聚焦离子束（FIB）及其应用

简单介绍了聚焦离子束（FIB）的历史和工作原理,以及将离子束和电子束合为一体的双束系统。具体讨论了双束系统上的主要功能,如离子束镜筒、气体注入系统（GIS）、超高分辨率的扫描电镜镜简及将离子束和电子束合为一体的独特优势。例举了双束系统的一系列应用,如制作纳米图形用的多种加工方法,气体注入系统在制作纳米图形中的应用,透射电镜及原子探针的样品制备,三维形貌表征,三维能谱成分表征,三维EBSD晶体位相表征和电路修补。详细介绍了这些相关应用的发展现状及特点,比较了各种应用的优缺点。文章还介绍了在中国科研领域双束系统的应用状况及中国科研工作者利用双束系统获得的重要成果。     

聚焦离子束研磨Au-Ti-GaAs薄膜引起损伤的研究

通过分析纳米孔的透射电子显微镜(TEM)截面图像和蒙特卡罗理论模拟,研究了聚焦离子束(FIB)研磨Au-Ti-GaAs薄膜的基本性能.应用蒙特卡罗方法模拟FIB研磨三层薄膜的损伤深度与离子能量大小的关系,由于材料不同的阻止本领和晶体结构等因素对损伤深度的影响,随着离子能量的增大,损伤深度并非线性增加.同时,溅射物质的重沉积也影响着纳米孔的形貌,对此也作了系统的分析和探讨.     

离子束刻蚀工艺误差对DOE器件的影响

针对衍射光学元件(DOE)的离子束刻蚀工艺,结合掩模套刻过程实例,本文提出了刻蚀误差面形分布的概念.在标量衍射的夫琅和费原理上,进行了误差数值模拟分析及讨论.模拟分析和实验数据结果表明,误差的面形分布在DOE器件的衍射焦斑中心会产生一个明显的光强畸变毛刺亮点,严重破坏了靶场照明的均匀性.     

聚焦离子束系统在微米/纳米加工技术中的应用

聚焦离子束系统是微细加工和分析的主要技术之一,是一个完美的微米/纳米技术研究平台.简述了聚焦离子束系统的组成和主要功能,着重介绍了近年来该技术在离子束刻蚀、反应离子束刻蚀、离子束辅助沉积、离子注入、微区分析、掺杂和成像以及无掩膜曝光等微米/纳米加工领域的应用,并对未来的发展前景进行了简要分析.     

LSK—3型离子束刻蚀机的结构设计

LSK—3型离子束刻蚀机是用于刻蚀动压气体轴承螺旋槽为主的超精细加工专用设备。自1985年研制成功后,该机经过上百次长期使用运转,成功地刻蚀了台阶轴套.半球轴套、上推板螺旋轮等器件,每次开机连续工作10h,连续刻蚀时间8h 以上。实践证明:该机工作可靠、稳定、技术成熟。是一台国内领先的离子束刻蚀设备。对该机的设计原理、真空系统计算、结构特点、发展前景作以介绍。     

离子束刻蚀机的电源系统

离子束刻蚀机的性能,除主机外,在很大程度上取决于供电电源系统。为了提高离子束刻蚀机整机工作的稳定性,在以往的配套电源的基础上,研制了一套电源系统,用于离子束刻蚀机中。整机工作稳定度达±0.8%/h,每次连续刻蚀器件8h以上,连续运转3年多,电源系统稳定可靠。是国内离子束刻蚀机电源系统性能较好的供电电源系统。     

石英和BK7玻璃的离子束刻蚀特性研究

石英和BK7玻璃是常用的光学材料和微系统材料.用Ar作为工作气体对石英和BK7玻璃及其掩模材料AZ1350的离子束刻蚀特性进行了研究,分析了离子能量、离子束流密度和离子束入射角等几种因素对刻蚀速率和选择比的影响,结合相关理论得到了相应的刻蚀速率拟合方程.AFM测量结果表明刻蚀工艺对材料的低损伤.由于与光刻胶的刻蚀选择比较低,随着石英和BK7玻璃刻蚀深度的增加,图形转移精度下降.因此提高刻蚀选择比是获得高分辨率图形的前提.     

