離子精修儀和低能離子槍在去除FIB制樣產(chǎn)生的非晶層和損傷層中的應用

離子精修儀和低能離子槍有效去除FIB制樣產(chǎn)生的非晶層和損傷層

前面我們介紹了FIB制樣是透射電鏡中常用的制樣方法，但是使用離子束時可能會引起一些意想不到的樣品損傷，改變了樣品表面的特性，產(chǎn)生的非晶層或損傷層在使用 FIB 系統(tǒng)制備的 TEM 樣品中非常明顯，可能會影響到最終的觀察結(jié)果。

常用的FIB 制樣缺陷解決方案有三種方法：
1.氣體輔助蝕刻；
2.低能量 FIB；
3.氬離子研磨精修；

本文主要介紹通過氬離子精修儀和低能離子槍(LEG to FIB)兩種技術(shù)來修復非晶層問題的解決方案

氬離子研磨精修非晶層
使用低加速電壓的氬離子束對經(jīng)過 FIB 處理的樣品進行精修是處理非晶層的一種高效的解決方法。相比高電壓，氬離子束在較低電壓下操作，從而減少了可能造成的損傷。這種方法可用于進一步減薄樣品，并去除表面的非晶層，有助于保留樣品原始的結(jié)構(gòu)和特性。

方法 1 ：離子精修儀
離子精修儀是采用氬離子束，專為最終拋光、精修和改善 FIB 處理后的樣品而設計。 離子精修儀比較適合要求樣品無加工痕跡、表面幾乎沒有任何損壞的 XTEM、HRTEM 或 STEM 的用戶。

離子精修儀

Gentle Mill 采用低能氬離子槍（離子能量：100 - 2000 eV，連續(xù)可調(diào)），內(nèi)置工業(yè)級計算機，簡單便捷的圖形界面和圖像分析模塊，高度自動化的操作機制，最大限度地減少人工干預。Gentle Mill 對在各種 FIB 制備的樣品進行低能量氬離子研磨顯著降低了損傷層的厚度。

應用案例分享

使用離子精修儀在 300V, 15° 條件下處理 5 min 后，可以明顯地看到非晶層的減少。

去除 FIB 導致的表面非晶層的完整過程：(a) 是通過 30 kV FIB 處理樣品的 HRTEM 圖像。(b-d) 是連續(xù)低能氬離子處理后的 HRTEM 結(jié)果。
 

FIB 薄片，低能離子槍能有效消除所有非晶層和損壞層。

方法2：低能氬離子槍（LEG）集成搭載至 FIB
另外一種能夠?qū)崟r進行樣品處理的方案。即通過將低能氬離子槍（LEG）集成搭載到 FIB 設備中。低能氬離子槍（LEG）適用于表面減薄、表面處理后的后處理、清潔以及去除無定形和氧化物表面層，由此實現(xiàn)對樣品進行最終拋光和溫和的表面清潔。
 

低能量氬離子槍（LEG），直徑和長度均為 50 mm，能量范圍為：100  eV - 2000 eV。

低能量氬離子槍（LEG） 可集成到 FIB 設備，帶波紋管的傳輸系統(tǒng)可通過連接管安裝到設備上。通線性傳輸系統(tǒng)提供的離子源流動性，從而實現(xiàn)氬離子的精修處理。

應用案例分享

經(jīng) FIB 處理過后的藍寶石薄片

​經(jīng) LEG 清潔的同一塊藍寶石 FIB 薄片