Flüssigmetall-Ionenkanone

Eine Flüssigmetall-Ionenkanone ist eine Ionenquelle, die einen fokussierten Ionenstrahl (FIB) mithilfe von Ionen erzeugt, die aus einem flüssigen Metall, meist Gallium (Ga+-Ionen), extrahiert werden. Flüssigmetall-Ionenquellen sind bei hochauflösenden Analyseanwendungen verbreitet, eignen sich aber auch für präzise Ionenstrahlanwendungen wie Schneiden, Fräsen oder Nanofabrikation.

Sie bestehen aus einem Flüssigmetallreservoir, das eine stumpfe Wolframspitze speist, aus welcher ein starkes elektrisches Feld Ionen in Form eines Elektrosprays extrahiert. Die Ionen werden beschleunigt und mit elektrostatischen Linsen auf die Probe fokussiert. Die erzeugten monatomaren Ionenstrahlen bzw. Ionenstrahlen mit kleinen Clustern, wie ^Au+, ^Ga+ und ^Au3+ zeichnen sich durch eine hohe Stromdichte und Spotgrößen unter 100 nm aus.

LMIS sind eher für die Analyse harter Materialien geeignet, da ihre kleinen, hochenergetische Ionen weit unter die Oberfläche eindringen können, bevor sie ihre Energie abgeben. Die dadurch verursachten Schäden können bei empfindlichen Proben die Tiefenprofilierung unzuverlässig machen. LMIS kommen darüberhinaus für die Ionenimplantation zur Herstellung von Halbleiterbauteilen und bei der Metallveredelung zum Einsatz.