ES2372846A1 - Method for manufacturing nanoneedles in areas of interest located inside solid samples on the nanometre scale - Google Patents

Method for manufacturing nanoneedles in areas of interest located inside solid samples on the nanometre scale Download PDF

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Abstract

The invention relates to a method for manufacturing nanoneedles in areas of interest located inside solid samples on the nanometre scale. The method relates to FIB sample preparation for analysis of said sample using any technique, in which it is interesting to study an independent feature of the material, or where it is useful to have a specific feature in a nanoneedle such as for the production of SNOM nanoneedles. FIB sample preparation enables the selection of specific features of the surface of the sample on the nanometre scale, but when the area of interest is located inside a solid sample, a novel method is required. Said method is disclosed in the present invention, combining production by FIB - including the addition of marks on a layer of electron-transparent material - with TEM observation in order to select a specific feature of the inside of the material and to manufacture a nanoneedle using said feature.

Description

Método para fabricar nanoagujas en zonas de interés localizadas en el interior de muestras sólidas a escala nanométrica.Method for manufacturing nano needles in areas of interest located within solid scale samples nanometric

Sector de la técnicaTechnical sector

La invención está relacionada con la fabricación de nanoagujas en zonas de interés localizadas en el interior de muestras sólidas a escala nanométrica; en concreto, está relacionada con la fabricación de nanoagujas alrededor de zonas particulares de la muestra usando un haz de iones focalizado, para diferentes aplicaciones como el análisis de ciertas zonas de la muestra por técnicas de microscopía electrónica como tomografía electrónica, o cualquiera otra técnica, o en general para aplicaciones donde es interesante tener una característica microestructural concreta dentro de una nanoaguja. Por ejemplo, para la fabricación de nanoagujas SNOM (Near-field scanning optical microscopy, microscopía óptica de barrido de campo cercano) con propiedades ópticas controladas y determinadas por una características particular localizada en la nanoaguja, o para nanoagujas para otras técnicas como UFM (ultrasonic force microscopy, microscopía de fuerza ultrasónica). Por lo tanto, se puede englobar en el campo de la Nanotecnología.The invention is related to manufacturing of nano-needles in areas of interest located inside solid samples on a nanometric scale; specifically, it is related with the manufacture of nano-needles around particular areas of the sample using a focused ion beam, for different applications such as the analysis of certain areas of the sample by electron microscopy techniques such as electronic tomography, or any other technique, or in general for applications where it is interesting to have a specific microstructural feature inside a nano needle. For example, for the manufacture of nano-needles SNOM (Near-field scanning optical microscopy, near field scanning optical microscopy) with optical properties controlled and determined by a particular characteristics located in the nano needle, or for nano-needles for other techniques such as UFM (ultrasonic force microscopy, ultrasonic force microscopy). Therefore, it It can include in the field of Nanotechnology.

Estado de la técnicaState of the art

La fabricación de nanoagujas de distintos materiales tiene una gran variedad de aplicaciones, desde la preparación de muestra para análisis por microscopía electrónica de transmisión (TEM) u otras técnicas, hasta la fabricación de nanoagujas para técnicas como microscopía óptica de barrido de campo cercano. Por ejemplo, la optimización de la tomografía electrónica requiere un espesor uniforme de la muestra durante todo el rango de giro, así como una geometría de la muestra que permita el máximo grado de inclinación; estos requerimientos sólo se pueden conseguir con muestras en forma de aguja. Debido a esto, en los últimos años ha habido una investigación intensiva en la forma de fabricar estas nanoagujas, para optimizar sus características para distintas aplicaciones.The manufacture of different nano-needles materials has a wide variety of applications, from the Sample preparation for electron microscopy analysis of transmission (TEM) or other techniques, until the manufacture of nano-needles for techniques such as field scanning optical microscopy near. For example, the optimization of electronic tomography requires a uniform sample thickness throughout the entire range of turn, as well as a sample geometry that allows maximum pitch; these requirements can only be achieved with needle-shaped samples. Because of this, in recent years There has been intensive research on how to make these nano-needles, to optimize its characteristics for different Applications.

Así, tradicionalmente el electropulido ha sido una de las principales técnicas para fabricar nanoagujas para algunas aplicaciones como microscopía de sonda atómica (Melmed, A. J., The art and science and other aspects of making sharp tips. J. Vac. Sci. Technol. B 1991, 9, (2), 601-608). Otros métodos para fabricar nanoagujas están basados en ataque químico selectivo (Kim, Y. C.; Seidman, D. N., An electrochemical etching procedure for fabricating scanning tunneling microscopy and atom-probe field-ion microscopy tips. Met. Mater.-Int. 2003, 9, (4), 399-404), a veces aplicado tras litografía (Larson, D. J.; Wissman, B. D.; Martens, R. L.; Viellieux, R. J.; Kelly, T. F.; Gribb, T. T.; Erskine, H. F.; Tabat, N., Advances in atom probe specimen fabrication from planar multilayer thin film structures. Microsc. microanal. 2001, 7, (1), 24-31) o tras el corte mecánico de la muestra (Morris, R. A.; Martens, R. L.; Zana, I.; Thompson, G. B., Fabrication of high-aspect ratio Si pillars for atom probe "lift-out" and field ionization tips. Ultramicroscopy 2009, 109, (5), 492-496). Se han propuesto otros métodos más específicos para fabricar nanoagujas con propiedades magnéticas definidas para microscopía de barrido de fuerza magnética, basada en la descomposición selectiva de compuestos orgánicos volátiles por medio de un haz de iones focalizado (US Patent Number 5,171,992), o para agujas para microscopía de fuerza atómica, basados en ataque químico (US Patent Number 6,457,350 B1 y 5,611,942). Además, se han usado métodos basados en el ataque con un haz de iones para fabricar agujas con una apertura para su uso en microscopía óptica de barrido de campo cercano (US Patent Number 6,633,711 B1), para agujas para microscopía de barrido de sonda o incluso para fabricar filamentos de emisión de electrones (US Patent Number 5,727,978).Thus, traditionally electropolishing has been one of the main techniques for manufacturing nano needles for some applications such as atomic probe microscopy (Melmed, A. J., The art and science and other aspects of making sharp tips. J. Empty Sci. Technol. B 1991, 9, (2), 601-608). Others methods to make nano needles are based on chemical attack selective (Kim, Y. C .; Seidman, D. N., An electrochemical etching procedure for fabricating scanning tunneling microscopy and atom-probe field-ion microscopy tips. Met Mater.-Int. 2003, 9, (4), 399-404), to sometimes applied after lithography (Larson, D. J .; Wissman, B. D .; Martens, R. L .; Viellieux, R. J .; Kelly, T. F .; Gribb, T. T .; Erskine, H. F .; Tabat, N., Advances in atom probe specimen fabrication from planar multilayer thin film structures. Microsc. microanal 2001, 7, (1), 24-31) or after cutting Sample mechanic (Morris, R. A .; Martens, R. L .; Zana, I .; Thompson, G. B., Fabrication of high-aspect ratio Si pillars for atom probe "lift-out" and field ionization tips. Ultramicroscopy 2009, 109, (5), 492-496). Other methods have been proposed specific to manufacture nano-needles with magnetic properties defined for magnetic force scanning microscopy, based on selective decomposition of volatile organic compounds by medium of a focused ion beam (US Patent Number 5,171,992), or for needles for atomic force microscopy, attack based chemical (US Patent Number 6,457,350 B1 and 5,611,942). In addition, they have used methods based on the attack with an ion beam to manufacture needles with an opening for use in optical microscopy near-field scan (US Patent Number 6,633,711 B1), for needles for probe scanning microscopy or even for manufacturing electron emission filaments (US Patent Number 5,727,978).

