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创建时间:2025-10-22

 

SEM-FIB双束显微镜

介绍及应用

 

 

上海交大-平湖智能光电研究院

 

 

 

SEM-FIB双束显微镜介绍

 

 
 

 

 

     在光电子封装、量子点器件研发等微观领域,既要 “看清” 纳米级的结构细节,又要 “精准” 加工或取样 —— 能同时实现这两大需求的,正是 SEM-FIB 双束显微镜。

     它将扫描电子显微镜(SEM)的 “高清观察” 能力与聚焦离子束显微镜(FIB)的 “精细加工” 能力融为一体,就像给科研人员配备了 “微观放大镜 + 纳米手术刀”,既能看透器件内部的微观结构,又能在纳米尺度上 “雕刻” 或 “取样”,成为高端制造与前沿科研的 “核心工具”。

 

扫描电子显微镜(SEM) :通过发射极细的电子束(直径可小至几纳米)扫描样品表面,电子与样品原子相互作用后会产生 “二次电子”“背散射电子” 等信号,探测器捕捉这些信号后,就能转化为样品表面的高分辨率图像。

 
 

作用一

以高分辨率观察样品表面微观形貌(如颗粒尺寸、裂纹、晶粒形态等)

作用二

辅助识别样品的成分差异(重 / 轻元素区域区分)

作用三

搭配能谱仪(EDS)实现元素定性 / 半定量分析

 

 

聚焦离子束(FIB):将离子源产生的离子束经过离子腔加速,聚焦作用在样品表面。

 
 

作用一

产生二次电子信号获取电子像,与SEM相似

作用二

用强电流离子束对表面原子剥离,完成微纳米加工

作用三

以物理溅射搭配化学气体反应,选择性的剥除金属或沉积金属层

 

 

 

01

 

表面和截面形貌表征

 

 

8*8微环截面表征

 
 
 
 
 

01

  光镜能看到微环

 

电镜观察不能看到

微环

02

 

03

导致切割位置不准无法看到波导层

 

 

           如何解决无法定位的问题

 

 

      利用蔡司SEM样品台固定样品,在光学显微镜中对样品的三个定位点进行定位,并拍摄感兴趣位置的光镜图像。将拍摄的图像导入到SEM中再一次三点位,就可以在SEM设备里选取目标位置精准切割。

      SEM 与 FIB 的协同工作是设备实现 “精准操控” 的核心:SEM 实时成像提供 “视觉引导”,用户通过图像精准定位目标区域(如材料缺陷、芯片失效点)。

 

 
 

 

01

 

02

 

03

 

 

  不同位置氮化硅波导的尺寸和距离

 

 

 

02

 

TEM样品制备

 

1

背景介绍

     制备好的TEM样品必须对电子束透明,由于电子束的穿透能力比较低,用于透射电子显微镜分析的样品必须很薄。在电子束照射下稳定,具有良好的导电性并且不带磁性。

2

应用范围

     材料、电子、半导体制造等领域

3

预计达到的效果

     通过FIB将目标样品减薄到一定厚度,能利用TEM观察到样品衍射花样和晶格间距并能测试材料成分。

 

样品制备流程

 

 

03

 

电路修复

04

 

微纳加工

 

 

 
 

 

总结

 
 

      本文介绍了SEM-FIB双束显微镜的基本原理和应用案例。SEM-FIB 双束显微镜通过 SEM 高分辨率成像与 FIB 精准微纳加工的协同融合,构建了 “可视化 - 精准化 - 一体化” 的微纳表征与加工平台,突破了传统设备的功能局限。

      其应用已覆盖材料科学、半导体、生命科学、储能地质等多个领域,在定向 TEM 样品制备、芯片失效分析、生物样品三维成像等关键场景中发挥核心作用,推动了科研探索与工业生产的技术进步。

     上海交大-平湖智能光电研究院拥有蔡司的SEM-FIB双束显微镜,能为客户提供定制化的服务,接下来我们会不定期分享关于SEM-FIB双束显微镜应用的具体案例,欢迎大家关注与咨询!

 

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编辑宣发部

初审陆熠磊

终审|   叶璐

 

 

 

 

 

 

 

服务案例|SEM-FIB双束显微镜介绍及应用