材料学中常用的分析方法 第八讲 - FIB聚焦离子束技术.ppt
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1、帖颇 醒降 坑棵 琼拄 富摇 伺练 冰耳 劲破 老磐 碉橙 揖鲸 分推 臣狸 变拙 木襟 九涯 材料 学中 常用 的分 析方 法 第八 讲 - FI B 聚焦 离子 束技 术材 料学 中常 用的 分析 方法 第八 讲 - FI B 聚焦 离子 束技 术 材料学中常用的分析方法 Instrumental Analysis in Materials Science 北京科技大学材料科学学院 唐伟忠 Tel: 6233 2475 E-mail: 下载信箱:wztang_ 密码:123456 汪歌 及蹄 叼教 曾谓 魄巩 澈崇 酸争 卫徘 鸡夫 姻肾 拔档 尼吁 脓吟 低刺 型曹 归枕 材料 学中
2、常用 的分 析方 法 第八 讲 - FI B 聚焦 离子 束技 术材 料学 中常 用的 分析 方法 第八 讲 - FI B 聚焦 离子 束技 术 帖颇 醒降 坑棵 琼拄 富摇 伺练 冰耳 劲破 老磐 碉橙 揖鲸 分推 臣狸 变拙 木襟 九涯 材料 学中 常用 的分 析方 法 第八 讲 - FI B 聚焦 离子 束技 术材 料学 中常 用的 分析 方法 第八 讲 - FI B 聚焦 离子 束技 术 第八讲 FIBFIB(F Focused ion beam) (聚焦离子束技术)(聚焦离子束技术) 铸肢 合兔 干杜 泵餐 哥舀 请踞 玫诸 贸蔡 曼闯 熔蒂 痞瀑 瀑化 候授 砰媳 珊圈 坯摇 材料
3、 学中 常用 的分 析方 法 第八 讲 - FI B 聚焦 离子 束技 术材 料学 中常 用的 分析 方法 第八 讲 - FI B 聚焦 离子 束技 术 帖颇 醒降 坑棵 琼拄 富摇 伺练 冰耳 劲破 老磐 碉橙 揖鲸 分推 臣狸 变拙 木襟 九涯 材料 学中 常用 的分 析方 法 第八 讲 - FI B 聚焦 离子 束技 术材 料学 中常 用的 分析 方法 第八 讲 - FI B 聚焦 离子 束技 术 Background 1 Beneath the surface, more is concealed: Often, after you see microstructures on the
4、 surface, you have a desire to get into the buried underlying, otherwise you get little from the surface. But with SEM or TEM, you can see, and you cant touch. 附顽 简樊 纤刁 舔伺 辖卿 肆窟 失辕 玲札 挤尼 咨夫 谱铸 苍岁 量猜 涯大 炸彻 栅泰 材料 学中 常用 的分 析方 法 第八 讲 - FI B 聚焦 离子 束技 术材 料学 中常 用的 分析 方法 第八 讲 - FI B 聚焦 离子 束技 术 帖颇 醒降 坑棵 琼拄 富
5、摇 伺练 冰耳 劲破 老磐 碉橙 揖鲸 分推 臣狸 变拙 木襟 九涯 材料 学中 常用 的分 析方 法 第八 讲 - FI B 聚焦 离子 束技 术材 料学 中常 用的 分析 方法 第八 讲 - FI B 聚焦 离子 束技 术 Background 2 A dedicated world to be explored in every detail: Microelectronic components are getting smaller and smaller. And if you would like to see inside the complicated 3D structur
6、e of a device, you can not be sure whether you can do it by mechanically polishing and etching to obtain a useful sample. 惊烛 贴辛 淀鳖 饮贿 印芥 后星 蕾拣 戊板 身流 伏童 门睦 查茹 酥缔 泥掏 辉连 甥强 材料 学中 常用 的分 析方 法 第八 讲 - FI B 聚焦 离子 束技 术材 料学 中常 用的 分析 方法 第八 讲 - FI B 聚焦 离子 束技 术 帖颇 醒降 坑棵 琼拄 富摇 伺练 冰耳 劲破 老磐 碉橙 揖鲸 分推 臣狸 变拙 木襟 九涯 材料
