ionimplantaatiossa

Ion implantaatiossa on prosessi, jossa ioneja kiihdytetään ja ohjataan kohteeseen, tyypillisesti kiinteään materiaaliin, sen ominaisuuksien muokkaamiseksi. Tämä tekniikka on keskeinen puolijohdeteollisuudessa, erityisesti integroitujen piirien valmistuksessa. Ionit voivat olla eri alkuaineita, kuten booria, fosforia tai arseenia, ja niiden energian ja annoksen säätö mahdollistaa materiaalin sähköisten, optisten tai mekaanisten ominaisuuksien tarkkuuden muuttamisen.

Prosessi alkaa ionilähteellä, jossa halutut atomit ionisoidaan. Tämän jälkeen ionit kiihdytetään korkeaan energiaan sähkö- tai magneettikenttien avulla. Kiihdytetyt ionit ohjataan sitten suuttimen läpi kohti kohdemateriaalia. Kun ionit iskeytyvät materiaaliin, ne tunkeutuvat sen pintakerrokseen ja jättävät jälkeensä energiaa ja oman atomirakenteensa. Tämä muuttaa materiaalin kiderakennetta ja elektronista konfiguraatiota.

Ionien syvyys ja levinneisyys kohdemateriaalissa riippuvat ionien energiasta ja kohdemateriaalin tiheydestä. Korkeampi energia johtaa syvempään tunkeutumiseen. Ionien annos, eli kohdemateriaaliin lisättyjen ionien määrä, määrittää muutoksen voimakkuuden. Ionien tunkeutumisen jälkeen materiaali saatetaan altistaa lämpökäsittelylle, kuten hehkutukselle, jotta korjataan ionien aiheuttamia vaurioita kiderakenteessa ja aktivoidaan lisätyt epäpuhtaudet sähköisesti. Ion implantaatiota käytetään myös monissa muissa sovelluksissa, kuten materiaalien pintakäsittelyssä kulutuskestävyyden parantamiseksi tai erikoismateriaalien luomiseksi.