El uso de métodos basados en ataque con haces de iones focalizados con un sistema de barrido de doble haz (haz de iones focalizados y haz de electrones) al que llamaremos FIB a partir de ahora ha demostrado ser una forma rápida y fiable de fabricar nanoagujas de una gran variedad de materiales (Miller, M. K.; Russell, K. F.; Thompson, G. B., Strategies for fabricating atom probe specimens with a dual beam FIB. Ultramicroscopy 2005, 102, (4), 287-298;Thompson, K.; Lawrence, D.; Larson, D. J.; Olson, J. D.; Kelly, T. F.; Gorman, B., In situ site-specific specimen preparation for atom probe tomography. Ultramicroscopy 2007, 107, (2-3), 131-139). La forma más extendida de fabricar nanoagujas consiste en atacar la muestra sólida con un patrón en forma de anillo con diámetro variable (el llamado Annular Milling Method, AMM) (Miller, M. K.; Russell, K. F.; Thompson, G. B., Strategies for fabricating atom probe specimens with a dual beam FIB. Ultramicroscopy 2005, 102, (4), 287-298; Larson, D. J.; Foord, D. T.; Petford-Long, A. K.; Liew, H.; Blamire, M. G.; Cerezo, A.; Smith, G. D. W. In Field-ion specimen preparation using focused ion-beam milling, Irbid, Jordan, Sep 12-18, 1998; Elsevier Science Bv: Irbid, Jordan, 1998; pp 287-293). Sin embargo, se han propuesto otras formas de fabricar nanoagujas con el FIB, como cortar un hilo horizontal de la superficie de la muestra y llevarlo a una rejilla (Saxey, D. W.; Cairney, J. M.; McGrouther, D.; Honma, T.; Ringer, S. P., Atom probe specimen fabrication methods using a dual FIB/SEM. Ultramicroscopy 2007, 107, (9), 756-760), o el método cut-out, donde a una lámina adelgazada se le cortan ambos lados dejando un pillar de reducido tamaño en medio (Saxey, D. W.; Cairney, J. M.; McGrouther, D.; Honma, T.; Ringer, S. P., Atom probe specimen fabrication methods using a dual FIB/SEM. Ultramicroscopy 2007, 107, (9), 756-760). La principal ventaja de la fabricación de nanoagujas por FIB consiste en que la zona de interés donde se fabricará la aguja puede ser seleccionada de la superficie de la muestra con una precisión del orden del nanómetro, lo cual no se puede conseguir con otras técnicas como electropulido. Sin embargo, cuando la zona de interés necesita ser seleccionada de características estructurales localizadas en el interior de la muestra sólida (y la mayoría de las veces estas características estructurales no son visibles con el detector de electrones secundarios del FIB incluso aunque estuvieran en la superficie) la preparación presenta complicaciones adicionales, y hasta el momento, sólo algunos avances en la instrumentación utilizada ha permitido superar esta dificultad. Por ejemplo, la observación de puntos cuánticos de InAs desde varias direcciones fabricando un pilar que incluya uno de esos puntos cuánticos ha sido posible usando un microscopio electrónico equipado con un sistema FIB, donde es posible hacer el ataque iónico in-situ (Inoue, T.; Kita, T.; Wada, O.; Konno, M.; Yaguchi, T.; Kamino, T.; Ieee, Multidirectional transmission electron microscope observation of a single InAs/GaAs self-assembled quantum dot. In 2007 International Conference on Indium Phosphide and Related Materials, Conference Proceedings, Ieee: New York, 2007; pp 579-581). Se han publicado otros estudios relacionados con la preparación de muestra en zonas de la muestra localizadas debajo de su superficie, como el análisis de bordes de grano (Pérez-Willard, F.; Wolde-Giorgis, D.; Al-Kassab, T.; López, G. A.; Mittemeijer, E. J.; Kirchheim, R.; Gerthsen, D., Focused ion beam preparation of atom probe specimens containing a single crystallographically well-defined grain boundary. Micron 2008, 39, (1), 45-52) o de grietas de corrosión por estrés (Lozano-Perez, S., A guide on FIB preparation of samples containing stress corrosion crack tips for TEM and atom-probe analysis. Micron 2008, 39, (3), 320-328), pero en estos casos el defecto o ya es visible con el detector de electrones secundarios porque alcanza la superficie de la muestra, o se puede hacer visible en la superficie mediante ataque químico o pulido.The use of methods based on attack with focused ion beams with a double beam scanning system (focused ion beam and electron beam) which we will call FIB from now on has proven to be a fast and reliable way to manufacture nano-needles a wide variety of materials (Miller, MK; Russell, KF; Thompson, GB, Strategies for fabricating atom probe specimens with a dual beam FIB. Ultramicroscopy 2005, 102, (4), 287-298; Thompson, K .; Lawrence, D .; Larson, DJ; Olson, JD; Kelly, TF; Gorman, B., In situ site-specific specimen preparation for atom probe tomography. Ultramicroscopy 2007, 107, (2-3), 131-139). The most widespread way to make nano-needles is to attack the solid sample with a ring-shaped pattern with variable diameter (the so-called Annular Milling Method , AMM) (Miller, MK; Russell, KF; Thompson, GB, Strategies for fabricating atom probe specimens with a dual beam FIB Ultramicroscopy 2005, 102, (4), 287-298; Larson, DJ; Foord, DT; Petford-Long, AK; Liew, H .; Blamire, MG; Cherry, A .; Smith, GDW In Field-ion specimen preparation using focused ion-beam milling, Irbid, Jordan, Sep 12-18, 1998; Elsevier Science Bv: Irbid, Jordan, 1998; pp 287-293). However, other ways of manufacturing nano-needles with the FIB have been proposed, such as cutting a horizontal wire from the surface of the sample and bringing it to a rack (Saxey, DW; Cairney, JM; McGrouther, D .; Honma, T .; Ringer, SP, Atom probe specimen fabrication methods using a dual FIB / SEM, Ultramicroscopy 2007 , 107, (9), 756-760), or the cut-out method, where a thinned sheet is cut on both sides leaving a pillar small in size (Saxey, DW; Cairney, JM; McGrouther, D .; Honma, T .; Ringer, SP, Atom probe specimen fabrication methods using a dual FIB / SEM. Ultramicroscopy 2007 , 107, (9), 756 -760). The main advantage of the manufacture of nano-needles by FIB is that the area of interest where the needle will be manufactured can be selected from the surface of the sample with a precision of the order of the nanometer, which cannot be achieved with other techniques such as electropolishing . However, when the area of interest needs to be selected from structural features located inside the solid sample (and most often these structural features are not visible with the FIB secondary electron detector even if they were on the surface) The preparation presents additional complications, and so far, only some progress in the instrumentation used has overcome this difficulty. For example, the observation of InAs quantum dots from several directions by fabricating a pillar that includes one of those quantum dots has been possible using an electron microscope equipped with an FIB system, where it is possible to do the in-situ ionic attack (Inoue, T .; Kita, T .; Wada, O .; Konno, M .; Yaguchi, T .; Kamino, T .; Ieee, Multidirectional transmission electron microscope observation of a single InAs / GaAs self-assembled quantum dot. In 2007 International Conference on Indium Phosphide and Related Materials, Conference Proceedings, Ieee: New York, 2007; pp 579-581). Other studies related to sample preparation have been published in areas of the sample located below its surface, such as grain edge analysis (Pérez-Willard, F .; Wolde-Giorgis, D .; Al-Kassab, T. ; López, GA; Mittemeijer, EJ; Kirchheim, R .; Gerthsen, D., Focused ion beam preparation of atom probe specimens containing a single crystallographically well-defined grain boundary. Micron 2008, 39, (1), 45-52) or stress corrosion cracks (Lozano-Perez, S., A guide on FIB preparation of samples containing stress corrosion crack tips for TEM and atom-probe analysis. Micron 2008, 39, (3), 320-328), but In these cases the defect is already visible with the secondary electron detector because it reaches the surface of the sample, or it can be made visible on the surface by chemical attack or polishing.

