KR20220018480A - 배향 증착을 위한 장치 및 방법 - Google Patents

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안톤 세르게이비치 아니시모브
비요른 프리두르 미클라달
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카나투 오와이
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Abstract

높은 종횡비 분자 구조(HARM-구조)의 가스 상태 증착을 위한 장치 및 방법이 제공된다. 제1 측면은 필터 상에 HARM-구조의 배향 가스 상태 증착을 위해 구성된 장치에 관한 것이다. 제2 측면은 기재 상에 HARM-구조의 배향 가스 상태 증착을 위해 구성된 장치에 관한 것이다. 제2 측면에 따른 다수의 장치를 포함하는 시스템이 또한 제공된다. 장치의 요소는 증착 영역 내에 HARM-구조를 포함하는 가스의 층상 유동을 생성하도록, 그리고 증착 영역에 적어도 부분적으로 평행하게 이 유동을 안내하도록 구성된다. 본 발명의 다른 측면은 필터 및 기재 둘 다에의 증착에 적합한, HARM-구조의 배향 증착을 위한 방법에 관한 것이다.

Description

배향 증착을 위한 장치 및 방법
본 발명은 가스 상태 증착에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 높은 종횡비 분자 구조의 배향 증착을 위한 수단을 포함하는 증착의 방법 및 장치에 관한 것이다.
높은 종횡비를 갖는 카본 나노튜브, 카본 나노버드 또는 다른 나노스케일 구조와 같은 높은 종횡비 분자 구조(high-aspect ratio molecular structures; HARM-구조)는 고유한 전기적, 광학적, 열적 및 기계적 특성을 가져서, 그들을 많은 응용 분야에 대해 유망한 재료로 만든다.
HARM-구조를 증착하기 위해, 보통 항력, 정전기력, 관성력, 광영동력, 열영동력 또는 음향력과 같은 힘이 HARM-구조를 포함하는 에어로졸 또는 가스에 가해진다. 가해진 힘에 의해서 패턴으로 HARM-구조를 증착하기 위해 미리 결정된 위치를 향해 하나 이상의 물리적 특성에 기초하여 힘은 HARM-구조의 일부를 이동시킬 수 있다. HARM-구조의 특성은 이방성일 수 있다. 따라서, HARM-구조의 배향 증착을 위한 장치 및 방법이 바람직할 수 있다.
본 발명에 따른 장치는 독립 청구항 1 및 17에 제공된 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 방법은 독립 청구항 24에 제공된 것을 특징으로 한다.
본 발명의 제1 측면에 따르면, 장치가 제공된다. 장치는 높은 종횡비 분자(HARM) 구조의 증착을 위한 장치 또는 HARM-구조의 배향 증착(oriented deposition)을 위한 장치일 수 있다. 장치는 증착 챔버, 필터, 입구, 출구 및 제어 시스템을 포함한다. 증착 챔버는 수평으로 신장되고 상부 커버를 갖는 상부 부분과 하부 커버를 갖는 하부 부분을 포함한다. 필터는 증착 챔버 내에서 수평으로 위치 설정되고 상부 부분을 하부 부분으로부터 분리하고, 필터는 증착 영역을 포함한다. 증착 영역은 증착이 소정 조건에서 일어날 수 있는 필터 상의 영역을 지칭한다. 필터는 하나 이상의 증착 영역을 가질 수 있다.
입구는 증착 챔버의 상부 부분에 배열되고 증착 챔버 내로 HARM-구조를 포함하는 가스를 제공하도록 구성된다. 출구는 증착 챔버의 하부 부분에 배열되고 증착 챔버로부터 가스를 수집하도록 구성된다. 증착 챔버로부터 수집된 가스는 HARM-구조의 증착 후 또는 증착 동안 HARM-구조를 포함하는 가스일 수 있다. 제어 시스템은 입구 및 출구에서 가스 유동을 제어하도록 구성된다.
본 명세서에서, 용어 "상부", "하부", "수평" 및 기하학적 위치를 나타내는 임의의 다른 용어는 장치를 특정 기하학적 구성으로 제한하는 것으로 해석되어서는 안 된다. 이들 용어는 오직 명확성을 위해서만 사용되고 청구된 발명의 전체 기하학적 구조가 더욱 용이하게 이해되도록 장치의 요소들의 상호 관계를 설명한다. "수평"은 정확하게 수평이거나 지면에 평행한 것이 아닐 수 있고, "상부" 및 "하부"는 상호 교환 가능할 수 있고 단순히 구조의 임의의 2개의 대향하는 부분을 지칭할 수 있다.
추가로 제1 측면에 따르면, 입구, 출구 및 필터는 상부 부분의 입구로부터 하부 부분의 출구를 향해 그리고 필터를 통해 HARM-구조를 포함하는 가스를 위한 가스 유동 경로를 생성하도록 구성된다. 필터의 증착 영역에 근접하여 (경로를 따라갈 때) HARM-구조를 포함하는 가스의 유동의 방향은 필터에 적어도 부분적으로 평행하다. 이는 입구 및 출구가 필터의 반대 측면에 위치 설정되는 것과 같이, 서로에 대한 구성요소의 적절한 위치 설정에 의해서 달성되고, 아래의 일부 실시예에 따른 증착 챔버 및 증착 챔버 내의 추가적인 요소의 치수에 의해 보조될 수 있다.
추가적으로, 입구, 출구, 상부 커버, 하부 커버 및 필터의 상대적인 위치 및 제어 시스템은 필터의 증착 영역에 근접하여 HARM-구조를 포함하는 가스의 층상 가스 유동(laminar gas flow)을 유지하도록 구성된다. 제어 시스템은 HARM-구조를 포함하는 가스의 층상 가스 유동을 유지하기 위해 필요한 범위에서 입구 및 출구에서의 가스 유동을 유지하도록 구성될 수 있다.
필터의 증착 영역은 HARM-구조를 포함하는 가스로부터 HARM-구조가 증착되는 필터의 영역이다.
제1 측면에서, 장치는 필터의 증착 영역에 근접하여 HARM-구조를 포함하는 가스의 층상 유동을 생성하도록 배열되고, 여기서 가스는 가스가 이를 통해 지나가기 전에 필터에 적어도 부분적으로 평행한 경로를 따라 유동한다. 이는 필터 상으로의 HARM-구조의 균일한 배향 증착의 효과에 기여한다. HARM-구조는 일반적으로 가스 유동의 방향과 동일한 방향으로 배향될 수 있다. 증착 챔버의 치수는 층상 가스 유동을 추가로 최적화하기 위해 미리-선택될 수 있다.
출구는 배기관(exhaust)으로서 역할을 하도록 구성되고 증착을 위해 필터를 통과한 후에 HARM-구조를 포함하는 가스와 같은, 증착 챔버로부터 임의의 가스를 수집할 수 있다.
제어 시스템은 미리 결정된 범위 내에서 유동 레이트를 유지하도록 구성된 컨트롤러 및 복수의 펌프 및/또는 컨트롤러를 포함할 수 있다. 제어 시스템은 또한 입구 내로 가스를 제공하기 위해 압축된 가스 컨테이너, 및 챔버를 통해 최적 가스 유동을 위한 다양한 기하학적 구조의 가스 채널를 포함할 수 있다.
