Ion implantatsiyasi Maqola Gapiring

формирование наноматериалов на полупроводниковых соединениях

процесс создания наноструктур в полупроводниковых соединениях

ионная имплантация
ion implantation
Ion implantatsiyasi

Maqola
Gapiring
O'qing
Tahrirlash
Tarixni ko'rish
Vikipediyadan, bepul ensiklopediya

Frantsiyaning Tuluza shahridagi LAAS texnologik ob'ektida ion implantatsiyasi tizimi.
Ion implantatsiyasi past haroratli jarayon bo'lib, uning yordamida bir elementning ionlari qattiq nishonga tezlashadi va shu bilan nishonning fizik, kimyoviy yoki elektr xususiyatlarini o'zgartiradi. Ion implantatsiyasi yarimo'tkazgichli qurilmalarni ishlab chiqarishda va metallni pardozlashda, shuningdek materialshunoslik tadqiqotlarida qo'llaniladi. Ionlar nishonning elementar tarkibini o'zgartirishi mumkin (agar ionlar maqsaddan tarkibi jihatidan farq qilsa), agar ular to'xtab qolsa va nishonda qolsa. Ion implantatsiyasi, shuningdek, ionlar nishonga yuqori energiya bilan ta'sir qilganda kimyoviy va fizik o'zgarishlarga olib keladi. Nishonning kristall tuzilishi energetik to'qnashuvlar kaskadlari tomonidan buzilishi yoki hatto vayron bo'lishi mumkin va etarlicha yuqori energiyaga ega ionlar (10s MeV) yadroviy transmutatsiyaga olib kelishi mumkin.

Umumiy printsip

Massa separator bilan ion implantatsiyasini o'rnatish
Ion implantatsiyasi uskunasi odatda kerakli elementning ionlari ishlab chiqariladigan ion manbasidan, ionlar yuqori energiyaga yoki radiochastotadan foydalangan holda elektrostatik ravishda tezlashtirilgan tezlatgichdan va ionlar nishonga tegadigan maqsadli kameradan iborat. implantatsiya qilinadigan materialdir. Shunday qilib, ion implantatsiyasi zarracha nurlanishining alohida holatidir. Har bir ion odatda bitta atom yoki molekuladir va shuning uchun nishonga joylashtirilgan materialning haqiqiy miqdori ion oqimining vaqt o'tishi bilan integraldir. Bu miqdor doza deb ataladi. Implantlar tomonidan ta'minlangan oqimlar odatda kichik (mikro-amper) va shuning uchun o'rtacha vaqt ichida implantatsiya qilinishi mumkin bo'lgan doz kichikdir. Shuning uchun, ion implantatsiyasi zarur bo'lgan kimyoviy o'zgarishlar miqdori kichik bo'lgan hollarda qo'llaniladi.

Odatda ion energiyalari 10 dan 500 keV gacha (1600 dan 80 000 aJ gacha). 1 dan 10 keV gacha (160 dan 1600 aJ) gacha bo'lgan energiyadan foydalanish mumkin, lekin faqat bir necha nanometr yoki undan kamroq penetratsiyaga olib keladi. Bundan pastroq energiya nishonga juda kam zarar yetkazadi va ion nurlarining cho'kishi belgisi ostida qoladi. Yuqori energiyalardan ham foydalanish mumkin: 5 MeV (800 000 aJ) quvvatga ega tezlatgichlar keng tarqalgan. Biroq, ko'pincha nishonga katta tizimli zarar etkaziladi va chuqurlik taqsimoti keng bo'lgani uchun (Bragg cho'qqisi), maqsadning istalgan nuqtasida aniq tarkib o'zgarishi kichik bo'ladi.

Ionlarning energiyasi, shuningdek, ion turlari va maqsadning tarkibi qattiq jismdagi ionlarning kirib borish chuqurligini aniqlaydi: Monoenergetik ion nurlari odatda keng chuqurlik taqsimotiga ega bo'ladi. O'rtacha kirish chuqurligi ionlarning diapazoni deb ataladi. Odatdagi sharoitlarda ion diapazonlari 10 nanometr va 1 mikrometr orasida bo'ladi. Shunday qilib, ion implantatsiyasi, ayniqsa, kimyoviy yoki strukturaviy o'zgarishlar nishon yuzasiga yaqin bo'lishi kerak bo'lgan hollarda foydalidir. Qattiq jismda harakatlanayotganda ionlar oʻz energiyasini asta-sekin yoʻqotadi, bu ham maqsadli atomlar bilan vaqti-vaqti bilan toʻqnashuvi (bu energiyaning keskin oʻzgarishiga olib keladi) va elektron orbitallarning bir-birining ustiga chiqishi natijasida yuzaga keladigan engil tortishish natijasida uzluksiz jarayondir. Maqsaddagi ion energiyasining yo'qolishi to'xtash deb ataladi va uni ikkilik to'qnashuvni yaqinlashish usuli bilan simulyatsiya qilish mumkin.

Ion implantatsiyasi uchun tezlatgich tizimlari odatda o'rta oqimga (10 mA va ~ 2 mA gacha bo'lgan ion nurlarining oqimlari), yuqori oqimga (~30 mA gacha bo'lgan ion nurlarining oqimlari), yuqori energiyaga (200 keV dan yuqori ion energiyasi va 10 MeV gacha) bo'linadi. ) va juda yuqori doza (1016 ion/sm2 dan yuqori dozaning samarali implantatsiyasi).[1]