Au-delà de l’analyse, SAFIR permet aussi de modifier un matériau en y implantant des ions à une profondeur et une fluence contrôlées, par exemple pour doper un semiconducteur ou étudier l’effet d’une irradiation.
Contrairement aux techniques d’analyse par faisceau d’ions (RBS, ERDA, NRA, PIXE, MEIS), l’implantation utilise le faisceau pour introduire des ions dans l’échantillon plutôt que pour l’analyser. Les ions incidents pénètrent la cible et s’y immobilisent à une profondeur qui dépend de leur énergie et de leur masse, modifiant localement la composition, la structure ou les propriétés du matériau.
Caractéristiques techniques
- Ions disponibles : protons, deutons, particules alpha, monochargés
- Gamme d’énergie : 0,1 à 2,2 MeV
- Courant de faisceau : jusqu’à 1-2 µA pour un faisceau monochargé de 2 mm de diamètre aux énergies de l’ordre du MeV ; courant plus faible en dessous de 1 MeV
- Gamme de fluence : de 10¹¹ à 10¹⁸ particules/cm², en fonction de la durée d’irradiation
Avantages
- Contrôle précis de la fluence et de la profondeur d’implantation via l’énergie
- Large gamme d’espèces implantables (H, D, He)
- Pas de limite fondamentale de fluence, seulement une question de temps de faisceau
Limitations
- Courant de faisceau plus faible en dessous de 1 MeV, donc temps d’irradiation plus long pour atteindre une même fluence
Applications typiques sur SAFIR
- Dopage de semiconducteurs
- Études des effets d’irradiation sur les matériaux
- Synthèse de nanostructures enterrées
- Modification des propriétés de surface
Complémentarité avec les autres techniques
Un échantillon implanté sur SAFIR peut ensuite être analysé sur la même plateforme par RBS, NRA ou ERDA.
Publication de référence
A. Neyret, D. Mastrippolito, B. Xia, E. Briand et al., « Infrared nanocrystals for space application: hardness to irradiations », Advanced Functional Materials, 2026. DOI : 10.1002/adfm.202524191