ما هو شعاع الأيونات المركز (FIB)؟
أصبحت تقنية حزمة الأيونات المركزة (FIB) جزءًا أساسيًا من التطورات التكنولوجية الحديثة، لا سيما في تصنيع أشباه الموصلات والتصنيع النانوي. ورغم شهرة تقنية حزمة الأيونات المركزة، إلا أن تاريخها وتطورها غير معروفين على نطاق واسع.شعاع الأيونات المركز (FIB) هي أداة قطع دقيقة تستخدم عدسات كهرومغناطيسية لتركيز شعاع الأيونات في منطقة صغيرة جدًا.تتضمن تقنية FIB تسريع الأيونات من مصدر أيوني (تستخدم معظم أجهزة FIBs Ga، ولكن بعض الأجهزة تحتوي على مصادر أيونات He وNe) ثم تركيز الشعاع على سطح العينة.مجهر مسح إلكتروني بشعاع أيوني مركّز CIQTEK DB550 (FIB-SEM) أصل تكنولوجيا FIB منذ القرن العشرين، تطورت تقنية النانو بسرعة كمجال ناشئ في العلوم والتكنولوجيا. وتمثل تقنية النانو حاليًا أحد أبرز مجالات التقدم العلمي والتكنولوجي، ولها آثار كبيرة على التنمية الاقتصادية والاجتماعية كاستراتيجية وطنية. تتميز البنى النانوية بخصائص فريدة بفضل وحداتها الهيكلية التي تقترب من طول تماسك الإلكترونات وطول موجة الضوء، مما يؤدي إلى تأثيرات سطحية وواجهة، وتأثيرات حجمية، وتأثيرات حجمية كمومية. كما تتميز بالعديد من الخصائص الجديدة في الإلكترونيات والمغناطيسية والبصريات والميكانيكا، وتتمتع بإمكانات هائلة في تطبيقات الأجهزة عالية الأداء. يتطلب تطوير هياكل وأجهزة نانوية جديدة تطوير تقنيات تصنيع نانوية دقيقة ومتعددة الأبعاد ومستقرة. وتُعد عمليات التصنيع النانوي الدقيق واسعة النطاق، وتتضمن عادةً تقنيات مثل زرع الأيونات، والطباعة الضوئية، والحفر، وترسيب الأغشية الرقيقة. في السنوات الأخيرة، مع اتجاه التصغير في عمليات التصنيع الحديثة، تم تطبيق تقنية حزمة الأيونات المركزة (FIB) بشكل متزايد في تصنيع الهياكل النانوية الدقيقة في مختلف المجالات، لتصبح تقنية لا غنى عنها ومهمة في تصنيع النانو الدقيقة.طُوّرت تقنية FIB بناءً على أنظمة حزم الأيونات التقليدية وحزم الإلكترونات المُركّزة، وهي في جوهرها متطابقة. بالمقارنة مع حزم الإلكترونات، تمسح FIB سطح العينة باستخدام حزمة أيونية مُولّدة من مصدر أيوني بعد التسارع والتركيز. ولأن كتلة الأيونات أكبر بكثير من كتلة الإلكترونات، فإن حتى أخف الأيونات، مثل أيونات الهيدروجين (H+)، تزيد كتلتها عن 1800 ضعف كتلة الإلكترونات. هذا يُمكّن حزمة الأيونات ليس فقط من تحقيق قدرات تصوير وتعريض مُشابهة لحزم الإلكترونات، بل أيضًا من استخدام كتلة الأيون الثقيلة لرش الذرات من الأسطح الصلبة، مما يجعلها أداة معالجة مباشرة. كما يُمكن لـ FIB حثّ الذرات على الترسيب على سطح مادة العينة عن طريق دمجها مع الغازات الكيميائية. لذلك، تُعد FIB أداةً واسعة الاستخدام في التصنيع النانوي الدقيق. تطوير مصادر الأيونات في تطوير تقنية FIB، كان تطوير مصادر الأيونات عالية السطوع أمرًا بالغ الأهمية. وقد أرست مصادر أيونات الغاز المبكرة ومصادر أيونات المعدن السائل (LMIS) أسس تقنية FIB. في عام ١٩٧٤، استخدم سيليجر وفليمنج لأول مرة مصدر أيونات غازية لزرع أيونات بدون قناع ومقاومة التعرض، مؤكدين بذلك إمكانات هذه التقنية. لاحقًا، طور أورلوف وسوانسون مصدر أيونات حقل الغاز، الذي اتسم بدقة عالية ولكنه محدود التطبيقات الصناعية نظرًا لمتطلبات درجات الحرارة المنخفضة. من ناحية أخرى، حقق مصدر أيونات المعدن السائل نجاحًا أكبر بفضل سطوع أيوناته العالي وسهولة تشغيله، مما أرسى الأساس لأنظمة FIB الحديثة القائمة على Ga LMIS. تطبيقات تكنولوجيا FIB تُستخدم تقنية FIB في تطبيقات واسعة، بما في ذلك زراعة الأيونات، والطحن، وكيمياء ال...
