Tehnologia focused ion beam (FIB) are avantaje unice în comparație cu alte tehnologii de micro/nano producție, cum ar fi rezoluție și flexibilitate înaltă, procesare fără mască și prototipare rapidă (Reyntjens și Puers 2001; Volkert și Minor 2007). FIB poate fi considerat ca o platformă compusă care combină un instrument de tăiere cu un diametru al fasciculului de zeci de nanometri și cu un microscop cu rezoluție imagistică de un nanometru. În mod unic, FIB este capabil să frezeze materiale de substrat și să adauge materiale în locații predefinite cu o rezoluție înaltă. Materialele versatile, cum ar fi diamantul, metalul, pelicula subțire, polimerul și sticla pot fi prelucrate cu FIB. Tehnologia FIB a devenit una dintre abordările cheie în micro-/nanofabricare pentru diverse aplicații, incluzând, dar fără a se limita la, nano-optică, MEMS, nanofabricare și nanotehnologie.

În sistemele FIB, fasciculul de ioni ionizat și emis din surse de ioni de metal lichid (liquid-metal ion sources = LMIS) este accelerat, colimat, focalizat și, în final, injectat în țintă cu energii de la câțiva până la zeci de kilo-electron volți. Apoi, are loc o coliziune în cascadă, în care energia și impulsul sunt transferate de la ionul incident către particulele țintă (nucleul atomic sau electroni), iar aceste ciocniri au ca rezultat o serie de efecte introduse în cele ce urmează.

Cele mai importante efecte fizice ale ionilor energetici asupra substratului includ în principal deplasarea atomilor și depunerea de ioni în probă (deteriorarea indusă și implantarea ionilor), emisia de electroni (un efect care realizează imagistica), pulverizarea atomilor neutri și ionizați din substrat (un efect care realizează frezarea substratului) și interacțiunile chimice ale ruperii legăturilor chimice și, prin urmare, disocierea moleculelor (acest efect este exploatat în depunerea indusă de ioni), așa cum se arată în Fig. 1 (Reyntjens și Puers 2001; Volkert și Minor 2007). Cele patru tehnici de bază ale FIB de imagistică, scriere directă, depunere indusă și implantare vor fi introduse în secțiunile următoare.

Stopping and Range of Ions in Matter (SRIM), un grup de programe de calculator care este folosit pentru a calcula interacțiunea ionilor cu materia (Ziegler 2004), a fost adoptat pe scară largă în investigațiile procesului FIB. Ca program de bază al SRIM, programul Transport of Ions in Matter (TRIM) implică un calcul Monte Carlo care urmărește ionul în țintă cu aproximativ 10 eV ~ 2 GeV de energie ionică, făcând calcule detaliate ale energiei transferate la fiecare coliziune a atomului țintă. TRIM poate calcula atât distribuția finală 3D a ionilor, cât și toate fenomenele cinetice asociate cu pierderea de energie a ionului: deteriorarea țintei, pulverizarea, ionizarea și producția de fononi. Figura 2 prezintă rezultatele simulării TRIM Monte Carlo ale ionilor Ga de 30 keV care interacționează cu substratul de siliciu.