Йонна имплантация: Разлика между версии

'''Йонна имплантация''' eе нискотемпературен метод за обработка на повърхностния слой на материалите, при който [[йон]]и или йонизирани молекули, ускорени до определена енергия, се внедряват в подложка (мишена), променяйки по този начин нейните физически и/или химически свойства. Свойствата на мишената се променят, както вследствие на включването на чуждите по отношение на химическия ѝ състав елементи, така и в резултат на образуване на дефекти в кристалната ѝ решетка. Йонната имплантация широко се използва при производство на [[полупроводник]]ови прибори, за обработка на метали, като изследователски метод в [[материалознание]]то.

* [[Ускорител на частици|Ускорител]] – придава нужната енергия на йонизираните частици;

Йонизираните частици могат да са както йони на единични атоми, така и йонизирани молекули. Количеството имплантирано вещество се нарича „доза“ и се определя чрез [[интеграл|интегриране]] на йонниятйонния ток по време, през което той тече. Токовете са обикновено от порядъка на микро[[ампер]]и.<ref name="гуидо">[https://www.researchgate.net/publication/258843341_Ion_Implantation Guido Langouche, Yoshida, Yutaka. Ion Implantation]</ref><ref name="лули"/>

Използваните енергии са в рамките между 10 до 500 keV. При енергиите между 1 и 10 keV проникването на частиците в подложката е много плитко – не повече от няколко нанометра. При още по-малки енергии протича процесът на йонно-лъчевото нанасяне на слоеве, като при тези енергии повърхността на подложката практически не се нарушава. При използване на големи енергии, внедряването на йоните в подложката се съпровожда с нарушаването на нейното атомно подреждане, на структурата на решетката. В зависимост от дозата на имплантираните йони степента на нарушаването варира от единични дефекти вследствие на разместване на атомите на решетката, до нейната [[Аморфна структура|аморфизация]] при [[Кристална структура|кристалните]] материали. При много големи дози може да се прояви процесът на [[разпрашване]] – избиване на атомите от повърхността на мишената. Този страничен ефект на имплантацията се наблюдава при използване на йони с голяма маса, малка енергия и голям ъгъл между йонния лъч и повърхността на мишената.<ref name="гуидо"/><ref name="лули">[https://www.bo.imm.cnr.it/users/lulli/didattica/Resources/Lulli_2014.pdf G. Lulli. Introduction to Ion Implantation. CNR Institute for Microelectronics and Microsystems (IMM) Bologna]</ref><ref name="алан">[http://alan.ece.gatech.edu/ECE6450/Lectures/ECE6450L5-Ion%20Implantation.pdf Ion Implantation]</ref>

Дълбочината на проникване на йонизираните частици зависи от техния вид и енергия и от химическия състав на мишената, като при използване на моноенергетичните йони се получава разпределение по дълбочина, близко до [[Нормално разпределение|гаусово]]. Това разпределение се дължи на загубата на енергия на йоните вследствие на каскадно взаимодействие с електроните и атомите на мишената. Средната дълбочина на проникване (среден пробег) на частиците се определя от техните атомни маси и от масите на атомите на подложката. В повечето случаи тя е между 10 нанометърнанометра и 1 микрометър.<ref name="гуидо"/><ref name="алан"/>

Разпределението на йоните е важно от приложна гледна точка и се изчислява с помощта на компютърни програми, симулиращи процеса на взаимодействие на йони с материала при зададени енергии и химически данни за йони и подложката. Относително равномерното разпределение на йоните в приповърхностия слой, чиито свойства трябва да се модифицират, се получава чрез вариране на енергията и дозата на имлантиранитеимплантираните йони по време на процеса.<ref>[http://uravia.narod.ru/p_ii.htm Ионная имплантация]</ref>