Procesamiento de materiales a nanoescala, producción de prototipos para microelectrónica o análisis de muestras biológicas:el abanico de aplicaciones para haces de iones finamente enfocados es enorme. Los expertos de la colaboración europea FIT4NANO han revisado las numerosas opciones y han desarrollado una hoja de ruta para el futuro.
El artículo, publicado en Applied Physics Reviews , está dirigido a estudiantes, usuarios de la industria y la ciencia, así como a responsables de políticas de investigación.
"Nos dimos cuenta de que los haces de iones enfocados se pueden utilizar de muchas maneras diferentes y pensamos que teníamos una buena visión general al inicio del proyecto. Pero luego descubrimos que hay muchas más aplicaciones de las que pensábamos. En muchas publicaciones, el uso La utilización de haces de iones enfocados ni siquiera se menciona explícitamente, sino que se oculta en la sección de métodos", afirma la Dra. Katja Höflich, física del Instituto Ferdinand Braun y del Centro Helmholtz de Berlín (HZB), quien coordinó el informe completo. /P>
"Era un trabajo de detective. En particular, encontramos trabajos de los años 60 y 70 que estaban adelantados a su tiempo e injustamente olvidados. Incluso hoy en día, todavía proporcionan información importante."
El informe proporciona una visión general del estado actual de la tecnología de haz de iones enfocados (FIB), sus aplicaciones con muchos ejemplos, los desarrollos de equipos más importantes y las perspectivas futuras.
"Queríamos ofrecer un trabajo de referencia que fuera útil para la investigación académica y los departamentos de I+D industrial, pero que también ayudara a la gestión de la investigación a encontrar su camino en este campo", afirma el Dr. Gregor Hlawacek, líder del grupo en el Instituto de Física y Materiales de Rayos de Iones. Investigación en Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf (HZDR). Hlawacek lidera el proyecto FIT4NANO, un proyecto de la UE sobre tecnologías FIB, en el que participan los autores del informe.
Los instrumentos FIB utilizan un haz de iones enfocado de normalmente de dos a 30 kiloelectronvoltios (keV). Con su pequeño diámetro en el rango de los nanómetros y subnanómetros, un haz de iones de este tipo escanea la muestra y puede cambiar su superficie con precisión nanométrica. Los instrumentos FIB son una herramienta universal para el análisis, la modificación local de materiales sin máscara y la creación rápida de prototipos de componentes microelectrónicos. Los primeros instrumentos FIB se utilizaron en la industria de los semiconductores para corregir fotomáscaras con iones de galio enfocados. Hoy en día, los instrumentos FIB están disponibles con muchos tipos diferentes de iones.
Una aplicación importante es la preparación de muestras para obtener imágenes de alta resolución y precisión nanométrica en el microscopio electrónico. Los métodos FIB también se han utilizado en las ciencias biológicas, por ejemplo, para analizar y obtener imágenes de microorganismos y virus con tomografía basada en FIB, lo que proporciona información detallada sobre las estructuras microscópicas y su función.
Los instrumentos de la FIB están evolucionando constantemente hacia otras energías, iones más pesados y nuevas capacidades, como la generación espacialmente resuelta de defectos atómicos únicos en cristales que de otro modo serían perfectos. Este procesamiento FIB de materiales y componentes tiene un enorme potencial en tecnología cuántica y de la información. La gama de aplicaciones, desde la investigación fundamental hasta el dispositivo terminado, desde la física, la ciencia de los materiales y la química hasta las ciencias de la vida e incluso la arqueología, es absolutamente única.
"Esperamos que esta hoja de ruta inspire avances científicos y tecnológicos y sirva de incubadora para desarrollos futuros", afirma Gregor Hlawacek.
Más información: Katja Höflich et al, Hoja de ruta para tecnologías de haces de iones enfocados, Reseñas de física aplicada (2023). DOI:10.1063/5.0162597
Información de la revista: Reseñas de Física Aplicada
Proporcionado por la Asociación Helmholtz de Centros de Investigación Alemanes
