Ionenquellenentwicklung und Anwendungen

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200 kV Breitstrahl-Hochstromimplanter IMC 200 von Ion Beam Systems (IBS).
Elektronenmikroskopische Aufnahme von Graphen transferiert auf SiO2/Si. Die Synthese erfolgte durch Kohlenstoff-Ionenimplantation in eine Kupferfolie. Die einzelnen Graphendomänen sind farblich markiert.
Im Aufbau befindliches System zur deterministischen Ionenimplantation basierend auf einem Raith ionLINE FIB-System mit Elektronenstrahl-Ionenquelle (EBIS) von Dreebit GmbH.

Ionenimplantation

Zur Dotierung, Modifikation und Synthese von Materialien wird die konventionelle Ionenimplantation mittels Ionenbreitstrahl und Ionenenergien von 50 eV bis 200 keV sowie die Plasmaimmersions-Ionenimplantation eingesetzt. Darüber hinaus wird gegenwärtig die maskenfreie Implantation einzelner Ionen mittels eines hochfokussierten Ionenstrahls, z.B. für Anwendungen in der Sensorik mit einzelnen Atomen aufgebaut. Zu diesem Zweck wurde ein kommerzieller FIB mit einer Elektronenstrahl-Ionenquelle (EBIS) ausgerüstet. Perspektivisch ist geplant, die Implantation deterministisch durchzuführen, d.h. die Ionen dabei zu zählen. Erste Voruntersuchungen zur Detektionstechnologie wurden dazu vom Projektpartner Universität Leipzig durchgeführt.

  • Breitstrahlionimplantation mit hohen Strömen und Ionenenergien bis zu 200 keV für Dotierung, Modifikation und Synthese von Materialien
  • Niederenergie-Ionenimplantation mit Ionenenergien ab 50 eV
  • Oberflächenmodifizierung und Phasentransformation von Materialien mittels Plasmaimmersions-Ionenimplantation
  • Leibniz Joint Lab: Deterministische Einzelionenimplantation für Anwendungen in den Quantentechnologien gegenwärtig im Aufbau

Ausgewählte Publikationen

  • J. Lehnert, D. Spemann, M. H. Hatahet, S. Mändl, M. Mensing, A. Finzel, A. Varga, B. Rauschenbach
    Graphene on silicon dioxide synthesized using carbon ion implantation in copper foils with PMMA-free transfer
    Appl. Phys. Lett. 110 (2017) 233114
    https://doi.org/10.1063/1.4985437

  • P. Räcke, D. Spemann, J. W. Gerlach, B. Rauschenbach, J. Meijer
    Detection of small bunches of ions using image charges
    Scientific Reports 8 (2018) 9781
    DOI:10.1038/s41598-018-28167-6

  • S. Mändl, J. Lutz, C. Díaz, J.W. Gerlach, J.A. García
    Influence of Reduced Current Density on Diffusion and Phase Formation during PIII Nitriding of Austenitic Stainless Steel and CoCr Alloys
    Surf. Coat. Tech. 239 (2014) 116-122
    doi.org/10.1016/j.surfcoat.2013.11.029