이온 주입

이온 주입()은 특정 원소의 이온들을 특정 고체 대상에 주입, 가속화시킴으로써 해당 대상의 물리적, 화학적, 전기적 특성을 변경시키는 저온 가공법이다. 이온 주입은 반도체 장치 제조와 금속 표면 처리, 그리고 재료과학 연구에 사용된다. 이 이온들은 (이온들이 대상 물질과 성분이 다를 경우) 대상 물질의 기초 성분을 변화시킬 수 있다. 또, 이온 주입은 고에너지로 대상 물질에 침투할 때 화학적, 물리적 변화를 유발할 수도 있다. 대상 물질의 결정 구조는 에너지 충돌 캐스케이드에 의해 손상되거나 심지어는 파괴될 수도 있으며 충분히 높은 에너지를 가진 이온(10s의 MeV)들은 핵변환을 일으킬 수 있다.

반도체 장치 제조의 응용

도핑 
붕소, 인, 비소의 반도체 도핑은 이온 주입의 일반적인 응용 형태이다. 반도체에 주입할 때 도핑된 각 워자는 어닐링 이후 반도체에 대전입자를 만들어낼 수 있다. p형 도펀트의 경우 양공이 생성될 수 있으며 n형 도펀트의 경우 전자가 생성될 수 있다. 이로써 주변부에 반도체의 전도성을 수정한다. 이 기법은 이를테면 MOSFET의 스레숄드를 조정하기 위해 사용된다.

이온 주입은 1970년대 말, 1980년대 초 광발전 기기들의 p-n 접합을 만드는 한 방식으로 개발되었으며, 이는 고속 어닐링을 위한 펄스용 전자빔의 이용과 함께한다. 그러나 상업 생산용으로는 오늘날까지 사용되지 않고 있다.

기타 응용

이온 주입 유도 나노입자 형성 
분산된 금속 나노입자를 함유하는 사파이어 등 유전체 기반 합성 물질들은 광전자 공학과 비선형 광학 분야의 유망한 재료들이다.

각주 

재료과학