En la presente invención, se muestra un proceso de fabricación para obtener nanoagujas en lugares específicos localizados en el interior de una muestra sólida, usando un FIB comercial equipado con un detector de electrones secundarios. La utilización de este método se ejemplifica aplicándolo a una muestra de puntos cuánticos de InAs/GaAs crecida por la técnica de epitaxia de gota (Alonso-González, P.; Alen, B.; Fuster, D.; González, Y.; González, L.; Martinez-Pastor, J., Formation and optical characterization of single InAs quantum dots grown on GaAs nanoholes. Appl. Phys. Lett. 2007, 91, (16). Se ha diseñado un método que engloba preparación por FIB y observación mediante TEM convencional para encontrar la localización de la característica estructural de interés y fabricar una nanoaguja exactamente en esa posición. La relativa simplicidad de este método hace que se pueda aplicar a una gran variedad de características estructurales en diferentes materiales, permitiendo la fabricación de nanoagujas en zonas concretas para una gran diversidad de aplicaciones.In the present invention, a process is shown of manufacture to obtain nano-needles in specific places located inside a solid sample, using an FIB commercial equipped with a secondary electron detector. The use of this method is exemplified by applying it to a sample of quantum dots of InAs / GaAs grown by the epitaxy technique of gout (Alonso-González, P .; Alen, B .; Fuster, D .; González, Y .; González, L .; Martinez-Pastor, J., Formation and optical characterization of single InAs quantum dots grown on GaAs nanoholes. Appl. Phys. Lett. 2007, 91, (16). It has been designed a method that includes preparation by FIB and observation using conventional TEM to find the location of the structural feature of interest and manufacture a nano needle exactly in that position. The relative simplicity of this method makes it applicable to a wide variety of features structural in different materials, allowing manufacturing of nano-needles in specific areas for a great diversity of Applications.

Descripción de la invenciónDescription of the invention Breve descripción de la invenciónBrief Description of the Invention

La preparación de muestra en la forma de nanoagujas es importante, entre otras aplicaciones, porque permite el estudio de características independientes de un material mediante técnicas de caracterización como tomografía electrónica, microscopía de sonda atómica, etc. Para tomografía electrónica, las nanoagujas constituyen el mejor diseño de la muestra para cumplir los requerimientos de espesor de muestra fijo en el rango de giro, etc. Algunos métodos de fabricación de nanoagujas como ataque químico no son específicos respecto a la zona concreta donde se quiere fabricar la aguja, por lo que tienen aplicaciones limitadas. La preparación de muestra usando un haz de iones focalizados, por otro lado, tiene como ventaja principal que el área de interés se puede seleccionar con una precisión del orden de nanómetros en la superficie de la muestra. Sin embargo, para muchos estudios la zona de interés está localizada en el interior de la muestra, por lo que no son visibles desde la superficie de ésta.Sample preparation in the form of nano-needles is important, among other applications, because it allows the study of independent characteristics of a material by characterization techniques such as electron tomography, microscopy atomic probe, etc. For electronic tomography, nano-needles they constitute the best sample design to meet the fixed sample thickness requirements in the rotation range, etc. Some nano-needle manufacturing methods such as chemical attack do not They are specific to the specific area where you want to manufacture the needle, so they have limited applications. The preparation of sample using a focused ion beam, on the other hand, has as the main advantage that the area of interest can be selected with an accuracy of the order of nanometers on the surface of the sample. However, for many studies the area of interest is located inside the sample, so they are not visible from its surface.

La invención que se presenta proporciona un método para la preparación de nanoagujas en zonas concretas en la escala del nanómetro localizadas en el interior de la muestra, mediante el uso de un haz de iones localizados. En este método, se introducen una serie de marcas en la superficie de una capa de material previamente adelgazada hasta electrón-transparencia, permitiendo la localización de la zona de interés mediante la localización de dichas marcas para el posterior paso de fabricar la aguja.The invention presented provides a method for preparing nano-needles in specific areas in the nanometer scale located inside the sample, by using a beam of localized ions. In this method, it introduce a series of marks on the surface of a layer of previously thinned material until electron transparency, allowing localization of the area of interest by locating said brands to the subsequent step of manufacturing the needle.

Este método comprende la deposición de una capa protectora (de polímero o metal, etc.) en la superficie de la muestra, y la eliminación del material localizado a ambos lados de esta capa protectora mediante ataque iónico para dejar una fina capa de material. Posteriormente, esta capa de material se lleva a una rejilla de TEM con un micromanipulador, donde se adelgaza hasta electrón-transparencia por ataque iónico. La mayoría de las características de la microestructura de un material no son observables con el detector de electrones secundarios del FIB y necesitan ser localizadas en un TEM. Así, el método comprende la introducción de unas marcas en la superficie de la capa de material, y la observación de dicha capa por TEM para encontrar la posición de la zona de interés con respecto a las marcas introducidas. Tras esto, se marca la superficie de la capa protectora justo encima de la zona de interés, y se fabrica la nanoaguja por ataque iónico justo en esa marca superficial. Finalmente, si es necesario limpiar la superficie de la aguja de material amorfizado, se puede hacer observando la nanoaguja durante cierto tiempo con un haz de iones de bajo voltaje.This method comprises the deposition of a layer protective (polymer or metal, etc.) on the surface of the sample, and the removal of material located on both sides of this protective layer by ionic attack to leave a fine material layer Subsequently, this layer of material is carried a TEM grid with a micromanipulator, where it thins until electron transparency by ionic attack. The majority of the characteristics of the microstructure of a material are not observable with the FIB secondary electron detector and They need to be located in a TEM. Thus, the method comprises the introduction of marks on the surface of the material layer, and observing said layer by TEM to find the position of the area of interest with respect to the marks introduced. After this marks the surface of the protective layer just above the area of interest, and the nano needle is manufactured by ionic attack right on that superficial mark. Finally, if necessary clean The needle surface of amorphous material, can be made observing the nano needle for some time with a beam of ions of low voltage.

