¿Qué es un implante iónico?

La implantación de iones tiene aplicaciones en varias industrias diferentes, especialmente en la fabricación de semiconductores. Un implante iónico es un ión de un elemento particular, colocado en su material circundante con el fin de cambiar las propiedades eléctricas o superficiales del material. Algunos elementos comunes que pueden usarse en la implantación de iones son fósforo, arsénico, boro y nitrógeno.

La ciencia de la implantación de iones se conoce desde la década de 1950, pero no se usó ampliamente hasta la década de 1970. Una máquina llamada separador de masas se utiliza para implantar iones en su material de destino, que se denomina "sustrato" con fines científicos. En una configuración típica, los iones se producen en un punto fuente y luego se aceleran hacia un imán de separación, que efectivamente concentra y dirige los iones hacia su destino. Los iones consisten en átomos o moléculas con una cantidad de electrones que es más alta o más baja de lo normal, haciéndolos más activos químicamente.

Al llegar al sustrato, estos iones colisionan con átomos y moléculas antes de detenerse. Tales colisiones pueden involucrar el núcleo del átomo o un electrón. El daño causado por estas colisiones cambia las propiedades eléctricas del sustrato. En muchos casos, el implante de iones afecta la capacidad del sustrato para conducir electricidad.

Una técnica llamada dopaje es el propósito principal para usar un implante iónico. Esto se hace comúnmente en la producción de circuitos integrados, y de hecho, los circuitos modernos como los de las computadoras no podrían realizarse sin implantación de iones. El dopaje es básicamente otro nombre para la implantación de iones que se aplica específicamente a la fabricación de circuitos.

El dopaje requiere que los iones se produzcan a partir de un gas muy puro, que a veces puede ser peligroso. Debido a esto, existen muchos protocolos de seguridad que rigen el proceso de dopaje de obleas de silicio. Las partículas del gas se aceleran y se dirigen hacia el sustrato de silicio en un separador de masas automatizado. La automatización reduce los problemas de seguridad, y varios circuitos por minuto se pueden dopar de esta manera.

La implantación de iones también se puede utilizar en la fabricación de herramientas de acero. El propósito de un implante de iones en este caso es cambiar las propiedades de la superficie del acero y hacerlo más resistente a las grietas. Este cambio es causado por una ligera compresión de la superficie debido a la implantación. El cambio químico provocado por el implante de iones también puede proteger contra la corrosión. Esta misma técnica se utiliza para diseñar dispositivos protésicos como las articulaciones artificiales, dándoles propiedades similares.