Stop met het opwarmen van de machine en begint in plaats daarvan het substraat op te warmen.
Als je ooit met koolstofnanobuizen hebt gewerkt, weet je hoe lastig het is om ze op te warmen. De meeste mensen stoppen alles gewoon in een gewone oven, maar dat is net alsof je probeert één snee pizza op te warmen door de hele keuken op te warmen.
Het is zonde van energie. Bovendien wordt het interieur van de halfgeleiderapparatuur dan net een oven. Niemand wil werken bij een apparaat waarvan de wanden zo heet zijn dat ze je kunnen branden, alleen maar omdat het substraat op een bepaalde temperatuur moet komen.
Daarom zijn we overgestapt op directioneel infraroodverwarming.
Hoe het werkt
Stel je voor dat het om een zaklamp gaat in plaats van een ruimteverwarmer. Terwijl convectie de hete lucht overal naartoe stuurt, zendt IR-verlichting elektromagnetische straling in een rechte lijn uit. We richten deze energie rechtstreeks op de plek waar de koolstofnanobuizen groeien. De warmte komt precies op zijn plek terecht. Omdat de wanden van de apparatuur niet in de ‘lijn van zicht’ van de lamp liggen, blijven ze koel. Op deze manier krijg je de benodigde hoge temperatuur voor chemisch stoomafzetting, zonder dat je het hele laboratorium in een sauna verandert.
Het lastige gedeelte: het balanceren van de energie
Als je te maken hebt met hoge vermogenswaarden, wordt het gevaarlijk. Er komt veel energie in een klein gebied terecht. We gebruiken kortegolflampen, omdat deze de energie snel door het substraat heen laten gaan. Hierdoor blijft de warmte niet vastzitten in de machine. Het gaat erom het juiste focapunt te berekenen, zodat de warmte precies op de juiste plek terechtkomt.
Je kunt de sterkte van de verwarming echter niet zomaar verhogen. Als je te veel energie in een klein gebied stopt, kan dit leiden tot schade aan het substraat of aan de lamp. Je moet ervoor zorgen dat de koelsystemen de warmte aankunnen, anders zal de warmte zich verspreiden naar plekken waar het niet thuishoort.
Waarom dit het leven gemakkelijker maakt
Het beste van alles? Je werkomgeving is geen gevaarlijke plek meer. Omdat de wanden geen warmte uitstralen, kunnen operators er gemakkelijk naar binnen om onderhoud uit te voeren of wafers te laden, zonder last te hebben van de hoge temperaturen. Bovendien heb je hierdoor meer controle dan wanneer je een oven gebruikt. Je kunt de temperatuur van het substraat precies regelen, zonder je zorgen te maken over de wanden van de kamer. Dat is de sleutel tot consistent groei van koolstofnanobuizen op het hele substraat.