HARM-구조를 포함하는 가스는 질소, 아르곤 또는 이산화탄소와 같은 임의의 불활성 가스일 수 있는 캐리어 가스를 포함할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 입구, 출구, 상부 커버, 하부 커버 및 필터의 상대적인 위치 및 제어 시스템은 필터의 증착 영역에 근접하여 HARM-구조를 포함하는 가스의 층상 가스 유동의 레이놀즈 수(Reynolds number)를 10 내지 3500로 유지하도록 배열된다. 10 내지 3500의 레이놀즈 수를 갖는 가스 유동은 필터의 증착 영역 상에 균일하게 HARM-구조의 배향 증착을 추가적인 효과를 갖는다. 이는 또한 이 범위의 레이놀즈 수에서 층상(laminar)으로 유지된다.
일 실시예에서, 입구 및 출구는 수평 평면에서 증착 챔버의 대향하는 측면들에 위치 설정된다. 이 실시예에서, 가스 유동 경로는 증착 챔버를 가로질러서 수평으로 연장된다. 이는 증착이 필터의 더 큰 영역에 걸쳐서 일어나는 것을 허용할 수 있고 증착 영역을 연장시킬 수 있다.
일 실시예에 따르면, 필터는 수평으로 연장되고 증착 챔버의 상부 커버 및 하부 커버로부터 미리 정해진 거리에 상부 부분과 하부 부분 사이에서 증착 챔버 내로 매설된다. 수평으로 연장되는 매설된 필터는 증착 챔버의 영역을 가로지르는 하나 이상의 증착 영역을 가질 수 있다. 가스는 선택된 파라미터, 제어 시스템의 추가적인 요소 구성 및 증착 챔버의 물리적인 치수에 따라 필터를 어디든 통과할 수 있다. 이 구성은 넓은 영역의 증착이 요구되거나, 또는 다양한 추가적인 구조적 특징이 증착 챔버 내에서 가스 경로를 결정하는 실시예에서 바람직할 수 있다.
대안적인 실시예에서, 장치는 필터를 둘러싸고, 수평으로 연장되고 상부 부분과 하부 부분 사이에서 증착 챔버 내로 매설되는 지지체(support)를 포함한다. 지지체는 가스가 통과하는 것을 허용하지 않는 임의의 재료의 층일 수 있고, 그에 의해서 지지체가 둘러싸는 필터를 가스 경로가 통과하는 것을 제한할 수 있다. 그 경우 지지체는 필터의 외측에서 영역을 밀봉할 수 있다. 밀봉은 가스 경로를 따라 필터 전에 안정 구역(settlement zone)을 생성할 수 있다. 일 실시예에서, HARM-구조를 포함하는 가스의 유동의 방향은 안정 구역을 지나갈 때 평행하게 된다. 이는 안정 구역이 통과된 후 필터 상에의 HARM-구조의 배향 증착으로 이어진다. 지지체는 필터와 모놀리식(monolithic)일 수 있고 단일 구성요소로서 용이하게 제조할 수 있다.
이 명세서에서 안정 구역은 예를 들어 그 내에서 가스 유동이 안정화되고, 층상 및 증착 표면에 실질적으로 평행하게 되는, 증착 영역 전에 위치되는 구역을 지칭한다.
일 실시예에 따르면, 장치는 적어도 하나의 돌출부(protrusion)를 갖는 제1 배플을 포함하고, 제1 배플은 수평으로 연장되고 필터에 인접하여 위치 설정되어, 입구로부터 출구를 향하는 가스 유동 경로가 제1 배플의 적어도 하나의 돌출부에 인접하여 필터의 부분을 통과한다. 제1 배플은 적어도 하나의 돌출부에 인접하는 필터의 부분 전에 안정 구역을 생성할 수 있다.
추가 실시예에 따르면, 장치는 적어도 하나의 돌출부를 갖는 제2 배플을 포함하고, 제2 배플은 수평으로 연장되고 제1 배플 아래에서 미리 결정된 거리에 위치 설정되어, 제1 배플과 제2 배플 사이 및 증착 챔버의 상부 부분과 하부 부분 사이에 공간을 생성한다. 제1 배플 및 제2 배플의 돌출부는 수평 평면에서 증착 챔버의 대향하는 측면들에 배열된다. 이는 HARM-구조를 포함하는 가스가 이동하는 경로의 길이를 연장하고 필터의 미리 결정된 부분에 배향 증착을 위한 유리한 조건을 생성한다. 경로의 연장된 길이는 더 작은 증착 챔버를 사용하는 것을 허용할 수 있다.
장치가 하나 이상의 배플을 포함하는 실시예는, 배플이 완전하게 이동, 변경 또는 제거될 수 있기 때문에, 증착 챔버 내에서 재구성 가능성(reconfigurability)의 효과를 제공한다.
일 실시예에 따르면, 증착 챔버의 상부 커버로부터 필터까지의 거리는 0.1 내지 10 밀리미터이고, 증착 챔버의 하부 커버로부터 필터까지의 거리는 5 내지 20 밀리미터이다. 이들 치수는 원하는 위치에 층상 가스 유동을 생성하는 데 최적일 수 있다. 상부 커버로부터의 거리는 상부 커버의 형상이 평평하지 않다면 상부 커버 상의 미리 결정된 지점으로부터 거리를 지칭할 수 있다.
일 실시예에서, 필터는 멤브레인 필터이다. 멤브레인 필터는 가스를 HARM-구조로부터 분리하는 데 다른 필터 타입에 대해 유리할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 제어 시스템은 반응 챔버 내부의 온도와 압력을 제어하도록 추가로 구성된다. 챔버 내의 제어된 온도 및 압력은 필터 상으로의 HARM-구조의 증착에 대해 유리한 조건을 생성하는 것을 도울 수 있다.
일 실시예에서, 입구는 원형 형상의 단면을 갖고 5 내지 100 밀리미터의 직경을 갖다. 원형 입구 형상은 입구에서 넓은 범위의 가스 유동 속도를 위해 적절할 수 있다.
대안적인 실시예에서, 입구는 슬릿으로서 형성되고, 0.5 내지 18 밀리미터의 폭을 갖는다. 입구의 슬릿 형상은 HARM-구조를 포함하는 가스의 분포, 및 결과적으로 필터 상에서의 HARM-구조의 분포에 대한 개선된 제어의 효과를 가질 수 있다.
일 실시예에 따르면, 증착 챔버는 수평 평면에서 직사각형 형상을 갖고, 입구 및 출구는 수평 평면에서 증착 챔버의 대향 코너에 배열된다. 이 형상은 제조하기 용이하고 표준적인 요구사항을 맞출 수 있다. 직사각형을 가로지르는 입구 및 출구의 위치는 수평으로 챔버 내부 공간의 대부분에 걸쳐 가스 및 잠재적인 증착 영역의 분포를 제공한다. 그러나, 임의의 다른 형상의 증착 챔버가 또한 본 발명의 실시예에 따라 사용될 수 있다.
일 실시예에서, 장치는 수평으로 연장되고 증착 챔버 내에서 필터 아래에 위치 설정되는 미리 결정된 세공 크기를 갖는 다공성 플레이트를 포함한다. 다공성 플레이트는 증착 전에, 또는 증착 동안에 세공의 일부를 차단 또는 개방함으로써 변경될 수 있는 조정 가능한 형상을 갖는 추가적인 배플로서 작용할 수 있다.
