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Sandbox Physics

E19 · 离子束铣削

聚焦离子束铣削：移除而不破坏

平衡剂量、束斑、局部产额与再沉积，得到干净的截面终态。

交互模型聚焦离子束铣削：移除而不破坏
平均沟槽深度—\text{—}
沟槽深度均方根—\text{—}
中央基底平均损失—\text{—}
平均指定损伤长度代理—\text{—}
期望入射离子数—\text{—}
总移除原子数—\text{—}
返回原子数—\text{—}
逃逸原子数—\text{—}
期望写入时长—\text{—}
所选格净深度—\text{—}
实验目标—\text{—}

物理教程

聚焦离子束铣削：移除而不破坏

背景平衡剂量、束斑、局部产额与再沉积，得到干净的截面终态。

为什么值得理解平均深度在 250 纳米上下 25 纳米内，均方根不超过 15 纳米，中央损失与损伤代理均不超过 10 纳米。

先抓重点

核心问题
能否铣出两条沟槽，同时保护中央样品？
一句话直觉
材料移除与返回必须共用一个账本。

核心数学模型

从通量到深度

hg=FYnNg=n∑iAihg,iNescape=Ng−Nreturn\begin{aligned}h_g&=\frac{F Y}{n}\\N_g&=n\sum_i A_i h_{g,i}\\N_{\rm escape}&=N_g-N_{\rm return}\end{aligned}

产额为指定的每离子原子数；材料账本包含牺牲层原子，返回原子仍留在样品上。

用电荷确定时间

T=e∑iFiAiIT=\frac{e\sum_i F_i A_i}{I}

通量按样品面积计，入射角不再为传递电荷乘一个余弦因子；束流还改变指定的离子束斑。

沟槽中的起伏

h‾=1M∑i∈ThiR=1M∑i∈T(hi−h‾)2\begin{aligned}\overline h&=\frac{1}{M}\sum_{i\in\mathcal T}h_i\\R&=\sqrt{\frac{1}{M}\sum_{i\in\mathcal T}(h_i-\overline h)^2}\end{aligned}

均值与均方根对两条指定沟槽的完整区域计算，包含边缘。

常见难点

模型参数需要标定

容易误解成功预设就是真实仪器配方。

正确理解连续介质教学模拟，非实验数据或铣削配方。指定镓／氙产额、类硅数密度、条纹产额变化与损伤长度代理；一次返回均匀分配到沟槽底部。不含碰撞级联、重复溅射、演化遮挡、注入、热损伤、晶向或提取力学。中央牺牲层采用硅等效密度与产额，非标定铂层。通量以实际样品面积计。束流路径对应初始平面，起伏表示最终快照。固定 48 行 48 列、间隔 50 纳米；硬件与起伏分别放大。本实验覆盖沟槽制备，不认证完整薄片提取流程。

动手实验

  1. 01

    预测取舍

    尝试粗铣沟槽预设，比较平均深度、均方根和独立损伤代理。

    应该观察到： 只有深度不能认证可用截面。
  2. 02

    准备更干净的终态

    使用低能预设，再减弱摇摆均衡或去掉牺牲保护层。

    应该观察到： 摇摆减弱指定产额条纹；牺牲层先于基底消耗。
  3. 03

    追踪返回材料

    增加再沉积，比较总移除、返回与逃逸。

    应该观察到： 入射离子剂量不变，净深度仍会降低。
  4. 04

    核对完整目标

    平均深度在 250 纳米上下 25 纳米内，均方根不超过 15 纳米，中央损失与损伤代理均不超过 10 纳米。

    应该观察到： 任务核对模型终态，不是真实薄片提取规程。