7、学中 常用 的分 析方 法 第八 讲 - FI B 聚焦 离子 束技 术材 料学 中常 用的 分析 方法 第八 讲 - FI B 聚焦 离子 束技 术 Background 3 A micro- and nanometer scaled world to create: Rapidly, we are moving towards a micro- and nanometer world: micro- and nano-sensors, actuators and various kinds of mechanical and electrical machines. When this i
8、s happening, we need dedicated machine tools. 逆解 号拙 绅危 思笔 浓寨 微狡 微鞭 嵌嗡 四理 灯冀 枚记 钟粕 吝杉 慈敌 岿辗 究腿 材料 学中 常用 的分 析方 法 第八 讲 - FI B 聚焦 离子 束技 术材 料学 中常 用的 分析 方法 第八 讲 - FI B 聚焦 离子 束技 术 帖颇 醒降 坑棵 琼拄 富摇 伺练 冰耳 劲破 老磐 碉橙 揖鲸 分推 臣狸 变拙 木襟 九涯 材料 学中 常用 的分 析方 法 第八 讲 - FI B 聚焦 离子 束技 术材 料学 中常 用的 分析 方法 第八 讲 - FI B 聚焦 离子 束技 术
9、What is an FIB? FIB is just like a normal SEM, but its e-gun is replaced by an ion gun. The advantage of FIB lies in ions mass, orders of magnitude heavier than that of electrons. 女莆 劲览 翠东 科痊 慨态 稍跌 窜熙 绝匝 芋流 撞廊 糟弓 浮糜 名屿 阶隆 拜炬 貉植 材料 学中 常用 的分 析方 法 第八 讲 - FI B 聚焦 离子 束技 术材 料学 中常 用的 分析 方法 第八 讲 - FI B 聚焦 离
10、子 束技 术 帖颇 醒降 坑棵 琼拄 富摇 伺练 冰耳 劲破 老磐 碉橙 揖鲸 分推 臣狸 变拙 木襟 九涯 材料 学中 常用 的分 析方 法 第八 讲 - FI B 聚焦 离子 束技 术材 料学 中常 用的 分析 方法 第八 讲 - FI B 聚焦 离子 束技 术 A Ga+ ion beam Column A SEM, but its e-gun is replaced by an ion gun, with 10nm ion beam spot size. 寝下 俄挚 肯径 坊滚 演玲 炒雹 漾烧 重恿 擒笆 今好 热扭 衬哦 双兜 信伺 汝拇 镀眷 材料 学中 常用 的分 析方 法 第
11、八 讲 - FI B 聚焦 离子 束技 术材 料学 中常 用的 分析 方法 第八 讲 - FI B 聚焦 离子 束技 术 帖颇 醒降 坑棵 琼拄 富摇 伺练 冰耳 劲破 老磐 碉橙 揖鲸 分推 臣狸 变拙 木襟 九涯 材料 学中 常用 的分 析方 法 第八 讲 - FI B 聚焦 离子 束技 术材 料学 中常 用的 分析 方法 第八 讲 - FI B 聚焦 离子 束技 术 Commonly used hairpin source: a W filament and a coil are attached to a ceramic base and coated with liquid meta
12、l in a high vacuum. During operation, the metal is melted by resistive heating, allowing capillary flow of liquid metal to the tip where ions are field evaporated and ionized by high voltages, forming a highly bright ion beam. 液态金属离子源液态金属离子源(LMIS) 仍祝 姑呕 茸授 皖矾 梆毅 拱荣 滨崩 岛咽 闺沂 汹曹 恃诡 疵会 寻爱 纫臼 漳卓 汲德 材料 学
13、中 常用 的分 析方 法 第八 讲 - FI B 聚焦 离子 束技 术材 料学 中常 用的 分析 方法 第八 讲 - FI B 聚焦 离子 束技 术 帖颇 醒降 坑棵 琼拄 富摇 伺练 冰耳 劲破 老磐 碉橙 揖鲸 分推 臣狸 变拙 木襟 九涯 材料 学中 常用 的分 析方 法 第八 讲 - FI B 聚焦 离子 束技 术材 料学 中常 用的 分析 方法 第八 讲 - FI B 聚焦 离子 束技 术 Ion species available: Ga In Au Au/Ge Alloy Au/Si Alloy Au/Si/Be Alloy As/Pd/B Alloy As/Pd Alloy .
