Línea de Implantación e irradiación
Líneas de Haz

Personal Responsable: José Olivares Villegas

Objetivo:

View of the beam scanning system

Fig1. Vista interna del sistema de barrido del haz, que consiste de dos placas-paralelas horizontales y dos verticales. Debido al pulido de las placas pueden verse las múltiples reflexiones de la luz.

View of Implantation beamline

Vista de la línea de implantación en fase de puesta en marcha.



El objetivo principal de esta línea es realizar implantaciones e irradiaciones homogéneas en áreas grandes de hasta varios cm2. Muchos trabajos de investigación tanto tecnológicos como fundamentales, necesitan que el área irradiada homogéneamente sea mayor que unos pocos mm2. En la Línea Standard se puede conseguir un haz (estático) razonablemente homogéneo pero sólo de pocos mm2, mediante la sobrefocalización del haz junto con el uso de rendijas de colimación y desperdiciando una cantidad apreciable de la corriente de iones disponible.

Hay varios casos de interés en los que se necesita una mayor área de irradiación homogénea:

En algunos casos el requerimiento de área grande viene impuesto por las técnicas de caracterización que posteriormente se van a aplicar sobre la muestra, como por ejemplo, medidas ópticas (como Elipsometría, reflectancia y absorbancia), Difractometría de rayos-X, ensayos mecánicos, medidas eléctricas, etc.

En otros casos, se preparan obleas de varias pulgadas de diámetro (>3” (76mm)) como tamaño por defecto en laboratorios o compañías (como en el campo de semiconductores, industria del silicio) y la irradiación tiene que abarcar dicho tamaño estándar. Este es el caso de estudios del daño de componentes electrónicos bajo irradiación con Hidrógeno de alta energía, llevado a cabo para simular el daño que ocurre en dispositivos expuestos al espacio exterior (en satélites) o situados en entornos nucleares (como reactores).

Características de la línea:

La línea está localizada después del segundo imán de alta energía (HE2), en el puerto de salida de -20º. Esto permite, para un largo número de iones y especies iónicas, reducidas perdidas de corriente del haz. Tiene una longitud de 6 metros.

El primer elemento principal de la línea de irradiación e implantación del CMAM lo constituye el dispositivo de barrido electrostático del haz de iones, diseñado y construido por HVEE específicamente para trabajar con las energías alcanzables con el acelerador del CMAM (Fig.1).  Es capaz de barrer (scan) iones de hidrógeno de 10 MeV de energía hasta un área de 4 pulgadas (100x100 mm2).  Este es el caso más restrictivo. Iones de hidrógeno con menor energía u otros iones con estados de carga mayores que 1 pueden ser barridos a áreas mayores si fuera necesario.

La línea dispondrá de una cámara de irradiación diseñada con las siguientes características:

  • Compatible con operación en ultra alto vacío.
  • Compatible con medidas óptica avanzadas, en particular con el Elipsómetro Wollam y el espectrofotómetro Andor disponibles en el CMAM para poder realizar medidas rápidas “in-situ”.
  • Compatible con excitación simultánea mediante laser pulsado  (Nd:YAG at λ (nm) = 266, 355, 532, 1064)
  • Compatible con sistema de carga en vacío para la transferencia de obleas de 3 pulgadas (mediante “maleta de vacío”) que previene la exposición al aire.
  • Estará dotada con detectores para realizar medidas de caracterización IBA “in-situ” mediante RBS y ERDA.