実験装置をオーブンのようにしてはいけません。
カーボンナノチューブを育成するには、バランスを取る必要があります。基板には強烈な熱が必要ですが、従来の加熱方法では問題があります。まるで、キッチン全体を温めることで、ピザ1枚だけを温めようとしているようなものです。結果として、壁や空気、電子機器など、すべてが熱くなってしまいます。これを「ホットウォール」と呼びますが、これは大変な問題です。ハードウェアに負担をかけるだけでなく、作業者が火傷を負う危険性もあります。
コツは、空気を温めないことです。
私たちは短波赤外線ランプに切り替えました。これは、フラッシュライトのようなものですが、熱を発生させる機能があります。工具内部の空気を温める代わりに、エネルギーは直線的に進みます。ウェーハに当たるまでは何も起こりません。
その結果、基板にはナノチューブを育成するのに必要な熱が与えられますが、装置の内壁は触っても冷たいままです。
もちろん、何かしらの妥協点があります。そのような高い熱密度を得るためには、高出力のランプや正確な焦点距離が必要です。私たちは、ランプの位置を調整したり、反射板を使ってエネルギーが正確に目的の場所に届くようにしています。
ただし、出力を無理に上げてはいけません。適切な遮蔽がなければ、熱が壁に反射してしまいます。また、電源も負担を感じます。余分な熱を効果的に排出するために、十分な冷却ファンが必要です。
些細なことのように聞こえますが、これによって装置の使い勝手が大きく改善されます。ケースが変形したり、ケーブルの絶縁体が壊れたりすることもありません。そして最も重要なのは、サンプルを載せたりメンテナンスを行う際に、100℃に達している装置の表面と戦わずに済むということです。
これは、より賢明な作業方法です。熱を正確に制御し、装置を保護し、自分の体を安全に守るのです。