投射电镜制样(TEM)-FIB双聚焦离子束

几何任何与材料相关的领域都要用到透射电镜

        透射电子显微镜(Transmission Electron Microscope,简称TEM),可以看到在光学显微镜下无法看清的小于0.2um的细微结构，这些结构称为亚显微结构或超微结构。要想看清这些结构，就必须选择波长更短的光源，以提高显微镜的分辨率。1932年Ruska发明了以电子束为光源的透射电子显微镜，电子束的波长要比可见光和紫外光短得多，并且电子束的波长与发射电子束的电压平方根成反比，也就是说电压越高波长越短。TEM的分辨力为0.2nm。

        原理：电子与样品相互作用后，透射电子主要分为三大类：透射电子，弹性散射电子和非弹性散射电子。这三类电子各司其职，其中透射电子和弹性散射电子均可用于成像。通过调节电镜参数可以选择性收集成像电子。如果只选择透射电子成像，那么可想而知，没有样品的地方，电子透过的*多，所以观察屏上*亮，样品越重越厚的地方、电子难以透过就越暗。这就是所谓的“明场像”。由于样品厚薄不均，质量不同而导致的明暗差异被称为“质厚衬度”。既然有“明场像”，必然就有“暗场像”。所谓“暗场像”是指“收集”散射（衍射）电子成像。因为质量越大、越厚，其散射越强，所以在暗场下其越亮。

        利用FIB进行各类样品的TEM样品制备，包括块体、薄膜、芯片、颗粒等。破坏范围小，可对粉末、微纳米线、文物制样。

        FIB聚焦离子束就像一把**只有数十纳米的手术刀。离子束在靶材表面产生的 二次电子成像具有纳米级别的显微分辨能力，所以聚焦离子束系统相当于一个可以在高倍显微镜下操作的微加工台，它可以用来在任何一个部位溅射剥离或沉积材料。图  1  是使用聚焦离子束系统篆刻的数字；图 2 则是在一个纳米带上加工的阵列孔；

投射电镜制样(TEM)-FIB双聚焦离子束

通过FIB离子束来切割集成电路（芯片）指定失效位置，来微观观测失效原因及掺杂杂质。微电子、半导体以及各型功能器件领域中，由于涉及工艺较多且繁杂。一款器件的开发测试中总会遇到实际结果与设计指标的偏差，器件测试后的失效，逻辑功能的异常等等，对 于上述问题的直观可靠的分析就是制备相应的器件剖面，从物理层次直观的表征造成器件异常的原因。

微电子、半导体以及各型功能器件领域中，由于涉及工艺较多且繁杂。一款器件的开发测试中总会遇到实际结果与设计指标的偏差，器件测试后的失效，逻辑功能的异常等等，对 于上述问题的直观可靠的分析就是制备相应的器件剖面，从物理层次直观的表征造成器件异常的原因。

        无论是透射电镜还是扫描透射电镜样品都需要制备非常薄的样品，以便电子能够穿透样品，形成电子衍射图像。传统的制备 TEM 样品的方法是机械切片研磨，用这种方法只能分析大面积样品。采用聚焦离子束则可以对样品的某一局部切片进行观察。与切割横截面的方法 一样，制作 TEM 样品是利用聚焦离子束从前后两个方向加工，*后在中间留下一个薄的区域作为 TEM 观察的样品。下图所示为 TEM 制样的工艺过程。下图所示为 TEM 制样的工艺过程。