Breve descripción de las figurasBrief description of the figures

Figura 1.A.- Representación de la capa protectora sobre la superficie de la muestra.Figure 1.A.- Layer representation protective on the surface of the sample.

Figura 1.B.- Ilustración de las capas de material eliminadas mediante ataque iónico.Figure 1.B.- Illustration of the layers of material removed by ionic attack.

Figura 1.C.- Micromanipulador unido a la capa de material de interés.Figure 1.C.- Micromanipulator attached to the layer of material of interest

Figura 1.D.- Capa de material unida tanto al micromanipulador como a la rejilla de TEM.Figure 1.D.- Material layer attached to both micromanipulator as to the TEM grid.

Figura 2.A.- Capa de material con marcas grabadas y observada en sección transversal.Figure 2.A.- Material layer with marks recorded and observed in cross section.

Figura 2.B.- Representación del haz de iones durante el ataque para fabricar una nanoaguja.Figure 2.B.- Representation of the ion beam during the attack to make a nano needle.

Figura 3.A.- Capa de material con marca en la superficie de la capa protectora, justo encima de la zona de interés.Figure 3.A.- Material layer with mark on the surface of the protective layer, just above the area of interest.

Figura 3.B.- Capa de material marcada, observada desde arriba.Figure 3.B.- Layer of material marked, observed from above.

Figura 4.- Imagen de TEM en condiciones 002 en campo oscuro de un QD de InAs/GaAs en una lámina marcada.Figure 4.- Image of TEM in conditions 002 in dark field of an InAs / GaAs QD on a marked sheet.

Descripción detallada de la invenciónDetailed description of the invention

El método para la fabricación de nanoagujas en zonas localizadas que se propone en esta patente requiere de una capa fina de material electrón-transparente unida a una rejilla de TEM. Para obtener esta capa de material, la utilización del FIB es la opción más adecuada ya que es preciso, rápido y fiable, y se puede aplicar a una gran variedad de diferentes materiales. En la literatura, se proponen distintas formas de obtener una capa fina de material mediante FIB; los métodos clásicos son la técnica H-bar (Li, J.; Malis, T.; Dionne, S., Recent advances in FIB-TEM specimen preparation techniques. Mater. Charact. 2006, 57, (1), 64-70) y la técnica lift-out (Mayer, J.; Giannuzzi, L. A.; Kamino, T.; Michael, J., TEM sample preparation and FIB-induced damage. MRS Bull. 2007, 32, (5), 400-407) entre otros, y también se han propuestos algunas variaciones de estos métodos clásicos (Floresca, H. C.; Jeon, J.; Wang, J. G. G.; Kim, M. J., The Focused Ion Beam Fold-Out: Sample Preparation Method for Transmission Electron Microscopy. Microsc. microanal. 2009, 15, (6), 558-563)). Aunque cualquiera de estos métodos son válidos para fabricar la fina capa de material necesaria en el método de la presente invención siempre que sean capaces de controlar el espesor final de dicha capa de material, se recomienda el uso de la técnica in-situ lift-out (Giannuzzi, L. A.; Drown, J. L.; Brown, S. R.; Irwin, R. B.; Stevie, F., Applications of the FIB lift-out technique for TEM specimen preparation. Microsc. Res. Tech. 1998, 41, (4), 285-290; Giannuzzi, L. A.; Drown, J. L.; Brown, S. R.; Irwin, R. B.; Stevie, F. A., Focused ion beam milling and micromanipulation lift-out for site specific cross-section TEM specimen preparation. In Specimen Preparation for Transmission Electron Microscopy of Materials Iv, Anderson, R. M.; Walck, S. D., Eds. Materials Research Society: Warrendale, 1997; Vol. 480, pp 19-27; Giannuzzi, L. A.; Stevie, F. A., A review of focused ion beam milling techniques for TEM specimen preparation. Micron 1999, 30, (3), 197-204; Langford, R. M.; Rogers, M., In situ lift-out: Steps to improve yield and a comparison with other FIB TEM sample preparation techniques. Micron 2008, 39, (8), 1325-1330; Overwijk, M. H. F.; Vandenheuvel, F. C.; Bullelieuwma, C. W. T., Novel scheme for the preparation of transmission electron-microscopy specimens with a focused ion-beam. J. Vac. Sci. Technol. B 1993, 11, (6), 2021-2024) ya que tiene una alta probabilidad de éxito ya que es un proceso bien controlado; debido a esto, se va a describir este método en detalle. Sin embargo, cabe destacar que esta descripción no pretende limitar esta invención a este método de fabricación de capas electrón-transparentes, ya que cualquier otro método para fabricar dichas capas con las características incluidas en las reivindicaciones es igualmente válido. También cabe destacar que en adelante, en la utilización del FIB el voltaje de aceleración del haz de iones estará en el rango 5 kV-30 KV, siendo un haz de iones Ga, de iones Au, de iones Ar, de iones Li, e iones Be, de iones He o de iones de Au-Si-Be, y la corriente está el rango 1 pA-20 nA.The method for manufacturing nano-needles in localized areas proposed in this patent requires a thin layer of electron-transparent material attached to a TEM grid. To obtain this layer of material, the use of the FIB is the most appropriate option since it is precise, fast and reliable, and can be applied to a wide variety of different materials. In the literature, different ways of obtaining a thin layer of material by means of FIB are proposed; The classical methods are the H-bar technique (Li, J .; Malis, T .; Dionne, S., Recent advances in FIB-TEM specimen preparation techniques. Mater. Charact. 2006, 57, (1), 64-70 ) and the lift-out technique (Mayer, J .; Giannuzzi, LA; Kamino, T .; Michael, J., TEM sample preparation and FIB-induced damage. MRS Bull. 2007, 32, (5), 400-407 ) among others, and some variations of these classical methods have also been proposed (Floresca, HC; Jeon, J .; Wang, JGG; Kim, MJ, The Focused Ion Beam Fold-Out: Sample Preparation Method for Transmission Electron Microscopy. Microsc Microanal. 2009, 15, (6), 558-563)). Although any of these methods are valid for manufacturing the thin layer of material needed in the method of the present invention provided that they are capable of controlling the final thickness of said layer of material, the use of the lift-out in-situ technique is recommended. (Giannuzzi, LA; Drown, JL; Brown, SR; Irwin, RB; Stevie, F., Applications of the FIB lift-out technique for TEM specimen preparation. Microsc. Res. Tech. 1998, 41, (4), 285 -290; Giannuzzi, LA; Drown, JL; Brown, SR; Irwin, RB; Stevie, FA, Focused ion beam milling and micromanipulation lift-out for site specific cross-section TEM specimen preparation. In Specimen Preparation for Transmission Electron Microscopy of Materials Iv, Anderson, RM; Walck, SD, Eds. Materials Research Society: Warrendale, 1997; Vol. 480, pp 19-27; Giannuzzi, LA; Stevie, FA, A review of focused ion beam milling techniques for TEM specimen preparation Micron 1999, 30, (3), 197-204; Langford, RM; Rogers, M., In situ lift-out: Steps to improve yiel d and a comparison with other FIB TEM sample preparation techniques. Micron 2008, 39, (8), 1325-1330; Overwijk, MHF; Vandenheuvel, FC; Bullelieuwma, CWT, Novel scheme for the preparation of transmission electron-microscopy specimens with a focused ion-beam. J. Vac. Sci. Technol. B 1993, 11, (6), 2021-2024) as it has a high probability of success since it is a well controlled process; Due to this, this method will be described in detail. However, it should be noted that this description is not intended to limit this invention to this method of manufacturing electron-transparent layers, since any other method for manufacturing said layers with the features included in the claims is equally valid. It should also be noted that from now on, in the use of the FIB, the acceleration voltage of the ion beam will be in the range 5 kV-30 KV, with a beam of Ga ions, Au ions, Ar ions, Li ions, and Be ions, He ions or Au-Si-Be ions, and the current is in the range 1 pA-20 nA.

