Obtener nanotubos de carbono con calefacción por infrarrojos
La producción de nanotubos de carbono requiere que se logre un control preciso de las temperaturas elevadas necesarias para iniciar el proceso de deposición química en fase de vapor (CVD). Durante mucho tiempo, todos utilizaron hornos convencionales basados en resistencias eléctricas. Pero ahora hemos reemplazado esos hornos por lámparas de calefacción por infrarrojos. ¿Por qué? Porque calentar todo el aire solo para calentar una pequeña área es un desperdicio de energía.
El calor donde realmente importa
Para fabricar nanotubos de carbono, es necesario un aumento rápido de temperatura y un control muy preciso de ella. Aquí es donde las lámparas de infrarrojos son útiles. En lugar de esperar a que toda la cámara se caliente, la energía radiante actúa directamente sobre el sustrato. Esto es eficiente, ya que no hay necesidad de calentar el aire; lo que se calienta es el propio sustrato. Esto reduce el consumo de energía por wafer y hace que todo el proceso sea más ecológico.
Los equipos que utilizamos
Utilizamos lámparas de cuarzo de onda corta. La onda corta es la mejor opción, ya que penetra en el sustrato mucho más rápido que las opciones de onda media o larga. Utilizamos lámparas de alta potencia para alcanzar las temperaturas adecuadas, entre 700°C y 1000°C, necesarias para la síntesis.
El aspecto técnico
El equipo no es tan simple como “conectarlo y listo”. Utilizamos conectores resistentes, ya que la corriente es intensa. Si los cables no están diseñados para soportar esa carga térmica constante, sus terminales se quemarán. Además, utilizamos envolventes de cuarzo: son las únicas cosas que no se dañan debido a los gases corrosivos presentes en el proceso de CVD.
Las desventajas (porque nada es perfecto)
Los sistemas de infrarrojos son mucho más pequeños que los hornos tradicionales. Se calientan en segundos, lo cual es una gran ventaja desde el punto de vista del flujo de trabajo. Pero hay una desventaja: el calor es direccional. Si la lámpara está desalineada aunque sean unos pocos milímetros, habrá zonas frías en el sustrato. Eso significa que el crecimiento de los nanotubos no será uniforme. Para evitar esto, es necesario mantener un control preciso de las temperaturas mediante controladores PID y termopares.
Y no olvidemos el blindaje
Si no se utiliza blindaje, el calor radiante puede dañar los cables del sensor, lo que causará errores en los datos obtenidos.