Co je to iontový implantát?

Implantace iontů má uplatnění v několika různých průmyslových odvětvích, zejména při výrobě polovodičů. Iontový implantát je iont konkrétního prvku, který je umístěn ve svém okolním materiálu za účelem změny elektrických nebo povrchových vlastností materiálu. Některé běžné prvky, které lze použít při implantaci iontů, jsou fosfor, arsen, bor a dusík.

Věda o implantaci iontů je známa již od 50. let 20. století, ale až do 70. let 20. století se široce využívala. Stroj nazývaný separátor hmoty se používá k implantaci iontů v jejich cílovém materiálu, který se pro vědecké účely nazývá „substrát“. V typickém uspořádání jsou ionty produkovány ve zdrojovém bodě a pak zrychlovány směrem k separačnímu magnetu, který účinně koncentruje a zaměřuje ionty směrem k jejich cíli. Ionty se skládají z atomů nebo molekul s množstvím elektronů, které jsou vyšší nebo nižší než obvykle, což je činí více chemicky aktivními.

Po dosažení substrátu se tyto ionty srazí s atomy a molekulami, než se zastaví. Takové srážky mohou zahrnovat jádro atomu nebo elektronu. Poškození způsobené těmito srážkami mění elektrické vlastnosti substrátu. V mnoha případech iontový implantát ovlivňuje schopnost substrátu vést elektřinu.

Technika zvaná doping je primárním účelem použití iontového implantátu. To se běžně děje při výrobě integrovaných obvodů a ve skutečnosti by moderní obvody, jako jsou obvody v počítačích, nemohly být vyrobeny bez implantace iontů. Doping je v podstatě jiné jméno pro iontovou implantaci, které se vztahuje konkrétně na výrobu obvodů.

Doping vyžaduje, aby byly ionty vyráběny z velmi čistého plynu, což může být někdy nebezpečné. Z tohoto důvodu existuje mnoho bezpečnostních protokolů upravujících proces dopingových křemíkových destiček. Částice plynu jsou zrychlovány a nasměrovány k silikonovému substrátu v automatizovaném separátoru hmoty. Automatizace snižuje bezpečnostní problémy a tímto způsobem lze dopovat několik obvodů za minutu.

Iontovou implantaci lze také použít při výrobě ocelových nástrojů. Účelem iontového implantátu je v tomto případě změnit povrchové vlastnosti oceli a učinit ji odolnější vůči prasklinám. Tato změna je způsobena mírným stlačením povrchu v důsledku implantace. Chemická změna způsobená iontovým implantátem může také chránit před korozí. Stejná technika se používá k vývoji protetických zařízení, jako jsou umělé klouby, které jim poskytují podobné vlastnosti.