Ionenimplantation und Ionenquellenentwicklung

Ionenquellen- und Anlagenentwicklung
Detail einer Dual-Ion-Beam-Beschichtungs-anlage mit zwei ECR-Ionenstrahlquellen (Zerstäubungsquelle links und Reinigungs-/ Assistquelle rechts) sowie Neutralisatoren.
Ultrapräzisionsbearbeitung
Ultrapräzisionsbearbeitung
Zwei Meter lange Linear-Ionenquelle zur niederenergetischen Ionenplantation, z.B. für die Nitridierung von austenitischen Edelstählen.
 

Das Arbeitsgebiet der Ionenimplantation und Ionenquellenentwicklung umfasst die Technologien zur Entwicklung von Breitstrahl-Ionenquellen und deren Diagnostik, die Untersuchung der Wechselwirkungsprozesse von energetischen Ionen mit Oberflächen sowie die gezielte Modifizierung von oberflächennahen Bereichen mit energetischen Ionen.

Ionenquellenentwicklung und –diagnostik für terrestrische (Breitstrahl-Ionenquellen) und extraterrestrische (elektrische Raumantriebe) Anwendungen ist eine Kernkompetenz des IOM. Hier stehen neben der Verbesserung der Lebensdauer und Adaption für spezifische Prozesse, die Entwicklung von Komponenten im Vordergrund, die kommerziell nicht erhältlich sind (z.B. RF-Netzteile, Gittersysteme für die Ionenextraktion sowie Neutralisatoren). Zudem werden Diagnostiken zur in-situ Charakterisierung von Ionenstrahlen und dynamischen Plasmarandschichten entwickelt und erprobt.

Die Herstellung von funktionalen Oberflächen durch direkte Ionenimplantation (Niederenergie-Breitstrahl-Implantation, Hochstrom-Ionenimplantation, Plasmaimmersions-Ionenimplantation oder Einzelionenimplantation) findet auf verschiedenen Gebieten in enger Zusammenarbeit mit anderen Arbeitsgruppen am IOM bzw. universitären Einrichtungen statt. Funktionale Oberflächen beinhalten u.a. Phasenwechselmaterialien und photoaktive Oberflächen. Zur Vertiefung des Verständnisses der Wechselwirkung energetischer Ionen mit Oberflächen werden Grundlagenuntersuchungen, z.B. zur ionenstrahlgestützten Abscheidung am Modellsystem TiO2 durchgeführt. Die Implantation einzelner Ionen für Anwendungen in der Sensorik oder für die Quanteninformationsverarbeitung werden gegenwärtig mit der Universität Leipzig entwickelt, im gemeinsam gegründeten Leibniz-Joint Lab am IOM.

Ausgewählte Publikationen

  • C. Bundesmann, R. Feder, R. Wunderlich, U. Teschner, M. Grundmann, H. Neumann, Ion beam sputter deposition of Ge films: Influence of process parameters on film properties, Thin Solid Films 589 (2015), 487-492.

  • C. Eichhorn, D. Manova, R. Feder, R. Wunderlich, C. Nömayr, C.G. Zimmermann, H. Neumann, Sputter yield measurements of thin foils using scanning transmission ion microscopy, Eur. Phys. J. D 69 (2015) 19.

  • R. Feder, C. Bundesmann, H. Neumann, B. Rauschenbach, Ion beam sputtering of Ag - Angular and energetic distributions of sputtered and scattered particles, Nucl. Instrum. Meth. B 316 (2013), 198-204.

  • D. Manova, S. Mändl, J.W. Gerlach, D. Hirsch, H. Neumann, B. Rauschenbach, In situ X-Ray Diffraction Investigations during Low Energy Ion Nitriding of Austenitic Stainless Steel Grade 1.4571, J. Phys. D Appl. Phys. 47 (2014) 365301.