Focused Ion Beam Center UUlm

Das FIB Center UUlm verfügt über 2 hochauflösende FIB/SEM Systeme der Firma FEI:

Helios Nanolab 600 und Quanta FEG 3D

Diese höchstauflösenden Zweistrahl-Systeme kombinieren Ga+-Ionenstrahl- und Elektronenstrahlmikroskopie in einem Gerät, wobei die Ionensäule in einem Winkel von 52° zur Elektronensäule angebracht ist. Somit können durch den Ionenstrahl induzierte maskenlose Probenmodifikationen (z.B. lokalisiertes Ätzen, Abtragen, Aufbringen, etc.) im Nano-Maßstab simultan mittels Elektronenstrahlmikroskopie in Realzeit beobachtet, abgebildet oder analysiert werden.

 

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PD Dr. Christine Kranz

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Helios Nanolab 600

Die Helios Nanolab 600 mit ElstarTM Feldemission-Säule und SidewinderTM Ionensäule ist zusätzlich mit einem Omniprobe Mikromanipulator zum Lift-out von FIB-präparierten TEM-Lamellen und einem Kryosystem mit  Kryo-Probentransferkammer ausgestattet. Somit können, alternativ zum Brechen oder zur Mikrotomisierung, in situ Facetten einer Probe mit Hilfe des Ionenstrahles unter kryogenen Bedingungen gezielt präpariert werden. Die erzeugten Facetten können dann entweder direkt im FIB/SEM System mittels Elektronenstrahl charakterisiert oder mit Hilfe eines Mikromanipulators auf ein TEM-Gitter zur späteren Analyse transferiert werden.

Die Helios verfügt über das NanoBuilderTM Software Modul von FEI für schnelles Prototyping komplexer Strukturen basierend auf Elektronen- oder Ionenstrahl-induzierten Abscheidungsprozessen (EBID, IBID) oder gas-unterstützten Ätzprozessen.

 

Technische Spezifikationen

Ion optics (Sidewinder™ column)

Liquid Ga ion source
FIB Res. 5 nm (@ 30 kV)
Field emission SEM

SEM (Schottky field emitter)
Res. 0.9 nm @ 15 kV
Piezo-controlled stage

x,y: 150 mm, z: 10 mm
6 inch wafer holder
Detectors

CDEM, ETD, TLD
Beam Chemistry

Pt deposition
Insulator Enhanced etch, IEE (XeF2)
Selective Carbon Mill, SCE

 

Omniprobe
Quorum Cryosystem
AutoTEM ™
Nanobuilder

Quanta 3D FEG

Die Quanta 3D FEG ist an der UUlm ist neben 3 GIS für Platin, Isolatorabscheidung und Xenondifluorid für Ätzprozesse, mit einem state-of-the-art SDD Apollo XV EDX Detektor der Firma EDAX ausgestattet, so dass schnell qualitative und quantitative chemische Analysen durchgeführt werden können. Ein zusätzlicher DigiView 4 EBSD Detektor (EDAX) ermöglicht die Untersuchung kristallographischer Proben zur Untersuchung von Kornorientierungen und Strukturen.

Zusätzlich kann man im sogenannten “environmental” Modus (ESEM) SEM Aufnahmen bei signifikant geringerem Vakuum (d.h. höherem Druck) durchführen; somit wird die Untersuchung “nasser” nicht-leitender Proben ermöglicht. ESEM kann auch in Kombination mit EDX oder EBSD  durchgeführt werden.

 

Technische Spezifikationen

Ion optics

Liquid Ga ion source
FIB Res. 7 nm (@ 30 kV)
Field emission SEM

SEM (Schottky field emitter)
Three imaging modes:
Beam current

1.5 pA -65 nA in 15 steps
   - high vacuum
   - low vacuum   
   - Environmental SEM (ESEM™)
Stage

x,y: 50 mm, z: 25 mm
High vacuum: 1.2 nm at 30 kV (SE)
Low vacuum: 1.5 nm at 30 kV (SE)
ESEM: 1.5 nm at 30 kV (SE)
Detectors

