通过 4D-STEM 预cession 电子衍射和 PSNR 指标量化聚焦离子束的完整损伤轮廓
仪器与探测器
2025-11-04 v1 材料科学
摘要
聚焦离子束 (FIB) 在纳米制造中广泛用于电路修复、超薄片 preparation、应变工程和量子器件原型设计。尽管离子束的横向扩散常被忽视，但在诸如杂质在宿主基质中精确定位等精密任务中至关重要，因而准确了解离子-物质相互作用轮廓至关重要。现有技术通常仅表征束核心，即可获大多数离子落点位置，从而低估了点扩散函数 (PSF) 的完整范围。本文采用四维扫描透射电子显微镜 (4D-STEM) 解析离子束尾部，损伤密度相当于 0.1 ions nm。收集了具有已知离子 fluence 的校准区域中的库仑束电子衍射 (CBED) 图案，并与在静止停留位置暴露 30 keV Ga 束 1-10 秒后的图案进行比较。利用峰值信噪比 (PSNR) 进行交叉相关，揭示 4D-STEM 数据集对损伤定量非常灵敏，且比常规暗场成像更抗扫描噪声。该方法可与图像分辨率方法相互补充，实现即使在低剂量条件下也能对离子束损伤进行全面轮廓描绘，提供对 FIB 性能更准确的表述，并支持超越仅关注束核心的常规分辨率指标的应用定制。
引用
@article{arxiv.2511.00320,
title = {Quantifying the Full Damage Profile of Focused Ion Beams via 4D-STEM Precession Electron Diffraction and PSNR Metrics},
author = {M. G. Masteghin and Z. P. Aslam and A. P. Brown and M. J. Whiting and S. K. Clowes and R. P. Webb and D. C. Cox},
journal= {arXiv preprint arXiv:2511.00320},
year = {2025}
}
备注
17 pages, 14 figures