CNT 제조 시 열을 최대한 활용하는 방법
탄소나노튜브를 성장시킬 때는 온도가 매우 중요합니다. 하지만 문제는, 웨이퍼만 가열시키고 그 에너지가 챔버 벽으로 빠져나간다면 결국 돈만 낭비하는 셈입니다.
그래서 우리는 금으로 코팅된 반사체를 사용합니다. 그렇게 하면 적외선 에너지가 웨이퍼에 직접 닿도록 할 수 있습니다.
왜 금일까요?
보통은 광택 처리된 알루미늄을 사용하지만, 이 경우 에너지가 너무 많이 흡수됩니다. 반면 금은 다릅니다. 기계의 외형을 멋지게 만드는 것이 아니라, 에너지가 제대로 반사되도록 하는 것이 목적입니다. 금 표면은 그 에너지를 다시 웨이퍼 쪽으로 반사시킵니다. 그 결과, 전력 공급을 높일 필요 없이도 훨씬 높은 열 밀도를 얻을 수 있습니다. 훨씬 효율적인 방법입니다.
저온 부분 처리하기
물론 재료뿐만 아니라 형태도 중요합니다. 우리는 이 반사체들을 비틀어서 에너지가 집중되도록 합니다. 만약 에너지 분포가 불균일하다면 저온 부분이 생기게 되고, 그로 인해 CNT가 고르게 성장하지 못합니다. 웨이퍼를 보면 일부 영역에서는 나노튜브가 두껍게 자라고, 다른 영역에서는 거의 자라지 않는 경우가 있습니다. 이는 바람직하지 않습니다.
하지만 단점도 있습니다. 금은 비싸고, 코팅층도 매우 얇습니다. 따라서 주의해야 합니다. 연마제를 사용하여 표면을 문지르면 표면이 손상됩니다. 표면이 손상되면 에너지가 흩어지고, 효율성이 떨어집니다. 반드시 조심해서 다뤄야 합니다.
모든 것을 종합해보면…
시스템을 설계할 때는 “실제로 작용하는” 와트 수를 고려해야 합니다. 에너지가 집중되기 때문에, 1kW의 에너지도 표면 온도에서는 마치 1.5kW처럼 느껴집니다. 이는 큰 이점입니다. 단, PID 컨트롤러를 조정해야 합니다. 이러한 추가적인 효율성을 고려하지 않으면 목표 온도를 초과하여 웨이퍼가 손상될 수 있습니다.