Anwendungen der Plasma basierten Ionenimplantation (PBII)  

Wirkprinzip

PIII-SchemaDie Plasma-Based Ion Implantation (PBII) wurde entwickelt, um hohe Ionenkonzentrationen in ausgedehnte und komplex geformte Oberflächen in kurzer Zeit zu implantieren, was mit konventionellen Implantern nicht oder nur sehr unproduktiv möglich ist. Das Verfahren ist gerade dort, wo hohe Ionendosen bei niedriger Energie gefordert werden, überlegen.

Das Werkstück taucht in das Plasma ein, so dass die zu behandelnden Flächen vollständig vom Plasma umgeben sind. Durch das Anlegen einer gepulsten negativen Hochspannung werden die Ionen aus dem Plasma zum Werkstück beschleunigt und die gesamte Oberfläche gleichzeitig implantiert.

Die Stromdichte der implantierten Ionen ist von den Plasmaparametern und der gewählten Implantationsspannung abhängig und liegt während der Implantation in der Größenordnung von 1–10 mA/cm2. Mit der Pulsung der Hochspannung wird sowohl die Aufheizung des Werkstücks als auch die Aufladung dessen Oberfläche kontrolliert. Die üblichen Pulsdauern liegen zwischen 2 und 100 µs bei einer Wiederholfrequenz von wenigen 100 Hz bis 3 kHz. Durch eine Variation dieser Implantationsparameter kann die Werkstücktemperatur ohne eine zusätzliche Heizung von Raumtemperatur bis 600°C geregelt werden. Die durch die Ionen positiv aufgeladene Oberfläche wird in der Zeit zwischen den Hochspannungsimpulsen durch Elektronen aus dem Plasma neutralisiert.

Eine weitere Besonderheit der PBII besteht darin, dass die Implantation mit Schichtabscheidungen kombiniert werden kann. Die gleichzeitige Beschichtung unter Ionenbeschuss (PBII&D) ermöglicht die Herstellung von Schichten unter verbesserten Prozessbedingungen und mit neuartigen Eigenschaften.


Anwendungen

Foto: BIFET ©Copyright: Dr. Viton Heera

Dotie­rung und Defekte in Halbleitermaterialien

  • P-Dotie­rung von Si-Photovoltaikwafern
  • B-Dotie­rung von Si-Photovoltaikwafern
Foto: Industrieanwendung 2

Superhartstoffschichten

  • Kubisches Bornitrid
  • Titannitrid
Foto: HT Oxydationsschutz 1 ©Copyright: Dr. Rossen Yankov

Oberflächenschutz von Titan und Titanaluminiumlegie­rungen

  • Hochtemperatur-Oxydations­schutz von TiAl
  • Versprödungs­schutz von Ti
  • Schutzschichten für TiAl
Foto: Hüftgelenk 2 ©Copyright: Prof. Dr. Andreas Kolitsch

Biomaterialien

  • Nanoporöse Biomaterialien
  • Tribologische Schutzschichten
  • Antibakterielle Oberflächen
  • Biokompatible Oberflächen
  • Barriereschichten
Foto: Industrieanwendung 3

Nitrie­rung

  • Edelstahl
  • Aluminium

Contact

Dr. Roman Böttger
Head Ion Implantation
Ion Technology
r.boettger@hzdr.de
Phone: +49 351 260 - 2873