Ion implantatsiya

Ion implantatsiya usulda kerakli element atomlari toʻlaligicha ionlarga aylantiriladi va ularga elektr maydoni yordamida energiya berilib, asosning yuzasiga tushiriladi. Bu energiyaning hisobiga ionlar asosning ichiga kirib borib joylashadi. Koʻpincha, jarayonning oʻzida kerakli birikmalar hosil boʻladi. Masalan, BaSi va BaSi2 birikmasini olish uchun kremniyning yuzasiga bariy ionlari bilan uriladi. Bunda bariyning koʻp qismi kremniyning yuza osti qatlamlariga joylashib, kerakli birikmalarni hosil qiladi. Ion implantatsiya usulida monokristallarning yuzasi buziladi, koʻp hollarda hosil boʻlayotgan plyonka amorf boʻladi. Ion implantatsiya usulining eng asosiy afzalligi shundan iboratki, bu usul bilan har qanday materialga turli xil atomlarni kiritish mumkin. Bu usulni amalga oshirish uchun maʼlum bir qurilmalardan foydalaniladi.

Ionli legirlash qurilmasi 

Ion implantatsiya usulini amalga oshirish uchun qoʻllaniladigan qurilmalardan biri bu ionli legirlash qurilmasidir. Ionli legirlash qurilmalarining turli-tuman xillari mavjud. Adabiyotlarda E0 energiyaning 10 keV dan 300 keV gacha oraligʻida ishlashi uchun moʻljallangan tezlatgichlari tafsiloti mavjud, lekin rasmiy jihatdan bu soha mazkur sharhli muhokama doirasiga kirmaydi. Bu yerda qattiq jism E0 ≤ 10 keV energiyali ionlar bilan legirlanganda sirtdagi xossalarning oʻzgarishi va yangi xususiyatli qatlamlar (plyonkalar) hosil boʻlishi muhokama qilinadi. Biroq hamma tezlatgichlarning ishlash prinsipi bir xil.
Tezlatgichlar quyidagi asosiy qismlardan tashkil topgan: ion manbai, soʻrib oluvchi, tezlashtiruvchi va fokuslovchi elektrodlar, ionlarni massalari boʻyicha taqsimlovchi(separator-tanlovchi), skanlash qurilmasi. Ular bir-biridan odatda faqat tezlatish va fokuslash usullari bilan farq qiladilar. Ionli legirlash qurilmasining tuzilish sxemasi 1-rasmda ifodalangan.

Ionli manba. Ion manbasidan atomlar aralashmasining ionlashishi amalga oshiriladi. Gazsimon moddalardan ham, qattiq ion dastalarini olish imkonini beruvchi manbalar keng qoʻllaniladi. Qoʻllanilish maqsadiga qarab quyidagi manba turlarini biridan foydalaniladi: choʻgʻlanuvchi katodli manba, yuqori chastotali manba, Penning zaryadli manbasi, duaplazmatron plazma generatori — plazma oqimi olinadigan zaryadli qurilma, changlanishdan foydalaniladigan manba va atomlarning sirtiy ionlashishiga asoslangan manba. Ion toʻriga nisbatan universalligi hamda intensiv ion dastasi olish imkoniyati tufayli hozirgi vaqtda choʻgʻlanuvchi katodli manbalardan ilmiy izlanishlar ham, sanoat qurilmalarida keng foydalanilmoqda. Katod va anod orasidagi fazoda zazor gaz yoki qattiq jism bugʻlarining yuqori bosimi (odatda 10-3÷10-1 Pa) hosil qilinadi. Ionlarni olish prinsipi atomlarni tez elektronlar bilan toʻqnashuvida atomlarning ionlashishiga asoslangan. Razryad volframdan yasalgan katod va anod oʻrtasida yonadi. Elektronlarni zaryadda boʻlish muddatini uzaytirish, yaʼni ionlashish intensivligini kuchaytirish tashqi magnit maydoni yordamida erishiladi. Qayd etilgan metallar atomlarining ionlashish energiyasi kichik (Ei ≤5 keV) boʻlganligi tufayli bu atomlar choʻgʻlangan volfram simining sirti bilan oʻzaro taʼsirda ionlashadi va shuning uchun ham anod va volfram sim orasida zaryad hosil qilishni magnit maydonlaridan foydalanish zarurati qolmaydi. Hosil boʻlgan ionlar tortuvchi elektrodlar yordamida manbadan chiqarilib, soʻngra fokuslovchi elektrodlar maydoniga tushadilar.

Fokuslash va tezlatish. Ionlar dastasini fokuslash ionlarni tezlashtirishdan oldin amalga oshiriladi. Fokuslash fokuslovchi va tortuvchi elektrodlardan tuzilgan elektrostatik linza yordamida amalga oshiriladi. Soʻngra bu ionlar tezlatuvchi elektrod maydonida tezlashtiriladilar. Ionlarni quyi (10÷15 keV) energiya olgunicha tezlatishga moʻljallangan qurilma odatda bitta tezlatuvchi elektroddan, ancha yuqori energiyalar uchun esa bir nechta elektrodlardan foydalaniladi.

Ionli dastaning analizatori (tahlillovchisi). Ionlarni tanlash bevosita ion manbalaridan keyin yoki ular tezlashtirilgandan keyin amalga oshirilishi mumkin. Bu usullarning har biri oʻz ustunlik va kamchiliklariga ega. Amalda ionlarni massasiga koʻra ajratish uchun magnitli, elektromagnit va elektrostatik maydonli separatorlardan foydalaniladi.

Ionlar dastasini skanlash. Implantatsiyaning bir jinsliligini taʼminlash (va baʼzi hollarda legirlangan maydonni oshirish) uchun bir necha usullardan foydalaniladi: soʻnggi ikki usuluncha katta aniqlik talab qilinmaydigan izlanishlar uchun yaraydi. Implantatsiyalanuvchi ionlarning yetarli bir tekis (notekisligi≤1 %) taqsimlanishini olish uchun X va Y yoʻnalishlardagi elektrostatik skanlash eng koʻp qoʻllaniladi. Ayni paytda 0,002÷20 kHz oraliqdagi chastotali arrasimon kuchlanish generatorlaridan foydalaniladi.

Manbalar

Havolalar 
https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/B9780128035818037243

https://en.wikipedia.org/wiki/Ion_implantation

https://www.youtube.com/watch?v=0dr-y6JnGRw

 implantatsiya