Hvad er en ionimplantation?
Ionimplantation har applikationer i flere forskellige brancher, især ved fremstilling af halvledere. Et ionimplantat er en ion af et bestemt element placeret i det omgivende materiale med det formål at ændre materialets elektriske egenskaber eller overfladeegenskaber. Nogle almindelige elementer, der kan bruges til ionimplantation, er fosfor, arsen, bor og nitrogen.
Videnskaben om ionimplantation er kendt siden 1950'erne, men var ikke i vidt brug før i 1970'erne. En maskine kaldet en masseseparator bruges til at implantere ioner i deres destinationsmateriale, som kaldes "underlaget" til videnskabelige formål. I en typisk opsætning produceres ioner ved et kildepunkt og accelereres derefter mod en separationsmagnet, der effektivt koncentrerer og retter ioner mod deres destination. Iionerne består af atomer eller molekyler med et antal elektroner, som er højere eller lavere end normalt, hvilket gør dem mere kemisk aktive.
Når de når substratet, kolliderer disse ioner med atomer og molekyler, før de stopper. Sådanne kollisioner kan involvere atomkernen eller et elektron. Skaderne forårsaget af disse kollisioner ændrer underlagets elektriske egenskaber. I mange tilfælde påvirker ionimplantatet underlagets evne til at lede elektricitet.
En teknik kaldet doping er det primære formål med anvendelse af et ionimplantat. Dette gøres almindeligvis i produktionen af integrerede kredsløb, og moderne kredsløb som dem på computere kunne faktisk ikke fremstilles uden ionimplantation. Doping er dybest set et andet navn på ionimplantation, der specifikt gælder for kredsløbsproduktion.
Doping kræver, at ionerne produceres fra en meget ren gas, som undertiden kan være farlig. På grund af dette er der mange sikkerhedsprotokoller, der styrer processen med doping af siliciumskiver. Partikler af gassen accelereres og styres mod siliciumsubstratet i en automatiseret masseseparator. Automation reducerer sikkerhedsproblemer, og flere kredsløb i minuttet kan dopes på denne måde.
Ionimplantation kan også bruges til fremstilling af stålværktøjer. Formålet med et ionimplantat i dette tilfælde er at ændre stålets overfladeegenskaber og gøre det mere modstandsdygtigt over for revner. Denne ændring er forårsaget af en svag komprimering af overfladen på grund af implantation. Den kemiske ændring, der forårsages af ionimplantatet, kan også beskytte mod korrosion. Denne samme teknik bruges til at konstruere proteseanordninger såsom kunstige led, hvilket giver dem lignende egenskaber.