이 명세서의 목적을 위해, HARM-구조는 일 치수에서 높은 종횡비를 갖는 임의의 마이크로 또는 나노스케일 구조를 지칭하고, 예를 들어 카본 나노튜브 분자, 카본 나노버드 분자, 그래핀 리본, 카본 또는 그래파이트 섬유 필라멘트 및 은 나노와이어의 그룹으로부터 선택된다.
일 실시예에서, 증착 챔버의 치수는 높이가 100 내지 200 ㎜이고, 폭이 390 내지 1040 ㎜이고 그리고 길이가 515 내지 1240 ㎜이다. 이들 치수는 다양한 규모에서 HARM-구조의 증착에 바람직할 수 있는 증착 챔버의 범위를 포함한다.
제2 측면에 따르면, 장치가 제공된다. 장치는 HARM-구조를 증착하기 위한 장치, HARM-구조의 배향 증착을 위한 장치 또는 기재 상에 HARM-구조의 배향 증착을 위한 장치일 수 있다.
장치는 증착 챔버, 기재, 입구, 적어도 하나의 출구 및 제어 시스템을 포함한다. 증착 챔버는 수평으로 신장되고, 수평으로 연장되는 상부 플레이트를 갖는 상부 부분과 수평으로 연장되는 하부 플레이트를 갖는 하부 부분을 포함한다. 플레이트는 다양한 구조를 가질 수 있고, 다양한 재료를 포함할 수 있고 반드시 중실이거나 일편으로 만들어질 필요는 없다.
기재는 상부 플레이트와 하부 플레이트 사이에서 증착 챔버 내에 수평으로 위치 설정된다. 기재는, 실시예에 따르면, 하부 플레이트의 상부에 또는 미리 결정된 거리에 위치될 수 있다.
입구는 증착 챔버의 상부 부분에 배열되고 증착 챔버 내로 높은 종횡비 분자 구조(HARM-구조)를 포함하는 가스를 제공하도록 구성된다. 적어도 하나의 출구는 또한 증착 챔버의 상부 부분에 배열되고 증착 챔버로부터 임의의 가스, 예를 들어 증착 후에 HARM-구조를 포함하는 가스를 수집하도록 구성된다.
제어 시스템은 입구와 적어도 하나의 출구에서 가스 유동을 제어하도록, 그리고 추가적으로 상부 플레이트 및 하부 플레이트의 온도 및 전위를 제어하도록 구성된다.
상부 플레이트 및 기재는 상부 플레이트와 기재 사이에 간극을 생성하도록 위치 설정되어, 입구로부터 적어도 하나의 출구를 향하는 HARM-구조를 포함하는 가스의 유동이 기재에 실질적으로 평행하다. 제어 시스템은 기재에 근접하여 온도 구배를 생성하기 위해 상부 플레이트와 하부 플레이트의 온도 레벨을 충분히 상이하게 유지하도록 구성된다.
제어 시스템은 또한 기재에 근접하여 균일한 전기장을 생성하기에 충분한 값으로 상부 플레이트 및 하부 플레이트의 전위를 유지하도록 구성될 수 있다.
제2 측면에 따른 장치는 기재에 근접하여 그리고 기재에 적어도 부분적으로 평행하게 HARM-구조를 포함하는 가스의 유동을 생성하도록 구성된다. 이는 기재 상으로의 HARM-구조의 균일한 및 배향 증착의 효과에 기여한다. HARM-구조는 일반적으로 가스 유동의 방향과 동일 방향으로 배향될 수 있다. 상부 및 하부 플레이트의 상이한 온도 레벨에 의해 생성된 온도 구배는 증착에 기여하는 HARM-구조 상에 항력을 제공할 수 있다. 상부 및 하부 플레이트의 상이한 전위 값에 의해 생성된 균일한 전기장은 HARM-구조의 증착으로 이어지는 전기 영동(electrophoresis)을 제공할 수 있다. 증착 챔버의 치수는 층상 가스 유동을 최적화하도록 미리 선택될 수 있다.
제1 측면과 관련하여 설명된 바와 같이, 용어 "상부", "하부", "수평" 및 기하학적 위치를 나타내는 임의의 다른 용어는 특정 기하학적 구성으로 장치를 제한하는 것으로 해석되어서는 안 된다. 이들 용어는 오직 명확성을 위해서만 사용되고 청구된 발명의 전체 기하학적 구조가 더욱 용이하게 이해되도록 장치의 요소들의 상호 관계를 설명한다.
제2 측면에 따른 장치는 실질적으로 평평한 상부 및 하부 플레이트를 갖는 증착 챔버 내에서 평평한 기재 상에의 증착을 위해 적절할 수 있다. 그러나, 제2 측면에 따른 장치는 또한 만곡된 기재 상에 다양한 형상의 챔버 내에서의 증착을 위해 적절할 수도 있다. 예를 들어, 장치는 드럼 형상 또는 오목한 증착 챔버 내에서 HARM-구조의 배향 증착을 위해 사용될 수 있다. 일부 실시예에서, 기재와 상부 플레이트 사이의 간극은 증착 챔버를 따라 일정한 높이이다.
제2 측면의 일 실시예에서, 입구, 출구, 상부 플레이트, 하부 플레이트 및 기재의 상대적인 위치 및 제어 시스템은 기재에 근접하여 HARM-구조를 포함하는 가스의 가스 유동을, 10 내지 3500의 레이놀즈 수를 갖는 층상으로 유지하도록 구성된다. 10 내지 3500의 레이놀즈 수를 갖는 가스 유동은 층상으로 유지되고 기재 상에 균일하게 HARM-구조의 배향 증착에 추가적인 효과를 갖는다.
측면의 실시예에 따르면, 장치는 증착 챔버 내에서 HARM-구조를 포함하는 가스가 추가로 확산되는 것을 방지하기 위하여 증착 챔버 내로 배리어 가스를 제공하도록 구성된, 적어도 하나의 출구에 근접하여 위치 설정된 적어도 하나의 배리어 가스 입구를 추가로 포함한다. 배리어 가스를 갖는 입구는, 가스가 외측 경계를 통해 배출되거나 기재로부터 추가로 확산되는 것이 방지되어야 하는 실시예에서 효과적일 수 있다.
일 실시예에서, 입구는 증착 챔버의 상부 부분의 중심 영역에 배열되고, 적어도 하나의 출구는 증착 챔버의 주변 영역에 배열된다. 하나 이상의 배리어 가스 입구를 포함하는 실시예에서, 이들은 또한 HARM-구조를 포함하는 가스가 주변 영역에 위치 설정된 출구보다 더 멀리 확산되는 것을 방지하기 위하여 증착 챔버의 주변부에 위치 설정될 수 있다. 입구가 중심 영역에 위치 설정되고 출구가 주변부에 있는 구조는 기재를 위한 롤 대 롤 시스템이 장비된 장치에서 바람직할 수 있어, 기재의 폭에 걸쳐서 균일한 증착을 초래할 수 있다. 이 구조를 갖는 장치는 또한 임의의 필요한 구성에서 서로 인접하여 위치 설정될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상부 플레이트로부터 기재까지의 거리는 0.5 내지 5 밀리미터이고, 하부 플레이트로부터 기재까지의 거리는 0 내지 5 밀리미터이다.