La Fig. 1.a-d muestra esquemáticamente el proceso de fabricación de una capa electrón-transparente de material mediante el método in-situ lift-out. La Fig. 1.a muestra una capa protectora (1) depositada en la superficie de la muestra (2); normalmente, la capa protectora es una capa de metal depositada con la ayuda del haz de electrones o de iones mediante deposición en fase vapor (CVD), aunque puede estar hecha de otros materiales como C, polímeros, etc. La Fig. 1.b muestra el resultado de eliminar material (3) a ambos lados de la capa protectora (2) mediante ataque con el haz de iones; de esta forma, debe quedar una capa de material de unas 2 \mum de espesor. La corriente del haz de iones para eliminar material debe ser adecuada para la naturaleza del material de la muestra: debe alcanzarse un compromiso de modo que el proceso de ataque no sea excesivamente agresivo, pero que se pueda realizar en un tiempo razonable. La Fig. 1.c muestra el micromanipulador (4) que se une a la capa delgada de material (5); dicha capa debe ser separada de la muestra cortando por la línea de puntos (6) y llevada a la rejilla de TEM (7), como se muestra en la Fig. 1.d. La unión de la capa fina de material al micromanipulador o a la rejilla se produce depositando una capa de material (8) entre ellos (puede ser el mismo material que la capa protectora), y la separación de dicha capa del material de partida o del micromanipulador se lleva a cabo por ataque iónico a lo largo de la línea de puntos (6) en las figuras.Fig. 1.ad schematically shows the manufacturing process of an electron-transparent layer of material using the lift-out in-situ method. Fig. 1.a shows a protective layer (1) deposited on the surface of the sample (2); Normally, the protective layer is a metal layer deposited with the help of the electron or ion beam by vapor deposition (CVD), although it can be made of other materials such as C, polymers, etc. Fig. 1.b shows the result of removing material (3) on both sides of the protective layer (2) by attack with the ion beam; in this way, a layer of material about 2 µm thick should remain. The ion beam current to remove material must be adequate for the nature of the sample material: a compromise must be reached so that the attack process is not excessively aggressive, but can be carried out in a reasonable time. Fig. 1.c shows the micromanipulator (4) that joins the thin layer of material (5); said layer must be separated from the sample by cutting along the dotted line (6) and taken to the TEM grid (7), as shown in Fig. 1.d. The joining of the thin layer of material to the micromanipulator or to the grid is produced by depositing a layer of material (8) between them (it can be the same material as the protective layer), and the separation of said layer from the starting material or the micromanipulator It is carried out by ionic attack along the dotted line (6) in the figures.

Una vez que la capa de material está unida a la rejilla de TEM, debe ser adelgazada hasta electrón-transparencia. En el método descrito en esta invención, el espesor final de la capa en este paso debe alcanzar un compromiso: debe ser electrón-transparente, ya que la posición de la zona de interés debe ser observable por TEM. Sin embargo, no debe ser demasiado fina, ya que esto la haría demasiado débil para los pasos posteriores de marcar la superficie de la capa y fabricar la nanoaguja. El espesor final deberá ser elegido según la naturaleza del material de la muestra (en general, deberá estar comprendido en el rango 20-350 nm), pero una buena aproximación sería un valor entre 150 y 250 nm. La corriente del haz de iones debe ser tan pequeña como sea posible manteniendo un tiempo de ataque razonable, para obtener una buena precisión en el ataque. Debe intentar mantenerse la mayor parte de la capa protectora que se pueda durante el ataque, para lo que es muy útil seguir el proceso de ataque observando con el haz de electrones.Once the material layer is attached to the TEM grid, should be thinned until electron transparency. In the method described in this invention, the final thickness of the layer in this step should reach a compromise: it must be electron-transparent, since the position of the area of interest should be observable by TEM. However, it should not be too thin, as this would make her too weak for the steps after marking the surface of the layer and manufacturing the nano needle. The final thickness should be chosen according to the nature of the sample material (in general, it must be included in the range 20-350 nm), but a good approximation It would be a value between 150 and 250 nm. The ion beam current should be as small as possible while maintaining a time of reasonable attack, to obtain a good precision in the attack. You should try to keep most of the protective layer that is can during the attack, for which it is very useful to follow the process of attack observing with the electron beam.

En este punto, la muestra estaría lista para ser observada en TEM y encontrar la posición de la zona de interés, pero no hay que olvidar que la posición de esta zona debe ser reconocible posteriormente en el FIB para poder fabricar la nanoaguja exactamente en esa posición (una gran parte de las características de interés de un sólido no son visibles con el detector de electrones secundarios del FIB). Para conseguir esto, es necesario marcar la capa fina de material con unas marcas que deberán cumplir una serie de requisitos. La idea es que la posición de la zona de interés observada por TEM pueda ser localizada en el FIB a partir de la posición de dichas marcas. Así, como primera condición, las marcas deben ser visibles tanto en TEM como en FIB. Segundo, deben tener la densidad y tamaño apropiadas de modo que la posición de la zona de interés se pueda localizar a partir de la posición de las marcas con un error de localización razonablemente pequeño. Además, la introducción de estas marcas en la capa no debe afectar a la calidad estructural del área de interés que se quiere estudiar, y deben ser eliminadas preferentemente durante el proceso de fabricación de la nanoaguja. La Fig. 2.a muestra una capa electrón-transparente (6) cubierta por una capa protectora (2) donde se han introducido algunas marcas (10) con el haz de iones para localizar la zona de interés A respecto de dichas marcas. Una vez que la capa está marcada, se puede observar en el TEM para encontrar la posición de la zona de interés respecto de las marcas, y luego se llevará al FIB de nuevo para fabricar las nanoagujas.At this point, the sample would be ready to be observed in TEM and find the position of the area of interest, but it should not be forgotten that the position of this area must be subsequently recognizable in the FIB in order to manufacture the nano needle exactly in that position. (A large part of the characteristics of interest of a solid are not visible with the FIB secondary electron detector). To achieve this, it is necessary to mark the thin layer of material with marks that must meet a series of requirements. The idea is that the position of the area of interest observed by TEM can be located in the FIB from the position of these brands. Thus, as a first condition, brands must be visible in both TEM and FIB. Second, they must have the appropriate density and size so that the position of the area of interest can be located from the position of the marks with a reasonably small location error. In addition, the introduction of these marks in the layer should not affect the structural quality of the area of interest to be studied, and should preferably be eliminated during the nano-needle manufacturing process. Fig. 2D shows an electron-transparent layer (6) covered by a protective layer (2) which have been introduced some marks (10) with the ion beam to locate the region of interest with respect to such marks. Once the layer is marked, it can be observed in the TEM to find the position of the area of interest with respect to the marks, and then it will be taken back to the FIB to manufacture the nano-needles.

