Warum wir auf Infrarotheizung umgestiegen sind
Wenn Sie bereits mit der Herstellung von Kohlenstoffnanoröhren zu tun hatten, wissen Sie, wie schwierig das ist. Man braucht eine präzise Temperatur – nicht nur „nahe genug“, sondern genau richtig – sonst ist die gesamte Charge nutzlos. Lange Zeit wurden dazu diese riesigen Widerstandsofen verwendet. Doch ehrlich gesagt: Sie verbrauchen unglaublich viel Energie. Man verschwendet die Hälfte der Energie darauf, einen riesigen Metallkasten sowie die Luft darin aufzuwärmen, bevor das Substrat überhaupt etwas spürt.
Deshalb haben wir auf Kurzwellen-Infrarotheizung umgestellt.
Die Energie genau dorthin leiten, wo sie benötigt wird
Der Vorteil von Infrarotheizung ist, dass sie sich nicht um die Luft kümmert. Die Strahlungsenergie gelangt direkt zum Zielort. Das geht sehr schnell. Anstatt zu warten, bis der Raum ausreichend warm ist, können wir die gewünschte Temperatur fast sofort erreichen. Dadurch müssen wir keine großen Energiemengen dafür aufwenden, den Raum zu heizen. Die Energie wird genau dorthin geleitet, wo die Nanoröhren wachsen – und nirgendwo sonst.
Die Geräte, die wir verwenden
Wir nutzen Quarz-Halogenlampen. Warum? Weil sie dem Stress standhalten können. Wenn man die Temperatur schnell ändert, brechen billige Materialien. Quarz hingegen nicht. Zudem verhindert der Halogenzyklus, dass der Filament verdampft – dadurch halten die Lampen länger. Wir achten außerdem darauf, dass die Geräte möglichst kompakt bleiben, damit der Reinraum ordentlich bleibt.
Wir verwenden ausschließlich Kurzwellen-Infrarotstrahlung. Mittel- oder Langwellenstrahlung dringt nicht so tief in das Substrat ein, wie wir es brauchen. Ohne diese Penetration entstehen „heiße Punkte“ auf dem Wafer – und das ist ein Albtraum für die Ausrichtung der Nanoröhren.
Die Realität in der Produktion
Aus ökologischer Sicht ist das eine Verbesserung. Durch die Vermeidung von Konvektionsverlusten wird die gesamte Produktionslinie effizienter. Es ist schön, eine Fabrik betreiben zu können, die nicht einfach Energie verschwendet.
Aber es gibt auch Nachteile: Diese Infrarotgeräte erzeugen eine enorme Menge an Strahlungshitze. Wenn man bei der Kühlung nachlässig ist oder auf die Schutzwände verzichtet, können die Sensoren beschädigt werden und die Leitungen schmelzen. Die Energieeinsparungen sind zwar groß, aber man muss sehr sorgfältig mit der Wärmebehandlung umgehen. Andernfalls bekommt man nur hohe Stromrechnungen – und eine Menge kaputter Geräte.