일 실시예에서, 제어 시스템은 상부 플레이트의 더 높은 온도 레벨 및 하부 플레이트의 더 낮은 온도 레벨을 유지하도록 구성되어, 그에 의해서 가열된 플레이트와 냉각된 플레이트 사이에 온도 구배를 생성한다.
일 실시예에서, 기재는 플라스틱 필름이다. 플라스틱 필름은 HARM-구조의 배향 증착을 위해 이용 가능하고 적절한 기재일 수 있다. 임의의 다른 기재 대체물도 또한 제2 측면의 범주 내에 있다.
본 발명의 제3 측면에서 시스템이 제공된다. 시스템은 서로 인접하여 위치 설정된, 제2 측면의 임의의 하나의 실시예의 2개 이상의 장치를 포함한다. 시스템은 HARM-구조의 대규모 증착을 위한 시스템일 수 있다.
제4 측면에 따르면, HARM-구조의 배향 증착을 위한 방법이 제공된다. 방법은, 입구를 통해, 미리 결정된 가스 유동 레이트로 증착 챔버 내로 HARM-구조를 포함하는 가스를 제공하는 단계를 포함한다. 미리 결정된 가스 유동 레이트는 제어 시스템에 의해 제어될 수 있다. 방법은 또한 기재 또는 필터의 증착 영역에 근접하여 10 내지 3500의 레이놀즈 수에서 HARM-구조를 포함하는 가스의 층상 유동을 유지하는 단계를 포함하고, 여기서 HARM-구조를 포함하는 가스의 층상 유동이 기재 또는 필터에 적어도 부분적으로 평행하다. 방법은 HARM-구조를 포함하는 가스로부터 기재 또는 필터의 증착 영역 내에 HARM-구조를 증착하는 단계와, 출구를 통해, 미리 결정된 가스 유동 레이트로 증착 챔버로부터 잔류 가스를 수집하는 단계를 추가로 포함한다.
방법은 HARM-구조를 증착하기 위한 임의의 적절한 장치에 의해서, 예를 들어 제1 및 제2 측면에 따른 장치 중 어느 하나에 의해 수행될 수 있다. 방법은 기재 또는 필터에 평행한 층상 가스 유동이 증착의 결과에 대해 갖는 놀라운 효과에 기인하여 HARM-구조의 배향 증착의 유리한 균일성 및 효율성을 제공한다.
본 발명의 장치 및 방법은 생산을 위해 다양한 장치 내로 용이하게 통합될 수 있다.
위에서 설명된 본 발명의 실시예는 서로 임의의 조합으로 사용될 수 있다. 몇몇의 실시예는 함께 결합되어 본 발명의 추가적인 실시예를 형성할 수 있다. 본 발명이 관련된 제품, 방법 또는 용도는 위에서 설명된 본 발명의 실시예 중 적어도 하나를 포함할 수도 있다.
본 설명은 첨부 도면에 비추어 읽혀진 후속 상세한 설명으로부터 더욱 잘 이해될 것이고, 여기서:
도 1은 일 측면에 따른 필터를 포함하는 장치의 개략도이다.
도 2는 일 실시예에 따른 필터 및 배플을 포함하는 장치의 개략도이다.
도 3은 일 실시예에 따른 필터 및 2개의 배플을 포함하는 장치의 개략도이다.
도 4는 일 실시예에 따른 입구 및 출구의 대안적인 위치를 갖는 장치의 개략도이다.
도 5a는 수평 평면에서 상대적인 입구 및 출구 위치의 개략도이다.
도 5b는 대안적인 입구 형상의 개략도이다.
도 6은 일 측면에 따른 기재를 포함하는 장치의 개략도이다.
도 7은 일 구현에 따른 필터 상의 증착을 위한 예시적인 장치를 도시한다.
도 8은 일 구현에 따른 기재 상의 증착을 위한 예시적인 장치를 도시한다.
도 9는 일 측면에 따른 방법을 예시하는 흐름도이다.
유사한 참조 번호가 첨부 도면에서 유사한 부분을 지칭하기 위해 사용된다.
이하에서, 본 발명은 첨부된 도면을 참조함에 의해서 예시적인 구현과 함께 더욱 상세하게 설명될 것이다.
본 발명의 실시예는 HARM-구조를 포함하는 가스의 층상 유동이 필터를 통과하기 전에 이의 표면에 평행하게 평평한 필터 위로 이동할 때 발생하는 효과를 이용한다. 효과는 필터 상에 HARM-구조의 배향 증착으로 분명해지고, 배향은 일반적으로 가스 유동의 방향과 일치한다. 유사한 효과가 기재 상에 직접적으로 증착 시에 일어나고, 여기서 표면에 평행하게 평평한 기재 위로 지나가는 HARM-구조를 포함하는 가스의 층상 유동은 기재 상에의 HARM-구조의 배향 증착으로 이어질 수 있다. 기재 상에의 증착을 위해, 온도 구배 또는 전기장이 또한 증착 챔버 내에서 HARM-구조의 배향 증착을 위한 조건을 생성하기 위해 사용될 수 있다.
후속하는 예는 발명의 더 나은 이해를 위해 제공되고 제한으로서 해석되어서는 안 된다.
도 1 내지 도 3은 HARM-구조를 증착하기 위한 장치(100)를 개략적으로 도시한다. 도 1의 장치(100)는, 수평으로 신장되고, 다른 요소를 둘러싸고 상부 커버(111)를 갖는 상부 부분과 하부 커버(112)를 갖는 하부 부분을 포함하는 증착 챔버(110)를 포함한다. 상부 커버(111)는 상부 부분에 배열되고 증착 챔버(110) 내로 HARM-구조를 포함하는 가스를 제공하도록 구성된 입구(101)를 포함하고, 하부 커버(112)는 하부 부분에 배열되고 증착 챔버(110)로부터 가스를 수집하도록 구성된 출구(102)를 포함한다.
장치(100)는 수평으로 연장되고 상부 부분을 하부 부분으로부터 분리하는 필터(103)를 추가로 포함한다. 필터(103)는 멤브레인 필터 또는 임의의 다른 적절한 형태일 수 있다. 필터(103)는, 오직 개략적으로 타원에 의해서 예시되고 필터(103) 상에 미리 결정된 위치를 갖지 않을 수 있는 증착 영역(113)을 포함한다. 증착 영역은 HARM-구조의 배향 증착이 발생하는 영역이고 챔버(110)의 치수, 가스 유동 속도 및 다른 조건과 같은 다양한 요인에 의존할 수 있다. 입구(101)로부터 출구(102)까지 대략적인 가스 유동 경로가 도 1 내지 도 3에서 화살표에 의해 표시된다.
도 2 및 도 3의 장치뿐만 아니라 도 1의 장치(100)는, 입구 및 출구에서 가스 유동을 제어하도록 구성된 제어 시스템(도면에 도시되지 않음)을 추가로 포함한다. 제어 시스템은 입구 및 출구, 및 일부 예에서 미리 정해진 형상의 가스 채널 및 압축된 가스 컨테이너에서 가스 유동 레이트를 제어하기 위해, 컴퓨터-기반 컨트롤러와 같은, 펌프 및 컨트롤러를 포함할 수 있다. 제어 시스템은 챔버 내로 임의의 가스를 제공하기 전에 이들 특성을 규정하도록, 및/또는 증착 동안 가스 유동 레이트, 온도 또는 임의의 다른 특성을 조정하도록 구성될 수 있다.
