왜 우리가 탄소나노튜브를 성장시키는 데 적외선을 사용하게 되었는가?
만약 CNT 제조 작업을 해본 적이 있다면 그 어려움을 잘 알 것입니다. 완벽한 온도가 필요합니다. “충분히 높은 온도”가 아니라 정확한 온도가 필요한 것이죠. 그렇지 않으면 모든 제품이 폐기물이 됩니다. 오랫동안 사람들은 그런 대형 저항식 가열 장치를 사용해왔습니다. 하지만 솔직히 말해서, 이러한 장치들은 에너지 소비가 엄청납니다. 기판이 실제로 열을 느끼기 전에도 에너지의 절반이 거대한 금속 상자와 그 안의 공기를 데우는 데 사용됩니다.
그래서 우리는 단파 적외선을 사용하기로 했습니다.
정말 중요한 곳에 열을 전달할 수 있다는 점
적외선의 장점은 공기의 영향을 받지 않는다는 것입니다. 방사 에너지가 직접 목표물에 도달합니다. 매우 빠릅니다.
방 안이 따뜻해질 때까지 기다릴 필요 없이, 거의 즉시 원하는 온도에 도달할 수 있습니다. 이렇게 하면 방을 따뜻하게 유지하기 위해 엄청난 양의 에너지를 낭비하지 않아도 됩니다. 에너지를 나노튜브가 성장하는 곳에만 집중시킬 수 있습니다.
우리가 사용하는 장비
우리는 석영-할로겐 램프를 사용합니다. 왜냐하면 이 램프들은 극심한 열에도 견딜 수 있기 때문입니다. 온도를 빠르게 변화시킬 때, 저가형 재료들은 파괴되지만 석영은 그렇지 않습니다. 게다가 할로겐 순환 시스템 덕분에 필라멘트가 증발하는 것을 막아주어 램프의 수명이 길어집니다.
또한, 클린룸을 깔끔하게 유지하기 위해 공간을 최소화합니다.
그리고 반드시 단파 적외선을 사용합니다. 중파나 장파는 우리가 원하는 방식으로 기판에 열을 전달할 수 없습니다. 그렇게 되면 웨이퍼 전체에 “열點”이 생기고, 이는 나노튜브의 정렬에 치명적인 문제가 됩니다.
실제 현장의 현실
환경적인 측면에서 보면, 이 방식은 좋은 선택입니다. 대류에 의한 에너지 손실이 줄어들어 전체적으로 에너지 효율이 높아집니다. 에너지를 낭비하지 않고 공장을 운영할 수 있다는 것은 좋은 일입니다.
하지만 문제는, 이러한 적외선 장비들이 엄청난 양의 방사열을 발생시킨다는 것입니다.
만약 냉각 시스템을 제대로 관리하지 않거나, 열 차단 장치를 충분히 설치하지 않는다면, 센서가 손상되거나 배선이 녹아버릴 수 있습니다. 에너지 절약 효과는 크지만, 열 관리에는 반드시 신경을 써야 합니다. 그렇지 않으면 높은 전력비 대신 망가진 장비만 얻게 됩니다.