Іонна імплантація: поняття, принцип роботи, методи, призначення та застосування

Проблеми

Кожен окремий іон виробляє багато точкових дефектів в цільовому кристалі при ударі або впровадженні. Вакансії – це точки решітки, не зайняті атомом: в цьому випадку іон стикається з атомом-мішенню, що призводить до передачі значної кількості енергії йому, так що він залишає свою ділянку. Цей цільовий об’єкт сам стає снарядом у твердому тілі і може викликати послідовні зіткнення. Міжвузля виникають, коли такі частинки зупиняються в твердому тілі, але не знаходять вільного місця в решітці для проживання. Ці точкові дефекти при іонній імплантації можуть мігрувати і кластеризоваться один з одним, що призводить до утворення дислокаційних петель та інших проблем.

Аморфізація

Кількість кристалографічного пошкодження може бути достатнім для повного переходу поверхні мішені, тобто воно має стати аморфним твердим речовиною. У деяких випадках повна аморфізація мішені краще, ніж кристал з високим ступенем дефектності: така плівка може повторно зростати при більш низькій температурі, ніж потрібно для відпалу сильно пошкодженого кристала. Аморфізація підкладки може відбуватися в результаті зміни променя. Наприклад, при імплантації іонів ітрію в сапфір при енергії пучка 150 кев до флюенса 5*10-16 Y+/кв. см утворюється склоподібний шар товщиною приблизно 110 нм, виміряний з зовнішньої поверхні.