聚焦离子束的束径测量

报道了聚焦离子束装置的束径测量方法和典型测量结果。偏转离子束使其扫过金属栅网的边缘 ,由法拉第筒接收到的离子流强度变化所形成的S形电流曲线可确定束径大小。在数据处理中 ,采用了快速傅立叶变换滤波的办法来消除微小电流测量结果中的噪声 ,从而可以对S形电流曲线进行微分 ,得到束流密度空间分布。在改变透镜光阑口径而维持靶室离子流强度不变的测量模式中 ,证实了离子间库仑相互作用增大束径的效应     

KZ-400离子束刻蚀装置的研制

日前我室为制作大口径(400 mm×400 mm)衍射光学元件需要,成功研制了一台KZ-400离子束刻蚀装置。它是基于物理溅射效应,将基底匀速扫描条形离子束,连续铣削材料的原子层来实现大面积刻蚀。通过对关键部位的有限元计算,分析影响装置性能的主要因素,优化工艺结构,使各项指标达到了设计要求,现已投入运行。     

高性能聚焦离子束技术的应用

叙述了采用液态镓作为离子源的高性能聚焦离子束系统(FIB)在材料科学研究领域中的作用。该系统有三大用途：形貌观察；分辨率高达5nm；微刻蚀以及微沉淀。详细地介绍了利用FIB进行形貌观察、制备TEM样品和表面刻蚀的过程及实验结果。     

束流可调的二级透镜亚微米聚焦离子束枪的设计计算和调测结果

介绍了最新设计的二级透镜聚焦离子束系统，该系统具有高速消隐、束径束流电可调等特征。给出了该系统的设计计算和调测结果。在束能15keV、束流30pA时，束径达到0．1μm。     

亚微米聚焦离子束的像散检测与校正技术

介绍了二级透镜聚焦离子束系统中像散的检测技术与校正技术。详细叙述了像散检测的原理、方法以及像散校正系统的工作原理、电子线路和具体结构。     

聚焦离子束系统中离子枪的优化设计

叙述了聚焦离子束离子光学系统中离子枪的优化设计，采用复合形法进行优化设计后的离子枪，其发射性能、光学性能和工作寿命都显著提高。     

Investigation of electrical transport characteristics of nanoscale stacks fabricated on thin graphite layer

We investigated the electrical transport characteristics of nanoscale stacks of thin graphite layer fabricated using focused ion beam (FIB) three dimensional (3D) etching. By varying the stack height, we fabricated nanostacks with the dimensions of W = 1 μm, L = 1 μm, H = 100 nm and W = 1 μm, L = 1 μm, H = 200 nm. The nanostack contains lot of elementary junctions between the graphene layers with interlayer distance of 0.34 nm (along c-axis). We observed a typical semiconducting characteristic until 50 K and a metallic behavior below 50 K for all the fabricated nanostacks, which was well agreed with an identical c-axis characteristics of graphite. From I-V characteristics, we found an ohmic-like characteristic at 300 K for both low and high current biasing; however at low temperature, this behavior was turned into nonlinear characteristics when it was highly biased. The temperature dependent differential conductance measurements for the fabricated stacks were carried out and found that at 300 K, the stack showed larger conductance rather than at any other lower temperatures. However, the stack with 100 nm height showed larger conduction values of 36.3 mS and 16.95 mS for 300 K and 20 K respectively, which are comparatively smaller values of stack with 200 nm height. We also studied conductance fluctuations of nanostacks experimentally and the fluctuations are appearing on increasingly fine when the temperature goes down; however the amplitude of fluctuation is suppressed at low temperature.     

离子推力器束流下降原因分析

离子推力器的推力与其引出的束流成正比,束流的大小直接确定了推力.离子推力器在点火启动后,在工作条件不变的条件下,其引出束流随工作时间而下降.为找出束流下降的原因,以离子推力器为研究对象,通过分析引起离子推力器束流下降的各种因素,并对这些因素进行分析与验证.经过对因素的分析定位,找出引起束流下降的主要原因.分析与验证表明：影响离子推力器束流下降的决定因素为栅极组件固有特性、磁场固有特性和阴极固有特性,其中阴极固有特性是导致束流下降的主要原因.     

氢离子束对Mo-Si多层膜界面改性的研究

为了研究氢离子束轰击Mo-Si多层膜界面的情况，采用氢离子束（能量150eV）轰击Si表面，即Si与Mo之界面。再用Kr离子束溅射刻蚀，并用俄歇电子能谱（AES）分析。实验结果说明氢离子束对Si表面轰击能有效防止界面混杂效应（intermixingeffect）。进而说明这是制备软X射线多层膜反射镜过程中解决界面混杂问题的有效途径。     

广义梁函数在短梁问题中的应用

本文运用广义梁函数推导出短梁在不同边界条件下的转角和位移方程,并在该方程的基础上建立起短梁弯矩和剪力计算公式。