증착 영역(113)은 가스가 필터(103)를 통과하는 필터(103)의 영역과 일치할 수 있다. HARM-구조를 포함하는 가스의 가스 유동 경로는 입구(101), 출구(102) 및 필터(103)의 배열에 의해 생성되고, 화살표에 의해 대략적으로 표시된다. 필터의 증착 영역(113)에 근접하여 HARM-구조를 포함하는 가스의 유동의 방향은 필터(103)에 적어도 부분적으로 평행하다. 입구(101), 출구(102), 상부 커버(111), 하부 커버(112) 및 필터(103)의 상대적인 위치 및 제어 시스템은 필터의 증착 영역에 근접하여 HARM-구조를 포함하는 가스의 층상 가스 유동을 유지하도록 배열된다. 증착 영역(113)에 근접하여 필터(103)에 적어도 부분적으로 평행한 방향을 갖는 층상 가스 유동은 필터(103) 상에 HARM-구조의 배향 증착을 초래한다. 특히, 10 내지 3500 범위의 레이놀즈 수를 갖는 HARM-구조를 포함하는 가스의 층상 가스 유동은 효율적인 배향 증착을 제공하는 것으로 나타났다.
도 1 내지 도 3의 장치(100, 200, 300)는 또한 필터와 상부 커버(111) 사이에 간극(106)을 갖는 것으로 예시되고, 가스 유동 레이트 및 다른 파라미터와 결합된 이의 치수는 필터(103) 위에서의 층상 가스 유동에 추가로 기여할 수 있다. 입구(101) 및 출구(102)는 이들 예에서 증착 챔버(110)의 대향하는 측면들에 수평으로 위치 설정된다. 이는 가스 유동의 방향의 더욱 용이한 제어를 제공한다. 대안적으로, 입구(101) 및 출구(102)는 수평 평면에서 서로에 더 가깝게 위치 설정될 수 있고, 필터에 적어도 부분적으로 평행한 가스 유동 경로는 본 명세서에 설명된 다른 수단에 의해 생성될 수 있다.
도 1 내지 도 3의 필터(103)는 수평으로 연장되고 미리 결정된 위치에서 상부 부분과 하부 부분 사이에서 증착 챔버(110) 내로 매설된다. 다른 예에서, 필터(103)는 지지 요소 내에 둘러싸일 수 있거나, 또는 필터(103)는 챔버(110)의 측벽과 필터(103)의 수평 에지 사이에 거리를 갖고 증착 챔버(110) 내에 위치 설정될 수 있다. 필터(103)가 증착 챔버(110) 내로 매설되지 않는 구성은, 추가적인 배기관이 증착 챔버(110)의 측벽에 제공된다면, 제조하기에 더욱 저렴하고 유익할 수도 있다. 추가적인 배기관 또는 출구는 또한 가스 유동의 방향에 영향을 미칠 수도 있다.
필터(103)의 부분들은 지지체(도시되지 않음)에 의해 둘러싸일 수 있고, HARM-구조를 포함하는 가스는 지지체에 의해 둘러싸이지 않은 부분들을 통해서만 물리적으로 통과할 수 있다. 지지체는 수평으로 연장되고 증착 챔버(110) 내로 매설될 수 있고, 여기서 필터는 예를 들어 지지체의 돌출부(protrusion)일 수 있다. 가스를 통과시키지 않는 지지체는 가스 유동 경로가 필터(103)를 통과하기 전에 안정 구역(settlement zone)을 생성할 수 있다.
도 2는 장치(200)가 적어도 하나의 돌출부를 갖는 배플(204)을 포함하는 예를 도시한다. 배플(204)은 수평으로 연장되고 필터(103)에 인접하여 위치 설정되어, 입구(101)로부터 출구(102)를 향하는 가스 유동 경로는 배플(204)의 적어도 하나의 돌출부에 인접하는 필터(103)의 부분을 통과한다. 배플(204)은 또한 타원에 의해 대략적으로 지시된 증착 영역(113) 전에 안정 구역을 생성한다. 안정 구역에서, 가스의 유동은 안정화될 수 있고, 층상 및 필터(103)에 평행하게 될 수 있어, 가스가 안정 구역을 지나서 증착 영역(113)에 진입할 때 HARM-구조의 배향 증착을 위한 환경을 제공할 수 있다.
도 2의 장치(200)는 추가적으로 다공성 플레이트(205)를 포함한다. 다공성 플레이트(205)는 미리 결정된 세공 크기를 갖고 수평으로 연장되고, 증착 챔버(110) 내에서 필터(103) 아래에 위치 설정될 수 있다. 다공성 플레이트(205)는 세공의 일부가 차단되거나 개방될 때 변화하는 조정 가능한 형상을 갖는 추가적인 배플로서 역할을 할 수 있다. 다공성 플레이트(205)는 오직 예시 목적을 위해서 도 2에 예시되고 다른 예에서 도시된 임의의 장치에 사용될 수도 있다.
도 3은 2개의 배플(204, 304)을 포함하는 장치(300)의 구현을 개략적으로 도시한다. 제1 배플(204)은 이전 예의 배플(204)과 유사하게 위치 설정될 수 있다. 제2 배플(304)은 또한 적어도 하나의 돌출부를 포함하고 수평으로 연장된다. 제2 배플(304)은 제1 배플(204) 아래에서 미리 결정된 거리에 위치 설정되어, 그들 사이 및 증착 챔버의 상부 부분과 하부 부분 사이에 공간을 생성한다. 제1 배플 및 제2 배플의 돌출부는 수평 평면에서 증착 챔버(110)의 대향하는 측면들에 배열된다. 이는 화살표로 표시된 것처럼 HARM-구조를 포함하는 가스가 이동하는 경로의 길이를 연장한다. 경로의 연장된 길이는 더 작은 증착 챔버(110)를 사용하는 것을 허용할 수 있다.
일 구현에서, 증착 챔버(110) 내에 위치 설정된 요소의 치수는 다음과 같다. 증착 챔버(110)의 상부 커버(111)로부터 필터(103)까지의 거리는 0.1 내지 10 ㎜이고, 증착 챔버(110)의 하부 커버(112)로부터 필터(103)까지의 거리는 5 내지 20 ㎜이다.
도 4는 입구(401) 및 출구(402)가 길이에서 연장되고 증착 챔버(410) 벽을 따라 위치 설정되는 장치(400)의 구현을 예시한다. 도 4는 필터(도시되지 않음)를 갖는 장치의 개략적인 평면도이다. 출구(402)는 수직 평면에서 필터의 대향하는 측면들에 위치 설정된다(도 4의 평면도에서는 보이지 않음). 이 예에서, HARM-구조를 포함하는 가스는 증착 챔버(410) 내부에서 수평 평면으로 확산되고, 증착 챔버(410)는 가스 유동의 경로를 따라 다양한 구역으로 개략적으로 분할될 수 있다. 안정 구역(420)은 HARM-구조를 포함하는 가스의 가스 유동이 증착 영역(413)에 진입하기 전에 증착 표면에 평행하고 층상이 되는 구역이다. "희생 구역(sacrifice zone)"으로서 또한 참조되는 측면(421)에서, 배향 증착이 발생할 가능성이 낮고, 따라서 이는 증착 영역(413)에서 제외될 수 있다.
