Was ist ein Ionenimplantat?

Die Ionenimplantation hat Anwendungen in verschiedenen Branchen, insbesondere bei der Herstellung von Halbleitern.Ein Ionenimplantat ist ein Ion eines bestimmten Elements, das in seinem umgebenden Material platziert ist, um die elektrischen oder Oberflächeneigenschaften des Materials zu ändern.Einige häufige Elemente, die in der Ionenimplantation verwendet werden können, sind Phosphor, Arsen, Bor und Stickstoff.

Die Wissenschaft der Ionenimplantation ist seit den 1950er Jahren bekannt, war jedoch erst in den 1970er Jahren in großer Bedeutung.Eine Maschine namens

Massenabscheider wird verwendet, um Ionen in ihr Zielmaterial zu implantieren, das als Substrat für wissenschaftliche Zwecke bezeichnet wird.In einem typischen Setup werden Ionen an einem Quellpunkt erzeugt und dann in Richtung eines Trennmagneten beschleunigt, der die Ionen effektiv konzentriert und zielt auf ihr Ziel zu zielen.Die Ionen bestehen aus Atomen oder Molekülen mit einer Reihe von Elektronen, die höher oder niedriger als üblich sind, was sie chemisch aktiver macht.

Wenn diese Ionen das Substrat erreichen, kollidieren sie mit Atomen und Molekülen, bevor sie zum Stillstand kommen.Solche Kollisionen können den Kern des Atoms oder eines Elektrons beinhalten.Der durch diese Kollisionen verursachte Schaden verändert die elektrischen Eigenschaften des Substrats.In vielen Fällen beeinflusst das Ionenimplantat die Fähigkeit des Substrats, Elektrizität zu leisten.

Eine Technik namens

Doping

ist der Hauptzweck für die Verwendung eines Ionenimplantats.Dies geschieht häufig bei der Herstellung integrierter Schaltungen, und in der Tat konnten moderne Schaltkreise wie die in Computern nicht ohne Ionenimplantation hergestellt werden.Dotierung ist im Grunde ein anderer Name für die Ionenimplantation, die speziell für die Schaltungsherstellung gilt. Dotierung erfordert, dass die Ionen aus einem sehr reinen Gas hergestellt werden, was manchmal gefährlich sein kann.Aus diesem Grund gibt es viele Sicherheitsprotokolle, die den Prozess des Dotierens von Siliziumwaffeln regeln.Die Gaspartikel werden beschleunigt und in einem automatisierten Massenabscheider zum Siliziumsubstrat gelenkt.Die Automatisierung reduziert Sicherheitsprobleme, und mehrere Schaltungen pro Minute können auf diese Weise dotiert werden. Die Ionenimplantation kann auch zur Herstellung von Stahlwerkzeugen verwendet werden.Der Zweck eines Ionenimplantats in diesem Fall besteht darin, die Oberflächeneigenschaften des Stahls zu ändern und es resistenter gegen Risse zu machen.Diese Änderung wird durch eine leichte Kompression der Oberfläche aufgrund der Implantation verursacht.Die durch das Ionenimplantat verursachte chemische Veränderung kann auch vor Korrosion schützen.Dieselbe Technik wird verwendet, um prothetische Geräte wie künstliche Gelenke zu konstruieren, was ihnen ähnliche Eigenschaften verleiht.