先进材料表征
FIB 聚焦离子束分析
微区切割、透射样品制备与纳米加工。
1测试概述
聚焦离子束（FIB）利用聚焦的 Ga⁺ 离子束对样品进行纳米级刻蚀和沉积，可进行截面抛光、透射电镜样品制备（TEM lamella）、电路修改、纳米结构加工，是失效分析和微纳加工的关键设备。
2测试目的
- 定点制备 TEM 薄片样品。
- 截面抛光暴露隐藏结构（焊点、封装、失效点）。
- 纳米级电路修改和修复。
- 局部沉积金属/介质保护层。
3适用标准
GB/T 18907-2013
微束分析 透射电子显微术 术语（参考）
ASTM E3-11(2017)
Standard Guide for Preparation of Metallographic Specimens（参考）
注：以上为行业常用参考标准，具体执行标准以受托实验室现行有效版本及 CNAS/CMA 认可范围为准。
4测试方法与流程
4.1 样品准备
- 样品尺寸适合 FIB 样品台。
- 样品需导电或喷金/喷碳。
- 预先标记目标位置（光镜/SEM 定位）。
- 样品表面清洁。
4.2 测试条件与参数
| 参数项 | 要求/范围 | 说明 |
|---|
| 离子束能量 | 5–30 keV | 粗加工/精细抛光 |
| 束流 | 1 pA–20 nA | 按加工要求 |
| 加工精度 | 纳米级 | TEM lamella ~50 nm |
| 电子束成像 | 30 kV | 无损伤观察 |
| 沉积气体 | Pt/W/C | 保护层和电路修改 |
4.3 测试步骤
- 样品装入 FIB-SEM 腔体。
- 电子束下定位目标位置。
- 沉积 Pt 保护层。
- 粗铣去除两侧材料。
- 减薄至透射电子透明（~50–100 nm）。
- 取出 lamella 用于 TEM 观察。
5主要设备与仪器
- FIB-SEM 双束系统（Ga⁺ 离子束 + 电子束）。
- 微操纵器（取出 lamella）。
- 气体沉积系统（Pt/W/C）。
6结果与判定
主要结果参数
- FIB 截面 SEM 图像。
- TEM 薄片样品。
- 加工尺寸和精度。
判定依据
FIB 为制样/加工手段，结果取决于后续观察（TEM/SEM）。加工质量以 lamella 厚度、无 Ga 注入损伤、目标区域暴露为合格标准。
7注意事项
安全提示：FIB 使用 Ga 液态金属离子源，为真空和高压设备；Ga 蒸气有毒，严格按规程操作。
- Ga⁺ 注入会损伤样品，最终抛光应用低能离子。
- 定位精度决定 lamella 是否落在目标位置。
- TEM lamella 厚度需 <100 nm 才透明。
- 非导电样品需先沉积保护层。