Hay diversos métodos para la fabricación de nanoagujas, tales como electropulido (Melmed, A. J., The art and science and other aspects of making sharp tips. J. Vac. Sci. Technol. B 1991, 9, (2), 601-608), ataque químico (Kim, Y. C.; Seidman, D. N., An electrochemical etching procedure for fabricating scanning tunneling microscopy and atom-probe fleld-ion microscopy tips. Met. Mater.-Int. 2003, 9, (4), 399-404), etc. Sin embargo, los métodos basados en la utilización del FIB son de los únicos con suficiente precisión para ser utilizados en el método de la presente invención. En lo que sigue, se va a explicar el AMM (Larson, D. J.; Foord, D. T.; Petford-Long, A. K.; Liew, H.; Blamire, M. G.; Cerezo, A.; Smith, G. D. W. In Field-ion specimen preparation using focused ion-beam milling, Irbid, Jordan, Sep 12-18, 1998; Elsevier Science Bv: Irbid, Jordán, 1998; pp 287-293; Miller, M. K.; Russell, K. F.; Thompson, G. B., Strategies for fabricating atom probe specimens with a dual beam FIB. Ultramicroscopy 2005, 102, (4), 287-298), aunque esta descripción no pretende limitar esta invención a dicho método ya que cualquier otro también basado en el uso del FIB y capaz de fabricar una nanoaguja mediante ataque iónico sería también válido.There are various methods for manufacturing nano-needles, such as electropolishing (Melmed, A. J., The art and science and other aspects of making sharp tips. J. Vac. Sci. Technol B 1991, 9, (2), 601-608), chemical attack (Kim, Y. C .; Seidman, D. N., An electrochemical etching procedure for fabricating scanning tunneling microscopy and atom-probe fleld-ion microscopy tips. Met Mater.-Int. 2003, 9, (4), 399-404), etc. However, the methods based on the use of the FIB are of the only ones with enough precision to be used in the method of the present invention. In what follows, the AMM will be explained (Larson, D. J .; Foord, D. T .; Petford-Long, A. K .; Liew, H .; Blamire, M. G .; Cherry, A .; Smith, G. D. W. In Field-ion specimen preparation using focused ion-beam milling, Irbid, Jordan, Sep 12-18, 1998; Elsevier Science Bv: Irbid, Jordan, 1998; pp 287-293; Miller, M. K .; Russell, K. F .; Thompson, G. B., Strategies for fabricating atom probe specimens with a dual beam FIB. Ultramicroscopy 2005, 102, (4), 287-298), although this description is not intended limit this invention to said method since any other also based on the use of the FIB and capable of manufacturing a nano needle Ionic attack would also be valid.

La Fig. 2.b muestra un esquema de la aplicación del AMM para fabricar una nanoaguja (11), donde el haz de iones (12) ataca la superficie de la capa protectora (8) según un patrón en forma de anillo con un diámetro interior y exterior determinados. Para aplicar el AMM al método de esta invención, debe tenerse en cuenta la posición relativa de las marcas. Las marcas sólo son visibles con el haz de iones cuando la muestra se observa en sección transversal, sin embargo la nanoaguja se fabrica por ataque iónico desde la superficie superior de la capa protectora, como se muestra en la Fig. 2.b. Así, para fabricar la nanoaguja según las marcas en la sección transversal de la capa, es necesario añadir una marca adicional en la parte superior de la capa protectora, justo encima de una de las marcas anteriores, que podrá tener cualquier forma geométrica de modo que cumpla que la zona en cuestión sea inequívocamente localizable al observarla desde su superficie con el haz de iones, y un tamaño inferior al tamaño final que tendrá la nanoaguja. La Fig. 3.a muestra una visión transversal de la capa donde se muestra la posición de la nueva marca (13) en la superficie superior de la capa protectora (8), y la Fig. 3.b muestra una visión de la parte superior de la capa protectora (8) con la nueva marca (13), como se observaría justo antes de comenzar el ataque iónico para fabricar la nanoaguja.Fig. 2.b shows an application scheme from the AMM to manufacture a nano needle (11), where the ion beam (12) attacks the surface of the protective layer (8) according to a pattern in ring shape with a certain inner and outer diameter. To apply the AMM to the method of this invention, it must be taken into Count the relative position of the marks. The brands are only visible with the ion beam when the sample is observed in section transverse, however the nano needle is manufactured by ionic attack from the top surface of the protective layer, as shown in Fig. 2.b. Thus, to manufacture the nano needle according to the brands in the cross section of the layer, it is necessary to add a mark additional on top of the protective layer, just above of one of the previous brands, which may have any form geometric so that it complies with the area in question unequivocally locatable when viewed from its surface with the ion beam, and a size smaller than the final size that will have the nano needle. Fig. 3.a shows a cross-sectional view of the layer where the position of the new mark (13) on the surface is shown upper of the protective layer (8), and Fig. 3.b shows a vision from the top of the protective layer (8) with the new brand (13), as would be observed just before the start of the ionic attack to make the nano needle.

En esta orientación, se puede fabricar una nanoaguja por ataque iónico, usando un patrón anular de diámetro progresivamente inferior, y eligiendo una serie de corrientes adecuadas en función de la naturaleza del material pero intentando mantenerlas lo más pequeñas posible para conseguir suficiente precisión para fabricar una nanoaguja de reducido diámetro. Una vez que la nanoaguja está fabricada, para algunas aplicaciones como para análisis por TEM es recomendable limpiar la superficie de la aguja observándolo con el haz de iones a 5 kV durante algunos minutos.In this orientation, a nano needle by ionic attack, using an annular diameter pattern progressively lower, and choosing a series of currents appropriate depending on the nature of the material but trying keep them as small as possible to get enough precision to manufacture a nano-needle of reduced diameter. One time that the nano needle is manufactured, for some applications such as for TEM analysis is recommended to clean the needle surface observing it with the ion beam at 5 kV for a few minutes.

Ejemplo de realización de la invenciónExample of embodiment of the invention

La metodología para la fabricación de nanoagujas en zonas concretas a escala nanométrica localizadas debajo de la superficie de la muestra se puede aplicar a la preparación de muestra para tomografía electrónica de muestras de estructuras epitaxiales de QDs de InAs crecidos sobre substratos de GaAs, en muestras donde la densidad de QDs es muy baja.The methodology for the manufacture of nano-needles in specific areas on a nanometric scale located below the Sample surface can be applied to the preparation of sample for electronic tomography of structure samples epitaxials of InAs QDs grown on GaAs substrates, in samples where the density of QDs is very low.

