
让热量精准地作用于所需位置:碳纳米管制备技术
如果您曾经处理过碳纳米管,那么您一定知道如何精确控制热量的分布是个难题。大多数人选择使用常规的对流式或全方位加热方式,但这种方式有个问题:它会导致整个真空室都被加热。这显然是一种浪费。设备的外壳会变得极其烫,这对安全性来说是个隐患,同时还需要投入大量资金来安装复杂的冷却系统,以避免设备过热。
解决办法就是使用短波红外线灯。
可以这样理解:电阻式加热器试图加热空气,而红外线则沿直线传播。通过使用反射镜来调整光线方向,我们可以将能量精准地传递到需要的地方。热量会直接作用于催化剂和碳源上,而设备的外壁则不会受到影响。
不过,高功率红外线灯的缺点是其热密度非常高。如果不对这些灯进行适当保护或调整其照射方向,辐射光线就会反弹到基材上,从而损坏设备。我们可以通过定向孔径来解决这个问题。这是一个简单的解决方案,但却能带来显著的效果。即便在制备区域温度极高的情况下,人们仍然可以安全地触摸设备的外表面。
当然,事情并非总是一帆风顺的。
如此高的能量集中度会导致极大的温度梯度。因此,必须精确控制基材的位置。如果基材稍微偏离焦点一点,那么晶圆上的生长情况就会不均匀。在操作机械装置时也必须非常小心。Z轴的微小偏差都会改变热流分布,从而毁掉整个批次的产品。此外,还需要定期更换灯丝,因为长期高强度工作会导致灯丝蒸发。在漫长的制造过程中,最糟糕的情况莫过于突然出现电压下降的情况。