Implantation bezeichnet in der Werkstoffforschung das gezielte Einbringen von Teilchen (typischerweise Ionen, Atome oder Nanopartikel) in einen Festkörper, um dessen chemische Zusammensetzung und damit verbundene physikalische und mechanische Eigenschaften lokal zu modifizieren. Im Unterschied zur Diffusion beruht Implantation auf dem ballistischen Eindringen energiereicher Projektile in das Gitter.

Die energetischen Teilchen verlieren ihre Energie primär über Stöße mit Gitteratomen und Elektronen, was zu Verlagerungen, Leerstellen, Zwischengitteratomen und im Extremfall zu amorphen Zonen führt. Durch Wahl von Energie (typisch keV–MeV), Dosis und Einfallsrichtung lässt sich das Tiefenprofil der eingebrachten Spezies präzise einstellen. Simulationswerkzeuge wie SRIM/TRIM werden zur Vorhersage von Reichweiten und Schadensprofilen eingesetzt.

Technologisch wichtigste Ausprägung ist die Ionenimplantation, etwa zur Dotierung von Halbleitern (B, P, As in Si) oder zur Erzeugung verschleiß- und korrosionsbeständiger Randschichten. Laserimplantation und gepulste Laserimplantation nutzen kurzzeitige, hochintensive Laserpulse zur Erzeugung transienter Oberflächenplasmen, aus denen Ionen oder Nanopartikel in das Substrat getrieben werden. Plasma-basierte Ionenimplantation kombiniert Plasmaentladung mit Hochspannungsimpulsen, um komplex geformte Bauteile gleichmäßig zu behandeln. Bei der Nanopartikelimplantation werden ganze Cluster eingebracht, um z.B. optisch aktive Nanophasen oder Hartstoffnanokomposite in der Near-Surface-Region zu erzeugen.

Relevante Charakterisierungsmethoden umfassen RBS, SIMS, TEM und Nanoindentation, um Elementtiefenprofile, Defektstrukturen und Eigenschaftsänderungen zu erfassen. Implantation ist damit ein zentrales Werkzeug der oberflächennahen Funktionalisierung von Metallen, Keramiken, Polymeren und Halbleitern.