Para el proceso de fabricación de la nanoaguja, el primer paso del método consiste en proteger la superficie de la muestra para luego eliminar material por ataque iónico hasta formar una capa delgada que será llevada a una rejilla de TEM. Para la mayoría de semiconductores, una deposición de Pt inicial producida con el haz de electrones durante una media hora (15 kV, 2 nA) es suficiente para reforzar la superficie de la muestra antes de la deposición de Pt mediante el haz de iones (30 kV, 0.3 nA). Preferiblemente, esta capa de Pt debe tener un espesor de unas 2 \mum, una anchura de entre 1 y 3 \mum, y la longitud puede variar entre 2 y 20 \mum, aproximadamente (normalmente depositamos una capa de unas 10-15 \mum). Tras esto, se elimina material a ambos lados de la capa de Pt para dejar una capa fina de material de interés; la profundidad de la capa de material que se elimina es normalmente de entre 2 y 10 \mum dependiendo de dónde se encuentre la zona de interés (en nuestro caso, 4 \mum es suficiente), la longitud de esta capa de material a eliminar será ligeramente superior a la longitud de la capa protectora de Pt y la anchura debe ser tal que longitud/anchura = 1.5-2. La capa de material de interés final debe ser de unas 2 \mum de espesor. Para eliminar material en este paso, se suelen usar corrientes de 7 nA hasta una distancia de 4 \mum de la capa de Pt, y a partir de ahí de 1 nA.For the nano-needle manufacturing process, The first step of the method is to protect the surface of the sample and then remove material by ionic attack to form a thin layer that will be carried to a TEM grid. For the Most semiconductors, an initial deposition of Pt produced with the electron beam for half an hour (15 kV, 2 nA) is enough to reinforce the surface of the sample before the Pt deposition by the ion beam (30 kV, 0.3 nA). Preferably, this Pt layer should have a thickness of about 2 um, a width between 1 and 3, and the length can vary between 2 and 20 µm, approximately (normally we deposit a layer of about 10-15 µm). After this, it remove material on both sides of the Pt layer to leave a layer fine material of interest; the depth of the material layer that is removed is usually between 2 and 10 µm depending on where the area of interest is located (in our case, 4 \ mum is enough), the length of this layer of material to be removed will be slightly longer than the length of the protective layer of Pt and the width should be such that length / width = 1.5-2. The material layer of final interest should be about 2 µm of thickness. To remove material in this step, they are usually used currents of 7 nA up to a distance of 4 µm from the Pt layer, and from there on 1 nA.

Tras esto, la capa de material se lleva desde la muestra hasta la rejilla de TEM con un micromanipulador. La unión de la capa de GaAs al micromanipulador o a la rejilla de TEM se realiza depositando C con una corriente de 0.1 nA, mientras que la separación de dicha capa de la muestra o del micromanipulador, por ataque iónico a 0.1 nA.After this, the layer of material is carried from the shows up to the TEM grid with a micromanipulator. The Union from the GaAs layer to the micromanipulator or to the TEM grid, performed by depositing C with a current of 0.1 nA, while the separation of said layer from the sample or micromanipulator, by ionic attack at 0.1 nA.

En este punto, la capa de material es adelgazada hasta electrón-transparencia. Como se ha mencionado anteriormente, el espesor final de la capa debe alcanzar un compromiso ya que debe ser transparente a los electrones pero no debe ser demasiado fina ya que esto la haría demasiado débil para los pasos posteriores de marcar la superficie de la capa. Para GaAs, un espesor final de 250 nm es aceptable. La corriente para este proceso de adelgazamiento debe reducirse secuencialmente para mejorar la precisión del ataque químico a la vez que se optimiza la duración del proceso. Para GaAs, se puede usar 0.1 nA hasta que la capa de material mida unos 400 nm de espesor aproximadamente, y 0.05 nm hasta que mida unos 250 nm.At this point, the material layer is thinned until electron transparency. As mentioned previously, the final thickness of the layer must reach a commitment since it must be transparent to electrons but not it must be too thin since this would make it too weak to the subsequent steps of marking the surface of the layer. For GaAs, a final thickness of 250 nm is acceptable. The current for this slimming process should be reduced sequentially to improve the accuracy of the chemical attack while optimizing the Duration of the process. For GaAs, 0.1 nA can be used until the layer of material measure approximately 400 nm thick, and 0.05 nm until it measures about 250 nm.

El siguiente paso en el método de esta patente consiste en marcar la capa de material y llevarla al TEM, para observar la posición de los QDs y ser capaz de localizarlos en el FIB tomando como referencia las marcas introducidas. Dichas marcas deben cumplir los requerimientos mencionados anteriormente. Para ello y sabiendo que los QDs tienen un diámetro de unos 25-30 nm, se han diseñado las marcas como una línea de círculos grabados en la superficie de la capa con el haz de iones, con diámetro de 50 nm y profundidad de <50 nm, cuyos centros están separados unos 150 nm. Estas marcas se graban en la capa de GaAs situada sobre los puntos de InAs, ya que si se grabaran en la capa de Pt, lo cual sería más seguro para la muestra, no se observan bien en el TEM. Se recomienda que la capa de material tenga una longitud máxima de 3 \mum, ya que si no un número excesivo de marcas en la capa haría difícil localizar los QDs en el FIB. Si la capa de material original es más larga de 3 \mum, puede ser cortada en capas más pequeñas cuando se lleva a la rejilla de TEM. Una vez que la capa está marcada, se puede observar en el TEM. La Fig. 4 muestra una imagen de TEM de la muestra marcada en condiciones 002 en campo oscuro, donde se incluye uno de los puntos de InAs.The next step in the method of this patent it consists of marking the layer of material and bringing it to the TEM, to observe the position of the QDs and be able to locate them in the FIB taking as reference the introduced brands. Such marks They must meet the requirements mentioned above. For this and knowing that the QDs have a diameter of about 25-30 nm, the brands have been designed as a line of circles engraved on the surface of the layer with the beam of ions, with a diameter of 50 nm and a depth of <50 nm, whose centers are separated about 150 nm. These marks are recorded on the GaAs layer located above the points of InAs, since if they were recorded in the Pt layer, which would be safer for the sample, I don't know observe well in TEM. It is recommended that the layer of material has a maximum length of 3 \ mum, since if not a number Excessive markings in the layer would make it difficult to locate the QDs in the IBF If the original material layer is longer than 3 µm, it can be cut into smaller layers when carried to the grid of TEM. Once the layer is marked, it can be observed in TEM. Fig. 4 shows a TEM image of the sample marked in 002 conditions in dark field, where one of the points is included of InAs.

Para fabricar la nanoaguja en la posición donde está el QD (una vez que ha sido observado en TEM), necesitamos seleccionar la marca más próxima a dicho QD, y grabar una nueva marca en la superficie de la capa de Pt. Para esta aplicación experimental particular, la nueva marca es un cilindro de diámetro 50-100 nm y profundidad 250 nm justo en la superficie del Pt. La nueva marca servirá para localizar la posición donde se fabricará la nanoaguja. Para obtener una nanoaguja de pequeño diámetro, (<100 nm) para optimizar el análisis por tomografía electrónica, se debe atacar con el haz de iones a un voltaje reducido de 20 kV. Esto normalmente se lleva a cabo en dos pasos, el primero hasta un diámetro de 200 nm, y el segundo hasta el diámetro final de la nanoaguja. Finalmente, la calidad de la superficie de la nanoaguja se puede mejorar observando la nanoaguja a 5 kV durante algunos minutos (<30 min, dependiendo de la magnificación), para reducir el espesor de la capa de amorfo superficial.To manufacture the nano needle in the position where is the QD (once it has been observed in TEM), we need select the brand closest to that QD, and record a new one mark on the surface of the Pt layer. For this application experimental particular, the new brand is a cylinder of diameter 50-100 nm and depth 250 nm right at the Pt surface. The new brand will be used to locate the position where the nano needle will be manufactured. To get a nano needle small diameter, (<100 nm) to optimize the analysis by electronic tomography, you must attack with the ion beam to a 20 kV reduced voltage. This is usually done in two steps, the first to a diameter of 200 nm, and the second to the final diameter of the nano needle. Finally, the quality of the The surface of the nano-needle can be improved by observing the nano-needle at 5 kV for a few minutes (<30 min, depending on the magnification), to reduce the thickness of the amorphous layer superficial.

