在材料分析中的關鍵作用

在材料科學領域，聚焦離子束（FIB）技術已經成為一種重要的工具，尤其在制備透射電子顯微鏡（TEM）樣品時顯示出其獨特的優勢。金鑒實驗室作為行業領先的檢測機構，能夠幫助研究人員準確評估FIB加工對材料的影響，確保樣品的質量和分析的可靠性。

本文將深入探討FIB技術在TEM樣品制備中的應用，并分析由此產生的人工缺陷問題。

FIB技術的卓越性能

FIB技術以其卓越的定位精度和高效的制備流程，大大縮短了樣品制備時間，并能夠生產出具有平整表面和平行邊緣的TEM樣品。

制備TEM樣品的FIB方法

FIB技術制備TEM樣品主要有兩種方法：一種是在預先減薄的樣品中制作“H型”截面；另一種是從塊狀樣品中直接制備電子透明的截面，并通過微操縱技術將其轉移到網格上進行TEM分析。每種方法都有其特定的優勢，且可以根據具體的研磨順序和束流條件進行優化。

人工缺陷的多樣性與影響

FIB制備的TEM樣品中觀察到的人工缺陷包括“窗簾效應”和非晶層的形成。這些缺陷不僅影響了樣品的局部厚度，而且在高分辨率TEM分析中對分析質量有顯著影響。通過降低離子束能量，可以有效減少這些損傷層的厚度。

鎵離子殘留與再沉積的影響

在FIB加工過程中，鎵離子的殘留和再沉積現象對樣品的微區化學分析造成了影響。鎵離子與樣品相互作用產生的碰撞損傷可能導致空位和間隙原子的形成，進而影響樣品位錯結構的分析。再沉積現象尤其在化學成分復雜的樣品中更為顯著。

實驗方法與分析

本研究采用單晶Si(100)襯底，通過FIB刻蝕技術進行離子束掃描。實驗發現，不同能量和束流條件下刻蝕出的溝槽顯示出不同的損傷層結構和厚度。

研究的結果

FIB制備的TEM樣品中的損傷結構和厚度與已有研究結果相吻合。30keV FIB加工后TEM樣品中側壁損傷的厚度與先前的數據一致。Zeigler的注入模型幫助我們理解了鎵離子在硅基底上的損傷剖面，蒙特卡羅模擬計算結果與實驗觀察結果相符。盡管FIB技術在TEM樣品制備中存在引入人工缺陷的挑戰，但其在提高樣品制備精度和效率方面的優勢使其成為材料表征不可或缺的工具。