カーボンナノチューブの製造プロセスの改善
カーボンナノチューブを作る際には、熱が重要な要素です。温度が適切でなければ、触媒が活性化せず、全ての製品が無駄になってしまいます。長い間、私たちは大きな抵抗式の炉を使ってきましたが、今ではそれに代わって短波赤外線システムを使用しています。これにより、より効率的に作業でき、消費されるエネルギーも大幅に削減できます。
なぜ赤外線が適しているのか
従来のオーブンは空気を加熱し、その空気が部品を温めるという仕組みです。巨大な金属製の箱を温めるだけで多くのエネルギーが無駄になります。一方、赤外線は放射線を直接基板に当てるため、効率的です。素早く高温に達するため、システムが無駄に動作することもなく、熱分布も均一になります。作業効率も大幅に向上します。
ただし、急速な成長サイクルを実現するためには、電力の消費量が急激に増加することがあります。そのため、電力供給装置がその負荷に耐えられるか確認する必要があります。そうでなければ、絶えずブレーカーが落ちてしまいます。
装置の構造
私たちは石英ハロゲンエミッターを使用しています。石英は高温になっても変形しないため優れており、ハロゲン回路によってフィラメントがすぐに燃え尽きるのを防ぎます。通常はR7やSk15のコネクターを使用しています。これらは安定しており、ほとんどの標準的な赤外線装置に簡単に装着できます。
また、エミッターにコーティングを施すことで、光の方向を調整することもできます。選択性のあるコーティングを使用することで、エネルギーをウェーハの触媒層に直接照射できます。これにより、周囲の部品が不要な熱を吸収するのを防げます。
実際の状況
赤外線を使用することで、1枚のウェーハあたりに必要な電力量が大幅に減少します。これは地球環境にとっても有益です。しかし、完璧というわけではありません。赤外線は直線的にしか作用しないため、基板がわずかに凹んでいたり、ランプが数ミリメートルだけずれていると、冷たい部分ができてしまいます。そうなると、ウェーハ全体の成長速度が不均一になり、問題が発生します。これを避けるためには、すべてをしっかりと固定するための装置が必要です。