上文回顧:耐磨堆焊焊條的金相組織的識別分析
做了一個電鍍銅薄膜(10u左右)的金相,50nm氧化鋁拋光,過硫酸銨腐蝕(時間從3s-5min不等),曾用SEM看到過2u左右的結構,像晶粒但不確信(圖1)。
現在用金相顯微鏡結果并沒有看預想中的清晰的多邊形/孿晶之類的,(圖2)。是什么原因,看到的到底是什么東西?
cu 金相
電鍍銅薄膜SEM圖片
10min 腐蝕金相圖片
電鍍銅薄膜金相圖片
你這倍數貌似不夠,我的樣品20微米,需要1000倍才看得清。另外,SEM下純銅的晶界貌似不容易看到,我做過這樣的觀察。據很多同學反應,看晶界還是用金相顯微鏡比較合適。
電鍍銅層其晶粒形貌由底部基材開始成核成長,因此晶粒通常較小。感覺您蝕刻的時間似乎過長,不知你銅鍍層是否經過回火(anneal)?若想觀察晶粒形貌可試著用FIB以離子束影像下進行觀察,可明顯看出晶粒的堆疊。
有文獻說晶粒尺寸在50你們-500nm之間,確實比較小。有回火,但因為工藝限制,不能長時間高溫回火,因此晶粒不能長得很大,約3u左右。個人也想用fIB,但FIB居然沒看出來,不知什么原因。
您好:以FIB進行表面晶粒觀察時,必須先以一微小電流進行表面淺蝕刻,于不同晶面下其蝕刻速率亦不相同,此時以微小〝離子束電流〞進行觀察(約1.5pA~30pA左右,非電子束),即可觀察到明顯得晶粒影像。
以下網址為FIB的服務的一些影像,可參考一下:http://www.che.ccu.edu.tw/~electmat/FIB.htm
看過您拍的圖片以及您的拍攝條件后,你的拍攝條件要調整一下。明顯就是亮度調太高了。首先離子束電流越小越好,而掃描速率要久一點,我使用的條件是用1.5pA,掃描速率(dwell time)為100us。
而對比要拉高一點,量鍍調暗一點。你可以先試看看,若有問題可再一起討論。
而調整角度的話是機臺而定,像FEI的機臺傾角為52o。
Q:
由于我們這邊FIB主要用來做微加工的,工程師對FIB晶粒成像不大了解,因此做出的結果不太理想,很多問題還得麻煩您。還有幾個問題:
- 您說過先以微小離子束電流淺刻蝕,再成像。刻蝕電流和成像電流一樣的對嗎?掃描時間大約多久?(我一般掃描兩三分鐘,然后清晰度就不再提高了)
- 我看過一個資料,說小電流成像,大電流刻蝕,電流越小約清晰。我之前試過100pA,50pA,30pA,10pA,但是清晰度沒有提高,只是時間越來越長。10pA下成像則更加模糊了(掃描時間3分鐘),不知是什么原因。
- FIB對表面平整度有什么要求?我做過不拋光的,電解拋光的,機械拋光+化學腐蝕拋光的,僅機械拋光的,(因為設備原因,都未做震動拋光),感覺電解拋光的好一些(但我們的Zui終結構無法電解拋光),化學腐蝕會產生表面的溝壑。僅機械拋光不加化學腐蝕則在FIB中未觀察到圖像。不知業內人士做FIB晶粒像時是怎么做的,要不要拋光?震動拋光是不是必須的?(個人感覺不震動拋光的話成像看到的是表面的形變層,比如會看到大量的孿晶,這些孿晶可能不是機體本身的而是表面形變層造成的)
以下是我之前做的一些圖片:
機械拋光,化學腐蝕拋光,30pA,45°,2分鐘
機械拋光+化學腐蝕拋光,10pA,45°,2分鐘
A:
- 離子束對樣品本身會造成破壞,不建議掃描時間太長。你可以先用F7小視窗調整掃描速率慢掃,至于掃描電流的大小就憑經驗了,如果掃描的面積較大,可以試看看大電流,0.3nA~5nA我都用過。
- 離子束影像本身的解析度比較差,在拍照之前先進行影像校正。拍照的話當然建議一次就拍好,重複拍多次的話由于表面開始受到傷害,影像品質自然就差。
- 樣品表面平整度對拍照有無影響這我就不清楚了,應該是表面越平越好。從你附上的照片對比仍不夠大,亮度還是太亮了,從圖片上來看好像掃描很多次的樣子,您可以再自行調整看看。