ТЕМА
Іонна імплантація
1. Іонна імплантація
1.1 Загальне поняття іонної імплантації
Іонна імплантація - метод легування поверхневих шарів, що полягає в обробці поверхні потоком високоенергетичних іонів і впровадженні їх в обсязі матеріалу. p> Процеси іонної імплантації були використані вперше для моделювання процесів, що протікають у твердих тілах при їх радіаційної обробці. Було встановлено, що в результаті впровадження 1 іона важких елементів в поверхневий шар число дефектів в 106 разів більше в порівнянні з числом дефектів, що утворюються в результаті впливу 1 нейтрона. Отже, використовуючи обробку поверхні іонами, можна в 106 разів знизити дозу опромінення для отримання такого ж ефекту, значно інтенсифікувати процеси генерації радіаційних пошкоджень і скоротити, таким чином, тривалість досліджень з вибору радіаційно-стійких матеріалів.
Іонна імплантація характеризується наступними основними перевагами:
1) відсутність термодинамічних обмежень за складом утворюються в поверхневих шарах сплавів і хімічних сполук. Використовуючи іонну імплантацію, принципово можливе отримання систем складного складу з будь-яким поєднанням компонентів;
2) при іонної імплантації формуються нерівноважні метастабільні структури, які в ряді випадків мають унікальні фізико-механічні властивості. Дана особливість обумовлена тим, що процеси структуроутворення протікають в умовах дуже швидкого охолодження (швидкість охолодження може досягати значень ~ 106 К/c);
3) універсальність і гнучкість процесу; методом іонної імплантації вдається отримати шари з необхідним профілем концентрацій легуючих елементів, структурним станом. Часто для регулювання характеру розподілу імплантованих атомів в поверхневому шарі використовується додаткова термообробка;
4) висока чистота процесу (процес здійснюється у високому вакуумі); висока автоматизація; широкі можливості в управлінні іонним пучком, можливість локальної обробки;
5) можливість здійснення процесу при різних умовах і режимах, в тому числі і при відносно низькій температурі поверхні;
6) можливість створення поверхневих шарів з високими фізико-механічними властивостями, які важко або навіть неможливо отримати іншими методами обробки.
До основних недоліків процесу іонної імплантації можна віднести:
1) утворення в поверхневих шарах високої концентрації дефектів. При високій дозі опромінення утворюються навіть аморфні шари. Для усунення дефектності проводять термічну обробку, зокрема, короткочасний відпал при температурі 400 ... 700 0С;
2) щодо складне технологічне обладнання та низька продуктивність процесу обробки.
1.2 Фізичні основи методу
Процес іонної імплантації та стан модифікованих шарів характеризуються такими основними параметрами, зміна яких справляє визначальний в...
