聚焦離子束顯微鏡在美國問世
發布日期：2014-05-12 瀏覽次數 ：478
由于儀器本身的限制，顯微鏡偶爾也會“騙人”。比如，電鏡就無法很好的觀察不能導電的材料，并且它的高能量還會損傷一些樣品。為了努力從納米材料和納米結構的中獲取更多的真相，美國標準與技術研究院(National Instituteof Standardsand Technology，NIST)的研究人員建立了一套采用鋰離子源的低能聚焦離子束顯微鏡。
盡管顯微鏡的分辨率不如掃描電鏡或氦離子顯微鏡(HIM)，但它可以更清楚的觀察非導電材料，并能更清楚的觀察樣品表面的化學成分。通過觀察散射離子的能量，研究人不僅能夠分辨出相鄰材料的化學成分是不同的，并且能夠確認不同材料的元素種類。
早在2011年，Jabez McClelland和他的同事采用激光冷卻技術研制出了一臺低能聚焦離子束顯微鏡。之后，他們一直努力改進技術以調高離子束的亮度和準直度，確保所有離子都能朝相同的方向運動以便的得到更好的成像結果。
新儀器通過激光束和磁光阱捕獲原子，將中性鋰原子氣體冷卻至600微開爾文。然后采用激光將原子離子化，并進入電場加速，調整飛行方向，針對目標物將離子聚焦成離子束。
NISTFIB可以生成能量為500eV至5000eV的鋰離子束(氦離子束的能量約為3000eV)。研究人員稱可以將離子束的能量降至更低。但是當加速電場強度比較低時，離子源的交互影響限制了聚焦離子束的大小。
在他們的論文中，研究人員展示了這臺顯微鏡如何解決納米壓印光刻技術中的一些常見問題。McClelland說：“以前生產商進行硅刻蝕，必須確保空間沒有化學殘留。通常他們利用等離子體刻蝕的方法清除殘留物。但是他們得很仔細，以防過度清除損壞基底或芯片。我們的聚焦離子束顯微鏡可以很好的觀察等離子體的工作情況，確保不損壞芯片。掃描電鏡無法做到這些，因為它很難觀察到很少的殘留物，而且高能電子束很可能造成充電或將模板熔化等，將情況弄得更糟糕。”
該研究團隊未來的一個計劃是通過將鋰離子注入材料當中，看他們是如何影響電池性能，從而解開鋰電池的工作原理。研究團隊中的一些成員還成立了自己的公司，研發低能銫聚焦離子束，以實現單一納米量級的銑削和雕刻功能，如果成功將是納米材料制備的巨大飛躍。
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