입구 및 출구의 대안적인 위치를 갖는 구현이 도 5a 및 도 5b에 예시된다. 도 5a의 입구(501) 및 출구(502)는 증착 챔버의 대향하는 코너들에 위치 설정된다. 입구(501)는 원형 형상이고 5 내지 25 밀리미터의 직경을 갖는다. 원형 형상은 입구(501)에서 넓은 범위의 가스 유동 속도에 적절할 수 있다.
도 5b에 도시된 입구(511)는 슬릿의 형상 및 0.5 내지 18 밀리미터의 폭을 갖는다. 입구(511)의 슬릿 형상은 HARM-구조를 포함하는 가스의 분포, 및 결과적으로 필터 상의 HARM-구조의 분포에 대한 개선된 제어의 효과를 가질 수 있다. 도 4에 도시된 예에서, 입구(401)는 또한 슬릿-형상일 수 있다.
입구, 출구 및 증착 챔버의 다른 형상이 또한 본 발명의 범주 내에서 사용될 수 있고, 입구 및 출구의 위치는 변할 수 있다.
다른 측면에 따른 장치가 도 6에 도시된다. 장치(600)는 도 1 내지 도 3에 도시된 필터와 대조적으로, 기재 상에 HARM-구조의 배향 증착을 위해 설계된다. 장치(600)는 수평으로 신장되고 수평으로 연장하는 상부 플레이트(611)를 갖는 상부 부분 및 수평으로 연장되는 하부 플레이트(612)를 갖는 하부 부분을 포함하는 증착 챔버(610)를 포함한다. 도 6에 예시된 장치(600)는 증착 챔버(610) 내에서 상부 플레이트(611)와 하부 플레이트(612) 사이에 수평으로 위치 설정된 기재(603)를 포함한다. 기재(603)는 플라스틱 필름, 또는 임의의 다른 적절한 기재일 수 있다. 상부 부분에 배열되고 증착 챔버(610)의 상부 플레이트(611)를 통과하는 입구(601)는 증착 챔버(610) 내로 HARM-구조를 포함하는 가스를 제공하도록 구성된다. 출구(602)는 또한 증착 챔버(610)의 상부 부분 내에 배열되고, 상부 플레이트(611)를 통과한다. 장치는 하나 이상의 출구(602)를 가질 수 있고, 도 6의 예시적인 구현은 2개를 포함한다. 출구(602)는 증착 챔버로부터 가스를 수집하도록 구성된다.
장치(600)는 또한 입구(601) 및 출구(602)에서 가스 유동, 및 상부 플레이트(611) 및 하부 플레이트(612)의 온도 및 전위를 제어하도록 구성된 제어 시스템(도시되지 않음)을 포함한다. 제어 시스템은 입구(601) 및 출구(602), 및 일부 예에서 미리 정해진 형상의 가스 채널 및 압축된 가스 컨테이너에서 유동 레이트를 제어하기 위한 컨트롤러 및 펌프를 포함할 수 있다. 제어 시스템은 컴퓨터-기반 컨트롤러를 포함할 수 있다. 제어 시스템은 챔버 내로 임의의 가스를 제공하기 전에 특성을 규정하도록, 그리고/또는 증착 동안 플레이트(611, 612)의 가스 유동 레이트, 온도, 전위 또는 임의의 다른 특성을 조정하도록 구성된다.
상부 플레이트(611) 및 기재(603)는 상부 플레이트(611)와 기재(603) 사이의 간극을 생성하도록 위치 설정되어, 입구(601)로부터 출구(602)를 향하는 HARM-구조를 포함하는 가스의 유동은 (타원에 의해 오직 대략적으로 예시된) 증착 영역(613)에서 기재(603)에 실질적으로 평행하다. 제어 시스템은 상부 플레이트(611)와 하부 플레이트(612)의 상이한 온도 레벨을 유지하도록 구성되어 기재(603)에 근접하여 온도 구배를 생성한다. 상부 및 하부 플레이트(611, 612)의 상이한 온도 레벨에 의해 생성된 온도 구배는 배향 증착을 위한 환경을 생성하는 HARM-구조에 항력을 제공할 수 있다. 제어 시스템은 또한, 온도 레벨을 유지하는 것에 추가하여 또는 대안적으로, 기재(603)에 근접하여 균일한 전기장을 생성하기에 충분한 값으로 상부 플레이트(611) 및 하부 플레이트(612)의 전위를 유지하도록 구성될 수 있다. 균일한 전기장은 기재(603) 상에 HARM-구조의 증착에 이르는 전기 영동을 위한 조건을 생성한다.
다양한 조건에서 가스 유동을 층상으로 유지하고, 그에 의해서 증착 영역(613) 내에서 HARM-구조의 배향 증착의 효과를 강화하기 위하여, 입구(601), 출구(602), 상부 플레이트(611), 하부 플레이트(612) 및 기재(603)의 상대적인 위치 및 제어 시스템은 기재(603)에 근접하여 HARM-구조를 포함하는 가스의 가스 유동을 10 내지 3500의 레이놀즈 수를 갖는 층상으로 유지하도록 구성될 수 있다.
도 6에 도시된 장치(600)는 또한 출구(602)에 근접하여 위치 설정된 선택적인 배리어 가스 입구(620)를 포함한다. 배리어 가스 입구(620)는 증착 챔버(610) 내에서 HARM-구조를 포함하는 가스가 추가로 확산되는 것을 방지하기 위해 증착 챔버(610) 내로 배리어 가스를 제공하도록 구성된다. 도 6에 예시된 구현에서, 입구(601)는 증착 챔버(610)의 상부 부분의 중심 영역 내에 배열되고, 배리어 가스 입구(620)뿐만 아니라 출구(602)는 증착 챔버(610)의 주변 영역에 배열된다. 배리어 가스는 질소, 아르곤, 일산화탄소, CO2 또는 다른 불활성 또는 여과 가능한 가스 조성물일 수 있다.
예시적인 구현에서, 상부 플레이트(611)로부터 기재(603)까지의 거리는 0.5 내지 5 밀리미터이고, 하부 플레이트(612)로부터 기재(603)까지의 거리는 0 내지 5 밀리미터이다. 온도 구배를 생성하기 위하여 상부 플레이트(611)는 가열될 수 있고 동시에 하부 플레이트(612)는 냉각될 수 있다.
도 6에 도시된 2개 이상의 장치(600)는 시스템을 생성하기 위하여 서로 인접하여 위치 설정될 수 있다. 시스템은 서로 인접하여 위치 설정된 복수의 장치(600)를 통과하는 기재를 가질 수 있다.
장치(600)는 기재(603)뿐만 아니라 실질적으로 평평한 상부 및 하부 플레이트(611, 612)를 갖는 것으로 도 6에 예시된다. 그러나, 이 측면에 따른 장치(600)는 만곡된 기재 상에의 다양한 형상의 챔버에서의 증착에 적절할 수 있다. 예를 들어, 장치(600)는 드럼-형상 또는 오목한 증착 챔버 내에서 HARM-구조의 배향 증착을 위해 사용될 수 있다.