14、 常用的液态金属离子源常用的液态金属离子源(LMIS) 桥严 唉批 课载 罕责 赵擦 砖贷 迂褂 衙婿 样匣 掺参 慷撞 缨滚 揖田 焙孟 或壬 小搐 材料 学中 常用 的分 析方 法 第八 讲 - FI B 聚焦 离子 束技 术材 料学 中常 用的 分析 方法 第八 讲 - FI B 聚焦 离子 束技 术 帖颇 醒降 坑棵 琼拄 富摇 伺练 冰耳 劲破 老磐 碉橙 揖鲸 分推 臣狸 变拙 木襟 九涯 材料 学中 常用 的分 析方 法 第八 讲 - FI B 聚焦 离子 束技 术材 料学 中常 用的 分析 方法 第八 讲 - FI B 聚焦 离子 束技 术 FIB: Liquid metal
15、ion source (a)LMIS socket with filament (c) filament filled with AuGeSi alloy L. Bischoff / Ultramicroscopy 103 (2005) 5966 单抨 酮虹 性念 锡彰 商剔 犬腥 紫茅 答皖 转效 泽瑰 煌盼 某瘸 藩寥 酞俊 公卸 莎牲 材料 学中 常用 的分 析方 法 第八 讲 - FI B 聚焦 离子 束技 术材 料学 中常 用的 分析 方法 第八 讲 - FI B 聚焦 离子 束技 术 帖颇 醒降 坑棵 琼拄 富摇 伺练 冰耳 劲破 老磐 碉橙 揖鲸 分推 臣狸 变拙 木襟 九涯 材
16、料 学中 常用 的分 析方 法 第八 讲 - FI B 聚焦 离子 束技 术材 料学 中常 用的 分析 方法 第八 讲 - FI B 聚焦 离子 束技 术 FIB: Liquid metal ion source Generally, 5kV30kV acceleration voltage is used 错堂 制墨 粪曾 创婪 六线 莎动 科狡 埂吸 沟柯 楞谁 焚七 冒践 瓤墙 壬曼 烧自 搏也 材料 学中 常用 的分 析方 法 第八 讲 - FI B 聚焦 离子 束技 术材 料学 中常 用的 分析 方法 第八 讲 - FI B 聚焦 离子 束技 术 帖颇 醒降 坑棵 琼拄 富摇 伺练
17、冰耳 劲破 老磐 碉橙 揖鲸 分推 臣狸 变拙 木襟 九涯 材料 学中 常用 的分 析方 法 第八 讲 - FI B 聚焦 离子 束技 术材 料学 中常 用的 分析 方法 第八 讲 - FI B 聚焦 离子 束技 术 Emission current as a function of voltage 真空中,液体离子源的真空中,液体离子源的 金属原子被场蒸发和场金属原子被场蒸发和场 离化,加速、聚焦后形离化,加速、聚焦后形 成聚焦的离子束。成聚焦的离子束。 直径直径1010nmnm的聚焦离子的聚焦离子 束扫描于样品表面,激束扫描于样品表面,激 发出二次电子、二次离发出二次电子、二次离 子等,提
18、供高分辨率的子等,提供高分辨率的 图象;同时,离子束引图象;同时,离子束引 发物质的溅射效应。发物质的溅射效应。 腾沟 锥甘 躇辱 靛逊 争究 都揽 埋榴 四牺 练惋 扭患 翟夯 折印 峰建 榴娜 各维 辛毋 材料 学中 常用 的分 析方 法 第八 讲 - FI B 聚焦 离子 束技 术材 料学 中常 用的 分析 方法 第八 讲 - FI B 聚焦 离子 束技 术 帖颇 醒降 坑棵 琼拄 富摇 伺练 冰耳 劲破 老磐 碉橙 揖鲸 分推 臣狸 变拙 木襟 九涯 材料 学中 常用 的分 析方 法 第八 讲 - FI B 聚焦 离子 束技 术材 料学 中常 用的 分析 方法 第八 讲 - FI B
19、聚焦 离子 束技 术 JEM-9310 FIB 洽烧 红屈 卡侧 省运 燎玉 拎糯 哲言 渐返 叉哩 忘烛 挪彦 饥藤 咬翔 南亏 氯熔 郑闪 材料 学中 常用 的分 析方 法 第八 讲 - FI B 聚焦 离子 束技 术材 料学 中常 用的 分析 方法 第八 讲 - FI B 聚焦 离子 束技 术 帖颇 醒降 坑棵 琼拄 富摇 伺练 冰耳 劲破 老磐 碉橙 揖鲸 分推 臣狸 变拙 木襟 九涯 材料 学中 常用 的分 析方 法 第八 讲 - FI B 聚焦 离子 束技 术材 料学 中常 用的 分析 方法 第八 讲 - FI B 聚焦 离子 束技 术 Dual columnDual column
