Techniklexikon

Schwerionenimplantation

Kernphysik, physikalisches Verfahren zur Veränderung von Oberflächeneigenschaften. Das Einbringen (Implantation) von Elementen in Festkörperoberflächen durch Beschuss mit energiereichen Ionen an Beschleunigern kann die physikalischen und chemischen Eigenschaften einer dünnen Oberflächenschicht von ca. 0,5 mm gezielt verändern. Das Verfahren ist universell anwendbar. Alle in ausreichender Menge darstellbaren Elemente bzw. Isotope können in unterschiedlichen Ionenquellen ionisiert und in praktisch alle technischen Materialien implantiert werden. Makroskopische Eigenschaften wie Härte und Reibung werden in Metallen durch Implantation von N und C, Korrosionsfestigkeit durch Cr verbessert. Anders nicht herstellbare Verbindungen und Legierungen können lokal erzeugt werden. Halbleiter werden durch Implantation von B- und P-Ionen dotiert, Metallionen wie Fe oder Co erzeugen leitende SiFe₃ oder SiCo₃-Schichten, die zum Aufbau dreidimensionaler Strukturen benötigt werden. Oberflächen von Polymeren verändern sich durch die Bestrahlung mit Ionen, so dass Eigenschaften wie Benetzbarkeit oder der Brechungsindex für Licht verändert werden. In Verbundstoffen, z.B. Schichtmaterialien zwischen Metall und Kunststoff, kann die Haftung an der Grenzschicht verbessert werden.

Schwerionenimplantation: a) Implantation von energiereichen Ionen in Festkörpern; b) die um eine mittlere Eindringtiefe gaussförmige Verteilung der implantierten Ionen.