도 7은 제1 측면의 구현에 따른 장치(700)의 예를 도시한다. 장치(700)는 증착 챔버(710)에 연결된 입구(701) 및 출구(701)를 포함한다. 입구(701)는 챔버(710)의 상부 부분에 배열되고, 출구(702)는 하부 부분에 배열된다. 입구(701) 및 출구(702)는 이 예에서 원뿔 형상이다. 장치(700)는 상부 부분으로부터 0 내지 10 ㎜에 위치 설정된 필터(703); 및 천공된 다공성 플레이트(713)를 추가로 포함한다. 다공성 플레이트(713)는 챔버(710) 내에서 제어된 가스 확산을 위해 조정 가능한 돌출부 크기를 갖는 배플로서 사용될 수 있다. 증착 챔버(710)는 또한 도 7에 도시된 챔버(710)의 좌측에서 입구(701)로부터 다공성 플레이트(713)에 가스 유동 경로가 도달하게 만드는 하나 이상의 배플을 포함할 수 있다. 이 도면의 치수는 대략적이고 장치(700)의 요소의 실제 상대적인 크기를 반영할 수 없다.
도 8은 제2 측면의 구현에 따른 장치(800)의 예를 도시한다. 장치(800)는 가열된 상부 플레이트(811), 냉각된 하부 플레이트(812) 및 그들 사이의 증착 챔버[도시되지 않음, 상부 플레이트(811)와 하부 플레이트(812) 사이에 얇은 간극]를 포함한다. 장치(800)는 또한 하부 플레이트(812) 상에 위치 설정된 기재(803)를 포함한다. 더욱이, 장치는 중심 입구(801), 및 증착 챔버의 주변 위치에 연결된 2개의 출구(802)를 포함한다. 장치(800)는 또한 가스가 출구(802)를 지나가는 것을 방지하기 위해 더 먼 주변 위치에 연결된 배리어 가스 입구(820)를 포함한다. 도 8의 치수는 대략적이고 장치(700)의 요소의 실제 상대적인 크기를 반영하지 않을 수 있다.
도 9는 일 측면에 따른 HARM-구조의 배향 증착을 위한 방법의 흐름도이다. 방법은 미리 결정된 가스 유동 레이트로 증착 챔버 내로 HARM-구조를 포함하는 가스를, 입구를 통해, 제공하는 단계(901)를 포함한다. 가스 유동 레이트는 제어 유닛에 의해 결정될 수 있다. 방법은 기재 또는 필터의 증착 영역에 근접하여 10 내지 3500의 레이놀즈 수에서 HARM-구조를 포함하는 가스의 층상 유동을 유지하는 단계(902)를 추가로 포함한다. 단계(902)에서 HARM-구조를 포함하는 가스의 층상 유동은 기재 또는 필터에 적어도 부분적으로 평행하다. 층상 가스 유동은 입구, 출구 및 증착 챔버 내의 다른 요소의 상대적인 위치와 결합되어 제어 시스템에 의해 유지될 수 있다. 층상 가스 유동이 적절한 조건에서 단계(902)에서 유지됨에 따라, 방법은 HARM-구조를 포함하는 가스로부터 기재 또는 필터의 증착 영역 내에서 HARM-구조를 증착하는 단계(903)를 추가로 포함한다. 증착 단계(903)는 층상 및 실질적으로 평행한 가스 유동이 필터 또는 기재의 증착 영역에 도달할 때에 일어난다. 그런 후 방법은 미리 결정된 가스 유동 레이트로 증착 챔버로부터 잔류 가스를, 출구를 통해, 수집하는 단계(904)를 포함한다. 미리 결정된 유동 레이트 및 층상 가스 유동은 HARM-구조의 배향 증착을 허용한다.
방법은 HARM-구조를 증착하기 위한 임의의 적절한 장치에 의해서, 예를 들어 제1 및 제2 측면에 따른 임의의 장치에 의해서 수행될 수 있다. 방법은 또한 컴퓨터를 포함하는 제어 시스템에 의해 실행될 수 있다. 방법은 기재 또는 필터에 평행한 층상 가스 유동이 증착의 결과물에 대해 미치는 놀라운 효과에 기인하여 HARM-구조의 배향 증착의 유리한 균일성 및 효율성을 제공한다.
예
상술된 제1 측면의 예인, 필터 상에 HARM-구조의 배향 증착을 위한 장치는 160 x 390 x 515 ㎜ (높이 x 폭 x 길이)인 증착 챔버를 포함한다. 가스 유동 레이트는 20 내지 50 리터/분에서 유지되고, 챔버 내의 온도는 섭씨 20 내지 80 도이다. 입구에 제공된 가스는 카본 나노버드를 포함하는 캐리어 가스 질소이다. 멤브레인 필터는 상부 부분으로부터 0.5 내지 2 ㎜의 거리에서 상부 부분과 하부 부분 사이에서 증착 챔버 내로 매설된다. 멤브레인 필터는 대략 150 x 420 ㎜인 증착 영역 내에 카본 나노버드를 수집한다. 상술된 조건에서 증착된 카본 나노버드의 배향은 1.3 내지 2.2의 범위 내의 배향 지수(최소 저항에 대한 최대 저항의 비율)를 갖는 것으로 추정될 수 있다. 장치는 필터 아래에 위치 설정된 돌출부를 갖는 배플을 추가로 포함하고, 배플은 안정 구역을 생성하고 크기는 대략 150 x 420 ㎜이다.
해당 기술 분야의 숙련자에게 명확한 바와 같이, 본 발명은 상술된 예로 제한되지 않지만, 실시예는 청구범위의 범주 내에서 자유롭게 변할 수 있다.

Claims (24)

  1. 수평으로 신장되고, 상부 커버를 갖는 상부 부분과 하부 커버를 갖는 하부 부분을 포함하는 증착 챔버와,
    증착 챔버 내에 수평으로 위치 설정되고 상부 부분을 하부 부분으로부터 분리하고, 증착 영역을 포함하는 필터와,
    증착 챔버의 상부 부분에 배열되고 증착 챔버 내로 높은 종횡비 분자 구조(HARM-구조)를 포함하는 가스를 제공하도록 구성된 입구와,
    증착 챔버의 하부 부분에 배열되고 증착 챔버로부터 가스를 수집하도록 구성된 출구와,
    입구와 출구에서 가스 유동을 제어하도록 구성된 제어 시스템을 포함하고,
    입구, 출구 및 필터는 상부 부분의 입구로부터 하부 부분의 출구를 향해 그리고 필터를 통해 HARM-구조를 포함하는 가스를 위한 가스 유동 경로를 생성하도록 배열되고, 필터의 증착 영역에 근접하여 HARM-구조를 포함하는 가스의 유동의 방향은 필터에 적어도 부분적으로 평행하고,
    입구, 출구, 상부 커버, 하부 커버 및 필터의 상대적인 위치 및 제어 시스템은 필터의 증착 영역에 근접하여 HARM-구조를 포함하는 가스의 층상 가스 유동을 유지하도록 구성되는, 장치.
  2. 제1 항에 있어서,
    입구, 출구, 상부 커버, 하부 커버 및 필터의 상대적인 위치 및 제어 시스템은 필터의 증착 영역에 근접하여 HARM-구조를 포함하는 가스의 층상 가스 유동의 레이놀즈 수를 10 내지 3500로 유지하도록 구성되는, 장치.
  3. 제1 항 또는 제2 항에 있어서,
    입구 및 출구는 수평 평면에서 증착 챔버의 대향하는 측면들에 위치 설정되는, 장치.
  4. 제1 항 내지 제3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    필터는 수평으로 연장되고, 증착 챔버의 상부 커버 및 하부 커버로부터 미리 결정된 거리에서 상부 부분과 하부 부분 사이에서 증착 챔버 내로 매설되는, 장치.
