning microscopy: feasibility and promise". Scanning Electron Microscopy: 125.
- ↑ W. H. Escovitz, T. R. Fox and R. Levi-Setti (1975). "Scanning Transmission Ion Microscope with a Field Ion Source". Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 72 (5): 1826. doi:10.1073/pnas.72.5.1826.
- ↑ Orloff, J. and Swanson, L., (1975). "Study of a field-ionization source for microprobe applications". J. Vac. Sci. Tech. 12: 1209. doi:10.1116/1.568497.
{{cite journal}}: Википедия:Обслуживание CS1 (лишняя пунктуация) (ссылка) Википедия:Обслуживание CS1 (множественные имена: authors list) (ссылка) - ↑ Seliger, R., Ward, J.W., Wang, V. and Kubena, R.L. (1979). "A high-intensity scanning ion probe with submicrometer spot size". Appl. Phys. Lett. 34: 310. doi:10.1063/1.90786.
{{cite journal}}: Википедия:Обслуживание CS1 (множественные имена: authors list) (ссылка)
Для дальнейшего чтения
- Mackenzie, R A D (1990). Nanotechnology. 1: 163. doi:10.1088/0957-4484/1/2/007.
{{cite journal}}:|title=пропущен или пуст (справка) - J. Orloff. Handbook of Charged Particle Optics. — CRC Press, 2009. — ISBN 978-1-4200-4554-3.
 | Это заготовка статьи по физической химии. Помогите Википедии, дополнив её. |