Karbon nanotüpleri IR ısıtma ile doğru şekilde üretmek
Karbon nanotüpler üretmek, kimyasal buhar birikimi işlemini başlatmak için gerekli olan yüksek sıcaklık koşullarını doğru bir şekilde sağlamayı gerektirir. Uzun süre boyunca herkes geleneksel dirençli fırınlar kullandı. Ancak biz bunların yerine inframerah (IR) ısıtma lambalarını kullandık. Neden mi? Çünkü büyük miktarda havayı ısıtarak sadece küçük bir bölgeyi ısıtmak enerji israfıdır.
Önemli olan yerde ısı
CNT’lerin üretilmesi için hızlı bir ısınma ve çok hassas bir sıcaklık kontrolü gereklidir. İşte burada IR lambalar devreye girer. Tüm odanın ısınmasını beklemek yerine, radyant enerji doğrudan substrata ulaşır. Bu da verimliliği artırır. Hava ısıtmak için para ödemiyorsunuz; doğrudan ürünü ısıtıyorsunuz. Bu sayede her wafer için harcanan elektrik miktarı azalır ve tüm üretim süreci daha çevre dostu hale gelir.
Kullandığımız ekipmanlar
Kısa dalga boylu kuvars lambalar kullanıyoruz. Kısa dalga boyları, orta veya uzun dalga boylularına kıyasla substrata çok daha hızlı nüfuz eder. Sentez için gerekli olan 700°C ila 1000°C arasındaki sıcaklığı elde etmek için bu lambalar yüksek güçle çalıştırılır.
Donanım tarafı
Donanım tarafı basit bir “tak ve çalıştır” sistemine sahip değildir. Yüksek akım nedeniyle dayanıklı konektörler kullanıyoruz. Eğer kablolarınız sürekli termal yükler için uygun değilse, terminalleriniz yanacaktır. Ayrıca kuvars kaplamalar kullanıyoruz; bunlar CVD sürecindeki aşındırıcı gazlardan etkilenmeyen tek malzemelerdir.
Tercihler ve dezavantajlar
IR sistemleri eski tip fırınlara kıyasla çok daha küçüktür. Saniyeler içinde ısınır. Bu da iş akışı açısından büyük bir avantajdır. Ancak bir dezavantajı vardır: Isı yönlüdür. Lamba birkaç milimetre bile yanlış konumlandırılırsa, substrat üzerinde soğuk bölgeler oluşur. Bu da CNT üretiminin düzensiz olmasına neden olur. Bunu engellemek için PID kontrollerine ve termokupllere dikkat etmek gerekiyor. Ayrıca koruma önlemleri de unutulmamalıdır. Eğer bunları ihmal ederseniz, radyant ısı sensör kablolarını zarar verebilir ve verileriniz bozulabilir.