İyon implantasyonu, özellikle yarı iletken yapımında olmak üzere birçok farklı endüstride uygulamalara sahiptir. Bir iyon implantı, malzemenin elektriksel veya yüzey özelliklerini değiştirmek amacıyla çevresindeki materyale yerleştirilen belirli bir elementin iyonudur. İyon implantasyonunda kullanılabilecek bazı yaygın elementler fosfor, arsenik, bor ve azottur.
İyon implantasyonu bilimi, 1950'lerden bu yana bilinmektedir, ancak 1970'lere kadar geniş kullanımda değildi. Kütle ayırıcı olarak adlandırılan bir makine iyonları hedef malzemelerine implant etmek için kullanılır, bu da bilimsel amaçlar için "substrat" olarak adlandırılır. Tipik bir kurulumda, iyonlar bir kaynak noktada üretilir ve daha sonra iyonları etkili bir şekilde konsantre eden ve hedeflerine doğru hedefleyen bir ayırma mıknatısına doğru hızlandırılır. İyonlar, normalden daha yüksek veya daha düşük olan ve onları daha kimyasal olarak aktif yapan birkaç elektronlu atomlardan veya moleküllerden oluşur.
Substrata ulaşıldığında, bu iyonlar durmadan önce atomlar ve moleküller ile çarpışırlar. Bu çarpışmalar, atomun çekirdeğini veya bir elektronu içerebilir. Bu çarpışmaların neden olduğu hasar, alt tabakanın elektriksel özelliklerini değiştirir. Birçok durumda, iyon implantı alt tabakanın elektrik iletme kabiliyetini etkiler.
Doping adı verilen bir teknik, bir iyon implantı kullanmak için birincil amaçtır. Bu genellikle entegre devrelerin üretiminde yapılır ve aslında bilgisayarlardaki gibi modern devreler iyon implantasyonu ile yapılamaz. Doping temel olarak, özellikle devre üretimi için geçerli olan iyon implantasyonu için başka bir addır.
Doping, iyonların bazen tehlikeli olabilecek çok saf bir gazdan üretilmesini gerektirir. Bu nedenle, silikon gofretlerin katılması sürecini düzenleyen birçok güvenlik protokolü vardır. Gaz parçacıkları hızlandırılmış ve otomatik bir kütle ayırıcısında silikon substratına doğru yönlendirilmiştir. Otomasyon güvenlik sorunlarını azaltır ve dakikada birkaç devre bu şekilde azaltılabilir.
Çelik aletler yapımında iyon implantasyonu da kullanılabilir. Bu durumda bir iyon implantının amacı çeliğin yüzey özelliklerini değiştirmek ve onu çatlamalara karşı daha dayanıklı hale getirmektir. Bu değişime, implantasyon nedeniyle yüzeyin hafif bir şekilde sıkışması neden olur. İyon implantı tarafından meydana getirilen kimyasal değişim ayrıca korozyona karşı koruyabilir. Bu aynı teknik, yapay eklemler gibi protez cihazları yapılandırmak ve onlara benzer özellikler kazandırmak için kullanılır.