Claims (10)

1. Método para la fabricación de nanoagujas en zonas de interés localizadas en el interior de muestras sólidas a escala nanométrica, que partiendo del depósito de una capa de material protector en la superficie de la muestra, la eliminación del material de la muestra a ambos lados de la capa protectora de manera que se deje una capa fina de muestra, la unión de dicha capa fina de muestra a un micromanipulador, cortar la unión entre la capa fina de material y el resto de la muestra, y llevar dicha capa fina de material con el micromanipulador a una rejilla de microscopía electrónica de transmisión, comprende los siguientes pasos:1. Method for the manufacture of nano needles in areas of interest located inside solid samples at nanometric scale, which starting from the deposit of a layer of protective material on the surface of the sample, removal of the sample material on both sides of the protective layer of so that a thin layer of sample is left, the union of said layer Fine sample to a micromanipulator, cut the joint between the layer thin material and the rest of the sample, and wear said thin layer of material with the micromanipulator to a microscopy grid Transmission electronics, includes the following steps:
\bullet?
Fabricación de una capa de material electrón-transparente unida a una rejilla de TEM.Manufacture of a layer of electron-transparent material attached to a grid of TEM.
\bullet?
Grabar una serie de marcas en la superficie de la capa de material en sección transversal con un haz de iones focalizados.Engrave a series of marks in the surface of the cross-sectional material layer with a beam of focused ions.
\bullet?
Llevar la capa de material marcado al TEM para localizar la zona de interés.Wear the material layer TEM marked to locate the area of interest.
\bullet?
Grabar una marca en la superficie superior de la capa protectora justo sobre la zona de interés con un haz de iones focalizados.Engrave a mark on the upper surface of the protective layer just above the area of interest with a focused ion beam.
\bullet?
Fabricar una nanoaguja en la posición señalada por esta nueva marca con el haz de iones focalizados.Make a nano needle in the position indicated by this new brand with the ion beam focused.
2. Método para la fabricación de nanoagujas en zonas de interés localizadas en el interior de muestras sólidas a escala nanométrica, según la reivindicación 1, donde la capa de material formada por ataque iónico tiene un espesor de entre 20 y 350 nm.2. Method for the manufacture of nano needles in areas of interest located inside solid samples at nanometric scale according to claim 1, wherein the layer of material formed by ionic attack has a thickness of between 20 and 350 nm 3. Método para la fabricación de nanoagujas en zonas de interés localizadas en el interior de muestras sólidas a escala nanométrica, según la reivindicación 1, donde el voltaje de aceleración del haz de iones está en el rango 5 kV-30 kV, y la corriente está en el rango 1 pA-20 nA.3. Method for the manufacture of nano needles in areas of interest located inside solid samples at nanometric scale according to claim 1, wherein the voltage of ion beam acceleration is in range 5 kV-30 kV, and the current is in the range 1 pA-20 nA. 4. Método para la fabricación de nanoagujas en zonas de interés localizadas en el interior de muestras sólidas a escala nanométrica, según la reivindicación 1, donde el haz de iones focalizados es de iones Ga, de iones Au, de iones Ar, de iones Li, e iones Be, de iones He o de iones de Au-Si-Be.4. Method for the manufacture of nano needles in areas of interest located inside solid samples at nanometric scale according to claim 1, wherein the ion beam Focused is Ga ions, Au ions, Ar ions, Li ions, and Be ions, of He ions or of ions of Au-Si-Be. 5. Método para la fabricación de nanoagujas en zonas de interés localizadas en el interior de muestras sólidas a escala nanométrica, según la reivindicación 1, donde las marcas deben ser visibles tanto en TEM como en FIB.5. Method for the manufacture of nano needles in areas of interest located inside solid samples at nanometric scale according to claim 1, wherein the marks they must be visible in both TEM and FIB. 6. Método para la fabricación de nanoagujas en zonas de interés localizadas en el interior de muestras sólidas a escala nanométrica, según la reivindicación 1, donde las marcas deben tener la densidad y tamaño apropiadas de modo que la posición de la zona de interés se pueda localizar a partir de la posición de las marcas con un error de localización suficientemente pequeño como para alcanzar el objetivo del método.6. Method for the manufacture of nano needles in areas of interest located inside solid samples at nanometric scale according to claim 1, wherein the marks they must have the appropriate density and size so that the position of the area of interest can be located from the position of marks with a location error small enough to to achieve the objective of the method. 7. Método para la fabricación de nanoagujas en zonas de interés localizadas en el interior de muestras sólidas a escala nanométrica, según la reivindicación 1, donde la marca en la superficie superior de la capa protectora grabada con el haz de iones tenga cualquier forma geométrica de modo que cumpla que la zona en cuestión sea inequívocamente localizable al observarla desde su superficie con el haz de iones.7. Method for the manufacture of nano needles in areas of interest located inside solid samples at nanometric scale according to claim 1, wherein the mark on the upper surface of the protective layer etched with the beam of ions have any geometric shape so that it meets the area in question is unambiguously traceable when viewed from its surface with the ion beam. 8. Método para la fabricación de nanoagujas en zonas de interés localizadas en el interior de muestras sólidas a escala nanométrica, según la reivindicación 1, donde el tamaño de la marca en la superficie superior de la capa protectora sea inferior al tamaño final que tendrá la nanoaguja.8. Method for the manufacture of nano needles in areas of interest located inside solid samples at nanometric scale according to claim 1, wherein the size of the mark on the upper surface of the protective layer be lower to the final size that the nano needle will have. 9. Método para la fabricación de nanoagujas en zonas de interés localizadas en el interior de muestras sólidas a escala nanométrica, según la reivindicación 1, donde la nanoaguja se fabrica recomendablemente con un patrón en forma de anillo, o con cualquier otro de los procedimientos mencionados en la literatura que tengan la precisión requerida.9. Method for the manufacture of nano needles in areas of interest located inside solid samples at nanometric scale according to claim 1, wherein the nano-needle is factory recommended with a ring-shaped pattern, or with any other of the procedures mentioned in the literature They have the required accuracy. 10. Método para la fabricación de nanoagujas en zonas de interés localizadas en el interior de muestras sólidas a escala nanométrica, según la reivindicación 1 donde la nanoaguja se fabrica con una serie de corrientes lo suficientemente pequeñas como para que dicha nanoaguja tenga un diámetro reducido, dichas corrientes dependerán del material con el que se esté trabajando.10. Method for the manufacture of nano needles in areas of interest located inside solid samples at nanometric scale according to claim 1 wherein the nano needle manufactures with a series of currents small enough as so that said nano needle has a reduced diameter, said currents will depend on the material with which you are working.
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