Понимание ионной имплантации:определение и применение

Ионная имплантация находит применение в нескольких различных отраслях промышленности, особенно в производстве полупроводников. Ионный имплантат — это ион определенного элемента, помещенный в окружающий его материал с целью изменения электрических или поверхностных свойств материала. Некоторые распространенные элементы, которые можно использовать при ионной имплантации, — это фосфор, мышьяк, бор и азот.

Наука ионной имплантации известна с 1950-х годов, но не получила широкого распространения до 1970-х годов. Машина под названием массовый сепаратор используется для имплантации ионов в материал их назначения, который в научных целях называется «субстратом». В типичной установке ионы производятся в точке источника, а затем ускоряются к разделительному магниту, который эффективно концентрирует и направляет ионы к месту назначения. Ионы состоят из атомов или молекул с большим или меньшим числом электронов, чем обычно, что делает их более химически активными.

Достигнув подложки, эти ионы сталкиваются с атомами и молекулами, прежде чем остановиться. В таких столкновениях может участвовать ядро ​​атома или электрон. Повреждения, вызванные этими столкновениями, изменяют электрические свойства подложки. Во многих случаях ионный имплант влияет на способность подложки проводить электричество.

Техника под названием допинг является основной целью использования ионного имплантата. Обычно это делается при производстве интегральных схем, и действительно, современные схемы, подобные тем, что используются в компьютерах, не могут быть изготовлены без ионной имплантации. Легирование — это, по сути, другое название ионной имплантации, которое применяется конкретно к производству схем.

Легирование требует, чтобы ионы производились из очень чистого газа, что иногда может быть опасным. По этой причине существует множество протоколов безопасности, регулирующих процесс легирования кремниевых пластин. Частицы газа ускоряются и направляются к кремниевой подложке в автоматическом масс-сепараторе. Автоматизация снижает проблемы безопасности, и таким образом можно легировать несколько цепей в минуту.

Ионную имплантацию также можно использовать при изготовлении стальных инструментов. Цель ионного имплантата в данном случае — изменить свойства поверхности стали и сделать ее более устойчивой к трещинам. Это изменение вызвано небольшим сжатием поверхности вследствие имплантации. Химические изменения, вызванные ионным имплантатом, также могут защитить от коррозии. Тот же метод используется для создания протезов, таких как искусственные суставы, придавая им схожие свойства.

Компания About Mechanics стремится предоставлять точную и достоверную информацию. Мы тщательно отбираем авторитетные источники и применяем строгий процесс проверки фактов для поддержания самых высоких стандартов. Чтобы узнать больше о нашем стремлении к точности, прочтите наш редакционный процесс.