二十世紀以來，各項尖端科技如航太科技、電子儀器以及各種功能的電腦的發展，對半導體元件和電路的生產要求具有更高的性能，原有的生產技術限制了半導體性能的進一步提高，離子佈植技術正是反應這種需求而發展出來的一種半導體攙染新技術。離子佈植是 將具有一定能量的離子植入固體表面的方法，藉由將原子引進固體基座的表面層或其中特定的位置，使得材料的表面和本體性能得到改善。目前，離子佈植技術已廣泛地應用於物理與材料科學 的範疇。
一般而言，離子佈植機的構造主要包括下列的系統：離子源（ion source）、分析磁鐵（analyzing magnet）、加速（accelerating system）、聚焦系統（focusing system）、靶室（target chamber）、真空系統（vacuum system）、以及控制系統（control system ）。其中離子源係為產生各種離子的基本設備，其工作原理係將靶材物質游離，使其形成帶正電或負電的離子，再藉由引出電壓將離子引出，然後，經由分析磁鐵選擇所需的離子，使其進入加速腔體。而進入加速腔體內的離子經加速腔體的電壓加速至所需的能量之後，便沿著射束傳輸線傳送至靶室，並藉由聚焦與掃描系統將離子束植入安裝於靶室的靶材上。
為了能夠讓帶有能量的離子束在射束傳輸線上傳輸，在射束傳輸線上利用四極（quadrupole）或雙極（dipole）兩種磁鐵來進行離子束聚焦的動作。真空系統包括粗抽真空幫浦與高抽真空幫浦兩種，一般的離子佈植系統係以將照射腔體的真空度抽至 10-7∼10-8 torr 左右。控制系統負責聯絡與監測整個系統之中各個元件的工作情形，以期達到操作正常與順暢的目的。
根據工作原理的不同，離子源具有多種不同的形式。中央研究院物理所的 9SDH-2 串級加速器具有兩個負離子源，一為 SNICS（Source of Negative Ion by Cesium Sputtering，簡稱 SNICS）離子源：採用固體材料為陰極，可產生多種不同的陰離子（其適用的元素範圍自氫至金）；另一為 Alphatross（charge exchange RF ion source）離子源：採用氣體材料為陰極，以產生氦三與氦四的陰離子為主。SNICS 離子源的工作原理係先利用游離後的銫離子（Cesium）來撞擊陰極靶（cathode）內的樣品粉末，將陰極靶內的原子或原子團濺射出來，這些被濺射出來的粒子有些捕捉到一個電子而形成負離子，並加以電壓差而將之引出。而 Alphatross 離子源的工作原理則係利用射頻共振的原理，藉由受震盪氣體粒子與銣原子（Rubidium）碰撞，進而獲得電子而形成負離子的狀態。而這些負離子經過初步地被加速與聚焦之後，再注入偏轉磁鐵後的加速管進行加速的動作。
當入射離子被加速後進入靶材後，在它行經的路徑中，會與靶材中的原子以及電子進行碰撞，進而將能量傳給靶材的原子與電子，而造成入射離子的能量損失（energy loss）。根據 Bohr 的理論，入射離子於物質中的能量損失可分為核子能量損失（nuclear energy loss）與電子能量損失（electronic energy loss）兩種。當入射離子進入靶材後，與靶材原子產生彈性散射碰撞而將能量傳給靶材原子，並造成其運動方向的改變，稱為核子能量損失。基本上，在此過程中，離子與靶材原子之間的作用係受到兩作用粒子之間的庫侖力的影響。而電子能量損失係指入射離子進入靶材後，由於激發（excitation）或游離（ionization）靶材原子的電子而造成入射離子的能量損失過程，基本上，此一過程並不會導致入射離子在運動方向上太大的改變；然而，入射離子與靶材原子的電子雲作用而損失能量的機制是相當的複雜，這一方面的詳盡資料可參考相關文獻。總括而言，在離子佈植的過程之中，核子與電子能量損失的機制，決定了佈植離子在靶材之中的縱深分佈（depth profile）的情形。
應用離子佈植技術可進行的研究與發展相當地廣泛，如：
「利用離子佈植技術在面射型雷射與材料表面改質之研究 」，與國立台灣大學電子工程研究所合作，探討利用離子佈植技術應用在面射型雷射的可行性。面射型雷射的製作通常包含建立元件的電極與限制電流的路徑，離子佈植就是一個常見用來限制電流路徑的方法。將離子佈植到面射型雷射元件的上層P型分散式布拉格反射鏡，利用離子佈植所造成的輻射損傷層，造成不導電的絕緣區域，以達到集中被注入的電流到主動層（active region），並為面射型雷射發光機制之所需。
圖一、離子佈植技術於光學元件製作之應用
