离子注入首先是作为一种半导体材料的掺杂技术发展起来的，它所取得的成功是其优越性的最好例证。低温掺杂、精确的剂量控制、掩蔽容易、均匀性好这些优点，使得经离子注入掺杂所制成的几十种半导体器件和集成电路具有速度快、功耗低、稳定性好、成品率高等特点。对于大规模、超大规模集成电路来说，离子注入更是一种理想的掺杂工艺。如前所述，离子注入层是极薄的，同时，离子束的直进性保证注入的离子几乎是垂直地向内掺杂，横向扩散极其微小，这样就有可能使电路的线条更加纤细，线条间距进一步缩短，从而大大提高集成度。此外,离子注入技术的高精度和高均匀性,可以大幅度提高集成电路的成品率。随着工艺上和理论上的日益完善，离子注入已经成为半导体器件和集成电路生产的关键工艺之一。在制造半导体器件和集成电路的生产线上，已经广泛地配备了离子注入机。
70年代以后，离子注入在金属表面改性方面的应用迅速发展。在耐磨性的研究方面已取得显著成绩，并得到初步的应用，在耐腐蚀性(包括高温氧化和水腐蚀)的研究方面也已取得重要的进展。
注入金属表面的掺杂原子本身和在注入过程中产生的点阵缺陷，都对位错的运动起“钉扎”作用，从而使金属表面得到强化，提高了表面硬度。其次，适当选择掺杂元素，可以使注入层本身起着一种固体润滑剂的作用,使摩擦系数显著降低。例如用锡离子注入En352轴承钢，可以使摩擦系数减小一半。尤其重要的是，尽管注入层极薄，但是有效的耐磨损深度却要比注入层深度大一个数量级以上。实验结果业已证明，掺杂原子在磨损过程中不断向基体内部推移,相当于注入层逐步内移,因此可以相当持久地保持注入层的耐磨性。
离子注入后形成的表面合金，其耐腐蚀性相当于相应合金的性能，更重要的是，离子注入还可以获得特殊的耐蚀性非晶态或亚稳态表面合金，而且离子注入和离子束分析技术相结合，作为一种重要的研究手段，有助于表面合金化及其机制的研究。
离子注入作为金属材料改性的技术，还有一个重要的优点，即注入杂质的深度分布接近于高斯分布，注入层和基体之间没有明显的界限，结合是极其紧密的。又因为注入层极薄，可以使被处理的样品或工件的基体的物理化学性能保持不变,外形尺寸不发生宏观的变化,适宜于作为一种最后的表面处理工艺。
离子注入由于化学上纯净、工艺上精确可控，因此作为一种独特的研究手段，还被广泛应用于改变光学材料的折射率、提高超导材料的临界温度，表面催化、改变磁性材料的磁化强度和提高磁泡的运动速度和模拟中子辐照损伤等等领域。2100433B
