聚焦離子束（Focused Ion Beam，簡稱FIB）技術是一種精密的微納加工手段，它通過將離子束聚焦到極高的精度，實現對材料的精確蝕刻和加工。FIB技術的核心在于其能夠產生具有極細直徑的離子束，這使得它在納米尺度的加工領域中扮演著不可或缺的角色。

FIB的工作原理

FIB的工作原理基于離子源產生的離子束，這些離子在電場的作用下被加速并聚焦成細束。當這些高能離子束撞擊到目標材料時，它們會與材料原子發生相互作用，導致材料原子的逐層剝離，從而實現精確的微納加工。這一過程類似于電子束在掃描電子顯微鏡（SEM）中的工作原理，但FIB使用的是離子束而非電子束。

FIB的應用領域

1. 微電子行業：在半導體制造中，FIB被用于芯片的修復和電路的修改，以及在納米尺度上進行電路的刻蝕和切割。

2. 材料科學：FIB用于材料的納米級加工和分析，包括制備樣品以供透射電子顯微鏡（TEM）觀察。

3. 生物醫學研究：FIB技術可以用于生物樣品的超微結構研究，如神經元網絡和細胞器的三維重建。

4. 納米技術：在納米技術領域，FIB被用于制造納米尺度的器件和結構。

FIB技術的發展歷程

1. 技術起源：在1970年代，FIB技術的基礎——離子束光學開始形成，最初的應用主要集中在材料表面的刻蝕和微觀加工。

2. 技術成熟：到了1980年代，隨著離子源技術的進步，FIB設備開始在材料科學和半導體工業中得到應用。

3. FIB與SEM的集成：1990年代，FIB與SEM技術的集成，使得在同一臺設備上可以同時進行離子束加工和電子束成像，極大地擴展了設備的應用范圍。

4. 技術進步：2000年代，FIB-SEM技術在多個領域得到了快速發展，尤其是在半導體制造和生物醫學研究中的應用顯著增加。

5. 自動化與高分辨率：2010年代，FIB-SEM技術進一步向自動化和高分辨率方向發展，提高了樣品處理和成像的效率。

6. 當前與未來方向：目前，FIB技術正在探索使用多種離子源，以適應不同的應用需求。同時，低損傷加工和更快的三維成像技術也在發展中。

FIB制樣說明

1. 樣品要求：粉末樣品應至少5微米以上尺寸，塊狀或薄膜樣品的最大尺寸應小于2厘米，高度小于3毫米。

2. 制樣流程：包括定位目標位置、噴Pt保護、挖空樣品兩側、機械納米手取出薄片、離子束減薄等步驟。

3. 注意事項：在送樣前確認樣品是否符合FIB的要求，確保樣品清潔，注意樣品的導電性等。

結語

FIB技術作為一種高精度的微納加工手段，其在多個領域的應用展示了其強大的潛力和廣泛的適用性。