Het juist regelen van de temperatuur met infraroodverwarming bij het maken van koolstofnanobuizen
Het maken van koolstofnanobuizen vereist dat de temperaturen precies op het juiste niveau worden gehouden, zodat chemische gasdepositie mogelijk is. Lang gebruikten mensen traditionele resistieve ovens. Maar we hebben deze vervangen door infraroodverwarmingslampen. Waarom? Omdat het verspillend is om een groot volume lucht op te warmen, alleen maar om een klein deel van het materiaal op te warmen.
De warmte op de juiste plek
Voor het groeien van koolstofnanobuizen is het belangrijk dat de temperatuur snel kan worden verhoogd en dat deze nauwkeurig wordt geregeld. Hierbij zijn infraroodlampen zeer handig. In plaats van te wachten tot de hele ruimte heet is, bereikt de stralingsenergie rechtstreeks het substraat. Dit is efficiënt: je hoeft niet de lucht op te warmen, maar alleen het substraat. Hierdoor wordt het aantal verbruikte kilowatturen per chip verminderd, waardoor de productieproces iets milieuvriendelijker wordt.
De apparatuur die we gebruiken
We gebruiken korte-golflengtekwartslampen. Korte golven dringen sneller door in het substraat dan midden- of lange golven. We gebruiken lampen met hoge vermogens, zodat de temperatuur op het gewenste niveau van 700°C tot 1000°C kan worden gehouden.
De nadelen
Infraroodsystemen zijn natuurlijk kleiner dan die ouderwetse ovens. Ze warmen zich in seconden op. Dat is een grote vooruitgang voor het productieproces. Maar er is ook een nadeel: de warmte is gericht. Als de lamp zelfs maar een paar millimeter verschoven is, ontstaan er koude plekken op het substraat. Hierdoor zal de groei van de koolstofnanobuizen oneffen zijn. Om dit te voorkomen, moet je goed opletten met de PID-regelaars en thermokoppels, zodat de temperatuur niet te hoog wordt. Vergeet ook niet om schermen te gebruiken: anders kunnen de sensoren beschadigen en kunnen de gegevens onjuist worden.