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本文链接：Focusedionbeams:Anoverviewofthetechnologyanditscapabilities--WileyAnalyticalScience

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正文下列

终于/商议

等离子体FIB/SEM技艺(Xe)

等离子体FIB/SEM技艺（自年起可用）正变得越来越大方，Xe已然成为暂时最常行使的离子品种。

这项技艺的一个吸引力是Xe是惰性的，防止了半导体的搀杂或合金化。别的，与Ga比拟，XePFIB的溅射产量更高（~1.5倍），并且也许行使μA规模的离子束流（而不是GaFIB的nA规模的束流），这两者的联结使得图形制备的速率要比GaFIB/SEM快30倍以上（实践速率的增进也许显然更高，并取决于系统）。

这使得大面积横截面或三维体积再建成为也许，其尺寸约为um（在每个方位），同时坚持横截面布局的纳米精度（见图3）。

这类技能拓荒了一个新的机遇，分外是在材料工程、性命科学以及地质学范畴，这些范畴每每需求分外详细的大面积去除，而昔时行使GaFIB/SEM是不行行的。别的，Xe等离子体FIB/SEM使其有也许在淘汰非晶层厚度的状况下制备TEM薄片，大大改观TEM薄片的品质。等离子体FIB/SEM技艺正在敏捷进展，Ar、N、O近来也许做为等离子体FIB/SEM的离子品种，并希望在治理不同材料的同时改观终于。

与GaFIB/SEM比拟，等离子体FIB/SEM在较低的束流下有较大的最后探针尺寸，使得nm下列的组织存在题目。再有其余FIB系统更恰当构造如此的小特点，如GaFIB/SEMs（假若Ga注入没有题目）或HIM。固然，需求低于10nA的束流的工艺（如TEM薄片或截面抛光）也是也许的，并能获取杰出的成就，但是，与GaFIB/SEM比拟，这边的加工时光偶尔稍长。

整体而言，该技艺在治理需求较大束流的大面积去除方面体现突出。固然，一个关键的特色是，样本也许在没有Ga注入的状况下停止加工。Ga引发的样本改性每每是行使这类技艺治理样本的首要因为，这时光会需求较小的束流，纵然治理时光略有增进。

He离子显微镜（He、Ne、Ga）

当较轻的离子品种如He和Ne与样本原子彼此做历时产生的离子固体彼此效用掀开了行使He时HIM的非常之处。像He如此较轻的离子品种首要与样本原子的电子彼此效用（非弹性碰撞），与Ga或Xe如此较重的离子品种相悖。直接在样本表面下的He的首要电子彼此效用致使了很多"二次电子"的构成（与SEM中的电子束比拟，大抵构成10倍的记号）。

这些二次电子也许用Everhart-Thornley探测器（ETD）停止探测。与SEM比拟，HIM产生的亚表面电子束分散较少，这在图4的MonteCarlo模仿中体现得很显然。这与He的背向散射率分外低（构成的二次电子险些完尽是SE1）相联结，供给了也许用ETD搜集的表面特定平个别讯息，而不用求援于SEM的镜筒内探测器。

HIM的原子锐度和低温冷却的高亮度源象征着光束也许被聚焦到更小的最后探针尺寸（由于氦离子的deBroglie波长λ=0.08pm，离子束探针尺寸将不受衍射束缚），并使HIM具备突出的景深和表面成像技能（图4）。

图4：行使Casino的1keV电子（上）和30keV电子（右下）以及行使SRIM的30keVHe离子（左下）轰击Fe的蒙特卡洛模仿。1keV电子和30keVHe离子每每在表面敏锐成像配置的底子长停止对照。离子束（中心）在全部SE逃窜深度内坚持准直，只构成SE1。这就构成了HIM奥秘的表面敏锐成像技能。30keVHe离子和30keV电子的对照声明，电子束在全部SE逃窜深度内对30keV电子坚持准直，但是，在电子固体彼此效用经过中构成的反向散射电子（以血色显示）在离入射点几纳米（1keV电子）到几百纳米（30keV电子）的场合构成BSE和SE2。当用SEM中的ETD纪录图象时，它们构成了非个别的记号。为理治理这个题目，SEM中的镜筒内探测器每每被用来只管淘汰这些记号的搜集，因而运用于更好地所有对照HIM和SEM的成像技能。

这项技艺的一个关键特色是也许对无涂层的非导电样本停止成像。He离子在离子固化经过中在样本的首先几纳米深度内里和。这与SE发射相联结，在非导电样本的表面留住一个正的净电荷，也许很简单地用低能量的电子floodgun中庸。

图3（左下）给出了一个对非导电样本停止floodgun成像的示例。

据统计，He离子的核彼此效用仍旧产生，并且在行使较高的离子剂量时，会成为致使溅射的紧要因为。这与小的光斑尺寸和锐利的光束表面相联结，构成了HIM的10纳米下列的缔造技能，使其成为纳米缔造的巴望器材（见图3）。科学界尚未充足理解到，一旦He离子的能量由于昔时的离子固体彼此效用而降至约1keV下列，核彼此效用就成为样本表面下列He的首要彼此效用表率（靠近规模）。由于原子无奈从材料深处移除，因而会构成位错（见图5），当行使高浓度的离子剂量时，这在统计学上变得分外紧要。但是，这些位错也许被用于弊端工程，创做新的材料特点。图5:He离子撞击氧化铝样本的能量损失率的SRIM模仿（左）。He离子主若是经过电子彼此效用遗失能量，进而构成二次电子发射和成像技能。但是，能量低于1keV的He离子（由黑色箭头示意），首要经过核彼此效用，并致使样本表面下的空位、空隙、错位，如STEM图象（右图）所示，在投影规模内。由He离子与样本的核彼此效用引发的样本变换（黑色箭头）在FIB制备的He辐仿造品的截面上清楚看来。

图3（右下角）显示了硅基质上的弊端工程氧化铝层，经过He离子辐照将其从脆性材料变为了超塑性材料。因而，用He职掌HIM是为了经过精确操纵离子剂量，得以运用于不同的离子剂量治理计划：成像（个离子/cm2）、弊端工程（个离子/cm2-个离子/cm2）和纳米加工（个离子/cm2）。

Ne，可用于OrionNanofab系列，由于其溅射产量略高于He（它经过电子和核彼此效用平等地停止），通常被用于纳米加工。这使得Ne成为一个适宜的离子品种，也许在可行的时光规模内行使惰性离子品种创立20nm下列至微米巨细的组织。但是，Ne却很难缔造出10nm下列的特点组织。当触及到可行的组织尺寸时，这使得Ne处于He和Ga/Xe之间。很多系统中都有一个GaFIB镜筒，以进一步扩充器材的组织化规模。

这类技艺的一个显著弊端是电子镜筒给FIB/SEM带来的解析技能（包含EDS和EBSD）的缺失。这个题目反面会经过增进二次离子质谱仪（SIMS）附件获得理治理。SIMS在FIB界引发了越来越多的

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