Implantacion de Iones

La implantación de iones es un proceso de ingeniería de materiales por el cual los iones de un material se aceleran en un campo eléctrico y afectados en un sólido. Este proceso se utiliza para cambiar la física, química, o propiedades eléctricas del sólido. La implantación de iones se utiliza en la fabricación de dispositivos semiconductores y en el acabado de metales, así como diversasaplicaciones en la investigación de la ciencia de materiales. Los iones alteran la composición elemental de la meta, si los iones difieren en la composición de la meta, se paran en la puerta y se quedan allí. También producen muchos cambios químicos y físicos en el destino mediante la transferencia de su energía y el impulso a los electrones y núcleos atómicos del material objetivo. Esto provoca uncambio estructural, en el que la estructura cristalina de la diana puede ser dañado o incluso destruido por las cascadas de colisiones energéticas. Debido a que los iones tienen masas comparables a los de los átomos del blanco, que golpee los átomos del blanco fuera de lugar más de haces de electrones hacen. Si la energía de los iones es suficientemente alta para superar la barrera de Coulomb, puedehaber incluso una pequeña cantidad de transmutación nuclear.
Principio general
 Equipo de implantación de iones típicamente consiste en una fuente de iones, donde se producen iones del elemento deseado, un acelerador, donde los iones son acelerados electrostáticamente a una alta energía, y una cámara de objetivo, donde los iones inciden sobre un objetivo, que es la materia para ser implantados.Así, la implantación iónica es un caso especial de la radiación de partículas. Cada ion es típicamente un solo átomo o molécula, y por lo tanto la cantidad real de material implantado en el objetivo es la integral en el tiempo de la corriente de iones. Esta cantidad se llama la dosis. Las corrientes suministradas por los implantadores son típicamente pequeños, y por lo tanto la dosis que puede serimplantado en una cantidad razonable de tiempo es pequeña. Por lo tanto, la implantación de iones encuentra aplicación en los casos en que la cantidad de cambio químico requerido es pequeño.
Energías de los iones típicos están en el rango de 10 a 500 keV. Energías en el rango de 1 a 10 keV se pueden utilizar, pero dan como resultado una penetración de sólo unos pocos nanómetros o menos. Energíasmás bajos que este resultado en muy poco daño al objetivo, y caiga en la deposición por haz de iones de designación. Energías más altas también se pueden utilizar: aceleradores capaces de 5 MeV son comunes. Sin embargo, a menudo hay un gran daño estructural a la diana, y debido a que la distribución de profundidad es amplio, el cambio de la composición neta en cualquier punto en el objetivo serápequeño.
La energía de los iones, así como las especies de iones y la composición de la meta determinan la profundidad de la penetración de los iones en el sólido: Un haz de iones monoenergética tendrá generalmente una amplia distribución en profundidad. La profundidad de penetración media se llama la gama de los iones. En circunstancias típicas gamas de iones será de entre 10 nanómetros y 1micrómetro. Por lo tanto, la implantación de iones es especialmente útil en los casos en que se desea el cambio químico o estructural para estar cerca de la superficie del objetivo. Los iones pierden gradualmente su energía a medida que viajan a través del sólido, tanto a partir de colisiones ocasionales con los átomos del blanco y de un arrastre suave de solapamiento de orbitales de electrones, que es unproceso continuo. La pérdida de la energía de iones en el objetivo se llama parar y puede ser simulado con el método de aproximación de colisión binaria.
Sistemas de acelerador para la implantación de iones en general se clasifican en
Corriente media - corrientes de haz de iones entre 10 A y ~ 2 mA.Alta corriente - corrientes de haz de iones de hasta ~ 30 mA.Alta energía - energías iónicas...