Processamento de materiais em nanoescala, produção de protótipos para microeletrônica ou análise de amostras biológicas:a gama de aplicações para feixes de íons com foco preciso é enorme. Os especialistas da colaboração da UE FIT4NANO analisaram agora as muitas opções e desenvolveram um roteiro para o futuro.



O artigo, publicado em Applied Physics Reviews , destina-se a estudantes, utilizadores da indústria e da ciência, bem como a decisores políticos de investigação.

"Percebemos que os feixes de íons focados podem ser usados ​​de muitas maneiras diferentes e pensamos que tínhamos uma boa visão geral no início do projeto. Mas então descobrimos que há muito mais aplicações do que pensávamos. Em muitas publicações, o uso de feixes de íons focados nem sequer é mencionado explicitamente, mas está oculto na seção de métodos", diz a Dra. Katja Höflich, física do Ferdinand-Braun-Institut e do Helmholtz-Zentrum Berlin (HZB), que coordenou o relatório abrangente.

"Foi um trabalho de detetive. Em particular, encontramos trabalhos das décadas de 1960 e 1970 que estavam à frente de seu tempo e injustamente esquecidos. Mesmo hoje, eles ainda fornecem informações importantes."

O relatório fornece uma visão geral do estado atual da tecnologia de feixe de íons focados (FIB), suas aplicações com muitos exemplos, os desenvolvimentos de equipamentos mais importantes e as perspectivas futuras.

"Queríamos fornecer um trabalho de referência que fosse útil para a pesquisa acadêmica e os departamentos de P&D industrial, mas que também ajudasse o gerenciamento de pesquisa a encontrar seu caminho neste campo", disse o Dr. Gregor Hlawacek, líder do grupo do Instituto de Física e Materiais de Feixes de Íons. Pesquisa em Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf (HZDR). Hlawacek lidera o projeto FIT4NANO, um projeto da UE sobre tecnologias FIB, no qual os autores do relatório estão envolvidos.

Da pesquisa básica ao componente finalizado

Os instrumentos FIB usam um feixe de íons focado de normalmente dois a 30 quiloelétron-volts (keV). Com seu pequeno diâmetro na faixa nanométrica e subnanométrica, esse feixe de íons varre a amostra e pode alterar sua superfície com precisão nanométrica. Os instrumentos FIB são uma ferramenta universal para análise, modificação local de materiais sem máscara e prototipagem rápida de componentes microeletrônicos. Os primeiros instrumentos FIB foram utilizados na indústria de semicondutores para corrigir fotomáscaras com íons de gálio focados. Hoje, os instrumentos FIB estão disponíveis com muitos tipos diferentes de íons.

Uma aplicação importante é a preparação de amostras para imagens de alta resolução e precisão nanométrica no microscópio eletrônico. Os métodos FIB também têm sido usados ​​nas ciências da vida, por exemplo, para analisar e gerar imagens de microrganismos e vírus com tomografia baseada em FIB, fornecendo insights profundos sobre estruturas microscópicas e sua função.

Os instrumentos FIB estão em constante evolução em direção a outras energias, íons mais pesados ​​e novas capacidades, como a geração espacialmente resolvida de defeitos atômicos únicos em cristais que de outra forma seriam perfeitos. Esse processamento FIB de materiais e componentes tem um enorme potencial em tecnologia quântica e de informação. A gama de aplicações, desde a investigação fundamental até ao dispositivo acabado, desde a física, ciência dos materiais e química até às ciências da vida e até à arqueologia, é absolutamente única.

“Esperamos que este roteiro inspire avanços científicos e tecnológicos e funcione como uma incubadora para desenvolvimentos futuros”, afirma Gregor Hlawacek.

Mais informações: Katja Höflich et al, Roteiro para tecnologias de feixe de íons focados, Revisões de Física Aplicada (2023). DOI:10.1063/5.0162597
Informações do diário: Revisões de Física Aplicada

Fornecido pela Associação Helmholtz de Centros de Pesquisa Alemães