Ionenimplantatie begrijpen:definitie en toepassingen

Ionenimplantatie heeft toepassingen in verschillende industrieën, met name bij het maken van halfgeleiders. Een ionenimplantaat is een ion van een bepaald element, geplaatst in het omringende materiaal met als doel de elektrische of oppervlakte-eigenschappen van het materiaal te veranderen. Enkele veel voorkomende elementen die kunnen worden gebruikt bij ionenimplantatie zijn fosfor, arseen, boor en stikstof.

De wetenschap van ionenimplantatie is al sinds de jaren vijftig bekend, maar werd pas in de jaren zeventig op grote schaal gebruikt. Een machine genaamd een massascheider wordt gebruikt om ionen te implanteren in hun bestemmingsmateriaal, dat voor wetenschappelijke doeleinden het "substraat" wordt genoemd. In een typische opstelling worden ionen geproduceerd op een bronpunt en vervolgens versneld naar een scheidingsmagneet, die de ionen effectief concentreert en naar hun bestemming richt. De ionen bestaan uit atomen of moleculen met een aantal elektronen dat hoger of lager is dan normaal, waardoor ze chemisch actiever zijn.

Bij het bereiken van het substraat botsen deze ionen met atomen en moleculen voordat ze tot stilstand komen. Bij dergelijke botsingen kan de kern van het atoom of een elektron betrokken zijn. De schade veroorzaakt door deze botsingen verandert de elektrische eigenschappen van het substraat. In veel gevallen beïnvloedt het ionenimplantaat het vermogen van het substraat om elektriciteit te geleiden.

Een techniek die doping wordt genoemd is het primaire doel van het gebruik van een ionenimplantaat. Dit wordt vaak gedaan bij de productie van geïntegreerde schakelingen, en moderne schakelingen zoals die in computers zouden inderdaad niet kunnen worden gemaakt zonder ionenimplantatie. Doping is eigenlijk een andere naam voor ionenimplantatie die specifiek van toepassing is op de productie van circuits.

Doping vereist dat de ionen worden geproduceerd uit een zeer zuiver gas, wat soms gevaarlijk kan zijn. Daarom zijn er veel veiligheidsprotocollen die het proces van het doteren van siliciumwafels regelen. Deeltjes van het gas worden versneld en in de richting van het siliciumsubstraat gestuurd in een geautomatiseerde massascheider. Automatisering vermindert veiligheidsproblemen en op deze manier kunnen meerdere circuits per minuut worden gedoteerd.

Ionenimplantatie kan ook worden gebruikt bij het maken van stalen gereedschappen. Het doel van een ionenimplantaat is in dit geval om de oppervlakte-eigenschappen van het staal te veranderen en het beter bestand te maken tegen scheuren. Deze verandering wordt veroorzaakt door een lichte compressie van het oppervlak als gevolg van implantatie. De chemische verandering die door het ionenimplantaat wordt veroorzaakt, kan ook bescherming bieden tegen corrosie. Dezelfde techniek wordt gebruikt om prothesen zoals kunstgewrichten te ontwerpen, waardoor ze vergelijkbare eigenschappen krijgen.

About Mechanics streeft ernaar nauwkeurige en betrouwbare informatie te verstrekken. We selecteren zorgvuldig gerenommeerde bronnen en hanteren een rigoureus proces van factchecking om aan de hoogste normen te voldoen. Lees ons redactionele proces voor meer informatie over onze toewijding aan nauwkeurigheid.