Прекратите нагревать сам устройство, а сосредоточьтесь на нагреве самого подложка. Если вы когда-либо работали с углеродными нанотрубками, то знаете, какие проблемы возникают из-за тепла. Большинство людей просто помещают все в обычную печь, но это все равно что пытаться разогреть один кусок пиццы, нагревая всю кухню. Это пустая трата энергии. Более того, это приводит к тому, что внутри полупроводникового оборудования создается условия, схожие с условиями в печи. Никто не хочет работать рядом с устройством, чьи стенки настолько горячие, что могут обжечь человека, только потому, что подложке необходимо достичь определенной температуры.
Поэтому мы перешли на использование направленного инфракрасного нагрева.
Как это работает на самом деле Представьте себе фонарик вместо обычной печи. В то время как конвекция просто распространяет горячий воздух повсюду, инфракрасные лампы излучают электромагнитные волны по прямой линии. Мы направляем эту энергию прямо на зону роста углеродных нанотрубок. Тепло попадает в цель и остается там. Поскольку стенки оборудования не находятся в «линии видимости» лампы, они остаются прохладными. Таким образом, вы получаете необходимое количество тепла для процедуры химического осаждения на пару, не превращая всю лабораторию в сауну.
Сложная часть: балансировка мощности Когда речь идет о высоком напряжении инфракрасного излучения, все становится сложнее. Вы должны поместить большое количество энергии в небольшое пространство. Мы используем коротковолновые излучатели, потому что они быстро проникают сквозь подложку. Это предотвращает распространение тепла по всему корпусу устройства. Все сводится к геометрии — необходимо правильно рассчитать фокус, чтобы тепло поступало именно туда, куда нужно.
Но нельзя просто увеличить мощность до максимума. Если вы введете слишком много энергии в небольшое пространство, это может повредить держатель подложки или саму лампу. Необходимо убедиться, что система охлаждения способна справляться с такой нагрузкой, иначе тепло начнет распространяться там, где ему не место.
Почему это упрощает работу Самое лучшее заключается в том, что рабочее пространство больше не представляет опасности. Когда стенки не излучают тепло, операторы могут без проблем входить внутрь для технического обслуживания или загрузки пластин, не беспокоясь о температуре в помещении. Это делает работу гораздо более удобной.
Кроме того, это позволяет точно контролировать температуру подложки, без необходимости беспокоиться о том, что происходит со стенками камеры. Это и есть секрет получения однородного роста углеродных нанотрубок на всей пластине.