Transcript Focused Ion Beam – Fokuserad Jonstråle

Focused Ion Beam – Fokuserad Jonstråle
FIB är ett verktyg för att skära i och deponera
material i nanometerstorlek. Man kan jämföra den
med en fräs, maskin som finns i de flesta verkstäder
och används för att fräsa bort material ur t. ex. trä
eller metall. Istället för att använda skärstål
använder FIB:n en jonstråle.
En FIB maskin kan även användas till att deponera
material mycket exakt, dvs. en svets för nanometer
stora objekt.
Fräs
FIB:n kan användas till att bla. tillverka nanometer
tunna prover för avbildning i elektronmikroskop,
göra korrigeringar i nanokretsar, undersöka tvärsnitt
av elektroniska kretsar osv. Endast fantasin sätter
gränsen för hur en FIB kan utnyttjas.
FIB
Focused Ion Beam – Princip
1. En stråle av atomer (Ga+ i bilden) accelereras
och fokuseras mot provet.
2. När atomerna i strålen träffar materialet i
provet, slås atomer ur materialet bort från
provet (i+ och n0 i bilden).
3. Genom att styra jonstrålen över provytan kan
önskat nanomönster skapas, ner till en
upplösning av 10 nm.
1
Före
2
Efter
3
Material har slagits bort från provet.
FIB används för att skapa ett tvärsnitt för en materialstudie
Ett exempel på hur man kan använda
FIB kan vara att man skär med
jonstrålen samtidigt som man ser
resultatet med ett electronmikroskop.
Elektronstråle för
elektronmikroskop
Jonstråle
Tvärsnitt
Elektronmikroskopbild av en tunnelövergång tagen ovanifrån.
Exempel på ett
FIB snitt av en
tunnelövergånga
som beskrivs i
inslaget.
Tunnelövergång
Bild tagen efter FIB-snitt genom
tunnelövergång från ovan
Metal
Isolator
Metal
Tunnelövergång
Kisel bricka
Bild snett uppifrån som visar de
olika lagren av tunnelövergången,
efter ett FIB-snitt genom
provmaterialen.
FIB kan användas till att skapa
komplicerade former.
Dessa FIB nanokonstverk är
skapade av: Nikolai Chekurov,
Micronova, Aalto University.
Nano Stonehenge
Aalto vas
Tunnelövergångar
Ledare
Isolator
Ledare
Tunnelövergång
En tunnelövergång är en svag länk mellan två ledande material.
De finns många olika sätt att tillverka tunnelövergångar på, men
ett populärt sätt är att placera en mycket tunn isolator, < 3 nm,
mellan de två ledeande materialen.
Tunnelövergångar integrerade i elektroniska kretsar skapar
intressanta fenomen som kan utnyttjas för att bla. genomföra
exakta mätningar av mycket låga temperaturer <1 K (CBT),
ultra-känsliga sensorer för mätning av magnetfält och elektriska
laddningar (SQUID och SET). Ett intressant forskningsområde
där tunnelövergångar används är i kvantinformation, där de
kombineras till komponenter som kan användas som kvantbitar,
minsta byggblocket i en kvantdator.