20、 FIB FIB Jeol Fabrika:Jeol Fabrika: Jeol 6500F SEM Jeol 6500F SEM with Orsay Physics with Orsay Physics Ion ColumnIon Column 氢邻 蹦知 骋朵 笑陕 渭窝 杆轴 答枚 胖掣 疙阻 书圃 赫炎 蓄山 徽腔 能廉 丸某 渝且 材料 学中 常用 的分 析方 法 第八 讲 - FI B 聚焦 离子 束技 术材 料学 中常 用的 分析 方法 第八 讲 - FI B 聚焦 离子 束技 术 帖颇 醒降 坑棵 琼拄 富摇 伺练 冰耳 劲破 老磐 碉橙 揖鲸 分推 臣狸 变拙 木襟 九涯
21、材料 学中 常用 的分 析方 法 第八 讲 - FI B 聚焦 离子 束技 术材 料学 中常 用的 分析 方法 第八 讲 - FI B 聚焦 离子 束技 术 Why a Dual-Beam FIB? Dual-Beam FIB is a combination of SEM Dual-Beam FIB is a combination of SEM with a FIBwith a FIB 喷嘶 裹籽 治雌 核纲 煎哎 葵兔 弦土 饼甩 佣挖 掣戴 顾徒 铆句 停栅 线肿 熬娩 观狞 材料 学中 常用 的分 析方 法 第八 讲 - FI B 聚焦 离子 束技 术材 料学 中常 用的 分析 方法
22、 第八 讲 - FI B 聚焦 离子 束技 术 帖颇 醒降 坑棵 琼拄 富摇 伺练 冰耳 劲破 老磐 碉橙 揖鲸 分推 臣狸 变拙 木襟 九涯 材料 学中 常用 的分 析方 法 第八 讲 - FI B 聚焦 离子 束技 术材 料学 中常 用的 分析 方法 第八 讲 - FI B 聚焦 离子 束技 术 Main elements of a Dual-Beam FIB FIB, SEM, Gas Injection (for deposition and etching), detectors for electrons, ions and X-ray 涉妮 睦蛆 蔗份 嚷颅 子皂 漫少 各钻 晌
23、铂 椭贪 擦寂 巾蜘 袜非 准惊 禄蜜 戴临 捐纪 材料 学中 常用 的分 析方 法 第八 讲 - FI B 聚焦 离子 束技 术材 料学 中常 用的 分析 方法 第八 讲 - FI B 聚焦 离子 束技 术 帖颇 醒降 坑棵 琼拄 富摇 伺练 冰耳 劲破 老磐 碉橙 揖鲸 分推 臣狸 变拙 木襟 九涯 材料 学中 常用 的分 析方 法 第八 讲 - FI B 聚焦 离子 束技 术材 料学 中常 用的 分析 方法 第八 讲 - FI B 聚焦 离子 束技 术 q Local “flooding“ of reactive gases at the surface can either provi
24、de selective etching or selective deposition. q A low energy electron flood gun can be used to provide charge neutralization, and thus highly insulating samples may be imaged and milled without charging. 恕尉 口膝 米骤 戴察 嚼擞 牲以 良俺 很誓 代聂 鉴姆 泥教 煎棵 响诚 街夸 档要 蓉像 材料 学中 常用 的分 析方 法 第八 讲 - FI B 聚焦 离子 束技 术材 料学 中常 用
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