1.3 APPLICATIONS DE L'IMPLANTATION IONIQUE
L'implantation a d'abord été utilisée
dans la microélectronique pour le dopage des semi conducteurs. Par la
suite l'industrie mécanique a utilisé cette technique pour le
traitement des surfaces. On obtient des améliorations
intéressantes de la tenue à l'usure, à la fatigue,
à la corrosion et à l'oxydation; le champ des applications couvre
les outillages de mise en forme, les composants pour l'aéronautique, les
applications biomédicales (prothèses orthopédiques,
instruments chirurgicaux)...
Il est possible d'introduire des ions (12 à 18 pourcent
de Cr dans un acier ou Pd dans Ti) favorisant la formation d'un film passif
(film protecteur vis-à-vis de la corrosion), ou d'amorphiser les
surfaces et ainsi supprimer les joints de grains métalliques pour
éviter la corrosion des matériaux. Certains
éléments limitent l'oxydation à haute température,
par exemple les terres rares dans les aciers au chrome. De même
l'implantation d'Aluminium dans des alliages fer-chrome peut réduire le
taux d'oxydation de 10% à 1100°C.
Dans les céramiques qui sont des matériaux
particulièrement fragiles, la plupart des ruptures s'amorcent en
surface. Il est donc possible de les consolider (SiC, Si3N4, Al2O3,...) par
implantation d'ions métalliques (Cr, Ti, Zr, Fe...).
Au niveau des polymères, les modifications des
propriétés de surface sont la conséquence de celles
appliquées aux liaisons sous l'effet de l'énergie apportée
par les ions. On peut rompre les chaînes ou au contraire en créer
des nouvelles, provoquer des réticulations qui sont des
établissements de liaisons pontales entre les chaînes[4].
En microélectronique, l'implantation d'ions dans les
semi-conducteurs, sert surtout à modifier leurs propriétés
électriques. Concernant les dispositifs électroniques, deux
utilisations majeures ressortent : le dopage local (p ou n) du silicium et la
réalisation des substrats de silicium sur isolant (SOI).
L'activité électrique dans les circuits rapides à
très haut degré d'intégration, doit être
confinée à des couches extrêmement minces de
semi-conducteurs et les interférences électriques entre les
éléments du circuit adjacent doivent être
minimisées. L'une des façons d'y parvenir consiste à
créer des circuits dans un substrat de silicium sur isolant.
L'implantation d'oxygène dans un substrat de silicium permet de former
des couches isolantes d'oxyde enterré dans le silicium. On fabrique
ensuite les éléments du circuit dans le film superficiel,
électroniquement isolé. En revanche, dans les métaux, ce
sont les modifications mécaniques et chimiques de la couche
superficielle qui sont les plus intéressantes. En dehors des
applications à l'élaboration de couches superficielles
fonctionnelles à la surface des matériaux, une application
à l'implantation ionique est la coloration des métaux. Comme dans
ce procédé il est possible d'implanter n'importe quel
élément ionisé dans n'importe quel type de
matériau, il est ainsi possible d'obtenir plusieurs couleurs suivant le
type d'ion implanté.
Nous voyons que hormis le dopage des matériaux
semi-conducteurs, ces deux techniques s'élargissent à d'autres
domaines tels que le traitement de surfaces, la fabrication des couches minces
ou l'élaboration des structures SOI.
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