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”。
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

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

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表面和截面形貌表征

8*8微环截面表征
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光镜能看到微环

电镜观察不能看到
微环
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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)。
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不同位置氮化硅波导的尺寸和距离


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TEM样品制备
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。
应用范围
材料、电子、半导体制造等领域
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



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电路修复




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微纳加工





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








