聚焦離子束（Focus ion beam，FIB）結合掃描電子顯微鏡（Scanning electronmicroscopy，SEM）結合形成的雙束系統(tǒng)，是現代微納加工與表征領域的重要工具。該系統(tǒng)同時具備高精度加工能力和高分辨率成像功能，在材料科學、半導體工業(yè)、生物技術等領域發(fā)揮著關鍵作用。

FIB-SEM發(fā)展與基本功能

1.FIB-SEM發(fā)展

從材料科學的角度來看，FIB能夠以幾乎無應力的方式進行超精細加工，對材料幾乎沒有特殊要求，因而最早在半導體行業(yè)中如光刻、光掩模維修，電路修改，故障診斷分析和樣品制備等方面得到大規(guī)模應用。由于有效解決了與聚合物、絕緣體、半導體和金屬等材料有關的超精細加工問題，雙束系統(tǒng)在材料科學領域的應用也越來越廣泛，為基礎研究和技術實現提供了廣闊的空間。

2.FIB-SEM基本功能

FIB-SEM系統(tǒng)主要依靠三種基本功能實現其應用：成像、銑削刻蝕和沉積。

（1）成像功能通過聚焦離子束掃描樣品表面實現。當高能離子束入射到樣品表面時，會與樣品原子發(fā)生相互作用，產生二次電子、二次離子等信號。這些信號被探測器收集后，可形成樣品表面的高分辨率圖像。離子成像與電子成像相互補充，可提供更全面的樣品信息。

（2）銑削刻蝕是FIB的核心功能之一。高能鎵離子撞擊樣品表面時，通過動量傳遞使樣品原子發(fā)生濺射，從而實現材料的去除。通過精確控制離子束的掃描路徑和參數，可在納米尺度上對材料進行加工。

（3）沉積功能通過結合離子束和化學氣相沉積技術實現。系統(tǒng)通入前驅體氣體，在離子束的激發(fā)下，氣體分子在特定區(qū)域分解并沉積形成金屬或絕緣體薄膜。該方法可實現納米精度的定點材料沉積

FIB-SEM 應用

1.透射電鏡樣品制備

透射電子顯微鏡對樣品要求極為嚴格，需要將樣品減薄至100納米以下。傳統(tǒng)機械研磨方法難以精確定位且容易引入損傷。

FIB-SEM 雙束系統(tǒng)是 TEM 高質量制樣的核心技術，能解決傳統(tǒng)方法（機械研磨、常規(guī)離子減?。┒ㄎ浑y、損傷大、均勻性差的痛點，支撐原子級 TEM 分析。其核心邏輯是：用 SEM 實時成像鎖定納米級目標區(qū)域（如缺陷、界面），再通過 FIB 可控離子束“粗切 + 精切”，制備出 低損傷的超薄樣品，還可搭配納米操縱臂實現 “切取 - 轉移” 一體化。

2.FIB-SEM 雙束系統(tǒng)在微納加工的應用

FIB-SEM系統(tǒng)能夠直接進行微納尺度的器件加工。通過精確控制離子束，可在材料表面加工出納米級孔洞、線條等結構。在集成電路領域，該系統(tǒng)可用于修復缺陷電路、修改電路設計。此外，結合沉積功能，還可制備微機電系統(tǒng)（MEMS）器件、光學元件等微納結構。