  5. 제1 항 내지 제3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    필터를 둘러싸고, 수평으로 연장되고 상부 부분과 하부 부분 사이에서 증착 챔버 내로 매설되는 지지체를 포함하는, 장치.
  6. 제1 항 내지 제5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    장치는 적어도 하나의 돌출부를 갖는 제1 배플을 포함하고, 제1 배플은 수평으로 연장되고 필터에 인접하여 위치 설정되어, 입구로부터 출구를 향하는 가스 유동 경로가 제1 배플의 적어도 하나의 돌출부에 인접하는 필터의 부분을 통과하는, 장치.
  7. 제6 항에 있어서,
    장치는 적어도 하나의 돌출부를 갖는 제2 배플을 포함하고,
    제2 배플은 수평으로 연장되고 제1 배플 아래로 미리 결정된 거리에 위치 설정되어, 제1 배플과 제2 배플 사이 및 증착 챔버의 상부 부분과 하부 부분 사이에 공간을 생성하고,
    제1 배플 및 제2 배플의 돌출부는 수평 평면에서 증착 챔버의 대향하는 측면들에 배열되는, 장치.
  8. 제1 항 내지 제7 항 중 어느 한 항에 있어서,
    증착 챔버의 상부 커버로부터 필터까지의 거리는 0.1 내지 10 밀리미터이고, 증착 챔버의 하부 커버로부터 필터까지의 거리는 5 내지 20 밀리미터인, 장치.
  9. 제1 항 내지 제8 항 중 어느 한 항에 있어서,
    필터는 멤브레인 필터인, 장치.
  10. 제1 항 내지 제9 항 중 어느 한 항에 있어서,
    제어 시스템은 반응 챔버 내부의 온도 및 압력을 제어하도록 추가로 구성되는, 장치.
  11. 제1 항 내지 제10 항 중 어느 한 항에 있어서,
    입구는 원형 형상의 단면을 갖고 5 내지 100 밀리미터의 직경을 갖는, 장치.
  12. 제1 항 내지 제10 항 중 어느 한 항에 있어서,
    입구는 슬릿으로서 형성되고, 0.5 내지 18 밀리미터의 폭을 갖는, 장치.
  13. 제1 항 내지 제12 항 중 어느 한 항에 있어서,
    증착 챔버는 수평 평면에서 직사각형 형상을 갖고, 입구 및 출구는 수평 평면에서 증착 챔버의 대향하는 코너들에 배열되는, 장치.
  14. 제1 항 내지 제13 항 중 어느 한 항에 있어서,
    수평으로 연장되고 증착 챔버 내에서 필터 아래에 위치 설정되는 미리 결정된 세공 크기를 갖는 다공성 플레이트를 포함하는, 장치.
  15. 제1 항 내지 제14 항 중 어느 한 항에 있어서,
    HARM-구조는 카본 나노튜브 분자, 카본 나노버드 분자, 그래핀 리본, 카본 또는 그래파이트 섬유 필라멘트 및 은 나노와이어의 그룹으로부터 선택되는, 장치.
  16. 제1 항 내지 제15 항 중 어느 한 항에 있어서,
    증착 챔버의 치수는 높이가 100 내지 200 ㎜이고, 폭이 390 내지 1040 ㎜이고, 길이가 515 내지 1240 ㎜인, 장치.
  17. 수평으로 신장되고, 수평으로 연장되는 상부 플레이트를 갖는 상부 부분과 수평으로 연장되는 하부 플레이트를 갖는 하부 부분을 포함하는 증착 챔버와,
    상부 플레이트와 하부 플레이트 사이에서 증착 챔버 내에 수평으로 위치 설정되는 기재와,
    증착 챔버의 상부 부분에 배열되고 증착 챔버 내로 높은 종횡비 분자 구조(HARM-구조)를 포함하는 가스를 제공하도록 구성된 입구와,
    증착 챔버의 상부 부분에 배열되고 증착 챔버로부터 가스를 수집하도록 구성된 적어도 하나의 출구와,
    입구 및 적어도 하나의 출구에서 가스 유동을, 그리고 상부 플레이트 및 하부 플레이트의 온도 및 전위를 제어하도록 구성된 제어 시스템을 포함하고,
    상부 플레이트 및 기재는 상부 플레이트와 기재 사이에 간극을 생성하도록 위치 설정되어, 입구로부터 적어도 하나의 출구를 향하는 HARM-구조를 포함하는 가스의 유동은 기재에 실질적으로 평행하게 되고,
    제어 시스템은:
    기재에 근접하여 온도 구배를 생성하기에 충분히 상이한 레벨로 상부 플레이트와 하부 플레이트의 온도를 유지하도록, 그리고/또는
    기재에 근접하여 균일한 전기장을 생성하기에 충분한 값으로 상부 플레이트 및 하부 플레이트의 전위를 유지하도록 구성되는, 장치.
  18. 제17 항에 있어서,
    입구, 출구, 상부 플레이트, 하부 플레이트 및 기재의 상대적인 위치 및 제어 시스템은 기재에 근접하여 HARM-구조를 포함하는 가스의 가스 유동을 10 내지 3500의 레이놀즈 수를 갖는 층상으로 유지하도록 구성되는, 장치.
  19. 제17 항 또는 제18 항에 있어서,
    증착 챔버 내에서 HARM-구조를 포함하는 가스가 추가로 확산되는 것을 방지하기 위하여 증착 챔버 내로 배리어 가스를 제공하도록 구성된, 적어도 하나의 출구에 근접하여 위치 설정된 적어도 하나의 배리어 가스 입구를 추가로 포함하는, 장치.
  20. 제17 항 내지 제19 항 중 어느 한 항에 있어서,
    입구는 증착 챔버의 상부 부분의 중심 영역에 배열되고, 적어도 하나의 출구는 증착 챔버의 주변 영역에 배열되는, 장치.
  21. 제17 항 내지 제20 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상부 플레이트로부터 기재까지의 거리는 0.5 내지 5 밀리미터이고, 하부 플레이트로부터 기재까지의 거리는 0 내지 5 밀리미터인, 장치.
  22. 제17 항 내지 제21 항 중 어느 한 항에 있어서,
    기재는 플라스틱 필름인, 장치.
  23. 서로 인접하여 위치 설정되는 제17 항 내지 제22 항 중 어느 한 항의 장치를 2개 이상 포함하는, 시스템.
  24. HARM-구조의 배향 증착을 위한 방법이며, 방법은:
    입구를 통해, 미리 결정된 가스 유동 레이트로 증착 챔버 내로 HARM-구조를 포함하는 가스를 제공하는 단계와,
    기재 또는 필터의 증착 영역에 근접하여 10 내지 3500의 레이놀즈 수에서 HARM-구조를 포함하는 가스의 층상 유동을 유지하는 단계로서, HARM-구조를 포함하는 가스의 층상 유동은 기재 또는 필터에 적어도 부분적으로 평행한, 단계와,
    HARM-구조를 포함하는 가스로부터 기재 또는 필터의 증착 영역 내에 HARM-구조를 증착하는 단계와,
    출구를 통해, 미리 결정된 가스 유동 레이트로 증착 챔버로부터 잔류 가스를 수집하는 단계를 포함하는, 방법.
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