Ionen­implantationen

Die Ionenimplantation wird seit vielen Jahren zur Modifizierung von Oberflächen eingesetzt. Dazu werden Ionen erzeugt und beschleunigt und mit hoher Energie in die Oberfläche eines Festkörpers geschossen. Die Eindringtiefe der Ionen beträgt je nach Impuls und Energie der Ionen und der Art des Substrats einige 10 nm bis einige 100 nm. Daneben werden Versetzungen erzeugt, die wesentlich tiefer in den Festkörper hineinreichen. Die Implantation er­folgt bei relativ niedrigen Temperaturen, so daß sich Phasen und Legierungen weit ab vom thermodynamischen Gleichgewicht bilden kön­­nen.

Die Ionenimplantation fand bisher ihre weiteste Verbreitung in der Mikroelektroniktechnologie. Dabei werden Implanter verwendet, die mit gerichteten Ionenstrahlen arbeiten. Neben einer Reihe von Vorteilen wie geringer Energiebreite der Ionen und der Möglichkeit der Massenselektion haben diese Geräte jedoch auch Nachteile. Probleme bereitet vor allem die Behandlung dreidimensionaler Substrate, wie sie z.B. bei der tribologischen Ionenimplantation typisch sind. Eine einigermaßen gleichmäßige Be­strahlung ist meist nur miteiner komplizierten Bewegung des Substrats unter dem Strahl zu erreichen. Außerdem lassen sich vor allem bei niedrigen Ionen­energien, wie sie für die Bildung oberflächennaher Legierungen verwendet werden, nur relativ kleine Stromdichten erreichen, die zu sehr langen Behandlungszeiten führen.

Vorteile der Ionenimplantation

  • verringerte Reibung
  • niedriger Verschleiß
  • Thromboseresistenz [1,3]