ETD, GSED (ESEM Mode)
EDXEBSD
Beam Chemistry

Pt, SiO2 deposition
Insulator Enhanced etch (IEE) XeF2
Auto Slice and View™

Publications

  • T. Conte Granado, G. Neusser, C. Kranz, J. Batista Destro Filho, V. Carabelli, E. Carbone, A. Pasquarelli, Progress in transparent diamond microelectrode arrays, Physica Status Solidi (A) Applications and Materials  in press, 2015; DOI:10.1002/pssa.201532168
  • Y. Liu, M. Sairi, G. Neusser, C. Kranz, D. W. M. Arrigan, Achievement of Diffusional Independence at Nanoscale Liquid–Liquid Interfaces within Arrays, Analytical Chemistry, 87, 5486–5490 (2015), DOI: 10.1021/acs.analchem.5b01602
  • M. Madel, G. Neusser, U. Simon, B. Mizaikoff, K. Thonke, c-plane ZnO on a-plane sapphire: Inclusion of (1101) domains, Journal of Crystal Growth, 419, 128-132 (2015)
  • M. Sairi, N. Chen-Tan, G. Neusser, C. Kranz, Damien W. M. Arrigan, "Electrochemical Characterisation of Nanoscale Liquid|Liquid Interfaces Located at Focused Ion Beam-Milled Silicon Nitride Membranes", ChemElectroChem, 2, 98-105  (2015)
  • A. Eifert, B. Mizaikoff, C. Kranz, "Advanced fabrication process for combined atomic force-scanning electrochemical microscopy (AFM-SECM) probes", Micron, 68, 27-35 (2015).
  • N. Hibst, P. Knittel, C. Kranz, B. Mizaikoff, S. Strehle, “Beam-Deposited Platinum as Versatile Catalyst for Bottom-Up Silicon Nanowire Synthesis”, Applied Physics Letters, 105, 153110, (2014).
  • L. J. Rogers, K. D. Jahnke, T. Teraji, L. Marseglia, C. Mueller, B. Naydenov, H. Schauffert, C. Kranz, J. Isoya, L. P. McGuinness, F. Jelezko, "Multiple identical single photon emitters in diamond",  Nature Communication , 5, (2014), DOI: 10.1038/ncomms5739.
  • L. L. Kegel, S.-S. Kim, B. Mizaikoff, C. Kranz, K. S. Booksh, "Position Dependent Plasmonic Interaction Between a Single Nanoparticle and a Nanohole Array", Plasmonics, 9, 1229–1237 (2014).
  • A. Eifert, P. Langenwalther, J. Higl, M. Linden, C. E. Nebel, B. Mizaikoff, C. Kranz, "Focused ion beam (FIB)-induced changes in the electrochemical behavior of boron-doped diamond electrodes", Electrochimica Acta, 130, 418-425 (2014).
  • P. Knittel, M. J. Higgins, C. Kranz", Nanoscopic polypyrrole AFM-SECM probes enabling force measurements under potential control", Nanoscale, 6 2255- 2260 (2014).
  • C. Villinger, M. Schauflinger, H. Gregorius, C. Kranz, K. Höhn, S. Nafeey, P. Walther, Three-Dimensional Imaging of Adherent Cells using 2FIB/SEM and STEM, in Electron Microscopy: Methods and Protocols, Methods in Molecular Biology John Kuo (ed.), Vol. 1117, 617-638 (2014).
  • T. Schädle, A. Eifert, C. Kranz, Y. Raichlin, A. Katzir, B. Mizaikoff, "Mid-Infrared Planar Silver Halide Waveguides with Integrated Grating Couplers", Applied Spectroscopy, 67, 1057-1063 (2013).
  • C. Villinger, H. Gregorius, C. Kranz, K. Höhn, C. Münzberg, G. von Wichert, B. Mizaikoff, G. Wanner, P.Walther, "FIB/SEM-tomography with TEM-like resolution for 3D imaging of high pressure frozen cells", Histochem. Cell Biol., 138, 549-556 (2012).
  • A. Eifert, W. Smirnov, S. Frittmann, C. Nebel, B. Mizaikoff, C. Kranz, "Atomic force microscopy probes with integrated boron doped diamond electrodes: Fabrication and application", Electrochem. Commun., 25, 30-34 (2012).
  • W. Smirnov, A. Kriele, R. Hoffmann, E. Sillero, J. Hees, O. A. Williams, N. Yang, C. Kranz, C. E. Nebel, "Diamond-Modified AFM Probes: From Diamond Nanowires to Atomic Force Microscopy-Integrated Boron-Doped Diamond Electrodes“, Anal. Chem., 83(12), 4936-4941 (2011).

 

 

 

Press

GIT Labor-Fachzeitschrift (11/2012, S. 787)

Uni Ulm Intern (04/2011)